课程编号：021141《桥梁工程》课程设计大纲2周2学分一、课程设计性质、目的及任务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（尤其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。

二、适用专业交通土建专业三、先修课程材料力学、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、桥涵水力水文四、课程设计的基本要求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，字迹清楚、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。

五、课程设计内容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—9+2×１ｍ（2）永久荷载：桥面铺装层容重γ=23kN/m³。

其他部分γ=25kN/m²。

（3）可变荷载：汽车荷载，公路-Ⅰ级（或Ⅱ级），人群荷载2.5kN/m²；人行道+栏杆=5kN/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=25m，计算跨径L=24.5m，桥梁全长L，=24.96m（或标准跨径Lb=30m，计算跨径L=29.5m，桥梁全长L，=29.96m）。

3．设计内容（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。

六、主要参考书1.《桥梁工程》刘夏平主编，科学出版社，20072．《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），人民交通出版社3．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），人民交通出版社4．《桥梁混凝土结构设计原理计算示例》黄侨，王永平编著，人民交通出版社，2006七、评价方式结合学生课程设计期间独立完成的情况、计算说明书的质量综合评价。

八、说明本课程设计安排在《桥梁工程》课程讲授完成后集中2周进行。

条件许可也可以穿插在课程讲授过程中进行，效果更好。

一、基本设计资料1．跨度和桥面宽度（1）标准跨径：13m（墩中心距）。

（2）计算跨径：12.6m。

（3）主梁全长：12.96m。

（4）桥面宽度（桥面净空）：净-9+2×0.75m2．技术标准设计荷载：公路—II级，人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m计算，人群荷载为3kN/㎡。

环境标准：I类环境。

设计安全等级：二级。

3．主要材料（1）混凝土：混凝土简支T形梁及横梁采用C50混凝土；桥面铺装上层采用0.03m沥青混凝土，下层为厚0.06～0.13m的C30混凝土，沥青混凝土重度按23kN/3m计，混凝土重度按25kN/3m计。

（2）刚材：采用R235钢筋、HRB335钢筋。

4．构造形式及截面尺寸如图8-1所示，全桥共由5片T形梁组成，单片T形梁高为1.4m，宽1.8m；桥上横坡为双向2％，坡度由C30混凝土桥面铺装控制；设有五根横梁。

（五）设计依据（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）,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》（JTG 62-2004），简称“公预规”（3）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）（六）参考资料（1）结构设计原理：叶见曙，人民交通出版社（2）桥梁工程：姚玲森，人民交通出版社（3）公路桥梁设计手册《梁桥》（上、下册）人民交通出版社（4）桥梁计算示例丛书《混凝土简支梁（板）桥》（第三版）易建国主编。

人民交通出版社；（5）《钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁结构设计》闫志刚主编，机械工业出版社。

二、主梁的计算1、主梁的荷载横向分布系数1．跨中荷载横向分布系数（按G-M法）承重机构的宽跨比为：B/L=12/12.6=0.95（1）主梁的抗弯及抗扭惯矩Ix和ITX1）求主梁截面的重心位置 (图2)xa翼缘板厚按平均厚度计算，其平均板厚度为：h1=1/2(10+16)=13cm则1813011)18160(21001810021313)18220(⨯+⨯-⨯⨯+⨯⨯-=xa=24.19cm2）抗弯惯性矩Ix为：4243231078.35501.3557834)19.242100(1001810018121)21319.24(13)18220(13)18220(121[mcmIX-⨯==-⨯⨯+⨯⨯+-⨯⨯-+⨯-⨯=对于T形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算T形抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即：ITX=∑3i i i t b c式中：Ci 为矩形截面抗扭刚度系数（查附表1）；ti查表可知 b1/t1=0.11/1.60=0.069,c1=1/3t2/b2=0.18/(1.3-0.11)=0.151,c2=0.301 故 ITX=1.6×0.113/3+0.301×1.19×0.183 =0.71×10-3=2.80×10-3m4 单位抗弯及抗扭惯矩：JX=Ix/b=6.628×10-2/160=4.142×10-4m4/cm（2）计算抗扭修正系数β：221112Ti it it Gl I E a I β=+∑∑计算得β=0.99（3）按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值5211i ij i i a e na ηβ==+∑式中，n=5，521ii a=∑=48.4m2ij η表示单位荷载p=1作用于J 号梁轴上时，i 号梁轴上所受的作用。

计算所有的ijη。

（4）计算荷载横向分布系数：绘制横向分布影响线图（见图），然后求横向分布系数。

根据最不利荷载位置分别进行布载。

布载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m ，人群荷载取为3kN/2m ，栏杆及人行道板每延米重取为6.0kN/m ，人行道板重以横向分布系数的方式分配到各主梁上。

各梁的横向分布系数： 汽车荷载：汽1η=21×（0.564+0.4+0.282+0.118）=0.682 汽2η=21×（0.382+0.3+0.241+0.159）=0.514 汽3η=21×（0.2+0.2+0.2+0.2）=0.4人群荷载：人1η=0.6414，人2η=0.4329.，人3η=0.4人行道板：板1η=0.6449-0.2449=0.4板2η=0.4327-0.0347=0.4 板3η=0.42．梁端剪力横向分布系数计算图式见图4。

汽车荷载：'1汽η=⨯210.818=0.409，'2汽η=⨯21 1.00=0.50 '3汽η=⨯21（0.591+0.581）=0.591人群荷载：'1人η=1.3295, '2人η=-0.3295, '3人η=02、内力计算1．恒载内力（1）恒载：假定桥面构造各部分重量平均分配给各主梁承担人行道重力按人行道板横向分布系数分配至各梁的板重为：η=0.4×6kN/m。

由于横向分布系数均相同，η=0.4，则板各梁的永久荷载汇总结果。

2.可变作用效应（1）公路Ⅱ级荷载冲击系数 ccm EI l f 212π=g G m c /=式中 l 结构的计算跨径（m ）E 结构材料的弹性模量(N/m 2)_ C I 结构跨中截面的截面惯矩(m 4)m c 结构跨中处的单位长度质量(kg/m) G 结构跨中处延米结构重力（N/m ） g 重力加速度，g=9.81(m/s 2)已知 42106275.6m I C -⨯= m N G /104626.03⨯= Pa E 64101045.3⨯⨯= Hz Hz f Hz 145.45.1≤=≤3875.10157.0ln 176.011=-+=+f μ（2）2)公路-Ⅱ级均布荷载k q 、集中荷载k P 及其影响线面积计算（见表8-7）：公路-Ⅱ级车道荷载按照公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用，均布荷载标准值k q 和集中荷载标准值k P 为 k q =10.5×0.75kN/m=7.875kN/m计算弯矩时，kN kN P k 5.17875.0180)55.19(550180360=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⨯--= 计算剪力时，k P =178.5×1.2kN=214.2kN按最不利方式布载可计算车道荷载影响线面积，计算过程见表8-5。