二级公路桥梁设计计算实例桥梁课程设计.docx
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二级公路桥梁设计计算实例桥梁课程设计
1基本资料
1.1公路等级:
二级公路
1.2主梁形式:
钢筋混凝土T形简支形梁
1.3标准跨径:
20m
1.4计算跨径:
19.7m
1.5实际梁长:
19.6m
1.6车道数:
二车道
1.7桥面净空
桥面净空——7m+2<0.75m人行道
1.8设计依据
(1)《公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)»,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(JTGD62-2004)»,
简称《公预规》。
(3)《公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ124-85)〉,简称《基规》。
2具体设计
2.1主梁的详细尺寸
主梁间距:
1.7m
1111
主梁高度:
h=(1〜丄)1=(1〜丄)20=1.82〜1.1(m(取1.8)11181118
主梁肋宽度:
b=0.2m
主梁的根数:
(7m+2K0.75m)/1.7=5
2.2行车道板的内力计算
考虑到主梁翼板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋,故行车道板可按两端
固接和中间铰接的板计算
已知桥面铺装为2cm的沥青表面处治(重力密度为23kN/m3)和平均9cm
厚混泥土垫层(重力密度为24kN/m3),C30T梁翼板的重力密度为25kN/m3
2.2.1结构自重及其内力(按纵向1m宽的板条计算)
图2-1铰接悬臂板计算图示(尺寸单位:
cm)
1每米延板上的恒载g!
沥青表面处治:
g!
=0.02x1.0:
23=0.46kN/m
C25号混凝土垫层:
g2=0.09x1.0X4=2.16kN/m
T梁翼板自重:
g3=(0.08+0.14)/2X.0X5=2.75kN/m
每延米板宽自重:
g=g1+g2+g3=0.46+2.16+2.75=5.37kN/m
2每米宽板条的恒载内力:
1212
弯矩:
Mmin,g=-?
glo=-2X5.37X.71=-1.35kN.m
剪力:
QAg=g•o=5.37X0.71=3.81kN
2.2.2汽车车辆荷载产生的内力
公路II级:
以重车轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置,此时两边的悬
臂板各承受一半的车轮荷载下图:
图2-2行车道板计算(尺寸单位:
cm)
后轴作用力140KN的着地长度为a2=0.2m,宽度b2=0.6m,铺装层的厚度
H=0.09+0.02=0.11m垂直行车方向轮压分布宽度为:
ai=a2+2H=0.20+2为.11=0.42叶
bi=b2+2H=0.60+2%.11=0.82叶
最外两个荷载的中心距离d=1.40m,则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度:
a=a1+d+2l0=0.42+1.4+2(X71=3.24m
由于汽车荷载局部加载在T梁的翼板上,故冲击系数取1+u=1.292,则作用
于每米宽板条上的弯矩为:
Mmin,p=-(1+u)
=-14.09kN.m
作用于每米宽板条上的剪力为:
QAP=(1+u)—=1.292/140=27.92kN
4a43.24
2.2.3内力组合
1.承载能力极限状态内力组合计算(基本组合):
Mud=1.2MAg+1.4MAc=1.2X(-1.35)+1.4(-14.09)=-21.346kN.m
Qud=1.2QAg+1.4Qac=1.2X.81+1.4X.92=43.66kN
所以,行车道板的设计内力为
Mud=-21.346kN.m
Qud=43.66kN
2.正常使用极限状态内力组合计算(短期效应组合):
Msd=MAg+0.7Mac=(-0.35)+0.7X(-14.09)T.3=-8.94kN.m
Qsd=Qsd+0.7QAp=3.81+0.7X7.924.3=18.84kN
2.3主梁内力的计算
2.3.1结构自重效应计算
由计算跨径L=19.70m,结构重要性系数为1.0,每侧栏杆机人行道构件重量
的作用力为5kN/m
(1)结构自重集度
主梁:
g1=[0.18X30+(0.08+0.14)/2X(1.60-0.18)]X5=9.76kN/m
横隔梁:
015*016边主梁:
g2={[1.00-(0.08+0.14)/2](1.60-0.18)/2}X
X5X25=0.624kN/m
19.70
图2-3简支T梁主梁和横隔梁简图(尺寸单位:
cm)
合计:
结构自重内力计算:
梁内各截面的弯矩M和剪力Q的计算式:
Mx=丛x-gx—=-gX(l-x)
x222
Qx=g^-gx=-(l-2x)
22
其中:
L为计算跨径
X为计算截面到支点的距离
表2-1边主梁自重产生的内力
内力
截面位置
弯矩M(kN.m)
X=0
16.054X19.7=158.13
2
0
X=l/4
16.054X(19.7-2旦)=79.07
24
16.054J9.7(19.7-19.7)
244
=584.1
X=l/2
0
12
一X16.054W.7=778.8
8
表2-22号梁自重产生的内力
^力
截面位置
剪力Q(kN)
弯矩M(kN.m)
X=0
16.678X19.70-164.28
2
0
X=l/4
讐"73乎)=82.14
16.67819.7(19.7A
x(19.7)
244
=606.8
X=l/2
0
12
一X16.67819.7=809.07
8
表2-3中主梁自重产生的内力
内力截面位置>\^
、”力Q(kN)
弯矩M(kN.m)
X=0
16.678X19.70-164.28
2
0
X=l/4
16.678X(19.72汉19.7)=82.14
24
16.678/9.7(197-19.7)
244
=606.8
X=l/2
0
12
-X16.67819.7=809.07
8
2.3.2汽车、人群荷载内力计算
(1)荷载横向分布的计算
荷载横向分布系数m的计算公式:
汽车:
mq=xn/2
人群:
m「=r
①用杠杆原理法计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数m。
。
荷
载位于指点时1号梁相应汽车-II级和人群荷载的横向分布系数,如图1-2。
图2-4杠杆原理法计算横向分布系数(尺寸单位:
cm)
1号梁:
公路II级m°q=Wn/2=0.875=0.438
q2
人群荷载mor=r=1.422
同样方法计算2、3号梁梁端横向分布系数为:
2号梁:
公路II级m0q=0.500
人群荷载m°r=r=-0.422
3号梁:
公路II级m0q=(0.938+0.250)/2=0.594
人群荷载m°r=r=0
②当荷载作用跨中时,1号边主梁的横向分布系数:
5*160
宽跨比L=丽=04<05故用偏心压力法计算横向分布系数
a)求荷载横向分布影响线竖标
n=5梁间距为1.60则:
a2+……a2=(2>1.60)2+1.602+0+(-1.60)2+(-2*60)2=25.60m2
1号梁在2个边主梁处的横向影响线的竖标值为:
11=1-
n
22
弋1=1+(2*1.60)=0.60n525.60
i1
十1
15=_-n
2
a1
-n=-0.20
2
ai
i1
b)绘制荷载横向分布影响线,并按最不利布载,如图1-3所示
图2-5刚性横梁法计算横向分布系数图示(尺寸单位:
cm)
c)
计算m
1号梁:
汽-II:
mcq=(0.522+0.395+0.177-0.005)/2=0.504
人群:
m“=r=0.620
同样方法计算2、3号梁的横向分布系数为
2号梁:
汽-II:
mcq=0.455
人群:
mcr=0.391
3号梁:
汽-II:
mcq=0.409
人群:
mcr=0.171送=0.342
表2-4荷载横向分布系数汇总
梁号
公路-II级
人群
1
跨中
0.504
0.620
支点
0.438
1.442
续表
1-4
2
跨中
0.455
0.391
支点
0.500
-0.422
3
跨中
0.409
0.342
支点
0.594
0.000
(2)均布荷载和内力影响线的面积计算
\
汽-II均布
何载
'(kN/m)
人群
(kN/m)
影响线面积
(m2或m)
影响线图示
M1/
10.50.75=
3.00.75=2.
1212
O=—丨=—"9.7=48.51
88
1L
2
7.875
25
L/4
Ql
2
7.875
2.25
c11—1
Q=—乂一x19.7汉_=
222
L
1
1/2
2.438
1/2
Q0
7.875
2.25
1C=-x1x19.7=
L
2
1
~■
x
9.85
注:
10.5KN/m为公路-I级车道荷载的均布荷载标准值;计算跨径小于50m时,人群荷载标准值为3.0kN/m。
(3)公路II级中集中荷载Pk的计算
计算弯矩效应时:
PK=0.75[180+360一180(19.7-5)]=179.1kN
50-5
计算剪力效应时:
Pk=1.2X79.1=214.92kN
注:
当计算跨径在5-50m之间时,PK用直线内插求得
(4)计算冲级系数
A=0.3902m2Ic=0.066146m4G=0.390225=9.76kN/m
G/g=9.76/9.81=0.995kN.s2/m2
C30混凝土E取3X1010N/m2
•••1.5HZVfV14Hz
J=0.1767lnf-0.0157=0.292
则1+」=1.292
(5)跨中弯矩M1/2的计算
因双车道不折减,故=10代入下式得:
S汽=(1+))xx[meqk门+miPkyJ
SA=meqr11
表2-5公路II级产生的弯矩(kN.m)
梁
号
内力
mc
1+u
qk
Q
Pk
yk
弯矩效应
mcX-
*1+4)XqkX
+Pkxyk]
1
M1/2
0.504
48.51
19.7
4
4.925
823.13
2
M1/2
0.455
1.292
7.875
48.51
179.1
4.925
743.12
3
M1/2
0.409
48.51
4.925
667.98
梁
表2-6人群荷载产生的弯矩(kN.m)
梁号
内力
mc
qr
y
弯矩效应
m(Xqr>X"i
1
M1/2
0.620
48.51
67.67
2
M1/2
0.391
0.75X.00=2.2
5
48.51
42.68
3
M1/2
0.342
48.51
37.33
按承载能力极限状态,结构重力对结构的承载能力不利时计算弯矩效应组合:
m
Sud=匕1.2S自重+1.4S汽+0.80X.4S人
i=1
表2-7跨中弯矩基本组合表(kN.m)
梁号
内力
恒载
人群
汽车
Sud
1
Mi/2
778.8
67.67
823.13
3
2162.7
2
Mi/2
809.07
42.68
743.12
5
2059.0
3
Mi/2
809.07
37.33
667.98
7
1947.8
(6)活载跨中剪力Qi/2计算
表2-8公路一一二级产生的跨中剪力V1/2(kN)
梁号
内力
mi
(1)
1+卩
⑵
q“3)
Pk(5)
yk⑹
⑴⑵[⑶⑷
+(5)(6)]
1
V1/2
0.504
1.292
7.875
2.438
214.92
0.5
82.48
2
V1/2
0.455
74.46
3
V1/2
0.409
66.93
表2-9人群荷载产生的跨中剪力Vi/2(kN)
梁
号
内
力
mi(1
)
qr(3)
(1)
(2)(3)
1
V1/2
0.620
2.438
2.25
3.40
2
V1/2
0.391
2.14
3
V1/2
0.342
1.88
(7)支点剪力V的计算
①计算支点截面汽车荷载最大剪力
绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图7-4
所示:
图2-4m沿跨长变化图
£
冬一9屋-萌线
of羽晌錢
图2-6中横隔梁内力计算(尺寸单位:
cm)
P=1作用在1号梁轴上时(n=0.60,!
5二-0.20)
nM=叫1X1.5d+H12X).5d-1銘5d
=0.6X.5*6+0.40.5为.6-1.51£=-0.64
P=1作用在5号梁轴上时
・;=%*1.5d+125X).5d
=(-0.20)1**.6+0*.5*6=-0.48
P=1作用在2号梁轴上时(12=0.40,22=0.30)
M2=12%.5d+22*0.5d-1*0.5d
=0.401.51.6+0.300.5为.6-0.51.6=0.40
2・4・3截面内力计算
将求得的计算荷载Poq在相应的影响线上按最不利荷载位置加载,对于汽车荷载并入冲击影响力(1+卩),得:
表7-4截面内力计算表
弯矩M2二
M2^=(1+卩)•Poq•n=1.292*X108.65*0.92+0.29)
=169.85kN
公路
-II级
剪力Q右
右位
Q1=(1+卩)•Poq•=1.292氷X126.56(0.575+
0.350+0.188-0.038)=175.78kN
61^^^?
TZ77zv7^^§wa9e§99^f99Jn
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选推我们项破究报告,项目设计,项目建议书,
第一章总论错误!
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1.1项目概述错...误!
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1.2项目提出的背景和必要性错.误!
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1.3项目建设的可行性分析错.误!
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第二章项目依据和范围错..误!
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2.1项目编制依据错..误!
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2.2编制原则错...误!
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2.3项目编制范围错..误!
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第三章市场发展预测及行业关键指标分析错误!
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3.1二手车市场风险及发展预测错误!
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3.2目前二手车价格分析错.误!
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3.3二手车关键指标分析错.误!
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第四章项目选址与建设条件错..误!
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4.1项目选址错..误!
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4.2区域建设条件错..误!
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4.3社会环境简况错..误!
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第五章项目建设内容与规模错..误!
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5.1项目建设内容错..误!
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5.2建设规模错..误!
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第六章项目实施进度安排错..误!
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第七章环境保护和交易流程错..误!
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7.1二手车交易市场污染评估与处理错误!
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7.2二手车交易流程错..误!
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第八章项目经营管理与劳动定员错.误!
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8.1项目经营管理错..误!
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8.2劳动定员错..误!
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8.3劳动保护和安全生产错.误!
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第九章投资概算及资金筹措错..误!
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9.1投资估算错..误!
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9.2资金筹措错..误!
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第十章经济效益分析错...误!
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10.1项目的制度成本分析错.误!
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10.2项目效益分析错..误!
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10.3本项目成本估算错..误!
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10.4投资初期的营销计划建议错误!
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10.5销售收入及税金错..误!
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10.6利润估算错..误!
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10.7财务平衡分析错..误!
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10.8不确定性分析错..误!
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10.9结论错...误!
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第十一章结论及建议错...误!
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