桥梁工程设计计算书.docx

1、目录 1基本设计资料12 主梁计算42.1汽车人群荷载内力计算41、支点处主梁横向分布系数（按杠杆原理法）42、跨中处主梁横向分布系数（按偏心压力法）53、荷载横向分布系数汇总72.2主梁的荷载横向分布系数和内力计算71、主梁的抗弯惯性矩Ic72、恒载83、活载94、主梁内力组合142.3持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算161、配置主梁受力筋162、截面抗弯、抗剪承载能力计算与验算183、箍筋的配置222.4持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算232.5持久状况正常使用极限状态下的挠度计算243、桥面板计算273.1恒载及其内力计算273.2车辆荷载产生的内力273.3荷载组合

2、293.4 截面配筋设计291基本设计资料 1.跨度和桥面宽度（1）标准跨径：16m（2）计算跨径：15.5m（3）主梁全长：15.96m（4）桥面宽度（桥面净空）：净9m（行车道）+21.0（人行道）。2.技术标准设计荷载：公路级，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/m。环境标准：类环境。设计安全等级：二级。3主要材料混凝土： C30 (容重为25KN/m3)主筋： 级钢筋构造钢筋：级钢筋桥面铺装： 沥青混凝土（容重为23KN/m3）；混凝土垫层C25(容重为25KN/m3)人行道：人行道包括栏杆何在集度为6KN/m设计荷载： 汽车荷载：公路I级车道荷载和车辆荷载

3、； 人群荷载：3.0KN/m;4结构的基本尺寸：某公路装配式简支梁桥，双车道，主梁为T型梁，桥面宽度为9m，顶板宽度采用2.2m，跨径为16m，设置5根横隔梁。如图所示：5设计依据与参考书1、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），人民交通出版社； 2、（JTG D622004）条文应用算例，袁伦一，鲍卫刚，人民交通出版社； 3、结构设计原理叶见曙主编，人民交通出版社4、桥梁计算示例集（梁桥）易建国主编，人民交通出版社5、桥梁工程姚玲森主编，人民交通出版社6、公路桥涵标准图公路桥涵标准图编制组，人民交通出版社 7、公路桥梁设计手册梁桥（上、下册） 人民交通出版社8、

4、桥梁计算示例丛书混凝土简支梁(板)桥(第二版) 易建国主编 人民交通出版社2 主梁计算2.1汽车人群荷载内力计算 1、支点处主梁横向分布系数（按杠杆原理法）绘制1、2、3号梁的荷载横向分布影响线图：（4号梁和2号梁相同，5号梁跟1号梁相同）杠杆法荷载横向分布影响线图对于1号梁：车辆荷载： 人群荷载： 对于2号梁： 车辆荷载：人群荷载：对于3号梁： 车辆荷载： =0.796 人群荷载： 2、跨中处主梁横向分布系数（按偏心压力法）绘制1、2、3号梁横向荷载分布影响线图（4号梁和2号梁相同，5号梁跟1号梁相同）偏心压力法荷载横向分布影响线图对于1号梁：车辆荷载：人群荷载：对于2号梁： 车辆荷载：人群

5、荷载：对于3号梁： 车辆荷载： 人群荷载：3、荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置车辆荷载人群荷载1、5号梁跨中0.6820.655支点0.4091.2732、4号梁跨中0.5440.427支点0.59103号梁跨中0.40.2支点0.79602.2主梁的荷载横向分布系数和内力计算1、主梁的抗弯惯性矩Ic求主梁截面的重心位置平均板厚：h=1/2(12+20)=16cm2、恒载1）、计算恒载自重集度主梁横隔梁对于边主梁对于中主梁桥面铺装层栏杆和人行道合计对于边主梁对于中主梁2）、恒载内力计算内力截面位置边梁中梁弯矩M/(KNm)剪力Q/KN弯矩M/(KNm)剪力Q/KNx=00183.2490186

6、.953x=l/4532.56791.624543.33393.477x=l/2710.0890724.44403、活载1）计算各项参数 简支梁的基频：其中：l=15.5mE=3.01010N/m2 Ic=0.0512m3 , ,因此，可计算得到：1号梁：f1=5.214；2、3号梁：f2=f3=5.162，因为1.5Hzf7381.9mm2钢筋部属图如图所示：钢筋中心位置h0=h-as=130-16.2=113.8cm查表可知，故x=0.071m0.233%故配筋率满足规范要求。2、截面抗弯、抗剪承载能力计算与验算（1）正截面抗弯承载力计算按截面实际配筋面积计算截面受压区高度x为:截面抗弯极

7、限状态承载力为 =13.8*103*2.12*0.07785*(1.138-0.07785/2)=2503.23kN*m2365.83kN*m抗弯承载力力满足要求。（2）斜截面抗剪承载力计算支点剪力以2号梁为最大，考虑安全因素，一律采用2号梁剪力值进行抗剪计算。跨中剪力效应应以1号梁为最大，一律以1号梁剪力进行计算Vd=598.739kNVd,l/2=192.258kN假设最下排2跟钢筋没有弯起而通过支点，则有：A=4.8cm,h0=h-as=(130-4.8)=125.2cm根据式：0.6*10-3bh0=0.6*10-3*200*1252=822.9kN1.0*598.739kN故端部抗剪

8、截面尺寸满足要求。若满足条件0Vd0.5*10-3a2ftdbh0,可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置钢筋。0Vd=598.739kN0.5*10-3a2ftdbh0=0.5*10-3*1.39*180=156.63kN598.739kN因此应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。（3）斜截面抗剪承载力验算（1）弯起钢筋配置及计算图示由内插可得，距离支座中心h/2处的剪力效应Vd为Vd=(598.72-192.26)*(7.75-0.65)/7.75=372.37kN则=0.6=223.422KN=0.4=148.948KN弯起钢筋位置与承担的剪力值计算表：斜筋排次弯起点距支座中心的

9、距离承担的剪力11.418148.94822.76106.82334.02667.08345.21629.729各排弯起钢筋的计算，与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力按下式计算：式中=280Mpa,=45,故相应于各牌弯起钢筋的面积按下式计算：计算得每排弯起钢筋的面积见下表弯起排次每排弯起钢筋计算面积11002.78652719.00783451.52454200.1009在靠近跨中处，增设的辅助斜钢筋，=2035.8 。（4）正截面抗弯承载力验算主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载力验算：钢筋的抵抗弯矩M为M=2fsAs1(h0-x/2)=2*280*103*10.791*10-4

10、(1.138-0.07785/2)=664.167kN*m跨中截面的钢筋抵抗弯矩 M为M=280*103*81.43*10-4*(1.138-0.07785/2)=2506kN*m全梁抗弯承载力校核图第一排钢筋弯起处正截面承载力为=2506-3*664.167=513.449KN*m第二排钢筋弯起处正截面承载力为=2506-2*664.167=1177.666 KN*m第三排钢筋弯起处正截面承载力为=2506-664.167=1841.833 KN*m第四排钢筋弯起处正截面承载力为=2506 KN*m3.箍筋的配置选双肢箍筋，则面积 =1.57；距支座中心h/2处的主筋为，As=20.36；有

11、效高度ho=130-3-3.6/2=135.2； =20.36*100%/（20*135.2）=0.753%，则P=100 =0.753，最大剪力设计值Vd=598.739KN。所以:Sv=12*1.12*0.2*10-6*(2+0.6*0.753)*157*195*1352/(0.6*1.0*575.42)2=167mm选用Sv=150.在支座中心向跨中方向长度不小于1倍梁高（130cm）范围内，箍筋间距取100mm。根据上述计算，箍筋配置如下：全梁箍筋的配置为双肢箍筋，在由支座中心至距支点3m段，箍筋间距可以取100mm，其他梁段箍筋间距为150mm。箍筋配筋率为：当间距Sv=100mm时

12、=157*100%/（100*200）=0.785%当间距Sv=150mm时，=157*100%/（150*200）=0.523%均满足最小配筋率R235钢筋不小于0.18%的要求。2.4持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算短期效应组合长期效应组合受拉钢筋在短期效应组合作用下的应力为把以上数据带入的计算公式中得=0.163mm130mm可计算开裂截面换算截面惯性矩Icr为带入数据计算得Icr=7.0818*1010mm4Bcr=EcIcr=3*104*7.0818*1010=2.1245*1015N*mm2B0=0.95EcIcr=0.95*3*104*48.1844*1010=1.3733

13、*1016N*mm2将以上数据带入整理求得B=4.7522*1015N*mm2根据上述计算结果，结构跨中由自重产生的弯矩为M=899.01KN*m,公路I级可变车道荷载q=10.5KN/m,Pk=230KN,跨中横向分布系数=0.599；人群荷载q人3KN/m，跨中横向分布系数=0.566永久作用可变作用（汽车）可变作用（人群）式中对于汽车荷载取0.7，对于人群荷载取1.0.本设计采用C30混凝土，挠度长期增长系数=1.7，通过施工消除永久作用挠度，消除结构自重应力产生的最大挠度应小于计算跨径1/600。=1.7*(3.397+0.436)=3.83317500/160010.94mm故应设置

14、预拱度，跨中预拱度为 =1.45*6.035+0.5*(3.397+0.436)=13.52mm支点=0,预拱度眼顺桥向做成平顺的曲线。3、桥面板计算 3.1恒载及其内力计算T形梁横断面图（1）每延米板上恒载g的计算：沥青混凝土面层g10.021.021=0.42kN/mC25混凝土垫层g20.091.023=2.07kN/mT梁翼板自重3(0.12+0.2)/21.025=4kN/m合计g=gi=6.49kN/m(2)每米宽板条的恒载内力3.2车辆荷载产生的内力将车辆后轮作用于轴线上，后轴作用力为P=140KN，轮压分布宽度如图所示。由公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）查得，车轮

15、荷载后轮着地长度为，宽度为，则：荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： 单个轮时： a=a1+2l0=0.42+2*1.0=2.42m由于2l0=2.0m5m,所以冲击系数1+=1.3作用于每米宽板条上的弯矩为：取最大值：Mmin,p=14.95kNm作用于每米宽板条上的剪力为：3.3荷载组合 持久状况承载能力极限状态内力组合（用于验算强度）Mj=1.2Mmin,g+1.4Mmin,p=1.2*(-3.245)+1.4*(-14.95)=-24.824kN*mQj=1.2QAg+1.4QAp=1.2*4.608+1.4*18.8=31.85kN 故行车道板的设计作用效应为MA=24.824kNmVA

16、=31.85kN3.4 截面配筋设计(HRB335钢筋：fsk=335MPa,fsd=280MPa)结构重要性系数0=1.0,C30混凝土fcd=13.8MPa取翼板平均厚h=(120+200)/2=160mm,假设as=40mm所以h0=h-as=120mm 则 1.0*24.824*106=13.8*1000x(120-x/2)解得：x1=22.93mm,x2=16.07mm取x=16.07mm792mm2按公预规5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求： 按公预规5.2.10规定：0.5*10-3a2ftdbh0=0.5*10-3*1*1.39*1000*120=83.4kNQj=31.58kN故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋，板内分布钢筋用8，间距取25cm。承载能力验算：MdMj=MA=24.824kN*m承载能力满足要求。37