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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业桥梁工程课程设计任务书1.设计题目普通钢筋混凝土简支空心板梁桥设计2. 设计条件及参数2.1 桥面净空净 9m。2.2主梁跨径和全长标准跨径：lb=30.00m（墩中心距离）；计算跨径：l=29.60m（支座中心线距离）；主梁全长：l全=29.96m（主梁预制长度）。2.3设计荷载公路以级，人群荷载3.0KN/m。2.4材料钢筋：主筋用HRB335钢筋，其他的用R235钢筋；混凝土：C40；铰缝为C30细集料混凝土；桥面铺装采用C30沥青混凝土；栏杆及人行道板为C25混凝土。2.5计算方法：极限状态法。2.6结构尺寸根据桥面净宽自行确定。2.7设计
2、依据（1） 公路工程技术标准（JTG B01-2003）（2） 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），简称桥规；（3） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），简称公预规；（4） 公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85），简称基规参考文献:混凝土简支梁（板）桥第三版易建国编二构造形式及尺寸要求桥面净空为净1.5m+4.5m+4.5m+1.5m，全桥宽采用8块C40的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽125cm，高105cm，空心板全长29.96m。采用后张法施工工艺。C40混凝土空心板的fck=26.8MPa，ftk=2.4MPa，ftd=
3、1.65MPa。全桥空心板横断面布置如图2-1，每块空心板截面及构造尺寸见图2-2。图2-1桥梁横断面（尺寸单位：cm）图2-2空心板横截面构造及尺寸（尺寸单位：cm）三空心板毛截面几个特性计算1毛截面面积A由CAD查看截面特性功能可知，毛截面面积为：A=8524.2（cm2）铰缝面积为：A=87.5（cm2）2空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I由CAD查看截面特性功能，查看图2-2可知,毛截面惯性矩为：I=1.0586107cm4）=1.05861011（mm4）空心板截面的抗扭刚度可简化为图3-1的单箱截面来近似惯性矩为：IT=9.8845106(cm4)=9.88451010(mm4)图3
4、-1计算IT的空心板横截面简化图（尺寸单位：cm）四作用效应计算1永久作用效应计算1.1 空心板自重（第一阶段结构自重）g1g1=Ar=8524.210-425=21.311（KN/m）1.2 桥面系自重（第二阶段结构自重）g2人行道及栏杆重力参照其他桥梁设计资料，单侧按12.0KN/m计算。桥面铺装采用等厚度10cm的沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为：0.1723=16.1（KN/m）上述自重效应应是在各空心板形成整体后，再加至桥板上的，精确地说由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不相同的，本例为计算方便近似按各板平均分担来考虑，侧每块空心板分摊到的每延米桥面系自重为：g2=1
5、22+16.18=5.013（KN/m）1.3 铰缝自重（第二段结构自重）g3g3=（87.5+1105）10-424=0.462（KN/m）由此得空心板每延米总重力g为：g=g1=21.311KN/m（第一阶段结构自重）g=g2+g3=5.013+0.462=5.475（KN/m）（第二阶段结构自重）g=gi=g+g=21.311+5.4752=26.786（KN/m）由此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表4-1空心板自重效应汇总 表4-1项目作用种类作用gi（KN/m）计算跨径l（m）作用效应M（KNm）作用效应V（KN）跨中（18gl2）14跨（332gl2）支点（12
6、gl）14跨（14gl）跨中g21.31119.601023.35767.52208.85104.420g5.47519.60262.91197.1853.6626.830g= g+ g26.78619.601286.26964.70262.50131.2502可变作用效应计算在本课设设计中汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。桥规规定桥梁机构整体计算采用车道荷载。公路级的车道荷载由qk=7.875（KN/m）的均布荷载和Pk=180+360-18019.6-550-50.75=178.8（KN）的集中荷载两部分组成。按照规范在计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数
7、，即计算剪力时Pk=1.2Pk=1.2178.8=214.56(KN)按桥规车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道的折减系数为1，并且不得小于双车道的荷载效应。2.1汽车荷载横向分布系数计算空心板跨中和L/4处的荷载横向分布系数按照交接法计算，支点处按杠杆原理法计算。支点至L/4点之间的荷载横向分布系数按直线内插求得。2.1.1跨中及L/4处的横向分布系数计算首先计算空心板的刚度参数：=2EI4GIT(bl)25.8IIT(bl)2公式4-1I=1.0586107（cm4）=1
8、.05861011（mm4）IT=9.8845106(cm4)=9.88451010(cm4)b=100(cm)=1000(mm)l=19.60(m)=19600（mm）将以上数据带入公式4-1，得：=5.81.058610119.88451010()2=0.01617求得刚度参数后，即可按其查公路桥涵设计手册梁桥（上册）（徐光辉版）第一篇附录（二）中8块板的铰接板荷载横向分布影响线表，由=0.01及=0.02内插得=0.01617的1号至4号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表4-2中。由表4-2画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道情况下的各板横向
9、分布系数。各板的横向分布影响线及横向最不利布载见图4-1。由于桥梁横断面结构对称，所以只需要计算1号至4号板的横向分布影响线坐标值。各板荷载横向分布影响线坐标值表表4-2图4-1各板横向分布影响线及横向最不利布载图（尺寸单位：m）各板荷载横向分布系数计算如下（参照图4-1）1号板：两行汽车：m汽=12i汽=12(0.181+0.131+0.106+0.084）=0.251人群荷载：m人=i人=0.22+0.07=0.292号板：两行汽车：m汽=12i汽=12(0.18+0.14+0.113+0.09）=0.262人群荷载：m人=i人=0.186+0.075=0.2613号板：两行汽车：m汽=1
10、2i汽=12(0.158+0.153+0.128+0.101)=0.27人群荷载：m人=i人=0.148+0.084=0.2324号板：两行汽车：m汽=12i汽=12(0.129+0.15+0.147+0.117)=0.272人群荷载：m人=i人=0.119+0.098=0.217各板横向分布系数计算结果汇总于表4-3。由表4-3可知：两行汽车荷载作用时，4号板的横向分布系数最不利。为设计和施工方便，各空心板设计成统一规格，同时考虑到人群荷载与汽车荷载效应组合，因此，跨中和L/4处的荷载分布系数偏安全地取下列数值：m汽=0.272m人=0.290各板荷载横向分布期数汇总表4-3板号横向分布系数
11、1234m汽0.2510.2620.2700.272m人0.2900.2610.2320.2172.1.2车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由图4-2，34号板的横向分布系数计算如下：图4-2支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图汽车荷载：m汽=121.0=0.5人群荷载：m人=02.1.3支点到L/4处的荷载横向分布系数按直线内插法求得。空心板凳额荷载横向分布器书汇总于表4-4。空心板的荷载横向分布系数表 4-4总用位置作用种类跨中至L/4处支点汽车荷载0.2720.500人群荷载0.29002.2汽车荷载冲击系数计算桥规规定汽车荷载的冲击力
12、标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。按机构基频f的不同而不同，对于简支板桥：f=2l2EIcmc当f1.5Hz时，=0.5；当f14Hz时，=0.45；当1.5Hzf14Hz时，=0.1767f-0.0157。式中：L结构的计算跨境（m）； E结构材料的弹性模量（N/m2）；Ic结构跨中截面的截面惯性矩（m4）；mc结构跨中的单位长度质量（KN/m，当换算为重力单位时为Ns2/m2），mc=G/g； G结构跨中处每延米结构重力（N/m）；g重力加速度，g=9.81m/s2。由前面得：G=26.786KN/m=26.786103N/mL=19.6mIc=1.0586107（cm4）=1.0586
13、1011（mm4）=1.058610-1m4由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范查的C40混凝土的弹性模量E=3.25104MPa，代入公式得：f=2l2EIcmc=2l2EIcGg=219.623.251041061.058610-126.7861039.81=4.5898(Hz)则：=0.1767ln4.5898-0.0157=0.25371+=1.25372.3可变作用效应计算2.3.1车道荷载效应计算车道荷载引起的空心板跨中及L/4截面的效应（弯矩和剪力）时，均布荷载qk应满布于使空心板产生最不利效应的同号音响线上，集中荷载Pk只作用于影响线中一个最大影响线峰值处，见图4-3 跨
14、中截面弯矩：=18l2=1819.62=48.02m2M汽=m(qkk+Pkyk)（不计冲击时）不计冲击M汽=10.272(7.87548.02+178.84.9)=341.16(KNm)计入汽车冲击M汽=(1+)m(qkk+Pkyk) =1.253710.272(7.87548.02+178.84.9)=427.72(KNm)剪力: =0.519.60.50.5=2.45m2V汽=m(qkk+Pkyk)（不计冲击时）不计冲击V汽=m(qkk+Pkyk) =10.272(7.8752.45+214.5612)=34.43(KN)计入冲击系数V汽=(1+)m(qkk+Pkyk) =1.253710.272(7.8752.45+214.5612)=43.16(KN)图4-3简支空心板跨中及l/4截面内力影响线及加载图 L/4截面
