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1、长沙学院2008级桥梁工程课程设计桥梁工程课程设计计算书一、设计资料公路等级：二级公路设计荷载：公路II级,人群3.5KN/m2，栏杆及人行道的重量按5.0KN/m计；桥面净空：4车道+21.5m人行道；设计时速：根据规范取值地质水文情况：河床地面线为（从左到右）：0/0，1.1/4，1.6/8，2.4/14，3/18，-3.5/22，4.1/28，4.6/38，-2.9/42，1.6/47，1.3/53，0 /60，（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）；地质假定为花岗岩；设计洪水位-2.4m，非通航河流。桥梁分孔： 16m+16m+16m+16m 简支梁 4车道 材料容重：水泥砼2
2、3 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3二、纵断面设计1、桥梁分孔考虑到桥梁全长为64m，结合总造价和施工工艺，且桥梁无通航要求，桥梁分孔为16m+16m+16m+16m简支梁。2、计算跨径的确定伸缩缝宽度，中小桥为25cm，支座中心线至梁端的距离为27.5cm。计算跨径是两相邻支座中心线间的距离。确定为15.4m。3、桥道高程的确定对于跨河桥梁，桥道高程应保证桥下通航和泄洪的需要；为了保证桥下流水净空，对于梁式桥，梁底一般应高出设计洪水位不小于50cm,高出最高流水水位75cm；支座底面应高出设计洪水位不小于25cm，高出最高流冰水位不小于50cm，但如果支座部分由围护
3、隔水者可不受此限制。据此，以河床地面线为0.000，支座底面高程为+3.900m，河床地面线起点高程为+5.000m。4、纵坡（竖曲线半径）以及桥梁下部结构布置对于大、中桥梁，为了利于桥面排水和降低引道路堤高度，往往设置从中间向两端倾斜的双向纵坡。桥上纵坡不宜大于4%；桥头引道纵坡不大于5%。据此，取桥上纵坡为2%，则桥梁跨中截面高程为+5.640m。桥梁下部结构布置：桥台采用实体重力式桥台；桥墩采用钢筋混凝土薄壁墩，基础采用桩基础。5、桥梁纵断面图如下图所示：图1：桥梁纵断面三、横断面设计设计要求公路等级为二级，桥面净空4车道+21.5m人行道，设计速度为60km/h，根据公路桥涵设计通用规
4、范，车道宽度W取3.50m，净空高度H为5.0m，侧向宽度L为0.25m，桥涵净空顶角宽度E为0.5m。不设置单独的自行车道，不设置中央分隔带。近年来国内外对于中小跨径的桥梁，绝大部分采用装配式的钢筋混凝土简支梁桥或预应力混凝土简支梁桥。此桥采用装配式简支梁桥，并采用T行梁桥，优点是：制造简单，肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架，主梁之间借助间距为46m的横隔梁来连接，整体性好，接头也较方便。不足之处在于截面形状不稳定，运输和安装较复杂。栏杆高度规定不小于110cm。栏杆柱的间距一般为1.62.7m。设计采用钢筋混凝土栏杆，在栏杆柱间设置上下两道钢筋混凝土扶手的简易结构。插于人行道梁预留孔内的栏杆柱
5、的截面为18cm14cm，内配4根10的竖向钢筋，扶手截面为12cm8cm，内配4根8的纵向钢筋。栏杆扶手用水泥砂浆固定在柱的预留孔内，应该注意，在靠近桥面伸缩缝处的所有栏杆，均应使扶手与柱之间能自由变形。人行道的设计：根据公路桥涵设计通用规范中标描述：一、二、三、四级公路上桥梁的桥上人行道和自行车道的设置，应根据需要而定，并应与前后路线布置协调。人行道、自行车道与行车道之间，应设分隔设施。一个自行车道的宽度为 1.0m ；当单独设置自行车道时，不宜小于两个自行车道的宽度。人行道的宽度宜为 0.75m 或 1.Om ；大于 1.0m 时，按 0.5m 的级差增加。当设路缘石时，路缘石高度可取用
6、 0.250.35m 。据此设计人行道宽度为1.5m，路缘石宽度为0.15m，人行道和路缘石高出行车道面0.25m,横向坡度为1.5%。公路和城市桥梁，为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面中央倾向两侧1.5%3%的横向坡度。据此设计横向坡度为2%。根据规范，高速公路、一级公路上桥梁的沥青混凝土桥面铺装层厚度不宜小于 70mm ；二级及二级以下公路桥梁的沥青混凝土桥面铺装层厚度不宜小于 50mm 。据此设计沥青混凝土桥面铺装层厚度为50mm。行车道不设置中央分隔带，按照公路桥涵设计通用规范 (JTG D602004)，左路肩取0.5m，右路肩取0.25m。车道宽度为3.5m4=
7、14m。横坡为2.0%。横断面图如下：图2：桥梁横断面图四、主要控制截面尺寸拟定主梁的布置、梁高、横隔梁布置、梁肋尺寸、翼板尺寸及横隔梁尺寸。1、主梁布置桥梁总宽为0.5+14+1.52+0.252=18m。采用的翼板宽度为1.8m，因此设计为1.8m10=18m。横断面共十片梁。2、梁高通过对跨径10m和20m的T梁的经济分析，高跨比的经济范围大约为1/111/16，跨径大的取用偏小的值。对于跨径10m、13m、16m和20m的标准设计所采用的梁高相应为0.9m、1.0m、1.1m和1.3m，据此，因为跨径为13m、选择梁高为1.1m。高跨比为1/14.545。3、横隔梁布置公路钢筋混凝土及
8、预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D26-2004），当梁横向刚性连接时，横隔梁间距不应大于10m。故当T梁的跨径稍大时（一般在13m以上时），需在跨径内增设一道横隔梁。据此设计横隔梁在两支座截面、1/4截面、1/2截面、3/4截面共设置5道横隔梁。4、主梁梁肋尺寸主梁梁肋的宽度，在满足抗剪强度需要的前提下，一般做的较薄，以减小构建的自重，从保证梁肋的屈曲稳定条件以及不致使捣固混凝土发生困难方面考虑，梁肋宽度不能小于14cm，实践中通常采用1820cm，据此，设计采用18cm。5、横隔梁尺寸跨中横隔梁的高度应保证具有足够的抗弯刚度，通常可做成主梁高度的3/4左右，据此设计为80cm。横隔梁的肋
9、宽通常采用1216cm，且宜做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模，据此肋宽采用12cm。6、主梁翼板尺寸翼板的宽度比主梁中距小2cm，为1.78m，以便在安装过程中易于调整T梁的位置和制作上的误差。为了保证翼板与梁肋的衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/10，取0.11m，端部取100m。主要控制截面图如下图3所示： 图3：主要控制截面尺寸五、恒载内力计算设计荷载：公路II级,人群3.5KN/m2，栏杆及人行道的重量按5.0KN/m计；材料容重：水泥砼23 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m31、恒载集度主梁：横隔梁：边主梁：中主梁：桥面铺装层：栏杆和人行道： 作用于边主
10、梁的全部横载g为： 作用于中主梁的横载强度为： 2、横载内力计算边主梁的弯矩和剪力，计算图式如下图所示，则： 各计算截面的剪力和弯矩值，列于下表中： 表1边主梁恒载内力截面位置x计算跨径l（m）恒载g（kN/m）剪力Q（kN）弯矩M（kNm）015.414.24109.65 0.00 0.125 15.414.2482.24 184.69 0.2515.414.2454.82 316.61 0.37515.414.2427.41 395.76 0.515.414.240.00 422.14 0.62515.414.24-27.41 395.76 0.750 15.414.24-54.82 31
11、6.61 0.87515.414.24-82.24 184.69 115.414.24-109.65 0.00 表2 中主梁恒载内力截面位置x计算跨径l（m）恒载g（kN/m）剪力Q（kN）弯矩M（kNm）015.415.04115.81 0.00 0.125 15.415.0486.86 195.06 0.2515.415.0457.90 334.40 0.37515.415.0428.95 417.99 0.515.415.040.00 445.86 0.62515.415.04-28.95 417.99 0.750 15.415.04-57.90 334.40 0.87515.415.0
12、4-86.86 195.06 115.415.04-115.81 0.00 六、荷载横向分布系数计算1、支点横向分布系数的计算按杠杆原理法进行荷载横向分布计算，其基本假定是忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设面板在主梁上断开，而当做沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。当桥上荷载作用在靠近支点处时，荷载的绝大部分通过相邻的主梁直接传至墩台，实践中人们习惯于安全地用杠杆原理分布法来计算荷载位于靠近支点时的横向分布系数。首先绘制1号梁和2号梁的荷载横向影响线，如下图4所示：图4：杠杆原理法计算横向分布系数根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不
13、利的布置位置。对于车辆荷载，规定车轮的横向轮距为1.80m，两列汽车车轮的横向最小间距为1.30m，车轮距离人行道缘石最少为0.50m。求出相应于荷载位置的影响线数标值（标注于图中），可得1号梁的最大荷载值如下：车辆荷载：人群荷载：式中，和相应为汽车荷载轴重和每延米的人群荷载集度；由此可得1号梁和10号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为：，。同理，可计算2号梁和9号梁的最不利荷载横向分布系数为：，；3号梁和8号梁的最不利荷载横向分布系数为：，；4号梁和7号梁的最不利荷载横向分布系数为：，；5号梁和6号梁的最不利荷载横向分布系数为：，；2、跨中横向分布系数的计算桥梁在支点
14、、四分点和跨中都有设置横隔梁，因此桥梁横向结构的刚度很大，桥梁分为两幅计算，宽跨比B/l=0.584接近0.5，故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数。图5：偏心压力法计算横向分布系数本桥各根主梁的横截面均相等，一幅梁数n=5，梁间距为1.80m，则可按公式来计算内力：由此，1号梁的横向影响线竖标值为：由和绘制1号梁横向影响线，如下图所示，图中按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）确定汽车荷载的最不利荷载位置。车辆荷载：人群荷载：同理可得：10号梁，；2号梁和9号梁，；3号梁和8号梁，；4号梁和7号梁，；5号梁和6号梁，；3、同理可得其它控制截面的横向分布系数值，都列于下表：表3荷载横向分布系数表截面位置011号梁公路级0.1940.4110.4110.4110.4110.4110.4110.4110.194人群荷载1.0830.6170.6170.6170.6170.6170.6170.6171.0832号梁
