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1、 第一章第一章 桥梁工程课程设计任务书桥梁工程课程设计任务书1.11.1 设计目的和要求设计目的和要求1.1.1 设计目的 本课程设计通过一个常用、典型的钢筋混凝土 T 形梁桥的设计，让学生将所学到的理论知识与设计方法运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及 创造性思维能力，使所学知识能够融会贯通。1.1.2 设计要求（1）学生需认真阅读课程设计任务书，熟悉有关设计资料及参考资料，熟 悉各种设计规范的有关内容，认真完成任务书规定的设计内容。（2）学生均应在教师指导下、在规定的时间内独立完成规定的内容和工作 量。（3）课程设计的成果为计算书 1 份和手工 A3 图 2 张以上。要求计算书内容
2、计算准确、文字通顺、书写工整。要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合 制图标准及有关规定，用工程字注文。1 1. .2 2 设计题目和内容设计题目和内容1.2.1 设计题目 钢筋混凝土简支T 形梁桥设计 1.2.2 基本设计资料 （1）某三等跨公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸： A、标准跨径：22.30m B、计算跨径：21.80mC、主梁全长：22.26mD、桥面宽度: 净 7m（行车道） 21.5m 人行道 E、设计荷载：公路-级。F、设计安全等级：二级 G、桥面铺装：5cm 沥青混凝土（23KN/m3） ，6cm 厚水泥混凝土（24 KN/m3） ，主梁混凝土 25KN/m31.2.3
3、 设计内容及要求 （1）桥梁总体布置图（含平面图、立面图、剖面图） （2）桥面构造横截面图，主梁（边梁、中梁）纵、横截面布置图 （3）荷载横向分布系数计算书 （4）主梁内力计算书 （5）行车道板内力计算书 （6）横隔梁内力计算书21.31.3 设计方法和步骤设计方法和步骤参阅现行混凝土设计规范、公路桥涵设计通用规范及教材等资料。 1、根据布置的设计资料，即跨径、桥面宽度、荷载等级等拟定桥梁总体布 置图； 2、横截面布置：1） 绘制桥跨结构（上部结构）横截面图，并绘制单片 T 形梁的一般构造图；2）主梁间距与主梁片数；3）主梁跨中截面主要尺寸拟定； 4）主梁截面细部尺寸；5）计算截面几何特征；
4、6）横截面沿跨长的变化；7） 横隔梁的设置。 3、主梁设计计算： 1）恒载内力计算：（1）一期恒载集度；（2）二期恒载集度；（3）恒载 内力。 2）活载内力计算：（1）冲击系数和车道折减系数；（2）计算主梁的荷载 横向分布系数（跨中截面按修正偏心压力法；支点截面按杠杆原理法） ；（3） 计算各种荷载作用下的控制截面内力（跨中截面、1/4 截面、变化截面、支点 截面） 。 3）作用效应组合：（1）基本组合(用于承载能力极限状态计算)；（2）短 期组合(用于正常使用极限状态计算)；（3）长期组合(用于正常使用极限状态 计算)； 4）绘出弯矩和剪力包络图； 4、横隔梁的内力计算：计算靠近横梁端部截面
5、剪力和靠近横梁跨中位置截 面弯矩。 5、行车道板的设计计算： 1）确定桥面板的类型； 2）计算荷载有效分布宽度； 3）桥面板内力计算。1.41.4 设计成果的编制设计成果的编制 1、设计任务书； 2、设计计算说明书； 3、桥梁设计图纸。要求计算书计算准确、文字通顺、书写工整。要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。第二章第二章 桥梁截面设计方案及说明桥梁截面设计方案及说明如图 1 所示，全桥共由5 片 T 形梁组成，单片T 形梁高为 1.5m，宽 1.8m,梁肋宽 18cm，翼缘端部厚8cm，翼缘与梁肋交接处厚14cm；桥上的横坡为双向2%；设有 5 根横梁 ,
6、宽 15cm，横隔梁高120cm。混凝土等级采用C30.图 2.1 桥梁横断面和主梁纵断面图（单位：mm）4第三章 主梁的荷载横向分布系数计算3.1 计算横向分布系数(根据任务要求，用修正的偏心压力法计算）因为每一片 T 型梁的截面形式完全一样，所以：2=11=ikikn iia a na式中，n=5，=2（3.6）m =32.4 m 512iia228 . 122，21= 1+TGl B 其中主梁截面抗扭惯性矩为4，3331=180 11 +0.302 122 18 =2947343Tii iIcbtcm中性轴距离 11140180-1811+18 14022=43.3180-1811+18
7、 140hcm主梁抗弯惯性矩22 3341111140=180-1811 + 180-181143.2-+18 140 +18 140-43.3=8476644122122cIcm将带入 得到,TcI I=0.952211153.63.6=0.2+0.9=0.56,=0.2-0.9=-0.1632.432.42222241.81.8=0.2+0.9=0.29,=0.2-0.9=0.1132.432.43=0.2k计算横向分布系数：根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于 0.5m，人群荷载取 3KN/m ,2对于 1 号和 5 号梁6对于对于 2 2 号和号和
8、 4 4 号梁号梁对于对于 3 3 号梁号梁7图图 2.12.1 横向分布系数计算图式（单位：横向分布系数计算图式（单位：mmmm）从而可以各梁在不同荷载作用下的分布系数：汽车荷载：m=0.5(0.5+0.32+0.19+0.01)=0.510汽1m=0.5(0.35+0.26+0.195+0.105)=0.455汽2m=0.5(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4汽3人群荷载：m=0.625 m=0.413 m=0.22=0.4人1人2人33.2 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数8剪力横向分图 2.2 梁端布系数计算图式（尺寸单位：mm）汽车荷载：m=0.50.667=0.333 ,
9、/ 1汽m=0.51.0=0.5/ 2汽9m=0.5(1.00+0.2778)=0.639/ 3汽人群荷载：m=1.361 , m=0 ,m=0/ 1人/ 2人/ 3人第四章 主梁的内力计算4.1 永久作用效应4.1.1 永久荷载：假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，则永久荷载计算结果如下表所示表 3.1 钢筋混凝土 T 形梁永久荷载计算表构建名构件尺寸（mm）单元构件体积及算式重度KN/3m每米延重 KN/m主梁0.08 0.140.18 1.5 ()2 (1.8 0.18)0.44842511.21中梁0.08 0.141.2 ()2 21.80.15 50.03036251.518
10、横隔梁边梁2 0.03036 0.06072 250.75910沥青混凝土0.05 7 5 0.07 231.61混凝土垫层0.06 0.06 2% 3.527 5 0.04494 242.087前面铺装3.697栏杆及人行道25 2.552作用于中主梁的恒载强度为：g=11.21+1.518+3.697+2=18.427KN/m作用于边主梁全部恒载为: =11.21+0.759+3.679+2=18.425KN/mg恒载内力。4.1.24.1.2 恒载内力恒载内力恒载内力计算图式11计算主梁的弯矩和剪力，则：()222 (2 )22xxglxgxMxgxlxglgQgxlx主梁各计算面的恒载
11、剪力和弯矩值，列于下表：表 2 主梁恒载内力内力截面位置剪力 Q（KN）弯矩 M（KN m）X=01M=0(0)X=1 417.666(21.8221.84)96.280(100.416)2Q 17.66621.821.8(21.8)244 787.087(820.903)M X=1 20(0)Q 2117.66621.88 1049.449(1094.537)M 注：表中版式所得结果为边主梁恒载内力，括号内为中主梁恒载内力4.2 活载内力计算活载内力计算（1）公路II 级集中荷载计算kP计算弯矩效应时 21.85180(1)247.2505kPKN计算剪力效应时 1.2247.2296.64
12、kPKN公路I 级均布荷载 10.5/kqKNm（2）计算冲击系数和车道拆减系数12cc mEI lf212gGmc/式中 结构的计算跨径（m）lE 结构材料的弹性模量(N/m2)结构跨中截面的截面惯矩(m4)CI结构跨中处的单位长度质量(kg/m)cmG 结构跨中处延米结构重力（N/m）g 重力加速度，g=9.81(m/s2)结构跨中单位长度质量3322G / g17.666 10 /9.811.801 10/cNsmm混凝土弹性模量 E：本题 C30 混凝土取102E0 10/Nm3.由以上数据可得简支梁桥的基频：102233.143 100.08476644 2221.81.801 10
13、 4.320ccEIflm Hz 按桥规规定 f 介于 1.5Hz 和 1.4Hz 之间，冲击系数按下式计算： (1)1(0.1767ln0.0157) 1(0.176ln4.320.0157) 1.243f 因该桥面为双车道，且其计算跨径小于 150m,所以该项桥梁纵横向荷载效应不折减，故1（3）均布荷载和内力影响线面积计算表 3 均布荷载和内力影响线面积计算类型截面公路II级均布荷载(/)kN m人群(/)kN m影响线面积(或 m)2m影响线图示13/2lM10.54.5=59.40521 8l 2m/2lV10.54.5=2.725m111 222l /4lM10.54.5=44.55
14、423 32l 2m0V10.54.5=10.900m112l 1 4V10.54.51336.131244lm 0.750.25（4）荷载作用下内力计算表 4 公路-级车道荷载产生的弯矩计算表梁号内力m（1）1+（2）qK（3）0（4）PK（5）yk（6）M （1）（2） （3）（4）+ （5）（6）2/1M0.51059.4055.451249.4714/1M0.51044.5544.088937.182/1M0.45559.4055.451114.7224/1M0.45544.5544.088836.1132/1M0.41.24310.559.405247.25.45979.98144/
15、1M0.444.5544.088735.05表 5 人群荷载产生的弯矩计算表梁号内力m(1)q人(2)0(3)M(1)(2)(3)2/1M0.62559.405167.0814/1M0.62544.554125.312/1M0.41359.405110.4024/1M0.41344.55482.802/1M0.459.40553.4634/1M0.44.54.544.55480.20表 6 公路-级车道荷载产生的跨中剪力计算表2/ lV梁号内力m(1)1+(2)qK(3)0(4)PK(5)yk(6)剪力 （1）（2）（3）（4）+（5）（6）2/ lv2.7250.5112.161/4lv0.510 6.1310.75181.8522/ lv0.4551.24310.52.725 296.640.5100.0715/4lv6.1310.75162.24/2lv2.7250.587.973/4lv0.4 6.1310.75142.63表 7 人群荷载产生的剪力计算表梁号内力m（1）q（2）人（3）0剪力效应（1）（2）（3）/2lv2.7257.661/4lv0.6256.13120.65/2lv2.7255.062/
