桥梁工程计算书
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机场学院《桥梁工程》课程设计计算书专业:土木工程姓名:***学号:*********指导教师:***一、设计资料1、主梁跨径及全长标准跨径计算跨径 L=25.4m主梁全长 L1=25.96m2、桥面净宽净——7+2*1.0m人行道3、设计荷载公路二级荷载;人群荷载3.0kN/4、材料钢筋:凡直径大于或等于12毫米者用HRB335级钢筋:直径小于12毫米者一律R235级钢筋。
混凝土:主梁用40号,人行道、栏行、桥面均25号。
5、栏杆和人行道人行道包括栏杆荷载集度 6kN/m 。
横剖面T梁断面纵剖面二、主梁的计算(一)、主梁的荷载横向分布系数和内力计算1、主梁跨中截面的截面惯矩根据材料力学里面的知识可知,要计算,首先得计算出截面的重心位置,根据下图求解过程如下:I X计算平均板厚:h1=(13+17)/2=15㎝a x=56.4㎝I X=0.243m42、计算结构的自重集度(表2-2-1)结构自重集度计算表3、结构自重内力计算(表2-3-1)边主梁自重产生的内力表2-3-1注:括号()内值为中主梁内力4、汽车、人群荷载内力计算(1)、支点处荷载横向分布系数(杠杆原理法)按《桥规》4.3.1条和4.3.5条规定:汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m,人群荷载取 3.0kN/㎡。
在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置各粱支点处相应于公路—Ⅱ级汽车荷载和人群荷载的横向分布系数计算(表2-4-1)1>、求荷载横向分布影响线坐标本桥梁各根主梁的横截面均相等,梁数n=4,梁间距为2.20m ,则: ∑i=14a i 2=a 12+ a 22+ a 32+ a 42=24.2m 2,( a 1= -a 4=3.3, a 2= -a 3=1.1)1(4)号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为:η11 = 1n +a12/∑i=14a i2 =14+ 3.3224.2= 0.7η14 =η41= 1n −a12/∑i=14a i2 =14- 3.3224.2= -0.22(3)号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为:η12 =η21= 1n +a1×a2 /∑i=14a i2 =14+3.3×1.124.2= 0.4η24 =η42= 1n −a1×a2 /∑i=14a i2 =14-3.3×1.124.2= 0.12>画出各主梁的横向分布影响线,并按最不利位置布置荷载,如3>计算荷载横向分布系数表2-4-2):表2-4-2 梁号汽车荷载人群荷载1(4)=0.659+0.414+0.2362=0.655=0.7952(3)=0.377+0.241+0.1422=0.380=0.453(3)、荷载横向分布系数汇总(表2-4-3)荷载横向分布系数表2-4-3 梁号荷载位置公路—Ⅱ级人群荷载备注1(4)跨中0.655 0.795 偏心压力法支点0.455 1.318 杠杆原理法2(3)跨中0.380 0.453 偏心压力法支点0.796 0 杠杆原理法(4)、均布荷载和内力影响线面积计算(表2-4-5)均布荷载和内力影响线面积计算表(公路—Ι级均布荷载q k =10.5KN/m ;集中荷载,L≦5m时,Pk=180KN,L≧50m 时,Pk=360KN,中间值,线性内插)表2-4-5荷载截类型面位置公路—Ⅱ级均布荷载(kN/m)人群荷载(kN/m)影响线面积(或m)影响线图线10.5×0.75=7.8753×0.75=2.25Ω=L28= 80.645L1L47.875 2.25Ω=12×L×3L16=68.48L3L167.875 2.25Ω=12×12×L2=3.1751/2L1/27.8752.25Ω=l2×1×L=12.7L1(5)、公路—Ⅱ级集中荷载P k 计算计算弯矩效应时: P k =0.75×[180+(360-180)×(25.4-5)/45]=0.75×261.6=196.2 kN计算剪力效应时:P k =1.2×196.2=235.44 kN (6)、计算冲击系μT 形截面面积A=0.68㎡ I c =0.243 m 4 G=A ×25=17.0 kN/m m c =G/g=17.0/9.81=1.733 kNS 3/m 2C40混凝土E 取3.25× 1010N/m 2=3.25× 107 KN/m 2,计算跨径l=25.4m 则:2102236.627510 2.80108.932215.50.99410c c EI f hz l m ππ-⨯⨯⨯===⨯⨯=5.19 μ=0.1767lnf-0.0157=0.1767×ln5.19-0.0157=0.275(1+μ=1.275)(7)、根据上面计算的结果记如下表,由桥规规定的计算式可算得各梁的弯矩M 1/2、M 1/4和剪力Q 1/2(计算结果如表2-4-6a 、b ,其中取ε=1)。
一、设计资料1.1、桥面净空净—7+2×1.0m人行道1.2主梁跨径和全长主梁:标准跨径:L=25mb计算跨径:L=24.50m预制长度:L’=24。
95m横隔梁5根,肋宽15cm。
1.3材料1。
4、结构尺寸(如图1-1,图1—2,图1—3所示)图1-1 桥梁横断面图(单位:cm)图1-2 T型梁尺寸图(单位:cm)图1-3 桥梁纵断面图(单位:cm)二、行车道板的内力计算2。
1、恒载及其内力(按纵向1m宽的板条计算)结构尺寸(见图2—1)图2-1 铰接悬臂板计算图示(单位:cm)2。
1.1、每延米板条上恒载g的计算C30混凝土桥面铺装1g :1g =0.1×1。
0×25= 2.5/kN mC25混凝土T 形梁翼板自重2g :2g =(0。
105+0。
13)/2×1×24=2。
82/kN m 每延米板条上恒载g:g=i g ∑=1g +2g =2。
5+2。
82=5。
32/kN m 2。
1。
2、每延米板条的恒载内力计算 每米宽板的恒载弯矩min,g M :min,g M =221118002005.32() 1.7022221000gl --=-⨯⨯=-⨯/kN m 每米板宽的恒载剪力Ag V :018002005.32 4.25621000Ag V gl KN -==⨯=⨯2.2、车辆荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰缝轴线上(见图2—1所示),后轴作用力标准值为P=140kN ,轮压分布宽度如图2-2所示,后轮着地宽度为20.6b m =。
着地长度为20.2a m =,则m H a a 4.01.0220.0221=⨯+=+= m H b b 8.01.0260.0221=⨯+=+=0218002001600 1.6l mm m =-==2-2 车辆荷载的计算图式(尺寸单位:mm )荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为:1020.4 1.4 1.6 3.4a a d l m =++=++=由规范可知:汽车荷载的局部加载及在T 梁,箱梁悬臂板上的冲击系数采用1.3。
一、设计资料1、桥面净空:净—7+2⨯1.0m人行道;2、主梁跨径和全长:主梁:标准跨径:L b=25m计算跨径:L=24.50m(支座中心距离)'=(主梁预制长度)预制长度:m24.L95横隔梁5根,肋宽15cm。
3、材料4、结构尺寸参照原有标准图尺寸,选用如图所示:桥梁横断面图(单位:cm)T形梁尺寸图(单位:cm)桥梁纵断面图(单位:cm)5.设计依据1、《桥梁工程》教材,刘龄嘉主编,人民交通出版社。
2、《结构设计原理》教材。
3、《公路桥涵设计通用规范》(JTG-D60-2004)。
4、《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG-D60-2004)。
5、公路设计丛书《桥梁通用构造及简支梁桥》胡兆同,陈万春编著。
6、《桥梁计算示例集》混凝土简支梁(板)桥.易建国编著。
7、T型梁有关标准图。
二、行车道板内力计算 计算图如下图:图1 T 形梁尺寸图(单位:cm)1、恒载及其内力(以纵向1m 宽的板进行计算) (1)、每延米上的恒载g 的计算见表1:(2)、每米宽板条的恒载内力为弯矩m KN gl M g ⋅-=⨯⨯-=-=76.18.05.52121220min,剪力KN l g V Ag 40.48.050.50=⨯=⋅= 2、车辆荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰逢轴线上(见上图),后轴作用力标准值P=140KN ,轮压分布宽度如下图2所示,后轮着地宽度为,6.02m b =着地长度为,2.02m a =则mH b b m H a a 80.01.026.0240.01.022.022121=⨯+=+==⨯+=+=荷载对于悬臂根部的有效宽度为:m l d a a 4.38.02|4.14.0201=⨯++=++= 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采用1.3。
作用于每米宽板条上的弯矩为:mKN b l a p M p ⋅-=-⨯⨯⨯-=-⨯⨯+-=059.16)48.08.0(4.3421403.1)4(42)1(10min,μ 作用于每米宽板条上的剪力为: KN a p V Ap 765.264.3421403.142)1(=⨯⨯⨯=⨯+=μ3、内力组合:(1)承载能力极限状态内力组合(用于验算强度)。
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L b=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/m1C25混凝土垫层g 2:0.09×1.0×24=2.16 kN/mT 梁翼板自重g 3: 214.008.0+×1.0×25=2.75 kN/m合计:g =∑ig=5.6kN/m(2)每米宽板条的恒载内力为:)m (41.171.06.52121M 220g ⋅-=⨯⨯-=-=kN gl )(98.371.06.5Q 0Ag kN gl =⨯==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:0.44(m)0.1220.2H 2a a 21=⨯+=+= 0.84(m)0.1220.6H 2b b 21=⨯+=+=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:=++=012l d a a 0.44+2⨯0.71=1.86(m )>1.4 m两个车轮:=++=012l d a a 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。
桥梁工程量计算书
桥梁工程量计算书是指针对桥梁工程施工而编写的一份文件,其中包含了桥梁工程施工过程中所需的各种材料、设备、人力等工程量的计算和清单。
计算书的编制可以按照国家有关标准和规范进行,通常包括以下内容:
1. 桥墩、墩台、桥台等结构物的工程量计算,包括混凝土、钢筋等材料的用量计算,以及施工所需的模板、钢模等设备的数量计算。
2. 桥面、桥面铺装等部分的工程量计算,包括沥青、水泥混凝土等铺装材料的用量计算,以及施工所需的机械设备的数量计算。
3. 桥面防护栏杆、管线、标线等附属设施的工程量计算,包括防护栏杆、标线材料的用量计算,以及施工所需的机械设备的数量计算。
4. 桥梁基础、桩基础等地基工程量计算,包括混凝土、钢筋等材料的用量计算,以及施工所需的模板、钢模等设备的数量计算。
5. 施工过程中所需的人力、机械、材料等各项费用的计算,以及各项费用的汇总清单。
桥梁工程量计算书是桥梁工程施工的重要文件之一,通过对各项工程量的准确计算,能够为施工过程提供可靠的数据支持,确保工程施工的顺利进行。
桥梁⼯程课程设计计算书桥梁⼯程课程设计计算书Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】《桥梁⼯程》课程设计专业:⼟⽊⼯程(道桥⽅向)班级: 2011班学⽣姓名:周欣树学号:指导教师:⼀、确定纵断⾯、横断⾯形式,选择截⾯尺⼨以及基本设计资料1.桥⾯净宽:净—72 1.0+?荷载:公路—Ⅱ级⼈群—23.0kN m⼈⾏道和栏杆⾃重线密度-5.0kN m2.跨径及梁长:标准跨径13b L m =计算跨径12.40L m =主梁全长 '12.96L m =3.材料钢筋:主筋⽤HRB400级钢筋,其他⽤HPB335级钢筋混凝⼟:C40,容重325kN m ; 桥⾯铺装采⽤沥青混凝⼟;容重323kN m4.构造形式及截⾯尺⼨梁⾼: 1.0h m =梁间距:采⽤5⽚主梁,间距。
采⽤三⽚横隔梁,间距为梁肋:厚度为18cm桥⾯铺装:分为上下两层,下层为C25砼,路缘⽯边处厚;上层为沥青砼,。
桥⾯采⽤%横坡。
桥梁横断⾯及具体尺⼨:(见作图)⼆、确定主梁的计算内⼒(⼀)计算结构⾃重集度(如下表)(⼆)计算⾃重集度产⽣的内⼒(如下表)注:括号()内值为中主梁内⼒值根据计算经验,边梁荷载横向分布系数⼤于中梁,故取边梁进⾏计算分析。
(三)⽀点处(杠杆原理法)由图可求得荷载横向分布系数:汽车荷载:10.3332oq m η==∑⼈群荷载: 1.222or r m η==(四)跨中处(修正刚醒横梁法)1、主梁的抗弯惯性矩I x 平均板厚:()11012112H cm =+=2233441111100162111621127.86181001810027.861221223291237.580.03291x I cm m ??=??+??-+??+??- ? ?????==2、主梁的抗扭惯性矩Ti I对于T 形梁截⾯,抗扭惯性矩计算如下:见下表.3.计算抗扭修正系数主梁的间距相等,将主梁近似看成等截⾯,则得其中:∑It ---全截⾯抗扭惯距Ii??---主梁抗弯惯距? ???L---计算跨径G---剪切模量 G=i a --主梁I ⾄桥轴线的距离计算得0.9461β=< 满⾜4.采⽤修正后的刚醒横梁法计算跨中荷载横向分布系数此桥有刚度强⼤的横隔梁,且承重结构的跨宽⽐为:故可近似按偏⼼压⼒法来计算横向分布系数m c ,其步骤如下:(1)、求荷载横向分布影响线竖标本桥梁各根主梁的横截⾯均相等,梁数n=5,梁间距为,则:按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值ij η表⽰单位荷载P=1 作⽤于j 号梁轴上时,i 号梁轴上所受的作⽤,计算如下表(2)、画出边主梁的横向分布影响线,并按最不利位置布置荷载,如图计算荷载横向分布系数:绘制横向分布系数影响线图,然后求横向分布系数。
年河桥梁计算书(含水文、荷载、桩长、挡墙的计算)**本计算书中包括桥涵水文的计算、恒荷载计算、活荷载计算桩长、以及挡墙的计算。
荷载标准:公路Ⅱ级乘0.8的系数桥面宽度:净4.5+2×0.5m跨度:13孔×13m1、工程存在问题年河桥位于长江下游1000m处,建于1982年,为钢筋砼双排架式桥墩,预制拼装型板梁桥面,17孔,每跨8.85m。
总长150.45m,宽5.3m。
该桥运行20多年,根据***省水利建设工程质量监测站检验测试报告检测结果如下:(1)桥墩A.桥墩基础桥墩基础为抛石砼,设计强度等级为150#,钻芯法检测砼现有强度代表值为16.4MPa。
B.排架立柱及联系梁立柱设计强度等级为200#,超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.0~18.3MPa。
联系梁设计强度等级为200#,超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.7MPa。
立柱外观质量总体较差,局部区域麻面较重。
立柱砼碳化深度最大值为31mm,最小值为5mm,平均值为14mm。
立柱钢筋保护层实测厚度为20mm,钢筋目前未锈,但碳化深度平均值已接近钢筋保护层厚度。
通过普查,全桥64根立柱中有12根35处箍筋锈胀外露,有6处联系梁主筋外露。
C.盖梁盖梁设计强度等级为200#,超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为17.4~21.5MPa。
盖梁外观质量一般,梁体砼总体感觉较疏松。
盖梁砼碳化深度最大值为24mm,最小值为9mm,平均值为18mm。
,盖梁主筋侧保护层实测厚度为9~13mm,底保护层实测厚度29~42mm,砼碳化深度已超过钢筋侧保护层厚度,盖梁主筋已开始锈蚀。
通过普查,全桥32根盖梁中共有14根15处主筋锈蚀膨胀,表层砼脱落,主筋外露,长度15~70cm;有28处箍筋锈胀外露。
(2)T型梁T型梁设计强度等级为200#,每跨中间两根T型外观较好,两边T型梁外观较差。
T型梁砼碳化深度最大值为20mm,最小值为7mm,平均值为14mm。
桥梁工程课程设计计算书一.行车道板计算1.计算如图1所示的T 梁翼板,荷载为公路Ⅰ级,桥面铺装为5cm 的沥青混凝土和10cm 的C40水泥混凝土垫层图12.恒载弯矩计算桥面铺装m kN 55.324110.023105.0g 1=⨯⨯+⨯⨯= 板厚平均值m216.072.16.02.0)2.025.0(56.0t =⨯++⨯=翼板自重m KN 40.5250.1216.0g 3=⨯⨯=m /kN 95.840.555.3g g g 21=+=+=m90.1b l m 936.1216.072.1t l l 00=+>=+=+=所以取m 90.1l = 恒载弯矩 m/kN 039.490.195.881gl81M 22g =⨯⨯==3.活载弯矩计算对于车辆荷载,设计荷载为公路Ⅰ级,所以车轮的着地长度为m 20.0a 2=,宽度m 60.0b 2=,则有m 50.015.0220.0H 2a a 21=⨯+=+= m 90.015.0260.0H 2b b 21=⨯+=+=车轮在板的跨中m267.190.132l 32m 133.1390.150.0l 31a a 1=⨯=<=+=+=所以取m 4.1d m 267.1a =<=车轮在板的支撑处m633.090.131l 31m 716.0216.050.0t a a 1'=⨯=>=+=+=所以取m 716.0a '=m 276.02716.0267.12a a e '=-=-=m 10.0)290.13.1(290.0)2l 3.1(2b c 1=--=--=e c <所以m 916.010.02716.0c 2a a 'c =⨯+=+= 跨中位置车轮的荷载集度m/kN 387.6190.0267.12140ab 2P P 1=⨯⨯==支点处车轮的荷载集度m/kN 628.10890.0716.02140b a 2P P 1''=⨯⨯==c 处车轮的荷载集度m/kN 910.8490.0916.02140b a 2P P 1c ''=⨯⨯==如图2所示363.0475.095.0725.0y y 21=⨯==025.0475.095.005.0y 3=⨯= 017.0475.095.03/10.0y 4=⨯=故[]44332211y A y A y A y A 1M +++μ+=)(汽[025.010.0910.84363.045.0387.61363.045.0387.613.1⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=()]mkN 374.26017.010.0910.84-628.10821⋅=⨯⨯+图2对于人群荷载产生的弯矩,如图3mN 1.354k 1.90810.9532M ⋅=⨯⨯⨯⨯=人图3弯矩组合:人汽M 1.40.8M 4.1M 2.1Mg j⨯⨯++=m N 43.287k 1.3541.40.826.3741.44.0391.2⋅=⨯⨯+⨯+⨯ 4.翼板配筋及强度复核C40混凝土,pa M 18.4f cd =,pa M 1.65f td =HRB335级钢筋,pa M 280f sd =,0.56b =ξ, 1.00=γ (1)求混凝土相对受压区高度x 悬臂根部高度h =,净保护层厚度3cm ,取B12钢筋,则有效高度213mm13.5/2-30-250d/2-a -h h 0===由)2x-(h bx f M 0cd d 0≤γ得 )2x-(213x 10004.1810287.430.16⨯=⨯⨯解得 mm 11921356.0h mm 11x 0b =⨯=ξ<= (2)求钢筋面积s A2sdcd s mm 7232801110004.18f bx f A =⨯⨯==(3)配筋取B12钢筋,按间距14cm 配置,每米板宽配筋为2S mm 792A =,最小配筋率:()()27.0280/65.145f /f 45sd td ==,即配筋率不应小于0.27%,且不应小于0.2%,故取%27.0min =ρ 实际配筋率%)27.0(%37.02131000792bhA min 0S =ρ>=⨯==ρ分布筋按构造配置,取A8钢筋,间距为20cm (4)强度复核bxf A f cd s sd =, 得mm 1210004.18792280bf A f x cd s sd =⨯⨯==)212-(21312100018.4)2x -(h bx f M0cd u⨯⨯⨯==mkM 287.43M m kN 706.45⋅=>⋅=, 满足要求二.主梁计算(一)跨中截面荷载横向分布系数计算此桥在跨度内设有横隔梁,具有强大的横向连接刚性,且承重结构长宽比为:71.190.165.19B L =⨯=故可用偏心压力法来绘制荷载横向影响线并计算横向分布系数c m ,图4本桥各根主梁的横截面均相等,梁数6n =,梁间距为1.90m ,则26252423222161i 2i a a a a a a a +++++=∑= 2222222m175.63(-4.75)(-2.85)(-0.95)95.085.275.4=+++++=①号梁横向影响线的竖标值为:190.0175.6375.461a an 1524.0175.6375.461a a n 1261i 2i2116261i 2i2111-=-=∑-=η=+=∑+=η==由11η,16η绘制①号梁横向影响线,如图4(a )所示,进而由11η,16η计算横向影响线的零点位置。
0318144班桥梁工程毕业设计计算书设计资料:1、桥型:两跨装配式简支钢筋砼T型梁桥,纵横端面布置,如下图所示:2、设计荷载:设计汽车荷载汽车-—20级,挂车——100,人群3KN/m23、桥面净宽:净—7+2×0.75+2×0。
254、跨径:标准跨径20m,计算跨径19.5m5、每侧栏杆及人行道构件重5KN/m6、砼线膨胀系数ą=1×10—57、计算温差=Δt=35o C8、砼弹性量E h=3×101Mpa(C30砼)二、基本尺寸拟订1、主梁由5片T梁组成桥宽(5×1。
6m)每片梁采用相同的截面尺寸,断面尺寸如上图所示.各主梁、横隔梁相互间采用钢板焊接接头‘2、横隔梁建议采用5片,断面尺寸自定3、桥墩高度,尺寸自行设计4、采用u型桥台,台身高5米,其他尺寸自行设计三、建筑材料1、主梁、墩帽、台帽为C30砼,重力密度γ1=25KN/m32、墩身、台身及基础用7.5级砂浆25#块石,其抗压强度Rα′为 3.7Mpa,重力密度γ2=24KN/m3,桥台填土容量γ3=18KN/m33、桥面铺装平均容重γo=23 KN/m3四、地质及水文资料1、此桥位于旱早地,故无河流水文资料,也不受水文力作用,基本风压值1Kpa2、地质状况为中等密实中砂地基,容许承载力[σ]=450kPa;填土摩擦角Ø=35o,基础顶面覆土0。
5m,容量与台后填土相同一、桥面板的计算:(一)计算图式采用T形梁翼板所构成铰接悬臂板(如右图所示)1.恒载及其内力(按纵向1m宽的板条计算)(1)每延米板上恒载g的计算见下表:(2)每米宽板条的恒载内力为:M min,g=-=-×5.38×0.712kN·m=-1.356kN·mQ ag=gl0=5.38×0.70kN=3。
82kN1.汽-20级产生的内力将加重车后轮作用于铰缝轴线上(如上图所示),后轴作用力为P=120kN,轮压分布宽度如下图所示。
第一章设计资料1.1设计内容①根据已给地形图等设计资料,选择三至四种以上可行的桥型方案,拟定桥梁结构主要尺寸,根据技术经济比较,推荐最优方案进行桥梁结构设计。
③对推荐桥梁方案进行运营阶段的内力计算,并进行内力组合,强度、刚度、稳定性等验算。
④选择合理的下部结构形式,拟定构件尺寸,并进行内力计算,内力组合、配筋设计。
⑤绘制桥梁总体布置图、上部结构一般构造图、钢筋构造图、桥台一般构造图、桥墩盖梁一般构造图、桥墩盖梁配筋图。
⑥编写设计计算书。
1.2设计技术标准1、设计桥梁的桥位地型及地质图一份2、设计荷载:公路—I级;3、桥面净空:净-2×0.5+9=10米4、桥面横坡:1.5%5、最大冲刷深度:2.0m6、地质条件:根据断面图确定7、桩基础施工方法:旋转钻成孔8、安全系数:γ0=11.3采用材料:(1)预应力钢筋:Ø s15.2钢绞线(2)非预应力钢筋:直径D≥12mm用HRB335, 直径D≤12mm 用R235;(3)混凝土:主梁混凝土采用C50;铰缝为C30细集料混凝土;桥面铺装采用C40沥青混凝土;栏杆及人行道板为C30混凝土;盖梁、墩柱用C30混凝土;系梁及钻孔灌注桩采用C30混凝土;桥台基础用C30混凝土;桥台台帽用C30混凝土;(4)锚具用OVM锚1.4主要技术规范JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ 022-85《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》JTJ 024-85《公路桥涵地基与基础设计规范》第二章方案比选在我国,安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素,安全尤为重要。
桥梁结构造型简洁,轻巧,设计方案力求结构新颖,保证结构受力合理,技术可靠,施工方便。
本设计桥梁的形式可以考虑以下形式:连续梁桥、拱桥、斜拉桥三种形式。
2.1拟定方案(1)方案一:箱型连续梁桥对于桥孔的分跨主要考虑以下影响因素:桥址地形、水文地质条件、墩台基础支座等构造,力学的要求。
本设计采用三跨桥孔布置,边跨长度可取为中跨的0.5—0.8倍。
本桥总长215m,本设计跨度组合为:60米+95米+60米为适应连续梁内力变化的需要,连续梁的纵向截面通常做成变截面的形式。
梁底立面曲线采取二次抛物线的形式。
图2-1 箱型连续梁桥型设计连续梁桥可以降低梁高,有利于争取桥下净空,具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单,受力明确、节省材料、架设安装方便,跨越能力较大、造型轻巧、平整、线路流畅、桥下视觉效果好等优点;连续梁在力学性能上由于其结构刚度大,桥面变形小,动力性能好,有利于高速行车。
采用分段施工技术,充分发挥了预应力技术的优点,使施工设备机械化和构件生产工厂化,从而提高了施工质量,减低了施工费用。
但是基础沉降要求严格,特别是由于脸长较大,梁体与墩台之间的受力十分复杂,加大了设计难度。
(2)方案二:拱桥设计拱桥桥跨结构的主要承重构件是曲线形的拱圈。
本例采用中承式拱桥结构,由三个拱圈组成,即:(50+115+50)米,拱桥总长为215米。
设计见图2-2。
图2-2拱桥设计拱桥取材容易,节省钢材与水泥,构造简单,技术容易掌握,承载能力潜力较大耐久性好,养护费用少。
在竖直荷载作用下,拱的两端不仅有竖直反力,而且还有水平反力。
由于水平反力的作用,拱的弯矩大大减少。
设计的合理拱轴拱桥主要受压力压力,弯矩、剪力均较小,因此拱的跨越能力比梁大的多,且可以充分利用石料、混凝土的抗压性能。
但是,拱桥也有以下缺点;一般拱桥结构的上部结构自重较大,且存在水平推力,下部结构的工程量也增加,地质条件与地基要求较高,施工工序较多,建桥时间也较长,施工较困难。
(3)方案三:斜拉桥设计本设计采用单塔双孔布置,斜拉桥的受力可以看成用高强钢材制成的斜拉索将主梁多点吊起,主梁恒载及作用在主梁上的活载通过斜拉索传至塔柱,再通过塔柱基础传至地基。
这样大跨度的斜拉桥的主梁就像一根多点弹性支撑的连续梁一样工作,从而主梁的截面尺寸比同跨径的梁桥截面尺寸小得多,大大减少了主梁的材料用量,结构自重明显减轻,大幅度增加了桥梁的跨越能力。
主梁受到斜拉索的支撑作用,特别是密索斜拉桥中主梁的受力以压力为主,弯矩较小,主梁受力已不同于传统的梁桥,主梁高度可以大大减小。
设计图见图2-3.图2-3 斜拉桥设计斜拉索是斜拉桥的主要组成部分,除必须具有高强度性能外,还必须具备抗疲劳性能、耐久性和良好的抗腐蚀性。
因此对于斜拉索的质量要求很高,工程造价相对较高,维修养护也相对困难。
大跨度斜拉桥由于密索体系的采用,主梁的刚度越来越小,抗风稳定性越来越突出,往往成为了决定主梁截面尺寸的主要因素。
2.2方案比选方案一连续梁桥结构刚度大,属于超静定结构,受力较好,主桥面连续,桥面变形小,无伸缩缝,动力性能好,有利于高速行车,养护也较容易。
所需技术先进,所需设备较少,占用施工场地少。
而相比方案二拱桥承载潜力大,伸缩缝较多,养护较麻烦。
虽有成熟的工艺技术经验,但需要大量的吊装设备,占用场地较大,需用劳动力较多。
上部结构自重较大,且存在水平推力,下部结构的工程量也增加,地质条件与地基要求较高,施工工序较多,建桥时间也较长,施工较困难。
方案三中的斜拉桥结构新颖,工艺要求极严格,所需设备最少,占用施工场地少,但斜拉索的材料质量要求很高,工程造价相对较高,维修养护也相对困难。
在上述三种方案比选中,综合考虑比较三个拟定方案桥型的优缺点,相比之下,箱型连续梁桥抗扭刚度大,在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小。
整体受力和动力稳定性能好,适应性强,在直线、曲线等区间段均可采用,外观简洁,造型简洁美观、且施工技术成熟,养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一,而且造价适中。
因此本设计推荐采用方案一连续梁桥设计。
第三章预应力混凝土连续梁桥总体布置3.1桥型布置本设计推荐方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构,桥全长215m。
3.2孔径布置本设计采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构。
连续梁桥跨径的布置一般采用不等跨的形式。
因为如采用等跨布置,则边跨内力将控制全桥设计,而这样是不经济的。
一般边跨长度选为中跨跨径的0.5~0.8倍,钢筋混凝土连续梁桥取偏大值使边跨与中跨控制截面内力基本相同,预应力混凝土连续梁桥取偏小值以增加边跨刚度和减小活载弯矩的变化幅度,从而减少预应力筋数量。
此外,边跨长度还与施工方法有关,如采用悬臂法施工,边跨长度不宜超过中跨长度的0.65倍为宜。
本设计采用悬臂法施工,边跨取为中跨的0.625倍,即为(60米+95米+60米),桥全长215米。
3.3桥的立面设计从预应力混凝土连续梁桥的受力特点来分析,连续梁的立面应采取变高度的布置为宜。
连续梁在恒、活载作用下,支点截面的负弯矩的绝对值往往大于跨中正弯矩,因此采用变高度梁能较好的符合梁的内力分布规律。
同时,变高度的立面布置可使梁体外形和谐,节省材料并增大桥下净空。
若采用悬臂法施工,变高度梁又与施工内力状态相吻合。
因此,本设计采用边高度梁。
截面变化曲线为二次抛物线。
3.4桥的横截面设计箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大,对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利;同时,因其都具有较大的面积,所以能够有效地抵抗正负弯矩,并满足配筋要求;箱形截面具有良好的动力特性。
本设计是一座公路连续箱形梁,采用的横截面形式为单箱单室。
单箱单室截面的优点是受力明确,施工方便,节省材料用量。
(1)梁高墩顶处梁高根据规范一般取1/16~1/20L,取L/17,即5.5m。
跨中处梁高根据规范一般取1/30~1/55L,取L/38,即2.5m。
(2)顶板与底板箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位,。
其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。
墩顶处底板还要承受很大的压应力,一般来讲:变截面的底版厚度也随梁高变化,底板一般25-100cm(变厚),顶板25-30cm(等厚)。
因此,顶板厚度取30cm;支座处底板厚度取60cm;跨中底板厚度取40cm。
(3)腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力,大跨度预应力混凝土箱梁桥,腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽,以承受支点处交大的剪力,一般采用300—600mm,甚至可达到1m左右。
本设计制作处与跨中截面腹板厚度均取50cm;(3)横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布,同时还可以限制畸变;支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。
由于箱形截面的抗扭刚度很大,一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁,甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。
因此本设计中考虑在支座处截面与中跨处截面设置一道横隔梁,而且由于中跨横隔梁的尺寸及对内力的影响较小,在内力计算中也可不作考虑。
跨中截面及中支点截面示意图如下图3-1所示:(图中单位以厘米计)。
图3-1(单位:cm)(4)桥面铺装桥面铺装层采用10cm厚的C40沥青混凝土铺装,防撞栏采用C30混凝土。
第四章荷载内力计算4.1全桥结构单元的划分4.1.1 分段原则主梁的分段应该考虑梁的跨径、截面变化、施工方法、预应力布置等因素,单元分的越细计算的内力就越精确,接近真实值,并且兼顾施工中的实施,所以本设计分为70个单元。
4.1.2具体分段本桥全长215米,总共分为70个单元,最小的单元长度为1.5米,最长的单元长度为4米,本设计推荐单元划分为:3@4;2;5@4;6@3;8@2;6@3;5@4;1.5;1.5;5@4;6@3;8@2;6@3;5@4;2;3@4。
单元划分见图4-1.图4-1 单元划分4.2全桥施工节段划分4.2.1桥梁划分施工分段原则1. 杆件的转折点和截面的变化点2. 施工分界点、边界处及支座处3. 需验算或求位移的截面处4. 分段应尽量使各段的工程量基本相同,一边与施工节奏流畅,使施工均衡。
5. 当出现位移不连续的情况时,例如相邻两单元以铰接形式相连(转角不连续),可在铰接处设置两个节点,利用主从约束考虑该连接方式4.2.2施工分段划分全桥分为70个单元。
全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法,两端桥台附近单元处使用整体现浇法。
施工详细划分见下表4-1。
主跨施工分段表表4-1第十七阶段 跨中和垄断 3to364.3主梁内力计算根据梁跨结构纵断面的布置,并通过对移动荷载作用最不利位置,确定控制截面的内力,然后进行内力组合,画出内力包络图。
4.3.1横在内力计算(1)第一期恒载(结构自重) 恒载集度1123(801010)G A A A γ=⨯+⨯+⨯⨯ (2)第二期恒载二期恒载为桥面铺装层和防撞栏杆的重量,桥面铺装层用10cm 厚的C40沥青混凝土铺装,容重取为24K/m ,防撞栏杆用C30混凝土,每侧的防撞栏自重作用力取为8.5KN/m 。