道路桥梁工程设计计算书

'1.设计基本资料(1)桥梁横断面尺寸：净-7+2×1.50m。横断面布置见图1。图1桥梁横断面布置图（尺寸单位：cm）(2)永久荷载：桥面铺装层容重γ=23kN/m3。其他部分γ=25kN/m3。(3)可变荷载：公路-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C20。(5)桥梁纵断面尺寸：标准跨径Lb=18m，计算跨径L=17.7m，桥梁全长L，=17.960m。纵断面布置见图2。图2桥梁纵断面布置图（尺寸单位：cm）2.行车道板计算中梁板按铰接悬臂板计算，边梁板按悬臂板来计算。注明：由于边梁主要承受自重和人群荷载，受力比中梁处小的多，故边梁可按中梁处的行车道板来配筋。2.1恒载及其内力桥面铺装为90mm的沥青混凝土面层和平均30mm厚的混凝土垫层（1）每延米板条上恒载g的计算：沥青混凝土面层g：0.03×1.0×23＝0.69kN/mC25混凝土垫层g2：0.09×1.0×24＝2.16kN/m17 T梁翼板自重g3：×1.0×25＝2.75kN/m合计：g＝＝5.6kN/m（2）每米宽板条的恒载内力为：2.2汽车荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力标准值为P=140KN，后轮着地宽度为=0.60m，着地长度为=0.20m，则：荷载对悬臂根部的有效分布宽度为(采用铰接悬臂法计算)：单个车轮：0.44+20.71=1.86（m）＞1.4m两个车轮：0.44+1.4+2×0.71=3.26（m）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用0.3。作用于每米宽板条上的弯矩为：单个车轮：17 两个车轮：作用于每米宽板条上的剪力为：2.3荷载组合承载能力极限状态内力组合（用于验算强度）2.4配筋验算尺寸，承载力（1）基本参数：混凝土，Ⅱ级钢：，净保护层厚度：，悬臂根部高度为，板内钢筋取12。计算有效高度解出：（2）验算：按第5.22条17 按间距配置每米板宽配筋（3）尺寸验算按第5.29条抗剪上限值：按第5.20条抗剪下限值：不需要进行斜截面抗剪承载力计算。（4）正截面承载力验算：mm承载力满足要求3.荷载横向分布系数计算3.1杠杆原理法杠杆原理法：把横向结构视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。基本假设：忽略主梁之间横向结构的联系作用，横面板在主梁上断开。适用条件：①荷载作用在靠近支点处时；②横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁。（1）绘制123号梁荷载横向分布影响线，如图3所示17 图3杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm）（2）求荷载横向分布系数1号梁：汽车荷载：17 人群荷载：（见图3）同理可得2号梁3号梁4、5、6、号梁与3、2、1号梁对称，结果相同。3.2偏心压力法解：此桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，荷载作用于跨中，且承重结构的宽跨比为：接近0.5故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算分布系数本桥各根主梁的横截面均相等，n=6，主梁间距为1.6m，则===44.8m1号梁=+=+=0.524==2号梁：==3号梁：17 ==图4偏心压力法计算横向分布系数（尺寸单位：cm）人行道缘石至1号梁轴线的距离：1号梁活载横向分布系数可计算如下：由和绘制1号梁横向影响线，如图5所示，图中按《桥规》规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置，再由和计算横向影响线的零点位置。设零点至1号梁位的距离为X，则：17 解得X=5.871m零点位置已知后，就可求出相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值。汽车荷载：m人群荷载：m=2号梁活载横向分布系数可计算如下：解得X=7.105m。零点位置已知后，就可求出相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值。汽车荷载：m人群荷载：m=3号梁活载横向分布系数可计算如下：解得X=13.315m。零点位置已知后，就可求出相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值。汽车荷载：m人群荷载：m=m4、5、6号梁与3、2、1号梁对称，结果相同17 4.主梁内力计算4.1恒载内力计算（1）计算恒载集度主梁：横隔梁：边主梁：中主梁：桥面铺装：栏杆：）（2）结构自重计算利用式结果见表2表2边主梁结构自重产生应力截面位置x内力截面位置内力剪力Q(KN)弯矩M(KN.m)x=0M=0x=17 Q=04.2活载内力计算（1）计算1号梁的跨中弯矩和剪力及效应组合表3一号梁横向分布系数汇总梁号荷载位置公路Ⅱ级人群荷载备注1跨中0.4940.565按“偏压法”计算边跨0.3441.156按“杠杆法”计算（2）均布荷载和内力影响线面积计算见表4表4均布荷载和内力影响线面积计算截面类型公路-Ⅱ级人群影响线面积影响线图式7.8751.68757.8751.68757.8751.6875（3）公路Ⅱ级集中荷载计算计算弯矩效应时：计算剪力效应时：（4）计算冲击系数简支梁桥基频计算公式为，则单根主梁A=0.338417 C30混凝土E取3.0，则有：（5）跨中弯矩跨中剪力计算见表5因车道不折减，故表51号梁弯矩及剪力计算截面荷载类型公路-Ⅰ级7.8751741.390.49440.5217.43750.824.5533.39人群1.6875--0.56540.541.69公路-Ⅰ级7.875203.41.390.4942.2513.0984.340.571.17人群1.6875--0.5652.252.32(6)计算支点截面汽车荷载最大剪力绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图5（a）、（b）、（c)所示17 图5支点剪力内力计算图示（单位：m）横向分布系数变化区段的长度：M变化区荷载重心处的内力影响线坐标为;则：在公路-级作用下，1号梁支点的最大剪力为：（7）计算支点截面人群荷载最大剪力：（8）如上计算分别计算2号、3号梁的弯矩及剪力表62号梁和3号梁横向分布系数汇总梁号荷载位置公路Ⅱ级人群荷载备注2跨中0.4190.396按“偏压法”计算边跨0.50按“杠杆法”计算3跨中0.36150.243按“偏压法”计算边跨0.50按“杠杆法”计算跨中弯矩跨中剪力计算见表7表72号梁和3号梁内力计算截面荷载类型或公路—Ⅰ级7.8751741.390.41940.5184.42637.174.5452.75人群1.6875--0.39640.530.07公路—Ⅰ级7.875203.41.390.4192.2510.2570.620.5060.3717 人群1.6875--0.3962.251.67公路—Ⅰ级7.8751741.390.39640.5159.11549.734.5390.62人群1.6875--0.24340.518.45公路—Ⅰ级7.875208.81.390.36152.258.8460.920.552.08人群1.6875--0.2432.251.03①计算2号梁支点截面汽车荷载最大剪力在公路-级作用下，2号梁支点的最大剪力为：②计算2号梁支点截面人群荷载最大剪力：③计算3号梁支点截面汽车荷载最大剪力在公路-级作用下，3号梁支点的最大剪力为：④计算2号梁支点截面人群荷载最大剪力：（9）主梁内力汇总如表8所示表8主梁内力汇总表梁号荷载类型支点最大剪力(kN)跨中最大弯矩(KN/m)最大剪力（KN）1汽车110.87751.2284.32人群10.9241.692.322汽车188.22637.1770.62人群4.6430.071.6717 3汽车13.85549.7360.92人群2.8518.451.034、5、6号梁与3、2、1号梁对称，结果相同5.横隔梁计算确定横隔梁上的计算荷载：对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图6所示图6跨中横隔梁的受载图示（尺寸单位：m）纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时：计算剪力时：5.1绘制中横隔梁的内力影响线由之前计算可得1号、2号、3号梁的横向分布影响线竖标值，如图7所示，则的影响线竖标值可计算如下，由图4可知P=1作用在1号梁轴上时（）：P=1作用在号梁轴上时:P=1作用在号梁轴上时由图四可求得（）：17 图7影响线5.2绘制剪力影响线对于1号主梁处截面的影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时:P=1作用在计算截面以左时:绘成影响线如图8所示图8影响线5.3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荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响线系数则得公路Ⅱ级弯矩17 公路Ⅱ级剪力5.4内力组合鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可忽略不计（1）承载能力极限状态内力组合（2）正常使用极限状态内力组合17 17'