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1、桥梁工程课程设计第1章 设计资料及构造布置1.1设计资料1.1.1 桥梁跨径及桥宽标准跨径：38m； 主梁全长：37.96m； 计算跨径：37.16m；桥面净空；0.5+1.0+7.5+2.5+0.5桥面坡度：不设纵坡，车行道双向横坡为2%。1.1.2 设计荷载： 公路级1.1.3 材料及施工工艺混凝土：主梁C40，栏杆、桥面铺装及混凝土三角垫层用C40；预应力钢筋：采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范（ D622004）的钢绞线，每束7根，全梁配6束，=1860MPa。按后张法工艺制作主梁，采用70mm金属波纹管成孔，预留孔道直径为75mm和OVM锚。1.1.4 设计依据 （1）公路
2、桥涵设计通用规范（JTG D602004）简称桥规（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004） （3）桥梁工程（人民交通出版社，姚铃森编） 图1.1.11.2 横截面布置1.2.1 主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随着梁高与跨径的增加而加宽为经济，由此可提高主梁截面效率指标值，采用主梁间距2.4m，考虑人行道可以适当挑出，考虑设计资料给定的桥面净宽选用5片主梁，其横截面布置形式图1.2.1。图1.2.11.2.2 主梁尺寸拟定1.2.2.1主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比在1/151/25之间，标准设计中一般取为1/161/18。所以梁高取用22
3、0cm。1.2.2.2主梁腹板的厚度在预应力混凝土梁中，梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度翼板由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定要求出发，腹板厚度一般不宜小于其高度的1/15。本设计采用18cm.在跨中区段梁腹板下部设置马蹄，设计实践表明马蹄面积与截面面积以10%-20%为宜，马蹄宽：54cm，高：36cm。1.2.3 翼板尺寸拟定 在接近梁的两端的区段内，为满足预应力束筋布置锚具的需要，肋厚应逐渐扩展加厚，其过渡段长度不宜小于12倍肋板的增加厚度。 预应力混凝土T梁的下缘，为了满足布置预应力束筋的要求，要扩大成马蹄形，马蹄的尺寸应该满足预应力各个阶段的强度要求。由于马蹄形部分承受预
4、应力锚具的局部荷载作用，其尺寸不宜过小，否则在施工中易形成水平纵向裂缝，因此马蹄面积一般应占截面总面积的10%-20%。拟定马蹄宽度为54cm，高度为36cm。第2章 行车道板的计算 2.1行车道板内力计算 荷载为公路-级。桥面铺装为8cm沥青混凝土（重度为23）和9cm厚的C40混凝土垫层（重度为24），T梁翼板材料的重度为25。（一） 恒载及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）1. 、每一米板上的恒载g： 沥青混凝土面层： C30混凝土垫层： T梁翼板自重： 合计：2、 每米宽板条的荷载内力弯矩 剪力 （二） 车辆荷载产生的内力 将后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为。对于车轮荷载中后轮的着
5、地长度为，宽度为由公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）查得，则得：荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：冲击系数： 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：（三） 荷载组合恒+汽： 所以，行车道板的设计内力为： 2.2截面设计、配筋与强度验算 悬臂根部高度200mm，净保护层厚度为a=20mm假设选用HRB335 12钢筋，则有效高度： h0=h-as=220-40=180C40混凝土 fc=19.1N/mm2,HRB335级钢筋 fy=300N/mm2 1=1.0, b=0.550 as=c+ds+d/2=40 s=M/fcbh0=0.041 =1-1-2s=0.041
6、 As=1 fc bh0/ fy =475.55minbh=0.2%1010220=444.4因此符合适用条件.钢筋间距取值1010/6=168,取190mm3.1主梁恒载内力计算3.1.1 恒载集度(1)主梁： 横隔梁：对于边主梁：对于中主梁：桥面铺装层：栏杆和人行道：作用于边主梁的全部恒载g为：作用于中主梁的恒载强度为：3.1.2 恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力，计算图示如图3.1.2所示，则：图3.1.2各计算截面的剪力和弯矩值，列于下表边主梁恒载内力 截面位置x 内力剪力Q（kN）弯矩M()Q=702M=0Q=312Q=0 3.2用偏心压力法计算横向荷载分布系数跨中的荷载横向分布系数，
7、本设计内设三道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为：l/B=37.16/82.4=1.83 2，按修正的刚性横梁法来绘制影响线。并计算横向分布系数。 各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距2.4m，则： 由式2-5-28,1号梁横向影响线的竖标值为： 由绘制1号梁横向影响线，如图3.2.1所示，图中按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置。 图3.2.1 进而由计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x，则： 零点位置已知后，就可以求出各类荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值。 设人行道缘石至1号梁轴线的距离为 于是，1
8、号梁的何在横向分布系数可计算如下（以分别表示影响线零点至汽车车轮和人群荷载集度的横坐标距离）：车辆荷载：人群荷载： 可查得为 用杠杆原理法求横向分布系数 首先绘制1号梁和2号梁的荷载横向影响线，如图3.2.2所示图3.2.21号梁 车辆荷载：2号梁车辆荷载 人群荷载3.3计算公路-级荷载的跨中弯矩 3.3.1荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路-级人群荷载边主梁跨中0.7290.513支点0.7081.4783.3.2简支梁桥的基频： 根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）中第4.3.2条之5，当1.5Hzf14Hz时，则可得：；故得：3.3.3计算跨中截面车道活载最大剪力 鉴于
9、跨中剪力影响线的较大坐标位于跨中部分故也采用全跨统一的荷载横向分布系数来计算。故得：3.3.4计算支点截面车道荷载最大剪力 作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线，如图所示横向分布系数变化区段长度： 对应于支点剪力影响线的荷载布置，如图3.3.6所示。图3.3.6影响线面积为。因此，得：附加三角形荷载重心处的影响线坐标为： 因此，得： 故公路-级荷载的支点剪力为：3.3.7计算支点截面人群荷载最大剪力 人群荷载的横向分布系数，如图所示3.3.6，得：3.4偏压法计算横隔梁内力3.4.1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3.4.1所示。图3.4.
10、1纵向一行车轮荷载对中横隔梁的计算荷载为：3.4.2绘制中横隔梁的内力影响线 已知1号梁的横向影响线竖坐标值为： 同理可算得2号梁和3号梁的横向影响线竖坐标值为：（1） 绘制弯矩影响线对于2号和3号主梁之间截面的弯矩影响线可计算如下：P=1作用在1号梁轴上时：P=1作用在5号梁轴上时：P=1作用在3号梁轴上时：绘制影响线，如图（2） 绘制剪力影响线对于1号主梁处截面的影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时：P=1作用在计算截面以左时：绘成的影响线，如图3.4.2所示。图3.4.23.4.3截面内力计算 将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响，则得
11、：弯矩：剪力： 鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可略去不计，则按极限状态设计的计算内力为：（2）按正常使用极限状态设计的计算内力1）短期效应组合弯矩Msd=0.7278.3/1.1=177.1kNm剪力Qsd,=0.759.85/1.1=38.08kN2)长期效应组合弯矩Mld=0.4278.3/1.1=101.2 kNm剪力Qld=0.459.85/1.162=38.08kN选取最大荷载和剪力Mmax=389.62kNmQmax=83.79kN3.5主梁作用效应组合由桥规规定，根据可能同时出现的作用效应选择三种最不利效应组合：短期效应组合，长期组合，标准效应组合，承载能力极限状态基本组合。组
12、合情况见下表：组合类型计算公式支点(kN)跨中(kNm)基本组合弯矩Mud=1.2Mg+1.4Mq013123.08剪力Qud=1.2Qg+1.4Qq1389.082短期效应组合弯矩Msd=1.0Mg+0.7Mq/(1+)08929.8剪力Qsd=1.0Qg+0.7Qq/(1+)950.8110长期效应组合弯矩Mld=1.0Mg+0.4Mq/(1+)07899剪力Qld=1.0Qg+0.4Qq/(1+)84462.9第4章 主梁预应力钢束估算和布置4.1预应力钢束的估算及布置4.1.1跨中截面钢束的估算与确定1、 确定核心距2、 按使用阶段的应力要求估算钢束数M-使用荷载产生的跨中弯矩-与荷载
13、有关的经验系数，取0.51钢束的抗拉设计强度，1860Mpa-一根钢束截面积，取为1397=980mm2=36.8cm，=113.1-13.1=100cm故根，取为6根按承载能力极限状态估算钢束数 根据极限状态的的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度，应力图示呈矩形，同时预应力钢束数也达到标准强度，则钢束数的计算公式为：式中：极限状态效应组合 估计钢束群中心到混凝土合力作用点力臂长度的经验系数，取为0.78a 主梁有效高度， 故，根 对全预应力梁，希望在弹性阶段工作，同时，边主梁与中间主梁所需的钢束数相差不多，为方便钢束布置和施工，各主梁统一定为7根 采用7束6钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积=139mm2，抗拉强度标准值=1860MPa，张拉控制应力取=0.75=0.751860=1395Mpa。4.2 预应力钢束布置4.2.1 跨中截面及锚固截面的钢束布置 对于跨中截面，在保
