橋梁工程課程設計--簡支梁橋設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設計正文3</b></p><p>　　1橋梁工程設計任務書4</p><p><b>　　1.1設計名稱4</b></p><p>　　1.2橋梁所在位置、所在路段基本情況描述4</p>

2、;<p>　　1.3設計基本資料4</p><p>　　1.3.1設計荷載4</p><p>　　1.3.2材料容重4</p><p>　　1.3.3橋梁縱坡4</p><p>　　1.3.4其他相關資料4</p><p>　　1.4現(xiàn)行交通量調(diào)查資料4</p><p>

3、;<b>　　1.5設計內(nèi)容4</b></p><p>　　1.6要求完成的設計圖及設計任務書4</p><p>　　1.7主要參考資料4</p><p>　　1.8課程設計時間5</p><p><b>　　2設計資料6</b></p><p>　　3.預計未來十

4、年累計交通量的計算及道路等級的確定6</p><p>　　3.1計算預計近來十年交通量累計當量軸次6</p><p>　　3.2道路等級的確定7</p><p><b>　　14</b></p><p>　　5.3將主梁活載內(nèi)力匯總21</p><p>　　5.4作應效應組合（內(nèi)力組合）

5、22</p><p>　　5.5主梁配筋計算23</p><p>　　5.5.1簡支梁控制截面彎矩組合設計值和剪力組合設計值23</p><p>　　5.5.2鋼筋計算24</p><p>　　6.行車道板的計算24</p><p>　　6.1每米板長恒載集度24</p><p>　　

6、6.2活載內(nèi)力25</p><p>　　6.3內(nèi)里組合26</p><p>　　6.4截面配筋設計26</p><p>　　7橫隔梁板的內(nèi)力計算27</p><p>　　7.1中橫隔梁的荷載計算27</p><p>　　7.2繪制中橫隔梁影響線28</p><p>　　7.3對橫隔梁

7、進行配筋計算30</p><p><b>　　8附圖31</b></p><p>　　8.1橋梁橫斷面圖31</p><p>　　8.2橋梁縱斷面31</p><p>　　8.3橋面構造圖31</p><p>　　《橋梁工程》課程設計任務書</p><p>　　一

8、、設計名稱： ***簡支梁橋設計</p><p>　　注意：在命名時請盡量按照通用的命名規(guī)則進行，不要出現(xiàn)稀奇古怪的文字或符號，建議采用純粹文字命名。</p><p>　　二、橋梁所在地、所在路段基本情況描述</p><p>　　該項內(nèi)容建議大家根據(jù)自己所設計橋梁所在地的情況加以描述，主要內(nèi)容包括建橋原由、跨越河流（或道路，或其他障礙物）的基本情況，橋位所在地地形、

9、地質、地貌特點等。</p><p><b>　　三、設計基本資料</b></p><p>　　1．設計荷載：見下表，人群3.0KN/m2，每側欄桿及人行道的重量按4.5 KN/m計。</p><p>　　2．河床地面線為（從左到右）：0/0，－3/5，－4/12，－3/17，－2/22，－2/27，0/35（分子為高程，分母為離第一點的距離，單

10、位為m；此項內(nèi)容自定義即可）地質情況自定義。</p><p>　　材料容重：水泥砼23 KN/m3，鋼筋砼25 KN/m3，瀝青砼21 KN/m3</p><p>　　4．橋梁縱坡為0.3%，橋梁中心處橋面設計高程為2.00米</p><p>　　5．其他相關數(shù)據(jù)見下表，其他未涉及到得數(shù)據(jù)自己設定。</p><p>　　四、通現(xiàn)狀調(diào)查資料：

11、在不利季節(jié)調(diào)查的雙向雙車道平均日交通量： </p><p>　　預計未來十年，交通量年平均增長率為 7% 。 </p><p>　　注意：交通量調(diào)查第一組為給定數(shù)據(jù)+10，第二組為給定數(shù)據(jù)+30，第三組為給定數(shù)據(jù)+60，第四組為給定數(shù)據(jù)的0.75倍，第五組為給定數(shù)據(jù)的1.3倍。</p><p><b>　　五、設計內(nèi)容</b></p>

12、;<p>　　主梁的設計計算 2、行車道板的設計計算</p><p>　　3、橫隔梁設計計算 4、橋面鋪裝設計</p><p>　　六、要求完成的設計圖及計算書</p><p>　　1．橋梁總體布置圖，主梁縱、橫截面布置圖（CAD出圖）</p><p>　　2．橋面構造橫截面圖（CAD出

13、圖）</p><p>　　3．荷載橫向分布系數(shù)計算書</p><p><b>　　4．主梁內(nèi)力計算書</b></p><p>　　5．行車道板內(nèi)力計算書</p><p>　　6．橫隔梁內(nèi)力計算書</p><p><b>　　七、推薦參考資料 </b></p>&

14、lt;p>　　1．《橋規(guī)》（最新版）；</p><p>　　2．《公預規(guī)》（最新版）；</p><p>　　3.《橋梁工程》（人民交通出版社，姚玲森版）； </p><p>　　4.《公路瀝青路面設計規(guī)范》 （JTJ 014-97), 人民交通出版社， 1997. 北京 </p><p>　　5.《公路路基設計手冊》，人民交通出版社，

15、1996. 北京 </p><p>　　6.《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（ JTJ012-94 ）人民交通出版社 1996. 北京。 </p><p>　　7.《公路設計手冊 - 路面》人民交通出版社， 1999.. 北京。 </p><p><b>　　八、課程設計時間</b></p><p>　　2周，即2013年

16、5月13日（周一）至2012年5月24日（周五）。</p><p><b>　　橋梁設計說明</b></p><p>　　設計名稱：南陽白河大橋簡支梁橋設計</p><p>　　地理位置：白河大橋北接獨山大道，南接南新公路、信南高速和寧西鐵路，是貫穿南陽城南北大通道的咽喉。</p><p>　　建橋原由：為了本市經(jīng)濟的發(fā)

17、展和滿足人們出行的方便，我市政府決定在白河上架起一座大橋。</p><p>　　建橋數(shù)據(jù)：新白河大橋與2013年10月16日正式開工建設，按照百年一遇的防洪標進行建設。其設計標準為公路 Ⅱ 級。 三、設計基本資料1、橋面凈寬：凈—8m+2*0.75m人行道</p><p>　　2．河床地面線為（從左到右）：0/0，－3/5，－4/12，－3/17，－2/22，－2/27，0/

18、35（分子為高程，分母為離第一點的距離，單位為m；）。</p><p><b>　　3、主梁跨徑及全長</b></p><p>　　標準跨徑：（橋墩中心距離）</p><p>　　計算跨徑：（支座中心距離）</p><p>　　主梁全長：（主梁預制長度）</p><p><b>　　4、

19、設計荷載</b></p><p>　　公路—Ⅱ級；人群荷載3.0kN/m2，每側欄桿及人行道的重量按4.5 KN/m計。結構重要系數(shù)。</p><p>　　5、材料：混凝土C30。水泥砼23 KN/m3，鋼筋砼25 KN/m3，瀝青砼21 KN/m3</p><p>　　橋梁設計包括縱.橫斷面設計和平面布置。</p><p>&l

20、t;b>　　1、縱斷面設計</b></p><p>　　橋梁縱斷面設計包括確定橋梁的總跨徑.橋梁的分孔.橋道的標高.橋上和橋頭引道的縱坡以及基礎的埋置深度。</p><p>　?。?）本梁橋根據(jù)水文計算來確定。標準跨徑為20.00m（墩中心距離）。本橋的跨徑較小，因此上部結構的造價較低，墩臺的造價較高。為了結構受力合理和用材經(jīng)濟，分跨布置時要考慮合理的跨徑比例。</

21、p><p>　?。?）本梁橋為跨河橋梁，橋道的標高應保證橋下排洪和通航的需要，結合橋型.跨徑等一起考慮，以確定合理的橋道標高。</p><p>　?。?）橋上縱坡0.3%，橋梁中心處橋面的設計高程為2.00m</p><p><b>　　2、橫斷面設計</b></p><p>　　橋梁橫斷面的設計，主要是決定橋面的寬度和橋跨

22、結構橫截面的布置。橋面的寬度決定于行車和行人的交通需要。</p><p>　　本梁橋橋面行車道凈寬為：凈—8m+2*0.75m人行道</p><p>　　為了利于橋面排水，應根據(jù)不同類型的橋面鋪裝，設置從橋面中央傾向兩側的1.5%-3.0%的橫向坡度，本橋設置為1.5%。</p><p><b>　　3、平面布置</b></p>

23、<p>　　橋梁的線形及橋頭引道要保持平順，使車輛能平穩(wěn)地通過，小橋的線形及其公路的銜接，應符合路線布設的規(guī)定。</p><p>　　從橋梁本身的經(jīng)濟性和施工方便來說，應盡可能避免橋梁與河流或與橋下路線斜交。必要時通常不宜大于，在通航河流上則不宜大于。</p><p><b>　　4、橋面鋪裝</b></p><p>　　為了保護橋梁

24、主體結構，在橋面的最上層設置橋面鋪裝。本橋設置2cm厚瀝青混凝土和6~12cm厚C25混凝土作墊層的橋面鋪裝。</p><p>　　5、橋面伸縮縫：為了保證橋跨結構在氣溫變化、活載作用、混凝土收縮與徐變等影響下按靜力圖式自由變形，在本梁橋橋面兩梁端之間以及在梁端與橋臺背墻之間設置橫向伸縮縫。</p><p>　　6、橋梁尺寸擬定 、主梁高度：h=1.300m，采用5片主梁，間距1.8m。

25、、橫隔梁：采用五片橫隔梁，梁高0.9m 、梁肋：厚度為18cm 、橋面鋪裝：分為上下兩層，下層為C25砼厚6-12 cm ；上層為瀝青砼厚2.0cm。橋面采用1.5%橫坡。、橋梁橫斷面及具體尺寸（見下圖）</p><p>　　五、確定道路等級以及橋寬：1、交通調(diào)查在不利季節(jié)調(diào)查的雙向雙車道平均日交通量。預計未來使用期內(nèi)，交通量年平均增長率為 7%</p><p>　　2、交通分析計算面層的

26、彎拉應力：路面設計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載。</p><p><b>　　軸載換算結果</b></p><p>　　(1)當以彎沉值和瀝青層的層低拉應力為設計指標時，軸載換算采用該計算公式：</p><p>　　式中：N —標準軸載當量軸次，次/日</p><p>　　—被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次/日&l

27、t;/p><p>　　P—標準軸載，KN —被換算車輛的各級軸載，KN</p><p>　　K—被換算車輛的類型數(shù)</p><p>　　—軸載系數(shù)，，m是軸數(shù)。當軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當軸間距離小于3m時，應考慮軸數(shù)系數(shù)。</p><p>　?。狠喗M系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1，四輪組為0.38。</p>

28、<p>　　預計未來十年，交通量年平均增長率為 7% ，雙車道的車道系數(shù)取0.65，則設計使用累計當量軸次為：設計年限累計當量標準軸載數(shù)：</p><p>　　式中：—設計年限內(nèi)一個車道通過的累計標準當量 軸次</p><p><b>　　t—設計年限（年）</b></p><p>　　—路面營運第一年的雙向日平均當量軸次（次

29、/日）</p><p>　　r—設計年限內(nèi)交通量平均增長率</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得663×104</p><p>　　2道路等級的確定：從計算未來十年的交通量得，該橋處于Ⅰ級公路區(qū)段，但設計過程中采用公路-Ⅱ級荷載進行設計。此外橋面凈寬為8m。</p><p><b>　　六、主梁的計算</b><

30、/p><p>　　㈠、主梁的荷載橫向分布系數(shù)</p><p><b>　　1、主梁抗彎慣矩</b></p><p>　?、?、求主梁截面重心位置ax?。ㄒ娤聢D）</p><p>　　翼板的換算平均高度：；</p><p>　?、?、主梁的比擬單寬抗彎慣矩：</p><p>　　橫隔

31、梁抗彎慣矩：每根橫隔梁的尺寸（如圖所示3）</p><p>　　2、橫隔梁的長度取為兩根主梁的軸線距離，即： </p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　求橫隔梁截面重心位置：</p><p>　　橫隔梁比擬單寬抗彎慣矩為：</p><p>　　3、主梁和橫隔梁的抗扭慣矩：

32、對于T形翼板剛性連接的情況，應由公式 來計算抗扭慣矩。</p><p><b>　　對于主梁梁肋： </b></p><p>　　主梁翼板的平均厚度：。由表查得c=0.300。則：。</p><p>　　4、計算參數(shù)θ和α。</p><p><b>　　則：</b></p><p

33、>　　5、計算各主梁橫向影響線坐標</p><p>　　已知θ=0.3845，從附表Ⅱ“G-M”法計算圖表可查得影響系數(shù)K1和K0的值，如下表所示。 </p><p>　　用內(nèi)插法求得各梁位處值</p><p><b>　　1號、5號梁：</b></p><p><b>　　2號、4號梁：<

34、/b></p><p><b>　　3號梁：</b></p><p>　　6、計算各梁的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　列表計算各梁的橫向分布影響坐標值（如下表）：</p><p>　　繪制橫向分布影響線（如下圖），求橫向分布系數(shù)。</p><p>　　1.按公路-Ⅱ級和人群荷載標準值

35、設計，計算各梁的橫向分布系數(shù)：</p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　1號梁 </b></p><p><b>　　2號梁 </b></p><p><b>　　3號梁 </b></p><p

36、>　　人群荷載： 1號梁 </p><p><b>　　2號梁 </b></p><p><b>　　3號梁 </b></p><p>　　2.梁端剪力橫向分布系數(shù)計算（按杠桿法）</p><p>　　汽車荷載：（如下圖）</p><p>

37、;　　公路-Ⅱ級 m1汽´=1/20.944=0.472</p><p>　　m2汽´=1/21.000=0.500</p><p>　　m3汽´=1/2（1.00+0.278）=0.639</p><p>　　人群荷載 m1人´=1.43</p><p>　　m2人´=-0.43

38、</p><p><b>　　m3人´=0</b></p><p><b>　　人群荷載：（如圖）</b></p><p><b>　?。ǘ?、內(nèi)力計算</b></p><p><b>　　1．恒載內(nèi)力</b></p><p&

39、gt;　　(1)恒載：假定橋面構造各部分重量平均分配給各土梁承擔，計算如下。</p><p><b>　　主梁： </b></p><p><b>　　橫隔梁： </b></p><p><b>　　對于邊主梁：</b></p><p><b>　　對于中主梁：<

40、;/b></p><p><b>　　橋面鋪裝層：</b></p><p>　　欄桿和人行道：g4=4.5*2/5=1.8kN/m</p><p>　　作用于邊主梁的全部恒載g為：</p><p>　　g=10.305+0.615+3.984+1.8=16.704kN/m</p><p>　

41、　作用于中主梁的恒載強度為：</p><p>　　=10.305+1.23+3.984+1.8=17.319kN/m</p><p><b>　?、?、恒載內(nèi)力</b></p><p>　　計算邊主梁彎矩和剪力，有：</p><p><b>　　邊主梁恒載內(nèi)力</b></p><p

42、><b>　　中主梁恒載內(nèi)力</b></p><p>　　（三）、活載內(nèi)力計算</p><p>　?。?）荷載橫向分布系數(shù)匯總</p><p>　　（2）計算邊主梁公路Ⅱ級荷載的跨中彎矩和l/4處彎矩。</p><p><b>　　簡支梁的基頻：</b></p><p>

43、;　　式中：—結構的計算跨徑，=19.5m</p><p>　　E—混凝土彈性模量，E=3.0×</p><p>　　—結構跨中截面的慣矩，=0.06895</p><p>　　—結構跨中處單位長度質量（=G/g），</p><p>　　=16.704×／9.81=1. 703×</p><p

44、>　　將以上數(shù)值代入公式，可得：=6.187Hz</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2004），當1.5Hz≤f≤14Hz時，</p><p><b>　　，則可得：</b></p><p>　　=1，雙車道不折減。 </p><p>　　（2）公路Ⅱ級均布荷載 集中荷載及其影

45、響線面積</p><p>　　按照《橋規(guī)》規(guī)定。 公路Ⅱ級車道荷載按公路Ⅰ級車道荷載的0.75倍采用。即均布荷載=7.875 kN/m =178.5kN</p><p>　　公路Ⅱ級及影響面積表</p><p>　　可變作用（人群荷載每延米）</p><p>　?。?）可變作用效應（彎矩）計算</p><p>　　

46、公路-Ⅱ級產(chǎn)生的彎矩(單位：kN·m)</p><p>　　人群荷載產(chǎn)生的彎矩 (單位：kN·m)</p><p>　　基本荷載組合：按《橋規(guī)》規(guī)定 永久作用設計值效應與可變作用設計效應的分項系數(shù)為： 永久荷載作用分項系數(shù)：汽車荷載作用分項系數(shù)人群荷載作用分項系數(shù) </p><p><b>　　彎矩組合 </b></

47、p><p>　　(4)可變荷載剪力效應計算</p><p>　　計算可變荷載剪力效應應計入橫向分布系數(shù)沿橋跨變化的影響，通常分兩步進行，先按跨中的由等代荷載計算跨中剪力效應；再用支點剪力何載橫向分布系數(shù)并考慮支點至L/4為直線變化來計算支點剪力效應。剪力計算時按《橋規(guī)》規(guī)定集中何載標準值 需乘以1.2的系數(shù)。</p><p>　　1．）跨中剪力的計算如下表（單位：kN

48、）</p><p>　　人群何載產(chǎn)生的跨中剪力（單位：kN）</p><p><b>　　2）支點剪力的計算</b></p><p>　　計算支點剪力效應的橫向分布系數(shù)的取值為：</p><p>　　A ：支點處按杠桿法計算 。B ：L/4—3L/4按跨中彎矩的橫向分布系數(shù)。</p><p>　　

49、C：支點—L/4處在和之間按照直線變化。</p><p>　　支點剪力效應計算式為 式中---相應于某均布活載作用的橫向分布縱坐標。</p><p>　　---相應某均布活載作用的數(shù)值。---相應的某集中何載的數(shù)值。</p><p>　　人群均布何載產(chǎn)生的指點剪力效應計算式為：</p><p>　　式中--跨中橫向分布系數(shù)。 ---

50、支點處橫向分布系數(shù)</p><p><b>　　梁端剪力效應計算：</b></p><p>　　汽車何載作用如圖示5計算結果如下</p><p>　　公路Ⅱ級產(chǎn)生的支點剪力效應計算表 （單位：KN）</p><p>　　人群何載作用：剪力效應基本組合見下表由表知:剪力效應以3號梁(最大)控制設計</p>

51、<p>　　可變作用產(chǎn)生的支點剪力計算表 (單位:KN)</p><p>　　剪力效應組合表: (單位:KN)</p><p><b>　　六、橫梁的計算</b></p><p><b>　　1.橫隔梁彎矩計算</b></p><p>　　從主梁計算得知，當時用G-M法查出下

52、表</p><p>　　繪制橫梁跨中截面的彎矩影響線</p><p><b>　　計算荷載</b></p><p>　　計算跨中橫隔梁中間截面的彎矩</p><p>　　橫隔梁跨徑為6.4m，沖擊系數(shù)各項活載彎矩值為：</p><p>　　荷載安全系數(shù)的采用如下：</p><p

53、><b>　　負彎矩組合：</b></p><p><b>　　故橫梁內(nèi)力：</b></p><p>　　正彎矩由汽車荷載控制：</p><p>　　負彎矩由人群荷載控制：</p><p><b>　　七、行車道板計算</b></p><p>　　

54、計算如圖所示的T梁翼板，荷載為公路一級，橋面鋪裝為2cm的瀝青混凝土和6cm的C30混凝土墊層。</p><p><b>　　1.恒載及其內(nèi)力</b></p><p>　?。?）每延米板上的恒載g：</p><p><b>　　瀝青混凝土面層</b></p><p><b>　　C25混凝

55、土墊層</b></p><p><b>　　T梁翼板自重</b></p><p><b>　　合計：</b></p><p>　　每延米寬板條的恒載內(nèi)力</p><p><b>　　彎矩</b></p><p><b>　　剪力&l

56、t;/b></p><p><b>　　車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力</b></p><p>　　將車的后輪置于圖中位置，后軸作用力為P=140kN,輪壓分布寬度如圖所示。對于車輪荷載中后輪的著地長度為，寬度為，則有：</p><p>　　荷載對于懸臂根部的有效分布寬度：</p><p><b>　　，沖擊系數(shù)&l

57、t;/b></p><p>　　作用于每米寬板條上的彎矩為：</p><p>　　作用于每米寬板條上的剪力為：</p><p><b>　　荷載組合</b></p><p><b>　　恒+汽：</b></p><p>　　所以，行車道板的設計內(nèi)力為： ， 。<

58、/p><p>　　八、經(jīng)過本人的多方面驗證和認真考慮。由以上的數(shù)據(jù)可以看出該設計是合理的。該設計遵循安全、經(jīng)濟、實用、美觀等多方面的優(yōu)點。因此該設計可以指導施工。</p><p><b>　　九、參考資料 </b></p><p>　　1．《橋規(guī)》（最新版）；</p><p>　　2．《公預規(guī)》（最新版）；</p>

59、;<p>　　3.《橋梁工程》（人民交通出版社，姚玲森版）； </p><p>　　4.《公路瀝青路面設計規(guī)范》 （JTJ 014-97), 人民交通出版社， 1997. 北京 </p><p>　　5.《公路路基設計手冊》，人民交通出版社， 1996. 北京 </p><p>　　6.《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（ JTJ012-94 ）人民交通出