桥梁工程毕业设计计算书参考.doc

0318144班桥梁工程毕业设计计算书设计资料:1、 桥型:两跨装配式简支钢筋砼T型梁桥,纵横端面布置，如下图所示：2、 设计荷载：设计汽车荷载汽车-20级，挂车 -100，人群3KN/m23、 桥面净宽:净 7+20.75+20.254、 跨径：标准跨径20m，计算跨径19.5m5、 每侧栏杆及人行道构件重5KN/m6、 砼线膨胀系数=11057、 计算温差=t=35oC8、 砼弹性量Eh=3101Mpa（C30砼）二、 基本尺寸拟订1、 主梁由5片T梁组成桥宽(51.6m）每片梁采用相同的截面尺寸，断面尺寸如上图所示。各主梁、横隔梁相互间采用钢板焊接接头2、 横隔梁建议采用5片，断面尺寸自定3、 桥墩高度，尺寸自行设计4、 采用u型桥台，台身高5米，其他尺寸自行设计三、 建筑材料1、 主梁、墩帽、台帽为C30砼,重力密度1=25KN/m32、 墩身、台身及基础用7。5级砂浆25块石，其抗压强度R为3。7Mpa，重力密度2=24KN/m3，桥台填土容量3=18KN/m33、 桥面铺装平均容重o=23 KN/m3四、 地质及水文资料1、 此桥位于旱早地,故无河流水文资料,也不受水文力作用，基本风压值1Kpa2、 地质状况为中等密实中砂地基,容许承载力=450kPa；填土摩擦角=35o，基础顶面覆土0.5m,容量与台后填土相同一、桥面板的计算：(一）计算图式采用T形梁翼板所构成铰接悬臂板（如右图所示)1。恒载及其内力（按纵向1m宽的板条计算）（1)每延米板上恒载g的计算见下表:沥青砼面层g10.031。021kN/m=0。63kN/m砼垫层g20。081.025kN/m=2.00kN/mT形梁翼板自重g3（0。08+0.14）/21.025kN/m=2。75kN/m合计g=gi=5。38kN/m（2）每米宽板条的恒载内力为：Mmin，g=5.380。712kNm=1.356kNmQag=gl0=5。380。70kN=3.82kN1. 汽20级产生的内力将加重车后轮作用于铰缝轴线上(如上图所示）,后轴作用力为P120kN，轮压分布宽度如下图所示。由公路工程技术标准(JTGB012003）查得,汽20级加重车着地长度为a2=0。20m，宽度为b2=0.60m，则 a1=a2+2H=0.20m+20。11m=0。42m b1=b2+2H=0。60m+20.11m=0。82m荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为a=a1+d=2l0+0.42m+1。4m+20。71m=3。24m由于2l0=1。40m5m，所以冲击系数1+=1。3作用于每米宽板条上的弯矩为 作用于每米宽板条上的剪力为挂车100产生的内力由公路桥规查得,挂车100车轮的轴重为P250kN，着地长度为a2=0.20m，宽度为b2=0。50m，车轮在板上的布置及其压力分布图形如下图所示，则a1=a2+2H=0。20m+20.11m=0。42mb1=b2+2H=0.50m+20。11m=0。72m铰缝处纵向2个车轮对于悬臂根部的有效分布宽度为a=a1=d=2l0=0.42m+1。20m+20.71m=3。04m悬臂根部的车轮尚有宽度为c的部分轮压作用，即c= b1 /2-(0。90l0）=0。72/2（0.900。71）=0。17m轮压面ca1上的荷载对悬臂根部的有效宽度为= a1 +2c=0.42+20.17=0.76m轮压面ca1上的荷载它并非对称于铰缝轴线，为简化计算,偏安全地仍按悬臂梁来计算内力。悬臂根部每米宽的弯矩为（如右图）作用在每米宽板条上的剪力为:2. 内力组合：(1)承载能力极限状态内力组合：(用于验算强度）恒汽（组合)=1。2（-1。356）+1。4（12.16）=-18。65 kNm=1。23.82+1。424。07=38。28 kN恒挂(组合）=1。2(1.356)+1。1（12。55)=-15.43 kNm=1。23.82+1。139。98=48.56 kN所以，行车道板的设计内力为Mj=18.65 kNm (由汽-20级控制）Qj=48.56kN（由挂100级控制）(二) 桥面板截面设计、配筋与强度验算：悬臂板根部平均高度 h=11cm,设保护层厚度a=2cm ，若选用12 HRB400钢筋，=330Mpa，=13。8 Mpa，=0.53则有效高度c为：h0=110-0。02-0.006=0.084m=84mm由1。018。65=13.81000x(84x/2）解得 x=18.02mm=0.5384=44.52mm将所得x 值代入公式，求得所需钢筋面积为：=查有关板宽1m内钢筋截面面积表，当选用14(外径16.2)钢筋时，需要钢筋间距为75时,此时所提供的钢筋面积为: 按构造配置箍筋，取10，间距25mm。强度验算：=ha-d/2=0。110。020.962/2=0.082m=82mmx=49.1将x带入公式=求得截面所能承受的弯矩设计值为：=13。8100049。1（82-49.1/2）=38。9Nmm= 38。9KNmm=1.018。65 KNmm。（强度满足要求。)二、主梁内力计算梁的纵横端面如下图所示：纵断面此桥宽跨比B/L=51。6/20=0.4，采用偏压法计算1. 求荷载位于支点时1,2#,3梁横向分布系数 （杠杆法） 绘制1#，2，3#梁的横向分布影响线. 确定荷载沿横向的最不利位置。 求出相应于荷载位置的影响线竖标值。 计算1号，2号，3号梁的荷载横向分布系数为：1号梁： 汽车-20 moq=0.438挂车100 mog=0。141 人群荷载 mor=r=1。4222号梁： 汽车20 moq=0.500挂车-100mog=0。469人群荷载 mor=r=03号梁： 汽车20moq=0.5挂车-100mog=0.469 人群荷载 mor=r=02。 荷载位于跨中时横向分布系数 (偏压法)求梁的影响线图形的控制竖标，同时绘制影响线图,本桥梁数n=5,ai2=25。6m21号梁 11= +=+=0.6015= =0.20 2号梁 21= +=+=0.4025= =0 3号梁 31= +=0。20 35= =0.20 按最不利位置布载，见影响线图 计算横向分布系数mc。1号梁： 汽车20 mc=0。556挂车-100 mcg=0.344跨中横向分布系数计算图式人群荷载 mcr=r=0。6842号梁:c 汽车-20 mcq=0.469挂车-100 mc=0。272 人群荷载 mcr=r=0。4423号梁： 汽车-20mcq=0。400挂车100mcg=0。200 人群荷载 mcr=r=0.200 荷载横向分布系数数据表梁号截面位置汽车20挂车-100人群1号跨中mc0。5560.3440.684支点mo0。4380.1411。4222号跨中mc0。4690.2720.442支点mo0.5000.46903号跨中mc0。4000。2000。200支点mo0.5000。4690活载内力汽车荷载冲击系数：1+= 1.2 1号梁汽车20Mcq =（1+）mcPiyi= 1.21。0（0.5561204.150+0.5561204。85+0.556602。85）=834.67KNm挂车-100 Mcg =mcPiyi=1.0（0。3442504。250+0.3442504.85+0.3442502。850+0。3292502。25=1212。76 KNm 人群荷载 Mcr =1.210.68430。750。5119。44。85=86。88 KNm2号梁 汽车20Mcq =(1+）mcPiyi= 1.21。0（0。4691204。15+0。4691204。85+0。469602.85）= 704。06KNm挂车-100 Mcg = mcPiyi = 1。0(0.2722504.25+0.2722504。85+0。2722502.85+0.2862502。25)= 973。48 KNm人群荷载 Mcr =1.310。44230。750。5119。44。85=56。14 KNm3号梁 汽车-20 Mcq=(1+）mcPiyi = 1.21.0(0。4001204。15+0.4001204。85+0.40602。85）= 600.48KNm挂车-100 Mcg = mcPiyi = 1。0(0。2002504。25+0。2002504。85+0.2002502。85+0.222502.25）= 751.25 KNm 人群荷载 Mcr =1。210。20.7530.5119。54.85=23.53 KNm 计算各主梁跨中剪力Q1/21号梁 汽车20级Qcq =（1+）mcPiyi = 1。21.0(0。5561200。500+0.5561200。428+0.222600.543)=82。98KN挂车-100 Qcg = mcPiyi = 1。0（0.3442500.500+0。3442500.438+0。3292500。232+0.2792500.170）= 116.608 KN人群荷载Qcr = mcPiyi =1.21。00。68430.750。50。59。7= 4。47 KN2号梁 汽车20Qcq =（1+）mcPiyi =1。21.0（0.4691200.500+0。4691200。428+0。460600。222）=70。23 KN挂车100 Qcg = mcPiyi = 1.0（0.2722500。500+0。2722500。438+0。2862500.232+0。3352500。170） = 94.61 KN人群荷载Qc= 1。21。00.44230.750.50.59.7= 2.893号梁 汽车20Qcq =(1+)mcPiyi = 1.21。0（0。41200。500+0.41200。427+0.410600。222）= 60。02KN挂车100 Qcg = mcPiyi = 1。0（0.22500。500+0.22500。438+0.222500。232+0.2862500。170）= 71。76 KN人群荷载 Qcr= 1。21。00。230。750.50。59.7= 1.31 KN计算各主梁支点剪力Qo1号梁 汽车-20Qoq =（1+）mcPiyi = 1。21。0（0.4381201.00+0。4721200。928+0.556700.412+0。5351300.21)= 162。58 KN挂车-10Qog = mcPiyi = 1。0（0。1412501+0。1912500。938+0.3442500.732+0。3442500。67)= 200。61 KN人群荷载 Qor=1。210.68430。750。5119.4=17。91KN2号梁 汽车-20 Qoq =(1+）mcPiyi = 1。21。0（0.5001201。000+0。4911200。928+0。469700。412+0。4741300。206)= 169。08KN挂车-100 Qog = mcPiyi= 1.0（0.4692501+0。422500。938+0。2722500.732+0。2722500。67） = 311。08 KN人群荷载 Qor = 1。210。44230.750.5119.4= 11。573号梁 汽车-20 Qoq =（1+）mcPiyi = 1.21.0(0。51201。00+0.4711200。928+0.4700。412+0。4181300.206）= 162。22 KN挂车-100 Qog = mcPiyi = 1.0（0。4692501+0.4022500.938+0。22500.732+0.22500.67)= 281。62人群荷Qor =1。210。230。750。5119.4= 5。24 KN 活载内力组合梁号截面内力汽车20级挂车100人群1M1/2834。671212.7686。88Q1/283.45116。6084.47Qo163。10200。61217。912M1/2704。06973。4856.14Q1/270。3294。612.89Qo165.25311.07611.573#M1/2600。48751。2525。53Q1/260.2871.821.31Qo162。58281.385。241 恒载内力 计算恒载集度主梁g1=0。181。30+（)(1。6-0.20）25 = 9.76 kN/m横隔梁对于边主梁g1边=1。10- 525/19。5=0.647kN/m对于中主梁g1中=20。647=1.294 kN/m 桥面铺装层g3=(0。63+2）7/5 kN/m = 3.682 kN/m栏杆和人行道g3=52/5 kN/m = 2.00 kN/m合计边主梁g边=10。205+0.647+3.682+2.00=16。534 kN/m中主梁g中=10.205+1。294+3。682+2。00 = 17。181kN/m恒载内力计算内力截面位置x边主梁中主梁弯距M/（KN/m）剪力Q/KN弯距M/（KN/m）剪力Q/KNx = 00161.210167。51x = l/2785.880816.6301梁内力组合汇总序号荷载类别M(KN.m)Q（KN0跨中梁端跨中恒载816。63167.510汽车834.67162。5882。98人群86。8817.914.47挂车1001212。76200。61116。61汽+人群921.55180。4987。451.2恒载979。96201。0101。4（汽+人）1290.17252.69122.431.1挂车1334。04220.67128。27Sj=+2270。13453。7122.43Sj=+2314。00421.68128。27/10056。83（不提高）55.7%（不提高)100/1010057。65（提高0.02）52.33提高0。02）100%第一次提高后的Sj2270。13453.7122。43第一次提高后的Sj2360。28430。11128.27控制设计内力值2360。28453。7128.272梁内力组合汇总序号荷载类别M（KN。m）Q(KN0跨中梁端跨中恒载816.63167。510汽车704.06169.0872。23人群56。1411。572。89挂车100937。48311.0894。61汽+人群760。2180。6573。121.2恒载979。96201.0101.4(汽+人）1064。28252。91102。371.1挂车1070.83342。19104。07Sj=+2044。24453.92102。37Sj=+ 2050.79543.20104。07/100%52。06%（提高0。03）55.72%(不提高)100/1010052.22%（提高0。02)63。00%(提高0.03）100%第一次提高后的Sj2105。57453.92102.37第一次提高后的Sj2091。81559.50104。07控制设计内力值2105。57559。50104.073梁内力组合汇总序号荷载类别M（KN。m）Q（KN）跨中梁端跨中恒载816.63167。510汽车600.48162.2260。28人群25。535。241.31挂车100751。25281。6271。76汽+人群626。01167.4661.331.2恒载979。96201。0101。4（汽+人）876.41234.4485。861。1挂车826。38309。7878。94Sj=+1856.37435。4585。86Sj=+1806。34510。7978。94/10047.21(提高0.03）53。84%（提高0.03）100/1010045.75（提高0.02）60.65%(提高0。03)100第一次提高后的Sj1912.061448.5185。86第一次提高后的Sj1842。47526.1178.94控制设计内力值1912。06526。1185。86由1、2#、3#内力组合汇总情况可知，计算的设计内力控制值为:KN三、主梁的配筋计算：(一) 钢筋选择：根据跨中截面正截面承载力极限状态计算要求，确定纵向受拉钢筋数量。拟采用焊接钢筋骨架配筋，设as110mm,则h0=1400110=1290mm，hf=(140+80）/2=110mm。翼缘计算宽度bf按下式计算，并取其中较小者:故取首先判断截面类型,由=1.02360。28=2360。28 KN/m=13.81500110(1290110/2）=2812.095 KN/m2360。28 KN/m2812。095 KN/m，故应按第一类T形计算。确定混凝土受压区高度，由1.02360。28=13。81500x（1290x/2)解得 x=91。6mm=0。531200=636mm =110mm将所得x值代入公式中求得所需钢筋截面面积为：=采用二排焊接骨架,选用636(外径40。2mm），供给，钢筋截面重心至截面下边缘的距离梁的实际有效高度=1400110。4 =1289.6截面最小宽度不满足要求。选用832(外径35。8mm),供给，钢筋截面重心至截面下边缘的距离梁的实际有效高度=1400-101.6=1298。4截面最小宽度符合要求。(二） 跨中截面正截面承载力复核：由公式确定混凝土受压区高度，得 ：将x值代入公式M满足要求。（三） 斜截面抗剪承载力计算:1 抗剪强度上、下限复核：对于腹板宽度不变的等高度简支梁，距支点h/2处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计，应满足下列要求:根据构造要求,仅保持最下面两根钢筋(232)通过支点，其余各钢筋在跨间不同位置弯起或截断.支点截面的有效高度h=1400（30+35。8/2）=1352。1mm将有关数据代入上式得：=1.0559。50=559.50KN=1。0128。27=128.27KNKN部分可不进行斜截面抗剪承载力计算。结果表明,截面尺寸满足要求,但应计算要求配置箍筋和弯起钢筋。2 设计剪力分配（见图）支点剪力组合设计值=1.0554。594=554.594KN跨中剪力组合设计值=1.0128。27=128.27KN其中部分可不进行斜截面承载力计算，箍筋按构造要求配置.不需要进行斜截面承载力计算的区段半跨长度为:距支点h/2=1400/2=700mm处的设计剪力值为Vd1=528.54kN，其中应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为:0。6=0。6528。54=317.12KN应由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为:0。4=0。4528。54=211。42KN3 箍筋设计确定箍筋配筋率:式中：按伸入支点计算,可得：取取;取=0。0021。选用直径为10mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积Asv1=78.54mm2，箍筋间距为:，取Sv=300mm.在支承截面处自支座中心至一倍梁高的范围内取Sv=100mm4 弯起钢筋设计根据桥规（JTG D62）规定,计算第一排弯起钢筋时,取用距支座中心h/2处，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，即0。4=0.4528。54=211.42KN第一排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起钢筋，提供的计算第二排弯起钢筋时,应取第一排弯起钢筋起弯点（即距支座中心，其中44mm为架立钢筋的净保护层厚度，22。7mm为架立钢筋的外径，30mm为纵向钢筋的净保护层厚度，35。8mm为纵向钢筋的外径)，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，按比例关系求得187.9KN第二排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起，提供的计算第三排弯起钢筋时，应取第二排弯起钢筋弯点处（即距支座中心），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例关系求得135。01KN第三排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起，提供的计算第四排弯起钢筋时，应取第三排弯起钢筋弯点处(即距支座中心），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例关系求得83。70KN第四排弯起钢筋的截面面积为：采用加焊的斜筋，提供依此类推，求得第五排弯起钢筋的截面面积为：193.11采用加焊的斜筋,提供三. 横隔梁的计算1. 确定作用在中横隔梁上的计算荷载： 对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图.纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：汽车-20Poq = Piyi = (1201。000+1200。711+600.175）= 107.91kN挂车100 Pog = Piyi = （2501.000+2500。753+2500.175）= 120.50 kN人群： =30.754.85=10。91KN 2. 按偏心压法可算得1,2号梁的荷载横向分布影响线竖标值,则Mr的影响线竖标可计算如下：P=1作用在1号梁轴上时:Mr1 =111.5d+210。5d11.5d = 0。61。51.6+0。40。51.611。51.6 = -0.64P=1作用在5号梁轴上时：Mr5 =151。5d+250.5d = -0。21。51。6+00。51。6 = -0。48P=1作用在2号梁轴上时：Mr2 =121。5d+220.5d10。5d = 0。41。51.6+0。30。51。610。51.6 = 0。43. 绘制剪力影响线对于1号主梁处截面的Q1右影响线计算如下：P=1作用在计算截面以右时：l1右=l1=0。6l2右=l2=0.4l5右=l5=0。2P=1作用在计算截面以左时: l1右=l11=0。6-1=0。44. 截面内力计算将计算荷载Poq，Pog在相应的影响线按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并记入冲击影响力（1+）弯矩M23汽车-20M23=（1+)Poq=1.21107。91（0。64+0。01）= 84.17KNm挂车-100M23=Poq= 120。50（0. 28+0.64+0.325+0.01） = 151。227剪力Q1右汽车20Q1右=（1+）Poq=1.21107.91(0.575+0.350+0.188-0。038) = 144.125挂车100Q1右= Poq=120.50（0.513+0。400+0。288+0。175） = 165。81横隔梁内力组合：(恒载内力不计）承载能力极限状态内力组合（强度验算）组合Mmax=0+1。484。170=117。838 KNmQ右max、1=0+1。4144。125=201.775 KN组合Mmax.r=0+1。1151.228=166。351 KNmQ右max、1=0+1。1165。808=182.389KN正常使用极限状态内力组合组合Mmax、r=0+84。17=84.17 KNmQ右max、1=0+144.125=144。125KN组合Mmax、r=0+151。227=151.227KNmQ右max、1=0+165.81=165。81 KN5横隔梁截面配筋与验算:（1）、正弯矩配筋：取横隔梁的高度为100cm，顶宽为16cm，下部宽为14cm，平均宽度为15 cm，钢筋选用HRB400，抗拉强度标准值为400MPa,抗拉强度设计值为330MPa。相对界限高度为=0。53，弹性模量=2。0 MPa,箍筋采用HRB330,抗拉强度设计值为280MPa。主梁采用混凝土。横隔梁截面配筋按矩形截面设计,宽度去平均值155mm，设=90mm,则横隔梁有效高度值: =99090=900mm(1)、求混凝土受压区高度：由公式： 得 1.0166.351=1.38150x（900X=96。63mm=1。0166。351 KNmm （满足要求）四、支座设计计算（采用板式橡胶支座)恒载作用下的支座反力N0=167.51KN，汽车荷载：Np，max=252。91KN 1。4（汽车荷载+人群荷载）Np，min=167。46KN (汽车+人群）汽车-20级和人群荷载作用下产生的跨中饶度=1。82，取主梁的计算温差为t=1确定支座几何尺寸:a 确定平面尺寸 试取板式橡胶支座形状系数S8，取橡胶支座的容许应力=10 MPa。 支座的平面面积A=0。042042m2取支座的横桥向长度为 0.18m,顺桥向长度为 0。25m,则 A=0。180.25=0。045 m20.0420m2确定支座的厚度 由于温度产生的梁的伸长量由两端的支座均摊,则每一支座承受的水平位移为=t =110-535=0。0034m取橡胶片容许剪切角正切值tg=0。7。t= =0。0049m选用4层钢板和5层橡胶片组成的板式橡胶支座。上、下表层橡胶片厚0。0025m，其余均为常用厚度，即钢板厚为0。002m,橡胶片厚为0。005m。支座总厚0.00252+0。0053+0。0024=0。028m橡胶片总厚为t=0。00252+0。0053=0.02m0。0049m且0.0025cm0。036cm，满足要求支座总厚h=0.028m3、 支座偏转验算a、 计算形状系数b/a=0.25/0。18=1。3943.24 KN（满足要求）五、轻型桥墩配筋计算（按构造配)（一)、设计资料 墩柱采用C30混凝土浇注，盖梁采用C40混凝土系梁采用C25混凝土,，（二）、盖梁配筋按要求取配筋率=0。451.65/280=0.265%所需钢筋截面面积: 取 箍筋间距S15d=1525.1=376。5mm取S=350mm(三)、墩柱配筋 按要求取配筋率为0。265%，墩柱截面3。14所需钢筋截面面积：取 箍筋间距S15d=1528.4=426mm取S=400mm距端顶400mm内S取100mm。（四）、系梁配筋 按要求取配筋率=0.451。23/280=0。2所需钢筋截面面积： 取 箍筋间距S15d=1520。5=307.5mm取S=300mm(一) 桥台设计计算：本设计桥台采用重力式U形桥台，台身高5m，前墙顶宽0。4m。背坡4：1，侧墙顶宽0。4m.前坡直立,背坡4:1，基础为双层刚性扩大基础，每层厚0。8m，顺桥向襟边为30cm（内侧)，20cm（外侧)横桥向襟边20cm，上层基础平面尺寸为415cm890.下层基础平面尺寸535930。铺装层平均厚按11计入.1截面几何尺寸(1)台身底面：面积:A=4。158.52.05。0=25。275m2形心位置=（4。158.54。15/2252。0/2)/25.275=2。5m=4。152。5=1。65m惯性矩为:（2）基础底面：面积：A=9。35.35=49。755惯性矩：核心半径：=5。35/6 =0。8922外力计算: 采用第二种活载布置(即台后破坏棱体上布置车辆荷载，温度下降并考虑台后土侧压力)(1) 台后主动土侧压力土压力系数计算：,台后破坏棱体长度=35+17。5+14.036=66。536则桥台底面以上破坏棱体长度=hcota1。0=5。00。4647-1.0=1。3235m基础底面以上破坏棱体长度=（5+1.6）0。4647+0。6-1。0 =2。667m土侧压力（车辆及填土）1)、桥台底面深度土压力a. 汽20级重车后轴作用在破坏棱体上=E=1/2185。0（5。0+22。37）8。50。161=599。81KN作用点距台底：=2.072mb.挂100作用在破坏棱体上=2。47m E= =612。13KN作用点距台底：=2.08m2）、基础底面处压力a。汽20级作用在破坏棱体上=1。18m E= =728.35KN作用点距台底:=2。49mb。挂100级作用在破坏棱体上=1。23m E= =736。48KN作用点距台底：=2。50m3)垂直