课程名称：桥梁工程设计题目：公路预应力混凝土简支桥梁设计院系：土木工程系专业：铁道工程(隧道组）年级：级姓名：指导教师：大学2012年5 月16 日西南交大峨眉校区课程设计任务书专业姓名学号开题日期：2012年4月20 日完成日期：2012年5月27日题目公路预应力混凝土简支桥梁设计一、设计的目的通过本课程设计，完成公路预应力混凝土兼职梁桥的设计，掌握中小跨径简支梁桥上部结构的一半设计方法，具备初步独立设计能力；掌握简支梁桥荷载横向分布系数m，主梁内力计算；提高综合运用所学理论知识，具有独立分析问题和解决问题的能力，提高桥梁绘图能力二、设计的内容及要求1.根据结构布置进行主梁的横向分布系数计算。
2.本次设讣中要求手算完成对边梁的结构内力讣算。
3.根据规范规定进行作用效应组合。
4.进行了梁预应力钢朿的配筋设计。
5.桥面板的内力计算。
6.做出设计分析或小结。
三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日目录一、设计基本资料及构造布置 (4)（一）设计资料 (4)1．跨度和桥面宽度 (4)2．技术标准 (4)3．主要材料 (4)4．材料参数 (4)（二）结构设计 (5)1．截面尺寸拟定 (5)（1）梁高 (5)（2）横隔梁设置 (5)（3）栏杆高度 (5)（4）设计图 (5)（5）计算边主梁截面几何特征 (6)二、公路桥面板的计算 (6)（一）车辆活载在板上的分布 (6)（二）单向板的有效宽度 (7)1．确定板的类型 (7)2．板的有效工作宽度 (7)（1）车轮荷载在板跨中间。
(7)（2）车轮荷载在板的支承处。
(7)（3）车轮荷载在靠近支承处。
(7)（三）行车道板的内力计算 (8)（1）跨中弯矩 (8)（2）支点剪力 (9)三、主梁的计算 (9)（一）边主梁的荷载横向分布系数 (9)1．端部剪力横向分布系数计算（按杠杆法） (9)2．跨中荷载弯矩横向分布系数（按刚性横梁法） (10)（二）边主梁结构内力计算 (11)1．横载内力 (11)（1）横载 (11)（2）横载内力计算 (12)2．活载内力 (13)（1）汽车活载冲击系数计算 (13)（2）双车道荷载 (13)3．边主梁作用效应组合 (14)四、预应力钢束的配筋设计 (14)（一）预应力钢筋数量的估算 (14)一、设计基本资料及构造布置（一）设计资料1．跨度和桥面宽度标准跨径：教学班序号为75，故m m m L 58755.05.201=⨯+=计算跨径：56.8m桥面宽度：5.029.7⨯+m （防护栏）m m 9.8=（单幅）主梁中心距：2.3m湿接缝宽度：0.3m2．技术标准本桥为四梁式后张法预应力混凝土简支T 梁桥，按上下行分左右分离式布置，单幅按两车道设计。
设计荷载：公路—Ⅱ级。
设计安全等级：二级。
桥台采用重力式U 型桥台。
3．主要材料混凝土：主梁现浇湿接缝及现浇隔板接头混凝土均采用C50混凝土；铺装层上层5cm 厚沥青混凝土，下层8cm 厚C40W6防水混凝土。
钢材：预应力钢绞线270级Φ5（Φj15.24mm ）；普通钢筋直径≥12mm 采用HRB335钢筋，直径<12mm 采用R235钢筋。
4．材料参数（二）结构设计1．截面尺寸拟定（1）梁高高跨比:在梁式桥的立面布置中，梁高h与跨径l的比值h/l称为高跨比。
一般的，简支体系中装配式板桥h/l取1/12~1/16；装配简支梁h/l经济范围为1/11~1/18，在跨径偏大时取用偏小的值；预应力混凝土梁h/l取1/15~1/25左右。
在其它体系中，梁高的变化根据受力特点在跨中与支点所取的范围有所不同。
故取梁高m584.2==>/m25mH32.2（2）横隔梁设置横膈梁预制块数保证桥面板为四边支承的单向板，横隔梁间距>2⨯2.3m，横隔梁设置11道，间距4.733m，宽度20cm。
（3）栏杆高度栏杆高度：取1m。
（4）设计图内梁立面图单幅桥横断面图（单位cm）中主梁跨中截面尺寸图（单位cm）中主梁端部截面尺寸图（单位cm）边主梁跨中截面尺寸图（单位cm）边主梁端部截面尺寸图（单位cm）（5）计算边主梁截面几何特征跨中截面几何特性计算表二、公路桥面板的计算（一）车辆活载在板上的分布取车辆荷载的最大轴重（即后轮）作为计算荷载。
后轮面积：m m b a 6.02.011⨯=⨯后轮轴重：kN P 140=铺装层厚度：m h 13.0=沿纵向：m h a a 46.013.022.0212=⨯+=+=沿横向：m h b b 86.013.026.0212=⨯+=+=桥面板所承受的局部均布荷载集度为： ==222b a P p a kp 946.17686.046.02140=⨯⨯ （二）单向板的有效宽度1．确定板的类型205.2230/3.473/>==b a l l所以桥面板为单向板2．板的有效工作宽度（单位cm ）（1）车轮荷载在板跨中间。
计算跨径m l 3.2==+=32l a a m 23.133.246.0=+<m l 53.132= 取：m a 53.1=>1.4，此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠，应求两个车轮荷载的有效分布宽度m a 93.14.153.1=+=，折合成一个荷载的有效分布宽度m a 47.12/93.2==（2）车轮荷载在板的支承处。
板的厚度m t 16.0=m t a a a 62.016.046.02'=+=+==（3）车轮荷载在靠近支承处。
x m x t a a a x 262.022+=++==x 为荷载离支承边缘的距离。
（三）行车道板的内力计算（a ）求跨中弯矩；（b)求支点剪力（1）跨中弯矩中Mm kN g /8.163.2)2616.02305.02508.0(=⨯⨯+⨯+⨯= m kN gl M g ⋅=⨯==1.1183.28.168220 ()m kN b l a P M p ⋅=⨯-⨯⨯=-+=1.3253.18)228.03.2(1403.12/8)1(20μ m kN M M M p g ⋅=+=+=2.431.321.1100025.008.004.216.0/t <==Hm kN M ⋅=⨯==6.212.435.0M 5.00中（2）支点剪力0V2'2'b a P p = 64.383.28.161=⨯==gl A62.4747.1214022=⨯==a P A 4.4582.086.047.1214082.0224=⨯⨯⨯=⨯=ab P A ()13.1686.062.047.1862.047.1140'8)'(22235=⨯⨯⨯-⨯=-==b aa a a P A A kN A V 32.1964.382121101=⨯== kN l b l y A V 35.4912.22/86.012.262.473.12/62.473.1)1(22202=-⨯⨯=-⨯⨯=+=μ kN l a a l A y A V 16.1812.2362.047.112.213.163.13'3.1)1(33303=--⨯⨯=--⨯⨯=+=μ kN l y A V 4.1112.241.04.453.141.04.453.1)1(4404=⨯⨯=⨯⨯=+=μ kN l A y A V 81.212.228.013.163.128.03.1)1(55505=⨯⨯=⨯⨯=+=μ kN V V V V V V 04.10181.24.1116.1835.4932.1905040302010=++++=++++=三、主梁的计算（一）边主梁的荷载横向分布系数1．端部剪力横向分布系数计算（按杠杆法）横向分布影响线图一号梁：61.0)22.01(211=+⨯=oq m 二号梁：83.0)44.022.01(212=++⨯=oq m2．跨中荷载弯矩横向分布系数（按刚性横梁法）（单位cm ）41'4'3'2'1====R R R R 34541==a a 11532==a a70.021152345345412221111=⨯+⨯+==R η 25.021152345345412221414-=⨯+⨯-==R η40.02115234511534541222121=⨯+⨯⨯+==R η10.02115234511534541222424=⨯+⨯⨯-==R η 活载横向分布影响线双车道最不利荷载一号梁：72536.0)02536.027319.045217.07.0(211=+++=cq m二号梁：58696.0)18696.026522.032174.04.0(212=+++=cq m（二）边主梁结构内力计算1．横载内力 （1）横载横载：桥面构造各部分重量平均分配给各主梁承担。
构件名构件简图及尺寸（cm ）每延米重量（kg/m)主 梁（2.0⨯0.16+0.4⨯0.1+0.18⨯1.96+0.21⨯0.21+0.28⨯0.6）⨯26=24.047 横 隔 板[（0.51+0.91﹚⨯0.1/2+0.91⨯1.65+(0.7 +0.91)⨯0.21/2]⨯0.2⨯11⨯25/56.8=1.686桥面 铺装沥青混凝土：0.05⨯7.9⨯23/4=2.271 防水混凝土：0.08⨯7.9⨯25/4=3.950湿 接 缝0.15⨯0.16⨯26+0.15⨯1.96⨯0.2⨯26⨯11/56.8=0.920栏 杆 高度1m 0.5⨯1.0⨯25/2=6.250合 计39.124（2）横载内力计算项目2/1M28.4038.568181220=⨯==l ω 2/1Q00=ω1.728.565.0212/01=⨯⨯=ω 0Q4.288.5621210=⨯==l ω恒载内力跨中弯矩：m kN q M ⋅=⨯==927.1577728.403124.3902/1ω 跨中剪力：002/1==ωq Q支座剪力：m kN q Q ⋅=⨯==12.11114.28124.3900ω 2．活载内力（1）汽车活载冲击系数计算 公路—Ⅱ级车道荷载标准值：均布荷载标准值：m kN q k /875.75.1075.0=⨯= 计算弯矩时集中荷载标准值：kN P k 27036075.0=⨯= 计算剪力时集中荷载标准值：kN P k 3242702.12.1=⨯=m kg kgN m kN g G m c /3988/81.9/124.39===Hz m EI l f c c 252.139881044.764616731045.38.562281022=⨯⨯⨯⨯==-ππ<1.5Hz所以 05.0=μ 冲击系数：05.11=+μ （2）双车道荷载ξ取1.0跨中截面可变荷载效应计算图示（单位m ）活载跨中弯矩：)()1(0y P q m S k k +⋅⋅⋅+=ωξμ()m kN M ⋅=⨯+⨯⨯⨯⨯=15.61452.1427028.4035.1072536.00.105.12/1活载跨中剪力：()m kN V ⋅=⨯+⨯⨯⨯⨯=16.1805.03241.75.1072536.00.105.12/1支座出截面最大剪力：()kN V 52.3980.13244.285.1061.00.105.10=⨯+⨯⨯⨯⨯=3．边主梁作用效应组合序号 荷载类别 跨中截面支点截面max M max V max V m kN ⋅kNkN① 恒荷载 15777.927 0 1111.12 ② 可变荷载6145.15 180.16 398.52 ③ 基本组合（=1.2①+1.4②） 27536.722 252.224 1891.272 ④ 短期组合（=①+0.7②） 20079.532 126.112 1390.084 ⑤ 长期效应组合(=①+0.4②） 18235.987 72.064 1270.528 ⑥ 标准组合（=①+②）21923.08180.161509.64四、预应力钢束的配筋设计（一）预应力钢筋数量的估算按正常使用极限状态的应力要求估算钢筋束：按全预应力混凝土构件设计，按正常使用极限状态组合计算时，截面不允许出现拉应力。