桥梁工程课程设计是土木工程专业交通土建专业方向重要的实践性教学环节,是学生修完《桥梁工程》课程后对梁式桥设计理论的一次综合性演练。
其目的是使学生深入理解梁式桥的设计计算理论,为今后独立完成桥梁工程设计打下初步基础。
其任务是通过本次课程设计,要求熟练掌握以下内容:1 .梁式桥纵断面、横断面的布置,上部结构构件主要尺寸的拟定。
2.梁式桥内力计算的原理,包括永久作用的计算、可变作用的计算(特别是各种荷载横向分布系数的计算) 、作用效应的组合。
3.梁式桥纵向受力主筋的配置、弯起钢筋和箍筋的配置,以及正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯和挠度的验算,预拱度的设置。
4 .板式橡胶支座的设计计算。
交通土建专业材料力学、弹性力学、结构力学、结构设计原理、地基与基础工程、交通规划与道路勘测设计、道路工程、桥涵水力水文本设计为装配式钢筋混凝土简支T 型梁桥设计 (上部结构),其下部结构为重力式桥墩和U 型桥台,支座拟采用板式橡胶支座。
学生在教师的指导下,在两周设计时间内,综合应用所学理论知识和桥梁工程实习所积累的工程实践经验,贯彻理论联系实际的原则,独立、认真地完成装配式钢筋混凝土T 型梁桥的设计。
基本要求为:计算书应内容完整,计算正确,格式规范,叙述简洁,字迹清晰、端正,图文并茂;插图应内容齐全,尺寸无误,标注规范,布置合理。
1.题目:装配式钢筋混凝土简支T 形梁桥设计(上部结构)2.基本资料(1)桥面净空:净—7+2×1 .5 m(2)永久荷载:主梁容重γ =26kN/m³,桥面铺装层容重γ =25kN/m³。
(3)可变荷载:汽车荷载,公路- Ⅰ级,人群荷载 3.0kN/m²。
(4)材料:主筋采用Ⅱ级钢,其他用Ⅰ级钢,混凝土标号C40。
(5)桥梁纵断面尺寸:标准跨径Lb=20m,计算跨径L=19.6m,桥梁全长L,=19.96m(1)纵横断面设计。
根据给定的基本设计资料,参考标准图、技术规范与经验公式,正确拟定桥梁纵断面和横断面的布置,选取恰当的桥面铺装层,初步确定T 形主梁、横隔梁、桥面铺装层等的细部尺寸。
绘制桥梁横断面布置图、纵断面布置图,T 形梁细部尺寸图。
(2)行车道板计算。
确定行车道板类型,进行行车道板恒载内力计算、活载内力计算、作用效应组合,获得行车道板最大设计内力值。
(3)主梁内力计算。
选取控制截面分别进行主梁恒载内力计算、活载内力计算,以及作用效应的组合计算(含承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态的作用效应组合)。
其中进行主梁活载内力计算时,荷载横向分布系数的计算,要求根据主梁空间位置及主梁间连接刚度的不同,分别对各片主梁采用杠杆原理法、偏心压力法、修正的偏心压力法、铰接板法、G-M法等来计算荷载横向分布系数,并对荷载横向分布系数的计算结果进行汇总;随后选取其中一种跨中荷载横向分布系数的计算结果与杠杆原理法的计算结果进行主梁内力作用效应的组合计算(含跨中最大弯矩值、跨中最大剪力值和支座截面的最大剪力值),形成各片主梁的内力计算汇总表。
根据内力计算汇总表,确定主梁各截面的最不利内力值作为设计值。
(4)配置钢筋及验算。
根据主梁跨中最大弯矩设计值,进行主梁纵向受拉钢筋的配置;根据主梁跨中最大剪力设计值和支座截面的最大剪力设计值,进行弯起钢筋和箍筋的配置。
根据以上钢筋配置进行主梁正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯,和变形、裂缝的验算,设置预拱度,保证主梁有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。
绘制跨中截面钢筋布置图,弯起钢筋和箍筋布置图。
(5)板式橡胶支座设计。
确定支座的平面尺寸、确定支座的高度、验算支座的偏转情况,验算支座的抗滑稳定性。
1.房贞政主编.桥梁工程.北京:人民交通出版社, 2004,42.范立础主编.桥梁工程(上册) [M]. 北京:人民交通出版社,2002.3.顾安帮主编.桥梁工程(下册) [M]. 北京:人民交通出版社,2002.4.姚玲森主编.桥梁工程 [M]. 北京:人民交通出版社,1989.5.易国安主编.桥梁计算示例集(钢筋砼简支梁、板桥) . 北京:人民交通出版社6.公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004) [M]. 北京:中华人民共和国交通部发布 ,2004.7.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004) [M]. 北京:中华人民共和国交通部发布,2004. (3) (5) (5)二、.............................................(一)主梁的荷载弯矩横向分布系数(二)、内力计算1.恒载内力2、活载内力计算1) 截面设计2) 截面复核4)跨中截面的纵向受拉钢筋计算5)腹筋设计(4)箍筋设计(5)弯起钢筋及斜筋设计(6)斜截面抗剪承载力的复核。
1.横隔梁弯矩计算2. 横隔梁截面配筋与验算(一)设计资料1、装配式钢筋混凝土简支 T 型梁桥设计(1)桥面净空净—7+2×1.5m 人行道(二)设计荷载—公路-I 级和人群荷载标准值为 5kN m 2(三)主梁跨径和全长= 20.00m (墩中心距离);标准跨径:lb计算跨径:l = 19.60 m (支座中心距离);= 19.96 m (主梁预制长度)。
主梁全长:l全(四)材料钢筋:主钢筋采用 HRB335,其它用钢筋采用 R235混凝土: C30(五)缝宽度限值:Ⅱ类环境(允许裂缝宽度 0.02mm)。
(六)设计依据①《公路桥涵设计通甩规范》 (JTGD60-2004)②《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTGD62-2004)(七)参考资料1.房贞政主编.桥梁工程.北京:人民交通出版社,2004 ,42.范立础主编.桥梁工程(上册) [M]. 北京:人民交通出版社,2002.3.顾安帮主编.桥梁工程(下册) [M]. 北京:人民交通出版社,2002.4.姚玲森主编.桥梁工程 [M]. 北京:人民交通出版社,1989.5.易国安主编.桥梁计算示例集(钢筋砼简支梁、板桥) . 北京:人民交通出版社6.公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004) [M]. 北京:中华人民共和国交通部发布 ,2004.7.公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004) [M]. 北京:中华人民共和国交通部发布,2004 (8)桥位断面见附件。
二、任务与要求1、结构尺寸拟定;2、主梁内力计算;3、主梁正截面、斜截面设计与复核,以及全梁承载能力校核;4、局部承压的计算;5、钢筋混凝土受弯构件的变形与裂缝计算;6、绘制桥型总体布置图和主梁钢筋构造图;7、总说明书(包括文件装订)。
①主梁截面尺寸:根据《公路桥涵设计通用规范》 (JTGD60-2004),梁的高跨比的经济范围在 1/11 到 1/16 之间, 此设计中标准跨径为 20m ,拟定采用的梁高为 1.80m ,翼板宽 1.80m ,腹板宽 0.18m 。
②主梁间距和主梁片数:桥面净空: 净—7+2×1.5m 人行道, 采用 5 片 T 型主梁标准设计, 主梁间距 为 1.80m 。
(一)考虑到主梁翼缘板接缝处沿纵向全长设置连接钢筋, 故行车道板可按两端固结和中间铰接的 板计算。
1, 结构自重及内力(按纵向 1m 宽的板条计算) (1)每延米板上的结构自重 g桥面铺装层自重: g 1= × 1 ×25=2.9375 (KN/M )7 0 01.5 %= 16 2 0186 0 9 0 18 0 18 0 18 0 18 01.5 %15 015 02 L 181818180 .065 0 . 1710 8 2g 2=0 . 12 0 .222g= ∑g i =7.3575(KN/M)(2)每米宽板条的恒载内力M =- 1×7.3575 ×0.812=-2.41 (KN/M )恒2Q 恒=g ×l 0=7.3575 ×0.81=5.96 (KN ) 2, 汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用域绞缝轴上,如图 1- 1,后轴作用力为 P=140KN ,轮压分布宽度见 图 1-2,车辆荷载后轮着地长度为 a 2=0.2m ,宽度为 b 2=0.6m ,则: a 1=a 2+2H=0.200×0. 11=0.42 (m ) b 1=b 2+2H=0.6+2×0. 11=0.82 (m )荷载对于悬臂根部的有效分布宽度: a=a 1+d+2l 0=0.42+1.4+2 ×0.81=3.44 (m ) 犹豫这事汽车荷载局部加载在 T 梁的翼板上故冲击系数取 1+υ =1.3 作用域每米宽板条上的弯矩为: M 活=- (1+υ )42a p(l 0 -b14) =- (1.3 × ) (0.81-0 .482) =- 16.0012kn ·m作用与每米宽板条上的剪力为; Q = (1+υ )2 p=1.3 ×2 × 140=26.45kn活4 a 4 × 3.443,内力组合承载能力极限内力组合计算:基本组合:M =1.2M +1.4M =1.2×( -2.41) +1.4×(16) =-25.29 (kn ·m )总 恒 活Q =1.2Q +1.4Q =1.2×5.96+1.4×26.45=44. 18 (kn )总 恒 活× 1 ×26=4.42 (KM/M )T 梁翼板自重:(二)主梁计算1,恒载强度及内力假定桥面构造各部份重力平均分配给各跟主梁分担,以此计算作用于主梁的每延米恒载 强度,计算见表 1-3 ,1-4结构自重集度计算表 1-3内力截面位置 xx=0l x= 4主梁自重产生的内力值表 1-4 剪力 Q x =(KN)g边主梁 中主梁233.6 240.2116.8 120.1弯矩 M x (KN ·M)gx边主梁 中主梁0 0858.60 . 12 + 0 .22g 1 =[0. 18×(1.8-3.6 ) + ( ) ( 1.8-0. 18) + (0.36×0.36 )21-2× ×0.09×0.09) ]=17.06KN/M20 . 12 + 0 .22 1 . 80 一 0 . 18g 2 = ﹛ [1.00- ( ) ] ×( 2 2/19.60=0.67KN/Mg 21=2×0.67=1.34KN/M1g 3 =[ (0.065+0. 17 )× 7×25]/5=4. 11KN/M2 2g 4 =5× =2KN/M5g= ∑g i =17.06+0.67+4. 11+2=23.84KN/M g`=17.06+1.34+4. 11+2=24.51KN/M主梁对于边梁横隔梁对于中主梁桥面铺装层人行道对于边梁合计对于中主梁)×0.15×5×26 ﹜M x = 2(l-x )Q x = 2(l-2x)882.7l 0 0 1144.8 1176.9 22. 活载内力(1) 主梁的荷载横向分布系数① 荷载位于支点时, 按杠杆原理法计算荷载横向分布系数。