简支梁桥设计
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燕山大学 - 1 - 桥梁工程课设——简支梁桥设计 1. 基本设计资料 1) 跨度和桥面宽度 (一) 标准跨径:35m(墩中心距)。 (二) 计算跨径:34.5m (三) 主梁全长:34.96m (四) 桥面宽度:净14m(行车道)+2×1m(人行道)
2) 技术标准
设计荷载:公路—I级,人群荷载为23mKN。 设计安全等级:一级。 3) 主要材料
(一) 混凝土:混凝土简支T形梁及横梁采用C40混凝土,容重为326mKN;桥面铺装为厚0.065~0.17m的防水混凝土,容重为325mKN。 (二) 钢材:采用R235钢筋、HRB400钢筋。 4) 构造形式及截面尺寸(见图1-1和1-2) 如图所示,全桥共由9片主梁组成,单片T形梁高为2m,宽为1.6m,桥上横坡为双向1.5%,坡度由混凝土桥面铺装控制;设有五根横梁。
图1-1 桥梁横断面图 燕山大学
- 2 - 图1-2 主梁纵断面图 2. 主梁的荷载横向分布系数计算
1) 跨中荷载横向分布系数计算 如前所述,本例桥跨内设有5道横隔梁,具有可靠横向连接,且承重结构的宽跨比为:5.0464.05.3416lB,故可以按照修正的刚性横梁法来绘制横
向影响线和计算横向分布系数cm。 (一) 计算主梁的抗弯和抗扭惯性矩I和TI 计算主梁截面的重心位置x
翼缘板厚按平均厚度计算,其平均板厚为 燕山大学
- 3 - cmh13)1610(211
则,cmx8.702020013)20160(1002020021313)20160( 主梁抗弯惯性矩I为
423238.24294296)8.70100(2002020020121)2138.70(13)20160(13)20160(121cmI
对于T形梁截面,抗扭惯性矩可近似按下式计算: iimiiTtbcI1
式中 ib,it——单个矩形截面的宽度和高度;
ic——矩形截面抗扭刚度系数,由表2-1可以查的
表2-1 矩形截面抗扭刚度系数表 tb 1.0 1.5 1.75 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0 8.0 10.0 ∞
c 0.141 0.196 0.214 0.229 0.249 0.263 0.281 0.299 0.307 0.313 0.333 m——梁截面划分成单个矩形截面的个数。
TI的计算过程及结果见表2-2
表2-2 T形梁抗扭惯性矩 分块名称 cmbi cmti iitb ic 4mI
Ti
翼缘板 160 13 12.3 0.3333 0.001172 腹板 187 20 9.35 0.311 0.004653 ∑ 0.005825
既得4310825.5mIT
(二) 计算抗扭修正系数 对于本例,主梁间距相同,将主梁近似看成等截面,则得 9682.06.153243.01210825.5425.05.3491112113222
E
EaEIGInl
iT
(三) 按修正偏心压力法计算横向影响线竖坐标值 燕山大学 - 4 - 9121ii
iija
en
式中n=9,222229126.153)6.12.38.44.6(2maii ;ij
表示单位荷载
P=1作用于j号梁轴时,i号梁轴上所受的作用,计算所得ij列于表2-3内。 表2-3 ij值计算表 梁号 1i
2i 3i 4i 5i 6i 7i 8i 9i
1 0.369 0.305 0.24 0.176 0.111 0.047 —0.018 —0.083 —0.147
2 0.305 0.256 0.208 0.160 0.111 0.062 0.014 —0.034 —0.083 3 0.240 0.208 0.176 0.143 0.111 0.079 0.046 0.014 —0.018 4 0.176 0.160 0.143 0.127 0.111 0.095 0.079 0.062 0.046 5 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111
(四) 计算横向分布系数,绘制横向分布影响线图(见图2-1),然后求横向分布系数。 根据最不利荷载位置分别进行布载。布载时,汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m,人群荷载为23mKN。 燕山大学
- 5 - 图2-1 横向分布系数计算图示 燕山大学
- 6 - 各梁的横向分布系数: 汽车荷载:
4444.0)891(214848.0)0651.00836.00964.01145.01276.01458.01589.01776.0(2152065.0)0183.00546.00808.01171.01433.01795.02057.0242.0(215966.0)0657.01202.01596.02141.02535.0308.0(216357.0)0508.01233.01756.02481.03005.0373.0(2154321cqcqcqcqcqmmmmm
人群荷载: 222.0223.02622.03353.04335.054321crcrcrcrcrmmmmm
2) 梁端剪力横向分布系数计算(杠杆原理法) 端部剪力横向分布系数计算图式见图2-2 燕山大学
- 7 - 图2-2端部横向系数计算图示 汽车荷载:
5938.05938.05938.05.05313.05040302010qqqqqmmmmm
人群荷载: 00006875.154321crcrcrcrcrmmmmm
3. 作用效应计算 1) 永久作用效应 (一) 永久荷载: 燕山大学 - 8 - 假定桥面构造各部分重力平均分配给各主梁承担,则永久荷载计算结果见表3-1
表3-1钢筋混凝土T形梁桥永久荷载计算 构件名 构件简图尺寸(尺寸 单位:cm) 构件单元长度体积(m3)
重度(
kN. m-3)
每延米重力(kN. m-1)
主梁 0.582 26 15.132
横隔梁 边主梁:0.0185 中主梁:0.0369 26 边主梁:0.48 中主梁:0.96 燕山大学
- 9 - 桥面铺装 0.1828 25 4.57
边主梁:20.18 中主梁:20.66
(二) 永久作用效应计算 一、 影响线面积计算见下表3-2 表3-2 影响线面积计算表 项目 计算面积 影响线面积
2lM 78.1488142120ll
l
4lM 586.1113231632120ll
l
燕山大学
- 10 - 2lV 3125.421221210l
0V 25.17210l
二、 永久作用效应计算见表3-3 梁号 mkNMl2 mkNMl
4 mkNV
0
q 0 0q q 0 0q q 0 0
q
1(9) 20.18 148.78 3002.4 20.18 111.586 2251.8 20.18 17.25 348.1 2 (8) 20.66 148.78 3073.8 20.66 111.586 2305.4 20.66 17.25 356.4 3 (7) 20.66 148.78 3073.8 20.66 111.586 2305.4 20.66 17.25 356.4 4 (6) 20.66 148.78 3073.8 20.66 111.586 2305.4 20.66 17.25 356.4 5 20.66 3073.8 3073.8 20.66 111.586 2305.4 20.66 17.25 356.4
2) 可变作用效应组合 (一) 汽车荷载冲击系数计算:结构的冲击系数µ与结构的基频ƒ有关,故应先计算结构的基频,简支梁桥的基频简化计算公式为
荷载的冲击系数:,故可由下式计算汽车由于其中,HzfHzgGmHzmEIlfccc145.11054.181.9132.1599.21054.1243.01025.35.3422331022