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1、. . 工业大学桥梁工程课程设计计算书开课单位：土木建筑工程学院2014年12月 目录第一章设计基本资料11.1跨度和桥面宽度11.2主要材料11.3箱型梁构造形式与相关参数11.4设计依据与设计规3第二章主梁的几何特性计算42.1计算截面几何特性42.2检验截面效率指标6第三章桥面板计算73.1横隔梁设置73.2 每延米恒载计算73.3恒载力计算73.4车辆荷载产生的力7第四章主梁力计算9第五章荷载横向分布计算115.1 支点截面横向分布系数计算115.2跨中截面横向分布系数计算13第六章活载影响下主梁力计算156.1活载力计算156.2荷载力组合16第七章 横隔梁力计算187.1作用在横梁
2、上的计算荷载187.2绘制横隔梁的力影响线18第八章主梁挠度计算208.1验算主梁变形208.2判断是否设置预拱度208.3 计算预拱度最大值20第九章支座计算219.1板式橡胶支座的选择219.2确定支座的厚度219.3确定橡胶片总厚度219.3支座偏移验算229.4验算支座滑移稳定性2223 / 25. . 第一章 设计基本资料1.1跨度和桥面宽度1) 标准跨径：30m（墩中心距）2) 计算跨径：29.55m3) 主梁全长：29.96m4) 桥面宽度：净9+21.0m人行道5) 人群荷载：6) 每侧栏杆与人行道的重量：1.2主要材料1) 混凝土：箱梁为号，铰缝采用SCM灌浆料以加强铰缝；桥
3、面铺装为12cm厚防水砼（S6）+10cm沥青砼；栏杆采用号混凝土。2) 预应力钢绞线：符合国际通用标准ASTMA416-92规定。单根钢绞线直径为15.24mm，面积A=140mm,标准强度，弹性模量。3) 选用R235与HRB335钢筋，其技术标准应符合国家标准（GB1499-1998）与（GB13013-1991）的规定。4) 锚具：采用公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器规格系列产品，管道成孔采用金属波纹管。5) 支座：采用板式橡胶支座。6) 其他材料：砂、石、水的质量要求均按公路桥梁施工技术规有关条文办理。1.3箱型梁构造形式与相关参数本箱型梁按全预应力混凝土构件设计，施工工艺为后法。
4、 主梁尺寸拟定：梁高：根据设计经验,梁高跨比通常为1/14-1/25，本设计初步尺寸定为1.3m，跨中：预制箱型梁顶板厚0.2m，底板厚0.2m腹板厚0.2m.端部：预制箱型梁顶板厚0.2m，底板厚0.30m横隔梁：横向共计五片箱型梁，中间设四个横隔梁。高1.1m,上部宽0.5m,下部宽 0.5m。 预应力管道采用金属波纹管成形，波纹管径为60mm，外径为67mm，管道摩擦系数=0.2，管道偏差系数k=0.0015,锚具变形和钢束回缩量为6mm(单端)。 沥青混凝土重度按23KN/m计，预应力混凝土结构重度按26 KN/m计，混凝土重度按25 KN/m计，单侧防撞栏线荷载为4.5KN/m 。据
5、以上拟定的各部分尺寸，绘制箱型梁的跨中与端部截面图。图1-1跨中横断面 图1-2 边主梁支点处断面图 图1-3 中主梁跨中断面图1.4设计依据与设计规1) 公路工程技术标准（JTG B012003）2) 公路桥涵设计通用规（JIG D602004）3) 公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规（JIG D622004）4) 公路桥涵施工技术规（JTJ 0412000）5) 公路交通安全设施设计规（JTG D812006）第二章 主梁的几何特性计算2.1计算截面几何特性计算截面几何特征，计算时可将整个主梁截面划分为n个小块面积进行计算，跨中截面几何特征计算公式如下：毛截面面积：各分块面积对上缘的面
6、积距： 毛截面重心至梁顶的距离： 毛截面惯性距计算移轴公式：式中分块面积；分块面积重心至梁顶的距离；毛截面重心至梁顶的距离；各分块对上缘的的面积距；各分块面积对其自身重心的惯性距。 图2-1箱梁分块面积简图表2-1 跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积Ai分块面积形心对上缘距离分块面积对上缘静矩分块面积的自身惯性矩分块面积对截面形心的惯性矩I=Ii+Ix大毛截面（含湿接缝）顶板62001062000.00206666.6772.1832301704.88529683.71承托150020.3330495.002343.7561.855355591.55357935.25腹板362512541
7、68756351302.08-33.623911819.063904677.45底板4000187.5750000208333.33-105.3244369209.644369209.6合计1527540125937093172780.36小毛截面（不含湿接缝）顶板54001054000.0018000076.153131364.53131364.5承托150020.3330495.0023437565.826498408.66732783.6腹板36251154168756351302.08-28.853017169.069368471.14底板4000187.5750000208333.3
8、3-101.3541087290.0041295623.33合计152751251370537342321660528242.57大毛截面形心至上缘距离ys82.18小毛截面形心至上缘距离ys86.152.2检验截面效率指标由此可计算出截面效率指标：因此截面效率指标： 根据设计经验，一般界面效率指标取0.450.55，本次课程设计截面效率在此围，且大于0.5，故截面合理。 第三章 桥面板计算3.1 横隔梁设置在端部与跨中和1/4跨设置横隔梁板的计算跨径，3.2 每延米恒载计算沥青混凝土：混凝土铺装：混凝土翼板：合计：3.3 恒载力计算跨中弯矩：支点弯矩：3.4 车辆荷载产生的力1) 根据公路钢
9、筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规（JTG D622004)，汽车荷载的冲击系数为0.3。：压力面尺寸计算板的有效工作宽度：，分布宽度不重叠。所以取。2) 跨中弯矩计算3) 支点剪力计算表3-1 力组合表力恒载汽车荷载1.2恒载+1.4汽车荷载M/(kN m)3.12219.55731.126V/(kN)2.93866.72996.9464) 单向板力跨中弯矩支点弯矩支点剪力。第四章 主梁力计算4.1结构自重力计算 1 在计算结构自重力时，为了简化起见，将横梁，铺装层，人行道和栏杆等重量均匀摊给各主梁承受。因此计算出结构自重集度g之后，则梁各截面的弯矩M和剪力Q计算公式为：式中 简支梁的计算跨径
10、； X计算截面到支点的距离。2 计算结构自重集度A.跨中截面断主梁自重B.底板加厚与腹板变宽段梁的自重近似计算（长1.68m）C.支点段梁的自重D.边主梁的横隔梁 横隔梁体积 故半跨横隔梁重度E.主梁永久作用集度3.二期永久作用A.顶板中间湿接缝集度B.边梁现浇部分横隔梁 一片端横隔梁体积C.桥面铺装层：10cm厚沥青混凝土铺装： 12cm厚C50混凝土铺装：D.栏杆和人行道E.边梁二期永久作用集度： 表4-1 边梁永久作用计算表作用效应跨中四分点支点C=0.5C=0.25C=0一期弯矩/KNm11119.298339.470.00剪力/KN0.00499.18998.37二期弯矩/KNm46
11、50.123487.590.00剪力/KN0.00209.23418.46弯矩/KNm15769.4111827.060.00剪力/KN0.00708.411416.83第五章 荷载横向分布计算5.1 支点截面横向分布系数计算1）冲击系数和车道折减系数 冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数与结构的基频f有关，故应先计算结构的基频，简支梁桥的基频可按下式计算其中 由于1.5Hzf14Hz,故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数当车道大于两车道时，应进行车道折减，三车道折减22%，四车道折减33%，但折减后不得小于用两车道布载的计算结果。1) 按杠杆原理法进行荷载横向分布系数计算的基本假定是忽略
12、主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面板在主梁梁肋处断开，而当做沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。对于汽车、人群的荷载横向分布系数的计算公式如下：汽车 人群 式中 、 -汽车车轮和人群荷载集度的影响线竖标值。2) 梁荷载横向分布系数首先绘制梁荷载横向分布影响线，如下 图5-1 1号梁荷载横向分布影响线再根据桥规规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置，对于汽车荷载，规定的汽车横向轮距为1.8m，两列汽车车轮的横向最小间距为1.3m，车轮距离人行道缘石最小距离为0.5m，因此，求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，可得梁的荷载横向分布系数为：公路-I级 人群荷载 3) 梁荷载横向分布系数同理，绘制梁荷载横向分布影响线，如下： 图5-2 2号梁荷载横向分布影响线因此，求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，可得梁的荷载横向分布系数为：公路-I级 人群荷载 4) 梁荷载横向分布系数同理，绘制梁荷载横向分布影响线，如下：图5-3 3号梁荷载横向分布影响线公路-I级 双车道，横向分布系数无折减。5.2跨中截面横向分布系数计算1) 偏心压力法 因
