桥梁工程毕业设计计算书参考.docx
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桥梁工程毕业设计计算书参考
0318144班桥梁工程毕业设计计算书
设计资料:
1、桥型:
两跨装配式简支钢筋砼T型梁桥,纵横端面布置,如下图所示:
2、设计荷载:
设计汽车荷载汽车——20级,挂车--100,人群3KN/m2
3、桥面净宽:
净—7+2×0。
75+2×0.25
4、跨径:
标准跨径20m,计算跨径19。
5m
5、每侧栏杆及人行道构件重5KN/m
6、砼线膨胀系数ą=1×10-5
7、计算温差=Δt=35oC
8、砼弹性量Eh=3×101Mpa(C30砼)
二、基本尺寸拟订
1、主梁由5片T梁组成桥宽(5×1。
6m)每片梁采用相同的截面尺寸,断面尺寸如上图所示。
各主梁、横隔梁相互间采用钢板焊接接头‘
2、横隔梁建议采用5片,断面尺寸自定
3、桥墩高度,尺寸自行设计
4、采用u型桥台,台身高5米,其他尺寸自行设计
三、建筑材料
1、主梁、墩帽、台帽为C30砼,重力密度γ1=25KN/m3
2、墩身、台身及基础用7.5级砂浆25#块石,其抗压强度Rα′为3.7Mpa,重力密度γ2=24KN/m3,桥台填土容量γ3=18KN/m3
3、桥面铺装平均容重γo=23KN/m3
四、地质及水文资料
1、此桥位于旱早地,故无河流水文资料,也不受水文力作用,基本风压值1Kpa
2、地质状况为中等密实中砂地基,容许承载力[σ]=450kPa;填土摩擦角Ø=35o,基础顶面覆土0。
5m,容量与台后填土相同
一、桥面板的计算:
(一)计算图式
采用T形梁翼板所构成铰接悬臂板(如右图所示)
1.恒载及其内力(按纵向1m宽的板条计算)
(1)每延米板上恒载g的计算见下表:
沥青砼面层g1
0。
03×1。
0×21kN/m=0。
63kN/m
砼垫层g2
0。
08×1。
0×25kN/m=2.00kN/m
T形梁翼板自重g3
(0.08+0。
14)/2×1。
0×25kN/m=2.75kN/m
合计
g=Σgi=5。
38kN/m
(2)每米宽板条的恒载内力为:
Mmin,g=-=-×5.38×0.712kN·m=-1.356kN·m
Qag=gl0=5。
38×0。
70kN=3。
82kN
1.汽-20级产生的内力
将加重车后轮作用于铰缝轴线上(如上图所示),后轴作用力为P=120kN,轮压分布宽度如下图所示.由《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)查得,汽-20级加重车着地长度为a2=0.20m,宽度为b2=0.60m,则
a1=a2+2H=0.20m+2×0。
11m=0。
42m
b1=b2+2H=0.60m+2×0.11m=0。
82m
荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为
a=a1+d=2l0+0。
42m+1。
4m+2×0。
71m=3.24m
由于2l0=1。
40m<5m,所以冲击系数1+μ=1。
3
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
挂车-100产生的内力
由公路桥规查得,挂车-100车轮的轴重为P=250kN,着地长度为a2=0.20m,宽度为b2=0。
50m,车轮在板上的布置及其压力分布图形如下图所示,则
a1=a2+2H=0。
20m+2×0.11m=0.42m
b1=b2+2H=0。
50m+2×0.11m=0.72m
铰缝处纵向2个车轮对于悬臂根部的有效分布宽度为
a=a1=d=2l0=0.42m+1。
20m+2×0。
71m=3。
04m
悬臂根部的车轮尚有宽度为c的部分轮压作用,即
c=b1/2-(0。
90-l0)=0。
72/2—(0.90—0。
71)=0。
17m
轮压面c×a1上的荷载对悬臂根部的有效宽度为
=a1+2c=0。
42+2×0.17=0。
76m
轮压面c×a1上的荷载它并非对称于铰缝轴线,为简化计算,偏安全地仍按悬臂梁来计算内力。
悬臂根部每米宽的弯矩为(如右图)
作用在每米宽板条上的剪力为:
2.内力组合:
(1)承载能力极限状态内力组合:
(用于验算强度)
恒+汽(组合Ⅰ)
=1.2×(-1。
356)+1。
4×(—12.16)=—18。
65kN·m
=1。
2×3.82+1.4×24.07=38。
28kN
恒+挂(组合Ⅲ)
=1.2×(-1。
356)+1.1×(-12。
55)=—15.43kN·m
=1.2×3。
82+1.1×39。
98=48.56kN
所以,行车道板的设计内力为
Mj=-18。
65kN·m(由汽—20级控制)
Qj=48。
56kN (由挂—100级控制)
(二)桥面板截面设计、配筋与强度验算:
悬臂板根部平均高度h=11cm,设保护层厚度a=2cm,若选用Φ12HRB400钢筋,=330Mpa,=13.8Mpa,=0.53则有效高度c为:
h0=110—0.02—0。
006=0。
084m=84mm
由
1。
0×18。
65×=13.8×1000x(84—x/2)
解得x=18.02mm<=0。
53×84=44。
52mm
将所得x值代入公式,求得所需钢筋面积为:
=
查有关板宽1m内钢筋截面面积表,当选用Φ14(外径16.2㎜)钢筋时,需要钢筋间距为75㎜时,此时所提供的钢筋面积为:
按构造配置箍筋,取Φ10,间距25mm.
强度验算:
=h—a-d/2=0。
11—0。
02—0。
962/2=0。
082m=82mm
x===49.1
将x带入公式=求得截面所能承受的弯矩设计值为:
=13。
8×1000×49.1(82-49.1/2)=38.9×N·mm=38。
9KN·mm〉=1。
0×18.65KN·mm.(强度满足要求。
)
二、主梁内力计算
梁的纵横端面如下图所示:
此桥宽跨比B/L=5×1。
6/20=0.4〈,采用偏压法计算
1.求荷载位于支点时1#,2#,3#梁横向分布系数(杠杆法)
1绘制1#,2#,3#梁的横向分布影响线。
2确定荷载沿横向的最不利位置。
3求出相应于荷载位置的影响线竖标值.
4计算1号,2号,3号梁的荷载横向分布系数为:
1号梁:
汽车-20moq=
=
=0.438
挂车-100mog=
=
=0。
141
人群荷载mor=∑ηr=1。
422
2号梁:
汽车-20moq=
=
=0。
500
挂车—100mog=
=
=0.469
人群荷载mor=∑ηr=0
3号梁:
汽车—20moq=
=0.5
挂车-100mog=
=0。
469
人群荷载mor=∑ηr=0
2。
荷载位于跨中时横向分布系数(偏压法)
求梁的影响线图形的控制竖标,同时绘制影响线图,本桥梁数n=5,∑ai2=25。
6m2
1号梁η11=
+
=
+
=0.60
η15=
-
=
-
=-0。
20
2号梁η21=
+
=
+
=0.40
η25=
-
=
-
=0
3号梁η31=
+
=0.20η35=
-
=0。
20
1按最不利位置布载,见影响线图
2计算横向分布系数mc。
1号梁:
汽车—20mc=
=
=0.556
挂车-100mcg=
=
=0。
344
跨中横向分布系数计算图式人群荷载mcr=∑ηr=0。
684
2号梁:
c汽车—20mcq=
=
=0.469
挂车—100mc=
=
=0。
272
人群荷载mcr=∑ηr=0.442
3号梁:
汽车—20mcq=
=
=0.400
挂车-100mcg=
=
=0.200
人群荷载mcr=∑ηr=0。
200
荷载横向分布系数数据表
梁号
截面位置
汽车—20
挂车-100
人群
1号
跨中mc
0。
556
0。
344
0。
684
支点mo
0.438
0。
141
1.422
2号
跨中mc
0。
469
0.272
0.442
支点mo
0.500
0.469
0
3号
跨中mc
0。
400
0。
200
0。
200
支点mo
0。
500
0。
469
0
活载内力汽车荷载冲击系数:
1+μ=1。
2
1号梁
汽车—20
Mcq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi=1.2×1。
0×(0。
556×120×4.150+0.556×120×4.85+0.556×60×2。
85)=834。
67KN·m
挂车—100
Mcg=ξ×∑mc×Pi×yi=1。
0×(0。
344×250×4.250+0。
344×250×4.85+0。
344×250×2.850+0.329×250×2.25=1212。
76KN·m
人群荷载Mcr=1。
2×1×0.684×3×0.75×0.5×1×19。
4×4.85=86。
88KN·m
2号梁
汽车—20
Mcq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
2×1。
0×(0。
469×120×4。
15+0.469×120×4。
85+0。
469×60×2.85)=704。
06KN·m
挂车-100
Mcg=ξ×∑mc×Pi×yi
=1.0×(0。
272×250×4.25+0。
272×250×4.85+0。
272×250×2。
85+0。
286×250×2。
25)=973。
48KN·m
人群荷载Mcr=1.3×1×0。
442×3×0。
75×0。
5×1×19。
4×4.85=56.14KN·m
3号梁
汽车—20
Mcq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1.2×1.0×(0.400×120×4.15+0.400×120×4。
85+0.40×60×2。
85)=600.48KN·m
挂车—100
Mcg=ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
0×(0.200×250×4.25+0.200×250×4.85+0。
200×250×2.85+0。
22×250×2.25)=751。
25KN·m
人群荷载
Mcr=1。
2×1×0。
2×0。
75×3×0.5×1×19.5×4.85=23。
53KN·m
②计算各主梁跨中剪力Q1/2
1号梁
汽车-20级
Qcq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1.2×1。
0×(0.556×120×0.500+0.556×120×0.428+0.222×60×0.543)=82。
98KN
挂车—100
Qcg=ξ×∑mc×Pi×yi
=1.0×(0。
344×250×0.500+0.344×250×0.438+0.329×250×0.232+0.279×250×0.170)=116。
608KN
人群荷载
Qcr=mc×∑Pi×yi
=1。
2×1。
0×0。
684×3×0.75×0.5×0。
5×9.7=4。
47KN
2号梁
汽车—20
Qcq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
2×1.0×(0.469×120×0。
500+0.469×120×0。
428+0。
460×60×0.222)=70.23KN
挂车-100
Qcg=ξ×∑mc×Pi×yi
=1.0×(0.272×250×0。
500+0。
272×250×0。
438+0.286×250×0。
232+0。
335×250×0。
170)=94.61KN
人群荷载
Qc=1.2×1.0×0.442×3×0.75×0。
5×0.5×9。
7=2。
89
3号梁
汽车-20
Qcq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
2×1。
0×(0.4×120×0.500+0.4×120×0。
427+0。
410×60×0.222)=60.02KN
挂车—100
Qcg=ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
0×(0.2×250×0。
500+0。
2×250×0。
438+0。
22×250×0.232+0.286×250×0.170)=71。
76KN
人群荷载
Qcr=1。
2×1。
0×0.2×3×0.75×0.5×0。
5×9.7=1。
31KN
计算各主梁支点剪力Qo
1号梁
汽车-20
Qoq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
2×1.0×(0.438×120×1.00+0.472×120×0.928+0.556×70×0.412+0.535×130×0.21)=162。
58KN
挂车—10
Qog=ξ×∑mc×Pi×yi
=1.0×(0.141×250×1+0.191×250×0。
938+0.344×250×0。
732+0.344×250×0。
67)=200.61KN
人群荷载
Qor=1。
2×1×0.684×3×0.75×0。
5×1×19。
4=17.91KN
2号梁
汽车-20
Qoq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
2×1.0×(0。
500×120×1.000+0。
491×120×0。
928+0。
469×70×0。
412+0。
474×130×0。
206)=169。
08KN
挂车—100
Qog=ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
0×(0.469×250×1+0.42×250×0.938+0.272×250×0.732+0.272×250×0.67)=311。
08KN
人群荷载
Qor=1。
2×1×0.442×3×0。
75×0。
5×1×19。
4=11。
57
3号梁
汽车-20
Qoq=(1+μ)×ξ×∑mc×Pi×yi
=1.2×1.0×(0.5×120×1。
00+0。
471×120×0.928+0。
4×70×0.412+0.418×130×0。
206)=162.22KN
挂车—100
Qog=ξ×∑mc×Pi×yi
=1。
0×(0。
469×250×1+0。
402×250×0。
938+0.2×250×0.732+0。
2×250×0.67)=281。
62
人群荷Qor=1.2×1×0。
2×3×0.75×0.5×1×19。
4=5.24KN
④活载内力组合
梁号
截面内力
汽车-20级
挂车—100
人群
1#
M1/2
834.67
1212.76
86.88
Q1/2
83。
45
116.608
4。
47
Qo
163.10
200.612
17。
91
2#
M1/2
704。
06
973。
48
56。
14
Q1/2
70。
32
94。
61
2.89
Qo
165。
25
311。
076
11.57
3#
M1/2
600.48
751。
25
25.53
Q1/2
60.28
71。
82
1。
31
Qo
162.58
281.38
5。
24
1.恒载内力
1计算恒载集度
主梁
g1=[0.18×1.30+(
)(1.6-0.20)×25=9.76kN/m
横
隔
梁
对于边主梁
g`1边={1.10-
}×
}×
×5×25/19。
5=0.647kN/m
对于中主梁
g`1中=2×0。
647=1.294kN/m
桥面铺装层
g3=(0。
63+2)×7/5kN/m=3.682kN/m
栏杆和人行道
g`3=5×2/5kN/m=2。
00kN/m
合计
边主梁
g边=10.205+0.647+3。
682+2.00=16。
534kN/m
中主梁
g中=10。
205+1.294+3。
682+2。
00=17。
181kN/m
恒载内力计算
内力
截面位置x
边主梁
中主梁
弯距M/(KN/m)
剪力Q/KN
弯距M/(KN/m)
剪力Q/KN
x=0
0
161.21
0
167.51
x=l/2
785。
88
0
816.63
0
1#梁内力组合汇总
序号
荷载类别
M(KN。
m)
Q(KN0
跨中
梁端
跨中
⑴
恒载
816。
63
167.51
0
⑵
汽车
834.67
162.58
82.98
⑶
人群
86。
88
17.91
4.47
⑷
挂车-100
1212.76
200.61
116。
61
⑸
汽+人群
921.55
180。
49
87。
45
⑹
1。
2恒载
979.96
201.01
0
⑺
1。
4(汽+人)
1290.17
252。
69
122。
43
⑻
1。
1挂车
1334.04
220.67
128.27
⑼
SjⅠ=⑹+⑺
2270.13
453.7
122。
43
⑽
SjⅢ=⑹+⑻
2314.00
421.68
128。
27
⑾
⑺/⑼×100%
56.83%(不提高)
55.7%(不提高)
100%
⑿
⑻/10×100%
57.65%(提高0.02)
52.33%提高0。
02)
100%
⒀
第一次提高后的SjⅠ
2270。
13
453.7
122.43
⒁
第一次提高后的SjⅢ
2360.28
430.11
128.27
⒂
控制设计内力值
2360。
28
453。
7
128。
27
2#梁内力组合汇总
序号
荷载类别
M(KN.m)
Q(KN0
跨中
梁端
跨中
⑴
恒载
816。
63
167.51
0
⑵
汽车
704。
06
169.08
72。
23
⑶
人群
56。
14
11.57
2.89
⑷
挂车-100
937.48
311。
08
94.61
⑸
汽+人群
760.2
180.65
73。
12
⑹
1.2恒载
979。
96
201。
01
0
⑺
1.4(汽+人)
1064。
28
252。
91
102。
37
⑻
1。
1挂车
1070。
83
342.19
104.07
⑼
SjⅠ=⑹+⑺
2044.24
453.92
102。
37
⑽
SjⅢ=⑹+⑻
2050。
79
543。
20
104。
07
⑾
⑺/⑼×100%
52.06%(提高0。
03)
55.72%(不提高)
100%
⑿
⑻/10×100%
52.22%(提高0.02)
63.00%(提高0.03)
100%
⒀
第一次提高后的SjⅠ
2105.57
453。
92
102。
37
⒁
第一次提高后的SjⅢ
2091。
81
559。
50
104.07
⒂
控制设计内力值
2105.57
559。
50
104.07
3#梁内力组合汇总
序号
荷载类别
M(KN。
m)
Q(KN)
跨中
梁端
跨中
⑴
恒载
816。
63
167。
51
0
⑵
汽车
600.48
162。
22
60.28
⑶
人群
25。
53
5。
24
1.31
⑷
挂车—100
751。
25
281。
62
71.76
⑸
汽+人群
626。
01
167.46
61。
33
⑹
1。
2恒载
979.96
201。
01
0
⑺
1。
4(汽+人)
876。
41
234。
44
85。
86
⑻
1.1挂车
826。
38
309.78
78。
94
⑼
SjⅠ=⑹+⑺
1856。
37
435.45
85.86
⑽
SjⅢ=⑹+⑻
1806。
34
510.79
78。
94
⑾
⑺/⑼×100%
47。
21%(提高0.03)
53.84%(提高0.03)
100%
⑿
⑻/10×100%
45.75%(提高0.02)
60.65%(提高0.03)
100%
⒀
第一次提高后的SjⅠ
1912。
061
448.51
85.86
⒁
第一次提高后的SjⅢ
1842.47
526。
11
78。
94
⒂
控制设计内力值
1912。
06
526。
11
85.86
由1#、2#、3#内力组合汇总情况可知,计算的设计内力控制值为:
KN
三、主梁的配筋计算:
(一)钢筋选择:
根据跨中截面正截面承载力极限状态计算要求,确定纵向受拉钢筋数量。
拟采用焊接钢筋骨架配筋,设as=110mm,
则 h0=1400-110=1290mm, h’f=(140+80)/2=110mm.
翼缘计算宽度b’f按下式计算,并取其中较小者:
故取
首先判断截面类型,由
=1。
0×2360.28×=2360。
28×KN/m
=13.8×1500×110×(1290-110/2)=2812.095×KN/m
2360。
28×KN/m<2812。
095×KN/m,故应按第一类T形计算。
确定混凝土受压区高度,由
1。
0×2360。
28×=13。
8×1500x(1290—x/2)
解得x=91.6mm<=0.53×1200=636mm
<=110mm
将所得x值代入公式中求得所需钢筋截面面积为:
=
采用二排焊接骨架,选用6Φ36(外径40.2mm),供给,
钢筋截面重心至截面下边缘的距离
梁的实际有效高度=1400-110.4=1289.6截面最小宽度不满足要求。
选用8Φ32(外径35。
8mm),供给,
钢筋截面重心至截面下边缘的距离
梁的实际有效高度=1400-101。
6=1298。
4截面最小宽度
符合要求。
(二)跨中截面正截面承载力复核:
由公式
确定混凝土受压区高度,得:
将x值代入公式
M
满足要求。
(三)斜截面抗剪承载力计算:
1.抗剪强度上、下限复核:
对于腹板宽度不变的等高度简支梁,距支点h/2处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计,应满足下列要求:
根据构造要求,仅保持最下面两根钢筋(2Φ32)通过支点,其余各钢筋在跨间不同位置弯起或截断。
支点截面的有效高度h=1400-(30+35.8/2)=1352.1mm
将有关数据代入上式得:
=1。
0×559.50=559。
50KN
=1.0×128。
27=128.27KN
≤KN
部分可不进行斜截面抗剪承载力计算。
结果表明,截面尺寸满足要求,但应计算要求配置箍筋和弯起钢筋。
2.设计剪力分配(见图)
支点剪力组合设计值=1。
0×554。
594=554.594KN
跨中剪力组合设计值=1。
0×128。
27=128。
27KN
其中部分可不进行斜截面承载力计算,箍筋按构造要求配置。
不需要进行斜截面承载力计算的区段半跨长度为:
距支点h/2=1400/2=700mm处的设计剪力值为Vd1=528。
54kN,其中应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为:
0。
6=0。
6×528.54=317.12KN
应由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为:
0。
4=0。
4×528。
54=211.42KN
3.箍筋设计
确定箍筋配筋率:
式中:
按伸入支点计算,可得:
取取;
取=0.0021.选用直径为10mm的双肢箍筋,单肢箍筋的截面面积Asv1=78。
54mm2,
箍筋间距为:
, 取Sv=300mm。
在支承截面处自支座中心至一倍梁高的范围内取Sv=100mm
4.弯起钢筋设计
根据《桥规》(JTGD62)规定,计算第一排弯起钢筋时,取用距支座中心h/2处,应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值,即0。
4=0.4×5
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