橋梁工程課程設(shè)計(jì)-- 橋型選擇為預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支t型梁橋

1、<p><b>　　橋梁工程Ⅰ課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　報(bào)告書</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：橋梁工程</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：<

2、/b></p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　教 師：</b></p><p><b>　　2015年6月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>

3、;　　設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置</b></p><p>　　設(shè)計(jì)資料···················第3頁(yè)</p><p>　　橫截面布置····&#

4、183;·············第4頁(yè)</p><p>　?。?）主梁間距及主梁片數(shù)············第4頁(yè)</p><p>　　（2

5、）梁跨中截面主要尺寸擬定··········第5頁(yè)</p><p>　　（3）計(jì)算截面幾何特征·············第6頁(yè)</p><p>　?。?）檢驗(yàn)截面

6、效率指標(biāo)ρ············第7頁(yè)</p><p>　　3、橫截面沿跨長(zhǎng)的變化··············第7頁(yè)</p><p&g

7、t;　　4、橫隔梁的設(shè)置·················第7頁(yè)</p><p>　　二、主梁作用效應(yīng)計(jì)算</p><p>　　1、永久作用效應(yīng)計(jì)算······&

8、#183;········第8頁(yè)</p><p>　　2、可變作用效應(yīng)計(jì)算···············第10頁(yè)</p><p>　?。?）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)

9、········第10頁(yè)</p><p>　　（2）計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)········第10頁(yè)</p><p>　?。?）車道荷載的取值·······&#

10、183;····第15頁(yè)</p><p>　?。?）計(jì)算可變作用效應(yīng)···········第15頁(yè)</p><p>　　3、主梁效應(yīng)組合·········

11、;·······第18頁(yè)</p><p><b>　　橋面板內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　1、懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算·············第19頁(yè)</p&g

12、t;<p>　　2、連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算·············第19頁(yè)</p><p>　　3、作用效應(yīng)組合·············

13、83;··第24頁(yè)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　橋型選擇</b></p><p>　　橋型選擇為預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T型梁橋</p><p>

14、<b>　　2、橋梁跨徑及橋?qū)?lt;/b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)跨徑：30m(墩中心距離）；</p><p>　　主梁全長(zhǎng)：29.7m；</p><p>　　計(jì)算跨徑：29.1m；</p><p>　　橋面凈空：0.25m(欄桿)+1.00m(人行道)+9.00m(行車道)+1.00m(人行道)+</p>

15、<p>　　0.25m(欄桿)=11.5m。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)荷載</b></p><p>　　公路-II級(jí)，人群荷載：，每側(cè)人行欄重力的作用力為。</p><p><b>　　3、材料及工藝</b></p><p>　　混凝土：主梁用C50，欄桿及橋面鋪裝用C30。&

16、lt;/p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）的15.2鋼絞線。</p><p>　　普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋，直徑小于12mm的均用R235鋼筋。</p><p>　　按后張法施工工藝制作主梁，預(yù)埋管道選擇波紋管和夾片錨具。</p><p><b&

17、gt;　　4、設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　交通部頒《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG B01—2003），簡(jiǎn)稱《基規(guī)》；</p><p>　　交通部頒《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004），簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》；</p><p>　　交通部頒《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62—2004），簡(jiǎn)稱《公預(yù)規(guī)》&

18、lt;/p><p><b>　　橫截面布置</b></p><p>　　1、主梁間距與主梁片數(shù)</p><p>　　主梁間距通常隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì)，同時(shí)加寬翼板對(duì)提高主梁截面效率指標(biāo)ρ很有效，故采用主梁間距2400mm，考慮設(shè)計(jì)資料給出的橋面凈空選用5片主梁，布置如圖-1,圖中單位（mm）。</p><p>　　

19、2、主梁跨中截面主要尺寸擬定</p><p><b>　　主梁高度</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/15~1/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在1/18~1/19，所以取梁高為1800mm。</p><p><b>　　主梁截面細(xì)部尺寸</b></p><p>

20、;　　T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求，故預(yù)制T梁的翼板厚度取150mm,翼板根部厚度加厚到300mm，以抵抗翼緣根部較大的彎矩。</p><p>　　在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)的主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從翼板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，翼板厚度不宜小于其高度的1/15，故腹板厚度取180mm。</p><

21、;p>　　馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10％~20％為合適，考慮到主梁需要配置較多的鋼束，同時(shí)還根據(jù)《公預(yù)規(guī)》9.4.9條對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為400mm,高度300mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度190mm，以減小局部應(yīng)力。</p><p>　　按照以上擬定的外形尺寸，繪出預(yù)制梁的跨中截面圖，圖-2，圖中單位（mm）</

22、p><p>　　3、計(jì)算截面幾何特征</p><p>　　將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，進(jìn)行截面幾何特性列計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表-1</p><p>　　4、檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)ρ（希望ρ在0.5以上）</p><p><b>　　上核心距：</b></p><p><b>　　下核心距

23、：</b></p><p><b>　　截面效率指標(biāo)：</b></p><p>　　所以表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。</p><p>　?。ㄈM截面沿跨長(zhǎng)的變化</p><p>　　本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨

24、具的需要，在距梁端1930mm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分點(diǎn)附近（第一道橫隔梁處）開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時(shí)腹板寬度亦開始變化。</p><p><b>　?。ㄋ模M隔梁的設(shè)置</b></p><p>　　模型試驗(yàn)結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大，為減小對(duì)主

25、梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁，故，在橋跨中點(diǎn)和三分點(diǎn)、六分點(diǎn)、支點(diǎn)處設(shè)置七道橫隔梁，其間距為4.85m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部260mm,下部240mm,中橫隔梁高度為1500mm，厚度為上部180mm,下部為160mm。</p><p>　?。ǘ┲髁鹤饔眯?yīng)計(jì)算</p><p>　　根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布

26、置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)截面和支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。</p><p>　?。ㄒ唬┯谰米饔眯?yīng)計(jì)算</p><p><b>　　永久作用集度</b></p><p><b>　　（1）預(yù)制梁自重</b><

27、;/p><p>　?、倏缰薪孛娑沃髁旱淖灾兀贮c(diǎn)截面至跨中截面，長(zhǎng)9.7m)：</p><p>　?、隈R蹄抬高與腹板變寬梁的自重（長(zhǎng)3.35m)：</p><p>　?、壑c(diǎn)段梁的自重（長(zhǎng)1.93m)：</p><p><b>　?、苓呏髁旱臋M隔梁：</b></p><p><b>　　中

28、橫隔梁體積：</b></p><p><b>　　端橫隔梁體積：</b></p><p>　　故半跨內(nèi)橫隔梁重力為：</p><p>　?、蓊A(yù)制梁永久作用集度：</p><p><b>　　（2）二期永久作用</b></p><p>　?、佻F(xiàn)澆T梁翼板集度：<

29、;/p><p>　　②邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁：</p><p>　　一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：</p><p>　　一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：</p><p><b>　　故： </b></p><p><b>　?、垆佈b</b></p><p&g

30、t;　　8cm混凝土鋪裝： </p><p>　　5cm瀝青鋪裝： </p><p>　　若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則：</p><p><b>　?、軝跅U</b></p><p><b>　　一側(cè)人行欄：</b></p><p>　　若將兩側(cè)人行欄均攤

31、給五片主梁，則：</p><p>　　⑤邊梁二期永久作用集度：</p><p><b>　　永久作用效應(yīng)</b></p><p>　　如圖-3所示，設(shè)為計(jì)算截面離左支座的距離，并令</p><p>　　主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為：</p><p>　?。ǘ┛勺冏饔眯?yīng)計(jì)算（修正剛性橫梁法）&

32、lt;/p><p>　　1、沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)</p><p>　　按《橋規(guī)》4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算機(jī)構(gòu)的基頻。</p><p>　　簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式估算：</p><p>　　根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：</p><p>　　按《橋規(guī)》4.3.1條

33、，當(dāng)車道大于兩車道時(shí)。需進(jìn)行車道折減，三車道折減22％，四車道折減33％，但折減后不得小于用兩行車隊(duì)步載的計(jì)算結(jié)果,因此進(jìn)行可變作用計(jì)算時(shí)不需要進(jìn)行車道折減。</p><p>　　2、計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　（1）跨中的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　如前所訴，橋跨內(nèi)設(shè)5道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為：</p&

34、gt;<p>　　所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)。</p><p><b>　?、儆?jì)算主梁抗扭慣矩</b></p><p>　　對(duì)于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　對(duì)于跨中截面，計(jì)算圖式

35、見圖-4，圖中單位（mm）。</p><p>　　翼緣板的換算平均厚度：</p><p>　　馬蹄部分的換算平均厚度：</p><p>　?、谟?jì)算抗扭修正系數(shù)β</p><p>　　本橋主梁間距相同，將主梁近似看成等截面，則得：</p><p><b>　　式中：</b></p>&

36、lt;p>　　計(jì)算得：β=0.9315</p><p>　　③按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值</p><p>　　將計(jì)算所得的值列于表-5內(nèi)</p><p>　?、苡?jì)算荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　1號(hào)梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖-5，圖中單位（mm）.</p><p>　　可變作用（汽車

37、公路—II級(jí)）</p><p><b>　　三車道：</b></p><p><b>　　兩車道：</b></p><p>　　故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：</p><p><b>　　可變作用（人群）：</b></p><p>　　支點(diǎn)截面的

38、荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　如圖-6所示（圖中單位（mm）），按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載，1號(hào)梁可變作用的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下：</p><p><b>　　可變作用（汽車）：</b></p><p><b>　　可變作用（人群）：</b></p><p>　　橫向分布系

39、數(shù)匯總(見表-6)</p><p><b>　　車道荷載的取值</b></p><p>　　根據(jù)《橋規(guī)》4.3.1條，公路—II級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)值為:</p><p><b>　　計(jì)算彎矩時(shí)：</b></p><p><b>　　計(jì)算剪力時(shí)：</b></p&

40、gt;<p><b>　　計(jì)算可變作用效應(yīng)</b></p><p>　　在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取，從支點(diǎn)處至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從直線過渡到,其余梁段均取。</p><p>　?。?）求跨中截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　計(jì)算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接

41、加載求可變作用效應(yīng)，圖示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖圖式見圖-7,圖中單位（mm）</p><p><b>　　計(jì)算公式為：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：</p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：</p><

42、p>　　可變作用（人群）效應(yīng)：</p><p>　?。?）求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　圖-8,為四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)的計(jì)算圖式，圖中單位（mm）。</p><p>　　可變作用(人群）效應(yīng)：</p><p>　　可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：</p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：&l

43、t;/p><p>　　（3）求支點(diǎn)截面的最大剪力</p><p>　　圖-9表示出支點(diǎn)截面最大剪力計(jì)算圖式，圖中單位為（mm）。</p><p>　　可變作用（汽車）效應(yīng)：</p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：</p><p>　　可變作用（人群）效應(yīng)：</p><p><b>

44、　　主梁效應(yīng)組合</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)按《橋規(guī)》4.1.6 ~ 4.1.8條規(guī)定，根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表-7</p><p><b>　　橋面板內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　考慮到主梁翼緣板內(nèi)鋼筋是連續(xù)的，故行車道板可按懸臂

45、板（邊梁）和梁端固結(jié)的連續(xù)板（中梁）兩種情況來計(jì)算。</p><p>　?。ㄒ唬冶郯搴奢d效應(yīng)計(jì)算</p><p>　　由于寬跨比大于2，故按單向板計(jì)算，懸臂長(zhǎng)度為0.86m</p><p><b>　　永久作用</b></p><p><b>　　主梁建設(shè)完畢時(shí)</b></p>&l

46、t;p>　　橋面板可以看做86cm長(zhǎng)的單向板，計(jì)算圖式見圖2-1b,圖中單位（mm）。</p><p>　　懸臂根部一期永久作用效應(yīng)為：</p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　成橋后</b></p><p>　　在成橋后，懸臂板二期作用只有護(hù)欄重力荷載，P=1

47、.52KN/m</p><p><b>　　永久作用效應(yīng)</b></p><p>　　1.懸臂根部永久作用效應(yīng)為</p><p><b>　　2.可變作用</b></p><p>　　在邊梁懸臂板處只作用人群,計(jì)算圖式見圖-2d</p><p>　　3.承載能力極限狀態(tài)作用基

48、本組合</p><p><b>　　連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算</b></p><p>　　由于，即主梁抗扭能力較大，取跨中彎矩：對(duì)于剪力?？刹豢紤]板與主梁的彈性固結(jié)作用，認(rèn)為及簡(jiǎn)支板的支點(diǎn)剪力即為連續(xù)板的支點(diǎn)剪力。</p><p><b>　　永久作用</b></p><p><b>　　主梁架

49、設(shè)完畢時(shí):</b></p><p><b>　　成橋后</b></p><p>　　先計(jì)算簡(jiǎn)支板跨中和支點(diǎn)截面剪力值。根據(jù)《公預(yù)規(guī)》第4.1.2條，梁肋間的板，計(jì)算跨徑按下列規(guī)定取值：</p><p><b>　　計(jì)算彎矩時(shí)， </b></p><p><b>　　計(jì)算剪力時(shí)，

50、</b></p><p>　　圖2-2中，為現(xiàn)澆部分橋面板的自重， </p><p>　　，是二期永久作用，包括8cm的混凝土墊層和5cm的瀝青面層。</p><p>　　計(jì)算得到簡(jiǎn)支板跨中二期永久作用彎矩及二期永久作用剪力為：</p><p><b>　　永久作用效應(yīng)</b></p><

51、p><b>　　可變作用</b></p><p>　　根據(jù)《橋規(guī)》4.3.1條，橋梁結(jié)構(gòu)局部加載時(shí)，汽車荷載采用車輛荷載，根據(jù)《橋規(guī)》表4.3.1-2，后輪著地寬及長(zhǎng)度度為：</p><p><b>　?。婚L(zhǎng)度</b></p><p>　　平行于板的跨徑方向的荷載橫向分布寬度：</p><p>

52、;　　車輪在板的跨徑中部時(shí)</p><p>　　垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：</p><p>　　車輪在板的支承處時(shí)：</p><p>　　垂直于板的跨徑方向荷載的有效分布寬度</p><p>　　車輪在板的支撐附近，距支點(diǎn)距離為x時(shí)</p><p>　　垂直于板的跨徑方向荷載的有效分布寬度</p>

53、<p>　　a的分布見圖2-3，圖中單位（mm）</p><p>　　將加重車后車輪作用于板的中央，求得簡(jiǎn)支板跨中的最大可變作用（汽車）的彎矩為：</p><p>　　支點(diǎn)截面計(jì)算時(shí)，可變作用必須盡量靠近梁肋邊緣?？紤]了相應(yīng)的有效工作寬度之后，沒米板寬承受的分布荷載如圖2-3所示，</p><p><b>　　支點(diǎn)剪力的計(jì)算公式</b&g

54、t;</p><p><b>　　帶入上式得；</b></p><p><b>　　作用效應(yīng)組合</b></p><p><b>　　支點(diǎn)斷面彎矩：</b></p><p><b>　　支點(diǎn)斷面剪力：</b></p><p><