一、设计资料1、桥面净空:净—7+2⨯1.0m人行道;2、主梁跨径和全长:主梁:标准跨径:L b=25m计算跨径:L=24.50m(支座中心距离)'=(主梁预制长度)预制长度:m24.L95横隔梁5根,肋宽15cm。
3、材料4、结构尺寸参照原有标准图尺寸,选用如图所示:桥梁横断面图(单位:cm)T形梁尺寸图(单位:cm)桥梁纵断面图(单位:cm)5.设计依据1、《桥梁工程》教材,刘龄嘉主编,人民交通出版社。
2、《结构设计原理》教材。
3、《公路桥涵设计通用规范》(JTG-D60-2004)。
4、《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG-D60-2004)。
5、公路设计丛书《桥梁通用构造及简支梁桥》胡兆同,陈万春编著。
6、《桥梁计算示例集》混凝土简支梁(板)桥.易建国编著。
7、T型梁有关标准图。
二、行车道板内力计算 计算图如下图:图1 T 形梁尺寸图(单位:cm)1、恒载及其内力(以纵向1m 宽的板进行计算) (1)、每延米上的恒载g 的计算见表1:(2)、每米宽板条的恒载内力为弯矩m KN gl M g ⋅-=⨯⨯-=-=76.18.05.52121220min,剪力KN l g V Ag 40.48.050.50=⨯=⋅= 2、车辆荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰逢轴线上(见上图),后轴作用力标准值P=140KN ,轮压分布宽度如下图2所示,后轮着地宽度为,6.02m b =着地长度为,2.02m a =则mH b b m H a a 80.01.026.0240.01.022.022121=⨯+=+==⨯+=+=荷载对于悬臂根部的有效宽度为:m l d a a 4.38.02|4.14.0201=⨯++=++= 由规范:汽车荷载的局部加载及在T 梁,箱梁悬臂板上的冲击系数采用1.3。
作用于每米宽板条上的弯矩为:mKN b l a p M p ⋅-=-⨯⨯⨯-=-⨯⨯+-=059.16)48.08.0(4.3421403.1)4(42)1(10min,μ 作用于每米宽板条上的剪力为: KN a p V Ap 765.264.3421403.142)1(=⨯⨯⨯=⨯+=μ3、内力组合:(1)承载能力极限状态内力组合(用于验算强度)。
[]KNV m KN M ud ud 751.42)765.264.14.42.1(0.1595.24)059.16(4.1)76.1(2.10.1=⨯+⨯⨯=⋅-=-⨯+-⨯⨯=(2)正常使用极限状态内力组合(用于验算裂缝宽度)。
短期效应组合: KNV m KN M ud ud 812.183.1/765.267.04.4407.10)3.1/059.16(7.076.1=⨯+=⋅-=-⨯+-=长期效应组合:KNV m KN M ud ud 635.123.1/765.264.04.4701.6)3.1/059.16(4.076.1=⨯+=⋅-=-⨯+-=三、主梁内力计算:1、主梁横向分布系数计算:(1)计算支点主梁横向分布系数当荷载位于支点处时,应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数。
① 绘制1号梁和2号梁的荷载横向分布影响线,如图3 b,c,d 所示。
② 在影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。
并求出相应于荷载位置的影响线竖标值。
例如,对于汽车荷载,规定的汽车横向轮距为1.80m ,两列汽车车轮的横向最小间距为1.30,车轮距人行道缘石的最小距离为0.50m,人群荷载应在人行道宽度范围内满布。
③ 求荷载横向分布系数求出相应于荷载位置的影响线竖标值后,就可得到横向所有荷载分布给1号梁的最大荷载值为:1、5号梁:汽车荷载:334.0667.02121=⨯==∑qioq m η 人群荷载:222.1=r or m η 2、4号梁:汽车荷载:1110.522q qim οη==⨯=∑ 人群荷载:0r r m οη== 3号梁:汽车荷载:639.0)278.01(2121=+⨯==∑qioq m η 人群荷载:0r r m οη==1.1.21.0001.000Pr Pq/2PrPq/2Pq/2Pq/2Pq/2Pq/2图3 按杠杆法计算横向分布系数(尺寸单位:cm)a)b)c)d)(二)、计算跨中主梁横向分布系数 长宽比l/B=24.5/7.2=3.4>2故用偏心压力发来绘制各号梁的横向影响线,并计算横向分布系数m 本桥各根主梁的横截面相等,n=5,主梁间距为1.8m ,则,222222524232221124.32)8.12()8.1(8.1)8.12(m a a a a a a ni =⨯-+-++⨯=++++=∑1、5号梁: 由公式得:6.04.32)8.12(5112122111=⨯+=+=∑niaa nη2.04.32)8.12(5112122111=⨯-=-=∑n i a a n η 绘制1号梁影响线如图4所示:0.6000.6440.4000.2000.1890.3330.533-0.0110.0000.200图4 1号梁影响线进而由11η和15η计算横向影响线的零点位置,设零点到1号梁位的距离为x ,则2.08.146.0xx -⨯=则:x=5.4m 所以车辆荷载:522.0)011.0189.0333.0533.0(21)(21214321=-++=+++==∑q q q q q cq m ηηηηη人群荷载:644.0)375.03.08.4(8.46.0=++==ηcr m 2、4号梁:由公式得:4.04.328.18.12511122121=⨯⨯+=⨯+=∑n i a a a n η 04.328.18.12511122121=⨯⨯-=⨯-=∑n i a a a n η 影响线如下图5所示:0.3000.1000.4000.0940.1940.2000.2670.3670.4220.000图5 2号梁影响线所以车辆荷载:461.0)094.0194.0267.0367.0(21)(21214321=+++=+++==∑q q q q q cq m ηηηηη人群荷载:422.0==ηcr m 3号梁:影响线如下图6所示:0.2000.2000.2000.2000.2000.2000.2000.2000.2000.200图6 3号梁影响线由公式得:13312110.2n i a a na η⨯=+=∑ 12352110.2n i a a na η⨯=-=∑所以车辆荷载:4.0)2.02.02.02.0(21)(21214321=+++=+++==∑q q q q q cq m ηηηηη人群荷载:2.0==ηcr m通常取c m 最大的这根梁按常规方法来计算截面内力:故取1号梁进行内力计算。
2、恒载内力计算: (1)恒载集度:主梁 m KN g /2.1125)2.08.1(2135.01.03.12.01=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯=横隔梁:1、边主梁m KN g /531.095.2425515.02.0)2.08.1()2135.01.0(12=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⨯⨯⨯-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=2、中主梁:m KN g /062.1531.02'2=⨯= 桥面铺装层:m KN g /5.35257208.012.03=⨯⨯+=栏杆和人行道:m KN g /25254=⨯=所以作用于边主梁的全部荷载g 为:231.1725.3531.02.114321=+++=+++=∑g g g g g i作用于中主梁的全部荷载g 为:761.1725.32531.02.1143'21=++⨯+=+++=∑g g g g gi(2)恒载内力:梁的弯矩和剪力计算如下 :2(2)(2x l gV x l g M x xx -=-=恒载内力计算图如下图7所示:gA恒载内力计算图式a 、 边主梁的内力为(g=17.231KN/m ) X=0, KN V 080.2115.242231.170=⨯=00M =X=l/4, KN V 540.10545.245.24(2231.170=-⨯= m KN M l ⋅=-⨯⨯=648.959)45.245.24(45.242231.174/X=l/2, KN V 0225.245.24(2231.170=⨯-⨯=m KN M l ⋅=-⨯⨯=863.1292)25.245.24(25.242231.174/列入下表为:内力截面位置xx=0 x=l/4 x=l/2剪力(KN ) 211.080 105.540 0 弯矩(KN.m ) 0 969.648 1292.863b 、中主梁的内力为(g=17.762KN/m ) X=0, m KN V ⋅=⨯=585.2175.242762.17000M =X=l/4, KN V 792.10845.2425.24(2762.170=⨯-⨯= m KN M l ⋅=-⨯=529.999)45.245.24(45.242762.174/X=l/2, KN V 025.2425.24(2762.170=⨯-⨯= m KN M l ⋅=-⨯=705.1332)25.245.24(25.242762.174/列入下表为:内力截面位置xx=0 x=l/4 x=l/2剪力(KN ) 217.585 108.792 0 弯矩(KN.m ) 0 999.529 1332.7053、活载内力计算(1)据第1部分可得1号梁为最不利主梁, 其汽车荷载:334.0=oq m 人群荷载:222.1=or m则1号梁的荷载横向分布系数m 沿跨长的变化如图8所示: (2)、计算: 1号梁的跨中最大弯矩c M 计算如图所示:恒载弯矩:m KN g M cg ⋅=⨯⨯⨯=Ω⋅=705.1332125.65.2421761.17活载弯矩:mKN Y P q M M k k k c cq ⋅=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=⋅+Ω⋅⋅=103.927)125.65.193125.65.2421875.7(522.00.1)(ξ作用效应基本组合时:[]mKN M M M cq cg c ⋅=⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯++=573.3286)103.9274.13.1705.13322.1(0.14.1)1(2.10μγ作用短期效应组合时:mKN M M M cqcg c ⋅=⨯+=+=677.1981103.9277.0705.13327.0作用长期效应组合时:mKN M M M cqcg c ⋅=⨯+=+=546.1703103.9274.0705.13324.0四、横隔梁内力计算纵桥向Pk跨中横隔梁的受载图式(1)、确定作用在中横隔梁上的计算荷载对跨中横隔梁的最不利荷载布置,如上图所示,纵向一行车轮荷载对中横隔梁的计算荷载为)1(21)1(21a k k k k l q P q P Poq ⋅+⋅=Ω⋅+⋅=计算弯矩效应时:KN P oq 729.120)09.6875.715.193(21=⨯+⨯⨯=计算剪力效应时:KN P oq 079.140)09.6875.715.1932.1(21=⨯+⨯⨯⨯=(2)、绘制中横隔梁的内力影响线已经算得1号梁的横向影响线竖坐标值为:11150.6,0.2ηη==- 2号梁的横向影响线竖坐标值为:21250.4,0ηη== 3号梁的横向影响线竖坐标值为:31350.2,0.2ηη== ①、绘制弯矩影响线计算2号和3号主梁之间截面的弯矩23M -影响线计算如下: P=1作用在1号主梁轴上时:72.080.15.180.15.04.080.15.16.05.115.05.121111)32(-=⨯-⨯⨯+⨯⨯=⨯-⨯+⨯=-dd d M ηηη P=1作用在5号主梁轴上时:54.080.15.0080.15.1)2.0(5.05.125155)32(-=⨯⨯+⨯⨯-=⨯+⨯=-dd M ηηη P=1作用在3号主梁轴上时:72.080.15.020.080.15.120.05.05.123133)32(=⨯⨯+⨯⨯=⨯+⨯=-dd M ηηη 由此竖标值和影响线折点位置可绘出)32(-M 影响线如图所示M2-3影响线(2)、绘制剪力影响线对于1号梁处截面右1V 影响线计算如下:P=1作用在计算截面以右时:i V i R V 1111,ηη==右右而 P=1作用在计算截面以左时:1,1111-==i V iR V ηη右右而 绘成的右1V 影响线如下图所示:Pq/2Pq/2Pq/2Pq/20.600.5330.400.3330.1890.0110.20V1右影响线(3)、截面内力计算将求得的计算荷载0q P 在相应的影响线上按最不利荷载位置加载,并加入冲击影响(近似的取用主梁的冲击系数,其中(1μ+)=1.30)则得:∑⋅=+⨯⨯⨯=⋅⋅+=-m KN P M oq 005.226)405.0035.1(729.1200.130.1)1(32ηξμ弯矩:KNP V oq 115.190))011.0189.0333.0533.0(079.1400.130.1)1(1=-++⨯⨯⨯=⋅⋅+=∑ηξμ右剪力: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:KNVm KN M 161.266115.1904.10407.316005.2264.101max,32max,=⨯+=⋅=⨯+=-右。