桥梁工程计算书 新

'桥梁工程课程设计桥梁工程计算书一.行车道板计算1.恒载弯矩计算(纵向按1m宽板条考虑)（1）恒载集度（沿纵向取1m板宽计算）沥青铺装混凝土铺装翼板的平均厚度板的恒载集度（2）恒载弯矩：板的计算跨径2.活载内力计算汽车荷载为公路Ⅰ级选用如图（I）车辆荷载进行计算第33页共33页 桥梁工程课程设计（1）选取荷载：以后重轴为主，车辆荷载两后轮置于最不利位置如图（2）公路经铺装层按角扩散后在板顶的矩形荷载压力面的边长：沿纵向沿横向板的有效分布宽度：按单个车轮计算：a＜故故两中后轴板的有效分布宽度不重叠，按单轮计算。弯矩组合：属中桥，安全等级为二级，板厚与梁肋高之比跨中弯矩支点弯矩3.翼板配筋及强度复核拟采用HRB335级钢筋（外径为13.5mm）钢筋净保护层采用30mm第33页共33页 桥梁工程课程设计（1）用基本公式法求As设（2）选择布置钢筋选取1012，则实际钢筋面积As=1131，采用焊接钢筋骨架。混凝土保护层厚度为30mm>d(=12mm)且满足附表1-8要求，故30+13.5/2=36.75mm取40mm，则有效高度。最小配筋率计算：45（）=0.265,即配筋率应不小于0.244%，且不应小于0.2%，故取二、主梁计算（一）跨中截面荷载横向分布系数计算（偏心压力法求）（1）求1号梁的跨中截面荷载横向分布系数本桥各跟主梁的横截面相等，梁数n=6，梁间距1.9m，第33页共33页 桥梁工程课程设计则：由式计算得：由绘制一号梁影响线根据《桥规》规定，在横向影响线上确定荷载最不利位置。对于汽车荷载，车辆横向轮距为1.8m，两列车轮的横向最小间距为1.3m，车轮距离人行道缘石最小距离为0.5m，汽车人群荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值计算横向影响线的零点位置，设零点至一号梁的距离为x，则，解得x=6.958则汽车荷载：人群荷载：（2）二号梁的横向分布系数第33页共33页 桥梁工程课程设计二号梁的；因为由绘制二号梁的影响线计算零点位置：解得x=8.437m则汽车荷载：人群荷载：（3）三号梁的横向分布系数三号梁的，由绘制三号梁的影响线计算零点位置解得x=15.81m，则汽车荷载：人群荷载：第33页共33页 桥梁工程课程设计（二）支点截面荷载横向分布系数计算支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算(1)一号梁的影响线：汽车荷载:人群荷载:(2)二号梁的影响线2号梁的，(2)三号梁的影响线第33页共33页 桥梁工程课程设计3号梁的，三．内力计算1.恒载内力计算恒载集度：边主梁：中主梁：横隔梁：边主梁中主梁桥面铺装层栏杆和人行道：边主梁的全部恒载集度：中主梁的全部恒载集度：恒载内力：第33页共33页 桥梁工程课程设计边(中)主梁恒载内力内力截面位置V（KN）M（）X=0225.605（235.911）0112.803（117.956）824.869(862.550)01099.826(1150.066)注：括号内为中主梁2.活载内力计算公路级车道荷载标准值：均布荷载：车道集中荷载：汽车冲击力系数:双车道折减系数:纵向每延米人群荷载集度:（1）1号梁跨中弯矩（跨中截面弯矩影响线）汽车荷载：第33页共33页 桥梁工程课程设计并且不考虑冲击力影响，则人群荷载跨中弯矩：人群荷载：2号梁跨中弯矩：汽车荷载：人群荷载：3号梁跨中弯矩：汽车荷载：人群荷载：（2）1号梁截面弯矩：第33页共33页 桥梁工程课程设计（L/4截面弯矩影响线）汽车荷载：人群荷载：2号梁截面弯矩：汽车荷载：人群荷载：3号梁L/4截面弯矩汽车荷载人群荷载第33页共33页 桥梁工程课程设计（3）主梁支点截面剪力计算1号梁支点截面剪力计算荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图横向分布系数变化区段的长度a=L/4=4.875m剪力影响线面积=11/219.5=9.75附加三角形荷载重心的影响线竖标值=1（19.5-1/34.875）/19.5=0.917不考虑冲击力影响2号梁支点截面剪力计算第33页共33页 桥梁工程课程设计3号梁支点截面剪力计算跨中截面剪力计算剪力影响线面积=1/21/219.50.5=2.438(影响线)1号梁跨中截面第33页共33页 桥梁工程课程设计2号梁跨中截面3号梁跨中截面（4）主梁作用效应组合：根据《桥规》规定，当永久作用与汽车荷载和人群荷载组合时，承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合表达式：1号梁弯矩计算值：剪力计算值第33页共33页 桥梁工程课程设计3号梁弯矩计算值：剪力值计算：四．配筋及强度复合1.配置主筋（1）钢筋面积计算翼板平均厚度为，则有1).(L为主梁计算跨径)2）（相邻两梁轴线间的距离，即相邻两梁的平均间距）3）取上述三个数中最小值，故取(2)因采用的焊接钢筋骨架，设钢筋重心至梁底距离，则梁的有效高度(3)判断T形梁类型由公式第33页共33页 桥梁工程课程设计即为第一类T形截面。(4)受压区高度计算公式即解得，故合适。(5)主筋截面计算将各已知值及代入，求出用钢筋，截面面积为9274，钢筋叠高层数为6层，每层两根。受拉钢筋的布置在满足净保护层条件下，应尽量靠近截面的下缘，钢筋的净距和叠高都满足构造要求。混凝土厚度取33mm>32mm，满足构造要求。(6)截面复核则有效高度1）判断截面类型第33页共33页 桥梁工程课程设计则即为第一类T形梁截面。2）求受压区高度x3）正截面承载力，故截面复核满足要求。2.斜截面计算：（1）.检查截面尺寸根据构造要求，梁最底层钢筋2通过支座截面。支座截面有效高度截面尺寸符合要求。（2）检验是否需要设置腹筋跨中段截面：支座截面：因，故需要根据计算配置箍筋。(3)计算剪力图分配支点处剪力计算值，跨中剪力计算同时，根据《公路桥规》规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高范围内，箍筋的间距最大为100mm。第33页共33页 桥梁工程课程设计距支座中心线的h/2处的计算剪力值（）由剪力包络图按比例求得，为其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值为;应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最多为.设置弯起钢筋区段长度为X解得：x=5296mm则画出剪力分配图如下:3.箍筋计算采用直径10mm的双肢箍筋，箍筋界面面积。设计箍筋时，式中的斜截面内纵筋配筋率P及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，计算如下跨中截面：，取，。第33页共33页 桥梁工程课程设计支点截面：，。则平均值分别为，箍筋间距为确定箍筋间距的设计值尚应考虑《公路桥规》的构造要求。箍筋间距计算值取=240mm≤h/2=750mm及400mm，是满足要求的。但采用双肢箍筋，箍筋配筋率（R235钢筋）。综合上述计算，在支座中心向跨径长度方向的1500mm范围内，设计箍筋间距=100mm;尔后至跨中截面的统一的箍筋间距取=240mm。4.弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋（HRB335）为，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离。弯起钢筋的弯起角度为45°，弯起钢筋的末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规定来得到各排钢筋的弯起点计算位置，首先要计算弯起钢筋上、下弯起点之间垂直距离。现拟弯起N1～N5钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离分配的剪力计算值值列入表1现将表1中有关计算举例说明如下。弯起钢筋计算表表1弯起点12345（mm）13271292125612201188第33页共33页 桥梁工程课程设计距支座中心距离(mm)13272619387550955727分配的计算剪力（KN）264.032235.26170.853108.23547.412需要的弯筋面积（）177815841150729319可提供的弯筋面积（）1608+226232+2121608232160823216082321608232弯筋与梁轴交点到支座中心距离6641992329245395205根据《公路桥规》规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯折点应位于支座中心截面处。这时，为弯筋的弯起角为45°，则第一排弯筋（2N5）的弯起点1距支座中心距离为1327mm。弯筋与梁纵轴线交点1′距支座中心距离为分配给第一排弯起钢筋的计算剪力值对于第二排弯起钢筋，可得到弯筋的弯起角为45°，则第二排弯筋（2N4）的弯起点2距支座中心距离为。弯筋与梁纵轴线交点2′距支座中心距离为第33页共33页 桥梁工程课程设计分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算可得到：得所需要提供的弯起钢筋截面积（）为对于第三排弯起钢筋，可得到弯筋的弯起角为45°，则第三排弯筋（2N3）的弯起点3距支座中心距离为。弯筋与梁纵轴线交点3′距支座中心距离为分配给第三排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算可得到：得对于第四排弯起钢筋，可得到弯筋的弯起角为45°，则第四排弯筋（2N2）的弯起点4距支座中心距离为。弯筋与梁纵轴线交点4′距支座中心距离为第33页共33页 桥梁工程课程设计分配给第四排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算可得到：得对于第五排弯起钢筋，可得到弯筋的弯起角为45°，则第四排弯筋（2N1）的弯起点5距支座中心距离为。弯筋与梁纵轴线交点5′距支座中心距离为分配给第五排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算可得到：得现按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋弯起点位置。由已知跨中截面计算弯矩值，支点中心处，按式做出包络图。在第33页共33页 桥梁工程课程设计截面处，因x=4.875m,L=19.5m，则弯矩计算值。与已知值相比，几乎相等，故用式来描述简支梁弯矩包络图是可行的。各排弯起钢筋弯起后相应正截面弯矩承载力计算如表2.将表2中的正截面抗弯承载力在图5上用各平行线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为，以各值代入式中，可求得到跨中截面距离X值。钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力表2梁区段截面纵筋有效高度T形截面类别受压区高度抗弯承载力支座中心～1点2321449.1第一类12.88649.6081点～2点4321431.2第一类25.761277.2962点～3点6321413.3第一类38.641883.0643点～4点8321395.4第一类51.512466.4424点～5点10321377.5第一类64.393028.3825点～梁跨中1032+2281363.5第一类74.263443.449现将表二中有关计算举例说明如下。绘制承载能力图承载能力图就是沿梁长各截面所能承受的最大弯矩图。他是根据沿跨径各截面的主筋所能承受的最大弯矩绘制的。a)弯起四对232，一对228钢筋后：第33页共33页 桥梁工程课程设计则有效高度受压高度：正截面抗弯承载力：b)弯起三对232，一对228钢筋后：则有效高度受压高度：正截面抗弯承载力：c)弯起两对232，一对228钢筋后：则有效高度受压高度：正截面抗弯承载力：d)弯起一对232，一对228钢筋后：则有效高度受压高度：正截面抗弯承载力：第33页共33页 桥梁工程课程设计e)弯起一对228钢筋后：则有效高度受压高度：正截面抗弯承载力：f)跨中截面：则有效高度受压高度：正截面抗弯承载力：由以上所求得的承载力值就可做出承载能力图:第33页共33页 桥梁工程课程设计现在确定弯起钢筋弯起点初步位置逐个检查是否满足《公路桥规》的要求。第一排弯起钢筋2N5其充分利用点m横坐标x=7614.2mm，而2N5的弯起点1的横坐标，说明1点位于m点左边，且，满足要求其不需要点n的横坐标x=8729.3mm，而2N5钢筋与梁中轴线交点点横坐标，故满足要求。第二排弯起钢筋2N4其充分利用点L，横坐标x=6335.2mm，而2N4的弯起点2的横坐标，说明2点位于L点左边，且，满足要求。其不需要点m的横坐标x=7614.2mm，而2N4钢筋与梁轴线的交点的横坐标，故满足要求。第三排弯起钢筋2N3其充分利用点k的横坐标x=4842.6mm，而2N3的弯起点3的横坐标，说明3点位于k点左边，且，满足要求。其不需要点L的横坐标x=6335.2mm，而2N3钢筋与中轴线交点的横坐标，故满足要求。第四排弯起钢筋2N2其充分利用点j的横坐标x=2673.2mm，而2N2的弯起点4的横坐标，说明4点位于j点左边，且，满足要求。其不需要点k的横坐标x=4842.6mm，而2N2钢筋与中轴线交点的横坐标，故满足要求。第33页共33页 桥梁工程课程设计第五排弯起钢筋2N1其充分利用点i的横坐标x=0mm，而2N1的弯起点5的横坐标，说明5点位于i点左边，且，满足要求。其不需要点j的横坐标x=2673.2mm，而2N1钢筋与中轴线交点的横坐标，故满足要求。五．裂缝计算1.带肋钢筋系数荷载短期效应组合弯矩计算值为荷载长期效应组合弯矩计算值为系数非板式受弯构件。2.钢筋应力的计算3换算直径d的计算因为受拉区采用不同的钢筋直径，d应取用换算直径，则可以得到对于焊接钢筋骨架，。4.纵向受拉钢筋配筋率的计算第33页共33页 桥梁工程课程设计5.最大裂缝宽度的计算六.梁跨中挠度的验算在进行梁变形计算时，应取梁与相邻梁横向连接后截面的全宽度受压翼板计算，即，而仍为210mm。1.T梁换算截面惯性矩计算由于，对T梁的开裂截面，由公式得解得：所以：梁跨中截面为第二类T形截面。确定换算截面受压区高度为x：故全截面换算惯性矩为第33页共33页 桥梁工程课程设计受弯构件在试用阶段的跨中截面的长期挠度值为：符合《公路桥规》要求。4.预拱度设置，故跨中截面需设置预拱度。根据《公路桥规》对预拱度设置的规定，由公式得到梁跨中截面处的预拱度为七．横梁计算（一）用偏心压力法计算横梁内力1.确定作用在中横隔梁上的计算荷载跨中横隔梁的最不利荷载布置，将车辆荷载的一个后轴置于该隔梁的轴线处，绘图计算纵向一行轮重对中横隔梁的计算荷载为：汽车荷载：第33页共33页 桥梁工程课程设计2.绘制中横隔梁的内力影响线一号梁的横向影响线坐标值：二号梁的横向影响线坐标值：三号梁的横向影响线坐标值：（1）绘制弯矩影响线对于三号和四号梁之间截面的弯矩影响线，P=1作用于一号梁轴线时：P=1作用于六号梁轴线时：P=1作用于三号梁时：（2）绘制剪力影响线对于一号主梁处截面的影响线可计算如下P=1作用于截面以右时：P=1作用于截面以左时：第33页共33页 桥梁工程课程设计（1）截面内力计算将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利的荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击作用，则得：弯矩：汽车荷载正剪力：汽车荷载：鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可忽略不计，并考虑到可变作用中汽车荷载效应占总效应的百分比，则承载能力极限状态作用基本组合的效应组合设计值为：第33页共33页 桥梁工程课程设计（二）横隔梁配筋及强度复核1.正弯矩配筋（1）.拟采用422布置两层，层间距7cm,保护层30mm受压区高度：得受拉钢筋截面面积为取的钢筋2强度复核受压区高度：正截面抗弯承载力：配筋率2.负弯矩配筋（1）.拟采用216，保护层30mm受压区高度：第33页共33页 桥梁工程课程设计得受拉钢筋截面面积为用218钢筋截面面积取=40mm(2)强度复核受压区高度：正截面抗弯承载力：配筋率3剪力配筋截面尺寸复核截面尺寸符合要求。检验是否需要设置腹筋故应配置箍筋第33页共33页 桥梁工程课程设计箍筋间距箍筋间距计算值取=200mm≤h/2=550mm及400mm，是满足要求的。但采用双肢箍筋，箍筋配筋率第33页共33页'