桥梁设计计算
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桥梁设计中,柱式桥墩是普遍采用的结构型式。
对于简支桥梁,盖梁是一个承上启下的重要构件,上部结构的荷载通过盖梁传递给下部结构和基础,盖梁是主要的受力结构。
在设计中,由于桥梁的跨径、斜度、桥宽、车辆荷载标准的变化,对盖梁设计的影响很大,很难完全套用标准图和通用图。
盖梁设计的标准化程度很低,经常是非标准设计,需要对盖梁进行较多的计算,所以盖梁设计是桥梁设计的一个关键部分。
一、盖梁的受力特点及分析1.盖梁的受力特点盖梁的主要荷载是由其上梁体通过支座传递过来的集中力,盖梁作为受弯构件,在荷载作用下在各截面除了引起弯矩外,同时伴随着剪力的作用。
此外,盖梁在施工过程中和活载作用下,还会承受扭矩,产生扭转剪应力。
扭转剪应力的数值很小且不是永久作用,一般不控制设计。
实际计算中一般只考虑弯剪的组合,因为考虑弯、剪、扭三种内力同时组合,需要空间分析,计算工作会很繁琐,而且实际意义也不大。
可见盖梁是一种典型的以弯剪受力为主的构件。
2.盖梁的受力分析盖梁除了自重荷载之外,主要承受由支座传递过来的上部结构的恒载。
对不同桥宽、不同跨径简支梁板桥的盖梁内力计算结果进行分析,以双柱式桥墩盖梁墩顶负弯矩为例:盖梁自重所占比例很小,为9%左右;上部恒载所占比例很大,为63%左右;而活载只占总荷载比例的28%左右。
表1为笔者在设计工作中对双柱式桥墩盖梁墩顶内力计算结果的一个归纳。
二、盖梁的计算要点盖梁的计算要点是如何建立准确而且简化的计算模型。
盖梁的几何外形简单,且是以弯矩、剪力及轴力为主,受力特点明确。
将它模拟成平面杆单元比模拟成空间体单元计算要简单许多,而且能满足控制要求。
空间计算结果虽然准确,但是计算复杂,对于盖梁计算必要性不大。
采用盖梁平面基本的简化模式进行计算是最简单且比较实用的,但使用时要对局部区域的峰值如墩顶截面进行适当的折减削峰处理,因为盖梁的实际控制截面往往不在墩顶而在墩柱边缘附近,这样能避免造成较大的浪费。
盖梁的刚度与柱的刚度之比越大,简化计算结果越准确。
桥梁设计计算流程1.数据搜集和预处理阶段:-收集有关桥梁设计的背景信息,如设计要求、交通状况以及地理和地质条件等。
-确定桥梁跨度和净高,确定所选用的桥梁类型。
-收集场地测量数据和土壤力学数据,包括地下水位、土壤类型和地质构造等。
-对搜集的数据进行预处理,如数据验证、去除异常值和数据插值等。
2.荷载计算阶段:-根据桥梁所在位置的交通状况和设计要求,计算施加在桥梁上的静态和动态荷载,包括行车荷载、风荷载和地震荷载等。
-根据桥梁类型和设计要求,进行桥梁荷载组合计算,确定设计荷载。
3.结构分析阶段:-根据桥梁的布局和结构类型,使用相应的结构分析方法进行计算,如梁理论、板理论、桁架理论和有限元分析等。
-进行静态分析,计算桥梁的内力和挠度,以确定桥梁的结构响应。
-进行动态分析,考虑桥梁的自振频率和模态响应,分析桥梁在不同荷载情况下的动力特性。
-根据分析结果进行优化设计,结合桥梁结构的安全性和经济性,调整结构参数以满足设计要求。
4.结构抗力计算阶段:-根据内力计算结果,进行结构抗力计算,包括确定各个结构部件的截面尺寸和钢筋配筋等。
-根据国家和地区的设计规范,进行混凝土强度设计,计算混凝土的抗压强度、抗拉强度和剪切强度等。
-根据桥梁类型和设计要求,计算钢梁的抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度等。
-结合结构的安全性和经济性,确定结构材料的选择和规格。
5.稳定性和可靠性分析阶段:-进行桥梁的稳定性分析,考虑桥梁结构在不同荷载情况下的平衡和不翻倒的能力。
-进行桥墩和桥基的稳定性分析,考虑土壤的支承能力和桥墩的抗倾覆能力。
-进行桥梁结构的可靠性分析,通过对设计参数和荷载参数的不确定性进行概率分析,评估结构的可靠性和安全性。
6.工程施工和监测阶段:-根据设计计算结果进行工程施工,包括混凝土浇筑、钢桥梁安装和桥墩施工等。
-在施工过程中进行桥梁的监测和实测,对桥梁的结构变形和应力进行监测,与设计计算结果进行对比,验证和修正设计参数。
桥梁⼯程课程设计通⽤计算书台州学院建筑⼯程学院桥梁⼯程课程设计指导书—某公路20-30⽶预应⼒混凝⼟T梁或空⼼板梁设计⼀、设计资料及构造布置(⼀)设计资料1.桥⾯跨径及桥宽标准跨径:20-30m计算跨径:⽀座中⼼点之间的距离桥⾯宽:净9+2×1.0=11m。
2.设计荷载公路—I级,⼈群荷载3.5kN/m2,护栏及⼈⾏道等每延⽶重量按8kN/m计算。
3.材料⼯艺混凝⼟:C40(主梁)预应⼒钢筋采⽤ASTM270级Фj15.24低松弛钢绞线,每束7根。
普通钢筋采⽤HRB335直径≥12mm的螺纹钢筋。
按后张法施⼯,采⽤Ф55的波纹管和OVM锚。
4.设计依据《公路⼯程技术标准》JTG B01-2003《公路桥涵设计通⽤规范》JTG D60-2004《公路钢筋砼及预应⼒砼桥涵设计规范》JTG D62-20045.基本设计数据基本计算数据表——表1名称项⽬符号单位数据混凝⼟(C40) 轴⼼抗压强度标准值ckf M Pa26.8轴⼼抗拉强度标准值tkf M Pa 2.39轴⼼抗压强度设计值cdf M Pa19.1轴⼼抗拉强度设计值tdf M Pa 1.71弹性模量E c M Pa32500普通钢筋抗拉强度标准值skf M Pa335抗拉强度设计值sdf M Pa280弹性模量E s M Pa200000预应⼒钢筋(Фj=15.24)抗拉强度标准值pkf M Pa1860 抗拉强度设计值pdf M Pa1260弹性模量Ep M Pa195000材料容重钢筋混凝⼟1γ3/kN m25.0沥青混凝⼟2γ3/kN m23.0钢铰线3γ3/kN m78.5 钢束与混凝⼟的弹性模量⽐αEp⽆量纲 6(⼆)构造布置1.梁间距:参考相关⽂献后⾃⾏选择。
2.主梁⾼:参考相关⽂献后⾃⾏选择。
3.横隔板间距:参考相关⽂献后⾃⾏选择。
4.梁肋:参考相关⽂献后⾃⾏选择。
5.桥⾯铺装:采⽤厚度为10cm沥青混凝⼟,坡度由盖梁找平。
桥梁设计中的荷载计算方法桥梁作为连接不同地区的重要交通工具,必须承受各种荷载,如车辆荷载、行人荷载、风荷载等。
因此,准确计算荷载对于确保桥梁的安全性和可靠性至关重要。
荷载是指作用在桥梁结构上的外力或物体的重量。
在桥梁设计中,通常将荷载分为静荷载和动荷载。
静荷载主要包括桥梁本身的重量、建筑材料的重量、桥面所承受的行人荷载以及道路的自重等。
这些荷载在设计中需要以合适的数值进行考虑,并按照某种规范要求加以估计。
动荷载则是指桥梁上行驶的车辆、火车等交通工具所带来的荷载。
由于车辆类型、车速、载荷等因素的不同,动荷载的计算相对较为复杂。
根据各国的规范和标准,桥梁设计中通常采用荷载模型法进行计算。
荷载模型法是通过建立桥梁的数学模型,将各种荷载转化为作用在桥梁结构上的力,从而进行力学计算和结构设计。
在荷载模型法中,常见的荷载计算方法有静力荷载分析法、静态荷载分析法和动力荷载分析法。
静力荷载分析法主要用于计算静荷载,即桥梁自身的重量和行人荷载。
这种方法通过建立结构的支座反力平衡方程,计算桥梁受力情况。
根据不同荷载的特点和分布形式,可以采用等效集中荷载法、等效弹簧支承法、等效连续梁法等进行计算。
静态荷载分析法则更加综合,可同时考虑静荷载和动荷载。
通过建立桥梁的静力模型,将各种荷载转化为作用在结构上的力,从而进行受力计算和设计。
这种方法的优点是准确计算荷载的作用和响应。
动力荷载分析法是用于计算动荷载的主要方法。
在桥梁设计中,车辆荷载是常见的动荷载之一。
该方法以车辆的特性和行驶速度为基础,通过建立车桥-桥梁结构系统的动力模型,计算车辆作用下的动荷载分布。
除了上述方法,荷载计算还需要考虑其他因素,如温度荷载、风荷载、地震荷载等。
这些荷载需要按照相关规范进行计算,并结合桥梁结构的特点和材料的强度进行评估。
荷载计算是桥梁设计中非常重要的一部分,影响着桥梁的结构设计和安全性。
为了保证桥梁的安全和可靠运行,设计者需要充分了解各种荷载的性质和作用方式,并根据规范和经验进行准确计算。
简单桥梁结构计算公式简单桥梁结构是指由简单的梁、桁架等构件组成的桥梁结构。
在设计和施工过程中,需要对桥梁结构进行计算,以保证其安全性和稳定性。
下面将介绍一些常用的简单桥梁结构计算公式。
1. 梁的受力计算公式。
在桥梁结构中,梁是承受荷载的主要构件之一。
梁的受力计算公式可以通过以下公式进行计算:M = -EI(d^2y/dx^2)。
其中,M为梁的弯矩,E为弹性模量,I为截面惯性矩,y为梁的挠度,x为梁的距离。
通过这个公式可以计算出梁在不同位置的弯矩,从而确定梁的受力情况。
2. 桁架的受力计算公式。
桁架是另一种常见的桥梁结构,其受力计算公式可以通过以下公式进行计算:F = σA。
其中,F为桁架的受力,σ为应力,A为受力面积。
通过这个公式可以计算出桁架在受力情况下的应力值,从而确定桁架的受力情况。
3. 桥墩的承载力计算公式。
桥墩是桥梁结构的支撑部分,其承载力计算公式可以通过以下公式进行计算:P = Aσ。
其中,P为桥墩的承载力,A为承载面积,σ为应力。
通过这个公式可以计算出桥墩在承载荷载时的承载能力,从而确定桥墩的稳定性。
4. 桥面板的受力计算公式。
桥面板是桥梁结构的行车部分,其受力计算公式可以通过以下公式进行计算:q = wL/2。
其中,q为桥面板的荷载,w为单位面积荷载,L为荷载长度。
通过这个公式可以计算出桥面板在受力情况下的荷载值,从而确定桥面板的受力情况。
5. 桥梁整体结构的受力计算公式。
桥梁整体结构的受力计算是指对整个桥梁结构进行受力分析,其计算公式可以通过有限元分析等方法进行计算,得出桥梁结构在受力情况下的应力、变形等参数,从而确定桥梁结构的受力情况。
在实际的桥梁设计和施工过程中,需要综合运用以上的计算公式,对桥梁结构进行全面的受力分析和计算,以保证桥梁结构的安全性和稳定性。
同时,还需要考虑桥梁结构的材料、施工工艺等因素,进行合理的设计和施工,从而确保桥梁结构的质量和可靠性。
总之,简单桥梁结构的计算公式是桥梁设计和施工过程中的重要工具,通过合理的计算和分析,可以确保桥梁结构的安全性和稳定性,为人们的出行和物资运输提供良好的保障。
桥梁常用计算公式桥梁是道路、铁路、水路等交通工程中非常重要的基础设施。
在设计和施工过程中,需要进行一系列的计算来保证桥梁的稳定性和安全性。
下面是桥梁常用的计算公式和方法,供参考:1.静力平衡计算桥梁的静力平衡是保证桥梁结构稳定的基础。
在计算静力平衡时,常用的公式有:-受力平衡公式:对于简支梁,ΣFy=0,ΣMa=0;对于连续梁,ΣFy=0,ΣMa=0。
-桥墩反力计算公式:P=Q+(M/b),其中P为桥墩反力,Q为桥面荷载,b为桥墩底宽度。
2.梁的弯矩计算桥梁在受到荷载作用时,会出现弯矩。
常用的梁的弯矩计算公式有:-点荷载的弯矩计算公式:M=Px;- 面荷载的弯矩计算公式:M=qx^2/2;-均布载荷的弯矩计算公式:M=qL^2/83.梁的挠度计算挠度是指梁在受荷载作用时的变形程度。
常用的梁的挠度计算公式有:-点荷载的挠度计算公式:δ=Px^2/(6EI);- 面荷载的挠度计算公式:δ=qx^2(6L^2-4xL+x^2)/24EI;-均布载荷的挠度计算公式:δ=qL^4/(185EI)。
4.桥梁的自振频率计算自振频率是指桥梁结构固有的振动频率。
常用的自振频率计算公式有:-单跨梁自振频率计算公式:f=1/2π(1.875)^2(EI/ρA)^0.5/L^2;-多跨梁自振频率计算公式:f=1/2π(π^2(EI/ρA)^0.5/L^2+Σ(1.875)^2(EI/ρA)^0.5/L_i^2)。
5.破坏形态计算桥梁在受到荷载作用时可能发生不同的破坏形态,常用的破坏形态计算公式有:-弯曲破坏计算公式:M=P*L/4;-剪切破坏计算公式:V=P/2;-压弯破坏计算公式:M=P*L/2;-压剪破坏计算公式:V=P。
6.抗地震设计计算在地震区设计的桥梁需要进行抗地震设计,常用的抗地震设计计算公式有:-设计地震力计算公式:F=ΣW*As/g;-结构抗震强度计算公式:S=ηD*ηL*ηI*ηW*A。
其中,ΣW为结构作用力系数,As为地震地表加速度,g为重力加速度,ηD为调整系数,ηL为长度和工况调整系数,ηI为体型和影响系数,ηW为材料和连接性能系数,A为结构抗震强度。
常见预制桥梁长度计算公式预制桥梁是指在工厂里预先制作好的桥梁构件,然后运输到现场进行组装。
预制桥梁具有施工速度快、质量可控、减少施工对交通的影响等优点,因此在现代桥梁工程中得到了广泛的应用。
在设计预制桥梁时,需要对桥梁的长度进行合理的计算,以确保桥梁的安全性和稳定性。
本文将介绍常见的预制桥梁长度计算公式,并对其进行详细的解析。
1. 简支梁的长度计算公式。
简支梁是指两端支座固定,中间自由悬臂的桥梁结构。
在计算简支梁的长度时,可以使用以下公式:L = a + b + c。
其中,L表示简支梁的长度,a表示主梁的长度,b表示悬臂的长度,c表示支座的长度。
主梁的长度可以根据桥梁的跨度和悬臂的长度来确定,通常可以通过有限元分析或者经验公式进行计算。
悬臂的长度一般取主梁长度的1/4到1/3之间,支座的长度取决于支座的类型和规格。
2. 连续梁的长度计算公式。
连续梁是指多个简支梁通过伸缩缝或者连续梁盖板连接在一起的桥梁结构。
在计算连续梁的长度时,可以使用以下公式:L = ΣL1 + ΣL2。
其中,L表示连续梁的长度,ΣL1表示各个简支梁的长度之和,ΣL2表示伸缩缝或者连续梁盖板的长度之和。
在实际工程中,需要考虑伸缩缝或者连续梁盖板的伸缩量,以及连接处的变形和位移,因此在计算连续梁的长度时需要进行综合考虑。
3. 悬索桥的长度计算公式。
悬索桥是指通过悬索将桥梁悬挂在主塔上的桥梁结构。
在计算悬索桥的长度时,可以使用以下公式:L = 2a + b。
其中,L表示悬索桥的长度,a表示主跨的长度,b表示悬索的长度。
主跨的长度可以根据桥梁的跨度和主梁的长度来确定,悬索的长度一般取主跨的1/4到1/3之间。
4. 拱桥的长度计算公式。
拱桥是指通过拱形结构承载荷载的桥梁结构。
在计算拱桥的长度时,可以使用以下公式:L = 2a + b。
其中,L表示拱桥的长度,a表示拱顶的高度,b表示拱脚的跨度。
拱顶的高度和拱脚的跨度可以根据桥梁的跨度和荷载来确定,一般需要进行有限元分析或者经验公式计算。
30米桥梁设计计算书一、设计概述本设计为一座跨越30米的桥梁,桥型为梁式桥,采用混凝土T型梁,墩台采用钢筋混凝土结构。
桥面铺装材料采用沥青混凝土。
二、荷载计算1. 桥面荷载根据规范,桥面荷载应为10kN/m^2。
因此,本桥梁的桥面荷载设计值为30m × 10kN/m^2 = 300kN。
2. 桥墩荷载根据规范,当桥梁长度L<60m时,台墩反力可以通过简化方法计算:R = (G1 + Q1/2)± (G2 ± Q2/2)。
其中G为重力荷载,Q为活载荷载。
按照规范要求,各荷载按保险系数取设计值,重力荷载设计值按4kN/m^3取,活载荷载设计值按规范要求取。
经过计算,得到桥墩荷载设计值为4200kN。
三、梁设计1. 梁截面大小计算采用混凝土T型梁,梁截面大小的计算要满足以下两个条件:- 梁截面中和轴处混凝土受压区不超限。
- 梁截面中和轴处混凝土与钢筋之间的黏结不发生破坏。
经计算,梁截面高度h=1.2m,下翼缘宽度b1=0.6m,上翼缘宽度b2=0.3m。
2. 梁配筋计算根据规范,T型梁的配筋计算可以通过拟合法进行。
经计算,配筋率ρ=1.37%。
四、墩台设计1. 墩台尺寸计算对于单排墩梁式桥,按照规范要求,墩台高度应在1.2-2m之间,墩台底宽应不小于 2.5m。
经计算,本桥梁的墩台高度取 1.8m,墩台底宽取3.0m。
2. 墩台钢筋配筋计算墩台结构采用钢筋混凝土结构,按照规范要求进行配筋计算。
经计算,墩台钢筋配筋采用Ф25横筋,纵向间距200mm。
五、桥面铺装本设计方案采用沥青混凝土铺装材料作为桥面铺装材料。
按照规范要求,铺装厚度应为50mm。
经计算,本桥梁的沥青混凝土铺装面积为90m^2,铺装材料总量为4.5m^3。
六、结论经过以上计算,本设计方案中桥梁、墩台和桥面铺装的各项设计参数计算完成,满足设计要求。
毕业设计一级公路桥梁工程设计计算公路桥梁工程设计计算是指针对一级公路建设项目中的桥梁工程,通过运用相关的计算方法和原理,对桥梁各部分的尺寸、材料、荷载等进行计算和确定,确保桥梁的安全性、稳定性和经济性。
整个设计计算工作可以分为以下几个步骤:1.桥梁类型选择:根据实际情况和设计要求,选择适合的桥梁类型,如梁式桥、拱桥、悬索桥等。
2.车行荷载计算:根据设计标准和实际使用情况,确定车辆荷载的大小和分布形式,以此进行桥梁的承载能力计算。
3.地基承载力计算:对桥梁的地基进行承载力计算,确定桥墩和桥基的尺寸和深度。
4.结构分析计算:根据桥梁的结构形式,进行强度、刚度和稳定性等方面的计算。
对于梁式桥,需要对主梁和支座进行强度和刚度计算;对于拱桥,需要对拱体和桥台进行力学分析;对于悬索桥,需要对悬索和桥塔进行计算。
5.材料选择和计算:根据设计要求和实际情况,选择合适的材料,并进行相应的强度和耐久性计算。
6.施工工况计算:在桥梁建设过程中,需要考虑施工阶段的荷载和施工过程中的承载能力,进行相应的计算。
7.防护装置和附属设施计算:对于一级公路桥梁工程,还需要进行相关的防护装置和附属设施的计算,如护栏、标志牌等。
整个设计计算工作需要运用相关的工程力学、结构力学、材料力学等理论和知识,结合实际情况进行具体计算。
同时,还需要依据国家和地方的桥梁设计规范和标准进行设计,确保桥梁满足安全性、稳定性和经济性的要求。
为了保证计算结果的准确性和合理性,设计人员还应该充分考虑不确定性因素和安全裕度,进行必要的校核和验证。
同时,设计计算过程中还应该积极借助计算机辅助设计软件和工具,提高计算效率和精度。
总之,一级公路桥梁工程设计计算是保证桥梁工程的安全性和稳定性的重要环节,它需要综合运用各种理论和方法,进行全面、准确的计算和分析,确保桥梁的设计符合工程技术标准和要求,为实际施工提供可靠的依据。
1 基本资料1.1公路等级:二级公路1.2主梁形式:钢筋混凝土T形简支形梁1.3标准跨径:20m1.4计算跨径:19.7m1.5实际梁长:19.6m1.6车道数:二车道1.7 桥面净空桥面净空——7m+2×0.75m人行道1.8 设计依据(1)《公路桥涵设计通用规范(JTG D60—2004)》,简称《桥规》。
(2)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》,简称《公预规》。
(3)《公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 124-85)》,简称《基规》。
2 具体设计2.1 主梁的详细尺寸主梁间距:1.7m主梁高度:h=(111~118)l=(111~118)20=1.82~1.1(m)(取1.8)主梁肋宽度:b=0.2m主梁的根数:(7m+2×0.75m)/1.7=52.2行车道板的内力计算考虑到主梁翼板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋,故行车道板可按两端固接和中间铰接的板计算。
已知桥面铺装为2cm的沥青表面处治(重力密度为23kN/m3)和平均9cm厚混泥土垫层(重力密度为24kN/m3),C30T梁翼板的重力密度为25kN/m3。
2.2.1结构自重及其内力(按纵向1m 宽的板条计算))①每米延板上的恒载1g沥青表面处治:1g =0.02×1.0×23=0.46kN/m C25号混凝土垫层:2g =0.09×1.0×24=2.16kN/m T 梁翼板自重:3g =(0.08+0.14)/2×1.0×25=2.75kN/m 每延米板宽自重:g= 1g +2g +3g =0.46+2.16+2.75=5.37kN/m ②每米宽板条的恒载内力:弯矩:M g m in,=-21gl 20=-21×5.37×0.712=-1.35kN.m剪力:Q Ag =g·l 0=5.37×0.71=3.81kN2.2.2汽车车辆荷载产生的内力公路II 级:以重车轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置,此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载下图:图2-2 行车道板计算(尺寸单位:cm )后轴作用力140KN 的着地长度为a 2=0.2m,宽度b 2=0.6m ,铺装层的厚度H=0.09+0.02=0.11m 垂直行车方向轮压分布宽度为:a 1=a 2+2H =0.20+2×0.11=0.42m 。
桥梁计算书本页仅作为文档页封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March一.设计资料与结构布置(一).设计资料 1.桥面跨径及桥宽标准跨径:该桥为三级公路上的一座简支梁桥,标准跨径为13m 。
主梁全长:根据当地温度统计资料。
并参考以往设计值:主梁预制长度为. 计算跨径:根据梁式桥计算跨径的取值方法,计算跨径取相邻支座中心间距为. 桥面宽度:横向布置为 (安全带)+(车行道)+(安全带)= 2.设计荷载车道荷载 q k=× N/m= N/m 集中荷载 p k =×210 N/m = N/m桥面宽度较小,不设置人行道,无人群荷载 3.材料的确定混凝土:主梁采用C30,人行道、桥面铺装、栏杆C40钢筋:直径≥12mm 采用HRB335级钢筋。
直径<12mm 采用HPB235级热轧光面钢筋 4.设计依据1、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-20152、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-20123、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-20074、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011 (二)结构布置 设置两套方案 方案一:1.主梁高:以往的经济分析表明钢筋混凝土T 形简支梁高跨比的经济范围大约在 111-161之间,本桥取 131,则梁高取1m.2.主梁间距:装配式钢筋混凝土T 形简支梁的主梁间距一般选在-之间,桥宽米,方案一采用五片主梁形式,主梁间距为。
3.主梁梁肋宽:为保证主梁抗剪需要,梁肋受压时的稳定,以及混凝土的振捣质量,通常梁肋宽度为15cm -18cm ,方案一采用16cm 。
4.横隔梁:为增强桥面系的横向刚度,在支点、跨中设置三道横梁,跨中和支点间再设置一道,梁高一般为主梁高的3/4左右,取,厚度取12-16之间,本设计横隔梁下为15cm ,上缘16cm5. 桥面铺装:混凝土铺装不宜小于80mm ,本桥混凝土铺装采用80mm 。
一、概述《公路桥涵地基与基础设计规范》(TJT024-85)和《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.5-99)关于嵌岩灌注桩竖向承载力的计算,经多年大量工程的实践认为存在以下主要问题:1.嵌岩桩受压容许承载力公式[P]=(C1Uh+C2A)R a,是在无覆盖土层的条件下综合了山洞公式、西村公式和前苏联《CH200-62》规范公式的基础建立的,并且不考虑桩身弹性压缩和孔底淤泥沉渣的影响,只适用于短桩。
尤其是对于有较厚覆盖层的嵌岩桩,势必造成嵌岩深度过大。
2.上述计算嵌岩桩[P]的公式完全不计土层及风化岩层的摩阻力过于保守。
设想将入土较长的桩提起,使其下端距嵌岩段(风化岩)底面0.5m,应按摩擦桩计算,可获得较大的承载力,而按上述嵌岩桩公式计算[P]=0,显然是不合理的。
所以,从理论上讲,上述规范关于嵌岩桩、支承桩和摩擦桩在承载力的计算上缺乏连续性,与实际有较大出入。
3.上述规范均要求以新鲜基岩作为桩端持力层是不够合理的。
实际上已有不少桥梁将天然湿度单轴极限抗压强度R a≥10MPa的岩层作为桩端持力层和嵌岩层,并获得成功。
现参考《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》(JTJ285-2000)、《建筑桩基技术规范》JGJ94-94、《建筑地基基础设计规范》(GBJ50007-2002)、《港口工程灌注桩设计与施工规程》(JTJ248-2001)以及近年来公路桥梁桩基设计施工方面的经验,编写出嵌岩灌注桩承载力计算的公式供我院设计工作参考。
二、单桩桩顶受压竖向力设计值的计算 (一) 桩顶为轴心竖向力作用时单桩桩顶竖向力设计值n GF N +=⑴式中:F—作用于承台顶的竖向力设计值。
设计值=分项系数×标准值。
分项系数和其他可变作用效应的组合系数,按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004第4.1.6条规定取值。
G—承台及承台上土重的设计值。
当G对结构不利时,分项系数取1.2,有利时取1,在常年地下水以下的部分要扣除浮力。
桥梁设计计算内容及方法桥梁设计是指根据桥梁的结构类型、跨度、荷载情况等要求,确定桥梁的各项技术指标和构造参数的过程。
其计算内容主要包括静力分析、动力分析、热力分析、疲劳分析等方面。
在进行桥梁设计计算时,需要采用一系列的方法和理论来确保桥梁的结构安全可靠。
静力分析是桥梁设计计算的基础。
在桥梁设计中,首先需要进行静力分析,确定桥梁的受力状态,计算桥梁各个构件的受力情况。
静力分析主要涉及平衡方程、力的合成和分解、力的传递和平衡等基本原理。
通过静力分析,可以确定桥梁的弯矩、剪力、轴力等内力的大小和分布情况。
动力分析是桥梁设计计算中的重要内容之一、桥梁在使用过程中会受到风荷载、地震荷载等动力荷载的作用,这些荷载可能导致桥梁产生振动,影响桥梁的安全性和舒适性。
因此,需要进行动力分析来确定桥梁的振动特性。
动力分析常用的方法包括模态分析、响应谱分析、时程分析等。
通过动力分析,可以确定桥梁的固有频率、振型形态以及在不同荷载下的振动响应。
热力分析是桥梁设计计算中的另一个重要内容。
桥梁在受到季节变化和温度差异的影响下,会产生热胀冷缩及温度应力。
热力分析主要涉及温度场分布、热应力计算、温度各项系数等。
通过热力分析,可以确定桥梁结构在温度变化过程中的应力和位移变化情况。
疲劳分析是桥梁设计计算中的重要环节之一、疲劳是指结构在受到反复载荷作用下产生裂纹、变形甚至破坏的过程。
桥梁在使用过程中会受到交通载荷的反复作用,对桥梁的疲劳性能提出了较高要求。
疲劳分析主要涉及疲劳寿命计算、疲劳裂纹扩展预测等。
通过疲劳分析,可以确定桥梁在交通载荷下的寿命和安全性。
桥梁设计计算方法包括解析方法和数值方法两种。
解析方法是通过建立桥梁的力学模型,根据力学原理和方程,进行计算分析。
解析方法具有计算速度快、适用范围广等优点。
常用的解析方法有梁理论法、板理论法、弹性地基反应解析法等。
数值方法是通过将结构离散化,建立差分方程、积分方程或微分方程,再用计算机进行迭代求解的方法。
目录1方案设计 (1)1.1纵断面设计 (1)1.2横断面设计 (1)1.3截面尺寸拟定 (1)2桥面板的计算 (2)2.1恒载及其作用效应 (2)2.1.1每延米板上恒载的计算 (2)2.1.2每米宽板条的恒载内力 (2)2.2车辆荷载产生的作用效应 (2)2.3作用效应组合 (3)2.4桥面板截面设计、配筋与强度验算 (4)2.4.1选取控制截面 (4)2.4.2截面设计 (4)2.4.3截面复核 (5)3主梁内力计算 (6)3.1恒载内力 (6)3.1.1恒载集度计算 (6)3.1.2恒载内力计算 (6)3.2活载内力 (6)3.2.1荷载横向分布系数计算 (6)3.2.2活载内力计算 (7)3.3作用效应组合 (8)3.3.1 基本作用效应组合 (8)3.3.2作用短期效应和长期效应组合 (9)4主梁配筋计算 (10)4.1持久状况承载能力极限状态设计 (10)4.1.1正截面承载力计算 (10)4.1.2斜截面承载力计算 (12)4.2持久状况正常使用极限状态验算 (22)4.2.1最大裂缝宽度验算 (22)4.2.2变形(挠度)验算 (22)5横隔梁计算 (25)5.1横隔梁的内力计算 (25)5.1.1确定作用在中横隔梁上的计算荷载 (25)5.1.2绘制中横隔梁的内力影响线 (25)5.1.3截面内力计算 (26)5.2横隔梁的配筋计算 (27)5.2.1选取控制截面 (27)5.2.2截面设计。
(27)5.2.3截面复核 (28)6支座设计计算(采用板式橡胶支座) (29)6.1确定支座的几何尺寸 (29)6.1.1确定支座的平面尺寸 (29)6.1.2确定支座的厚度 (29)6.2验算支座的偏转情况 (30)6.3验算支座的抗滑性能 (30)7实体式桥墩的设计与计算 (31)7.1拟定桥墩各部尺寸 (31)7.1.1墩帽 (31)7.1.2墩身 (31)7.2内力计算 (32)7.2.1恒载计算 (32)7.2.2活载计算 (32)7.2.3荷载组合(基本组合) (35)7.3墩身截面验算 (35)7.3.1截面偏心距验算 (35)7.3.2截面承载力验算 (36)8实体式U型桥台设计 (39)8.1拟定桥台各部尺寸 (39)8.1.1台帽 (39)8.1.2台身 (39)参考文献 (41)致谢 (42)1方案设计1.1纵断面设计桥长L约160m,单孔跨径=标准跨径L1=16m,计算跨径L=15.50m,共10跨。
桥梁设计计算流程第一步:明确设计要求和几何参数在进行桥梁设计计算之前,首先需要明确设计要求和几何参数。
设计要求包括承载能力、使用寿命、设计安全系数、桥梁结构类型等。
几何参数包括桥梁跨度、桥面宽度、桥墩高度、桥面标高等。
第二步:确定荷载类型和强度根据桥梁的功能和使用要求,确定适用于该桥梁的荷载类型,如静态荷载、动态荷载、温度荷载等。
同时需要确定每种荷载类型的荷载强度,例如车辆自重、行车荷载、人行荷载等。
第三步:进行荷载计算在确定了荷载类型和强度之后,需要对桥梁进行荷载计算。
荷载计算的目的是确定桥梁在各种荷载作用下的受力情况。
根据荷载类型、强度以及桥梁结构特点,可以采用不同的荷载计算方法,如静力验算、弹性分析等。
第四步:结构计算和分析在进行荷载计算之后,需要进行桥梁的结构计算和分析。
结构计算和分析的目的是确定桥梁结构的稳定性、刚度、变形等性能。
根据设计要求和几何参数,可以采用不同的结构计算和分析方法,如有限元法、弹性理论等。
第五步:选择合适的材料和断面形状在进行结构计算和分析之后,需要选择合适的材料和断面形状。
材料的选择应考虑结构的强度、刚度、耐久性等要求,并与实际材料的可行性进行评估。
断面形状的选择应满足结构的力学需求,并尽量减小结构的重量和成本。
第六步:进行构造计算和校核在选择合适的材料和断面形状之后,需要进行构造计算和校核。
构造计算和校核的目的是确定各构件的尺寸、配筋和局部稳定性等,并根据设计要求进行检查和校核。
第七步:绘制施工图和编制规范在进行构造计算和校核之后,需要进行桥梁的施工图绘制和编制相关规范。
施工图包括桥梁的布置图、剖面图、构件图等,用于实际施工和施工监督。
编制规范是为了保证桥梁的设计和施工符合国家相关标准和规范。
第八步:施工和监督最后一步是桥梁的实际施工和监督。
根据施工图和规范,进行桥梁的施工和施工监督,并对施工过程进行质量检查和验收。
总结:桥梁设计计算流程总体分为明确设计要求和几何参数、确定荷载类型和强度、进行荷载计算、结构计算和分析、选择材料和断面形状、进行构造计算和校核、绘制施工图和编制规范、施工和监督等八个步骤。
桥涵水力水文——设计计算一、设计基本资料南方地区某二级公路上,拟修建一座跨越一条跨河流的钢筋混凝土简支梁中桥,梁高1.5m (包括桥面铺装在内),下部为单排双柱式钻孔柱墩,墩径为 1.2m;采用U型桥台,台长为6m,桥前浪程为1.2km,沿浪程平均水深为3.0m,无水拱和河床淤积影响,桥前最大壅高不超过0.6m。
桥位河段基本顺直,桥面纵坡为+2%,桥下为六级航道,汛期沿浪程向为七级风力,推算设计洪水位为64.00m,推算设计流量为3400m3/s,桥下设计流量为河床平坦,两岸较为整齐,无坍塌现象。
桥位处河流横断面桩号K0+622.60为河槽与河滩的分界桩。
经调查,桥位河段历年汛期平均含沙量ρ约为3kg/m3,据分析桥下河槽能扩宽至全桥,但自然演变冲刷为0m。
粗糙系数为:河槽mc =44,河滩mt=29;洪水比降为0.3‰,历史洪水位水痕标高为79.30m,河沟纵坡I与洪水比降基本相同。
另据钻探资料,河槽部分在河底以下8m内均为砂砾层,平均粒径_d=2mm,d50=2.5mm,n c=0.030;河滩部分在地面以下6m内为中砂,表层疏松为耕地,n t=0.025。
桥位断面以上集雨面积为566km2,桥位上游附近有一个水文站(乙站),集雨面积为537km2,具有1955年至1982年期间24年断续的年最大流量资料;通过洪水调查和文献考证,该河历史上曾在1784年,1880年,1920年,1948年发生过几次较大洪水,其中1784年洪水量级大于1880年,特大洪水值认为是大于3500m3/s。
在邻近流域的河流上,也有一个水文站(甲站),可搜集到1951年至1982年连续32年的年最大流量资料。
两流域的特征基本相似,气候和自然地理条件基本相同,且两河流上都没有水工建筑物。
二、用相关分析法插补延长乙站流量资料1、比较甲、乙两站均有实测资料并分别求出平均流量。
(甲乙分别为—Qx 、—Qy计)—x Q =∑=ni iQ 1/n =2451992=2101.36m 2/s—Qy =∑=ni iQ 1/n =2440810=1700.45m 2/s1、列表计算k x ,k y ,k x 2,k y 2,k x •ky。
2、计算相关系数r 及机误4Er.r =∑∑∑===---•nn nn yi xi nn yi xin n nk k kk 11221))((=)24014.27)(24107.26(24226.27---=0.8304Er ≈±2.698nr 21-=± 0.171r =0.965φEr 4=0.171 则,甲、乙两站流量为直线相关。
3、计算期望值σx ,σyσx =-x •112--∑=n nnn xik=2101.36⨯2324107.26-=637.374σy =-y •112--∑=n nnn yik=1700.45⨯2324014.27-=615.4605、列表回归方程)(248.1---=-y y x x6、利用回归方程)(248.1---=-y y x x 插补可得乙站流量 :1951年 得,y=789 m 3/s 1952年 得,y=1859m 3/s 1953年 得,y=1335m 3/s1954年 得,y=1570m 3/s 1960年 得,y=3296m 3/s 1967年 得,y=3574m 3/s 1974年 得,y=2989m 3/s 1978年 得,y=3959m 3/s三、运用适线法求该桥的流量1、计算经验频率(1)按连续系列第一种方法(单独连续系列处理)首先依流量从大到小顺序排列如表2。
实测数n=22,计算的经验频率如表2。
实测期N=32(1951-1982),包括此范围内的实测和调查资料,计算频率如表2。
调查期N=103(1880-1982),考虑到本期后续调查流量的可能遗漏,频率计算排到1954年为止。
考证期N=199(1784-1982,考虑到本期后续调查流量的可能遗漏,频率计算排到1880年为止。
经验频率的选用的方法是:安资料期唱的向资料期短的,每一流量逐列选取频率值。
但若以实测期计算频率来控制整条经验频率曲线,可以在同一流量下,取实测期和实测数两系列中计算频率较大者作为选用值。
经验频率选用列于表2(14栏)。
(2)按不连续系列第二种方法计算,讲计算的计算频率值填入表2(16栏)。
取第一种方法和第二种方法计算的计算频率值的较大值为最终选用值,绘出一条经验频率曲线。
洪峰流量资料表2序号经验频率p(%)年份 流量 年份 流量 第一种方法第二种方法 最终值序号实测数n=24 序号 实测期N=32 序号 调查期N=103 序号 考证期N=199 选用值序号选用值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 1784 4100 1784 4100 1 0.5 0.5 1 0.5 0.5 2 1880 3800 1978 3959 1 1 2 1 1 2 1 1 3 1920 3350 1880 3800 2 1.9 3 1.5 1.9 3 1.5 1.9 4 1948 3600 1948 3600 3 2.9 4 2 2.9 4 2.9 5 1951 789 1967 3574 1 3 4 3.8 3.8 5 3.8 6 1952 1859 1920 3350 2 6.1 5 4.8 6.1 6 6.1 7 1953 1335 1960 3296 3 9.1 6 5.8 9.1 7 9.1 8 1954 1570 1974 2989 4 12.1 7 6.7 12.1 8 12.1 9 1955 2000 1959 2950 1 4 5 15.2 8 7.7 15.2 9 15.2 10 1956 2380 1958 2600 2 8 6 18.2 18.2 10 18.2 11 1957 2100 1961 2500 3 12 7 21.2 21.2 11 21.2 12 1958 2600 1968 2450 4 16 8 24.2 24.2 12 24.2 13 1959 2950 1956 2380 5 20 9 27.3 27.3 13 27.3 14 1960 3296 1966 2250 6 24 10 30.3 30.3 14 30.3 15 1961 2500 1971 2170 7 28 11 33.3 33.3 15 33.3 16 1962 1000 1957 2100 8 32 12 36.4 36.4 16 36.4 17 1963 1100 1955 2000 9 36 13 39.4 39.4 17 39.4 18196413601979190010401442.442.41842.419 1965 1480 1952 1859 15 45.5 45.5 19 45.5 20 1966 2250 1976 1850 11 44 16 48.5 48.5 20 48.5 21 1967 3574 1982 1700 12 48 17 51.5 51.5 21 51.5 22 1968 2450 1972 1650 13 52 18 54.5 54.5 22 54.5 23 1969 600 1954 1570 56 19 57.6 57.6 23 57.6 24 1970 1530 1970 1530 14 60 20 60.6 60.6 24 60.6 25 1971 2170 1965 1480 15 64 21 63.6 63.6 25 63.6 26 1972 1650 1964 1360 16 68 22 66.7 66.7 26 66.7 27 1973 950 1953 1335 23 69.7 69.7 27 69.7 28 1974 2984 1975 1300 17 72 24 72.7 72.7 28 72.7 29 1975 1300 1963 1100 18 76 25 75.8 75.8 29 75.8 30 1976 1850 1980 1080 19 80 26 78.8 78.8 30 78.8 31 1977 900 1981 1010 20 84 27 81.8 81.8 31 81.8 32 1978 3959 1962 1000 21 88 28 84.8 84.8 32 84.8 33 1979 1900 1973 950 22 92 29 87.9 87.9 33 87.9 34 1980 1080 1977 900 23 96 30 90.9 90.9 34 90.9 35 1981 1010 1951 789 31 93.9 93.9 35 93.9 36 19821700 1969 600 24 100 32 97 97 36 972、矩阵法确定统计参数用桥涵水力水文p92页式(8-5)计算-Q-Q =N 1⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+∑∑=+=a i j n l i i j Q Q n a N 11=199155998536519919033⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--+=1861m 3/s用桥涵水力水文p92页式(8-6)计算C v⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---+--=∑∑--=+=-n j nl i vQ Q Q Q Ci l n a N j N Q1122)()(111=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-∑∑--=+=n j n l i K K i l n a N j N 1122)1()1(11=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--+-06.5536519928.511991=0.623、适线并推算规定频率流量以_Q =1861m 3/s ,C v =0.62,假如C s =0.7作为理论频率曲线第一次假定的三参数。
为了便于适线过程中的对比,列下表2,表中Φ值查桥涵水文书p75页表7-4得。
根据这三次假定的理论频率曲线中第一次与经验频率曲线符合较好,因此选定三参数为_Q =1861,7.062.0==c c s v ,。
根据这三次参加,推算Q p %33.0=和Qp %2=的频率流量。
Q p %33.0==(0.62⨯3.45+1)⨯1861=5842m 3/sQp %2= =(0.62⨯2.40+1)⨯1861=4630m 3/s四、形态断面法推求桥位断面处的设计流量天然河流的形状根本不规则,过水断面沿流程变化,实属非均匀流。
但是按水文断面要求而选着的断面,则近似均匀流,故可按曼宁公式计算。
1、点绘水文断面。
2、根据表3列表计算水力三要素表4。
河槽部分:m XA R cc c 25.1137.1038.1162===s m c i R m V c c /96.2440003.025.1121322132=⨯⨯==33.33358.116296.2=⨯=•=A V Q cccm 3/s河滩部分:m XA R tt t 69.39.1303.483===s m t iR m V tt /72.1290003.069.321322132=⨯⨯==28.8313.48372.1=⨯=•=A V Q tttm 3/s全断面设计流量:=+=Q Q Q tcp3335.33+831.28=4166.61m 3/s五、计算桥孔长度本设计为钢筋混凝土简支梁中桥,则选用标准跨径为30m ,因为墩径为1.2m ,则净跨径m 8.28=L0。