1、 辽宁工业大学 桥梁工程课程设计计算书 题目： 40m 跨装配式预应力混凝土简支 T 梁桥计算 院 （系）： 土木建筑工程学院 专业班级： 道桥 083 班 学 号： 080503082 学生姓名： 刘壮 指导教师： 孙荣书 课程设计（论文）任务及评语 院（系）： 土木建筑工程学院 教研室：施工教研室 学 号 080503082 学生姓名 刘壮 专业班级 道桥 083 课程设计 题目 40m 跨预应力钢筋混凝土梁桥设计计算 课程设计（论文）任务 该桥设计荷载公路级（人群荷载 ） ，主梁全长：39.96m。横隔梁2kN/m5.3 间距自行设计，桥宽：净 921.5m 人行道。 1、完成桥梁横断面
2、、桥面铺装及主梁构造设计，使用 CAD 按标准出图一张。 2、主梁翼缘板的计算（计算恒载作用下和活载作用下单位板宽的弯矩，要求弯 矩内力组合计算） 3、活载横向分布系数的计算（绘制出荷载横向分布系数沿桥跨纵向的变化图） 4、主梁内力计算（恒载内力和活载内力，并按照规范要求组合） 5、横隔梁的内力计算（按偏压法计算中横隔梁内力，计算内容：Q 1r、Q 2r和 M23 、M 3L。 ） 6、主梁挠度验算（计算由荷载引起的跨中挠度，结构刚度验算及预拱度的设置） 7、支座设计计算（建议采用等厚度的板式橡胶支座。其标准应满足桥规的 有关规定） 指导教师评语及成绩 序号 内容 满分 得分 1 考勤情况 1
3、0 2 按进度完成课程设计，设计计算无误 20 3 设计合理，计算准确，符合规范要求 40 4 计算书文字无误，图纸绘制规范准确 10 5 答辩 20 合计 100 指导教师签字： 学生签字： 2010 年 12 月 日 目录 一构造设计及桥面布置 .1 二桥面板内力计算 .2 三荷载横向分布系数的计算 .3 四主梁内力计算 .5 五横隔梁内力计算 10 六挠度计算 11 七支座设计 12 一构造设计及桥面布置 1. 桥梁的跨径及桥宽 主梁全长：39.96m（标准跨径为 40m） 计算跨径：39.50m 2. 主梁尺寸的确定（梁肋） 主梁间距 1.6m2.2m 取 2.15m 五根主梁 高跨比
4、 1/151/25 梁高取 2.3m 3. 横隔梁尺寸的确定 中横隔梁的高度可作成主梁高的 3/4 左右, 取 1.7m 端横隔梁宜与主梁同高 取 2.3m 横隔梁的肋宽通常采用 1216cm 取 16cm 除端横隔梁，设置三片中横隔梁，共五片；间距为 9.5m 4. 主梁肋板尺寸: 翼板根部 h/12cm 取 20cm，翼缘取 18cm，腹板厚度取 20cm 马蹄宽度约为肋宽 24 倍，取 36cm，高 32cm，45倾斜 表 1 T 形梁尺寸（m） 主梁长度 计算跨径 主梁高度 梁肋宽度 隔梁高度 隔梁间距 39.96 39.50 2.3 0.20 2.3 9.5 图 1 横断面图 单位（
5、cm）跨 中 支 点 C25混 凝 土 厚 7cm（ 容 重 为 3KN/ ）沥 青 混 凝 土 厚 （ 容 重 为 21）i=1.5%i=1.% 图 2 纵断面图 单位（cm） 17014639623095 95095050 二桥面板内力计算 1.恒载及内力桥面铺装为 5cm 厚的沥青表面处治（容重 21kN/m3）和平均厚 10cm 的 C25 混凝 土垫层（容重 23 kN/m3） ，T 板材料容重 25 kN/m3 每延米板上的恒载 ：g mkN/05.12.05g1819520H=127 防 水 混 凝 土 面 层 ： 图三 T 梁横断面图 单位（cm）mkN/61.230.7g2
6、T 梁翼板自重： k/75.420.9g 合计： mkNgi /41.75.610. 每延米板条的恒载内力 弯矩 kl2.3M20g0 剪力 7Q 2.公路-级车辆荷载产生的内力 将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力 ，由桥规查得，其后轮着140kP 地长度 ，宽度 ，则：20.am20.6b ， 51.1H 9.5.26.2Hb 图 4 公路级的计算图式 单位（m） 荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度： 单轮时 = d=0.44m 1 双轮时 = d+2l=1.04m 冲击系数 3. 作用于每米宽板条上的弯矩为： mkNbPMP /2.7)4l()1(10 QP /6.3)( 3.内力组
7、合 mkNPg /.42.12.076 三荷载横向分布系数的计算 1.杠杆法计算 1#梁，2#梁，3#梁支点位置的汽车、人群荷载横向分布系数，并列表表示，如下图所示，相 应于荷载位置的影响线 1#梁 汽车 453.096.21qmo 人群 4.r 2#梁 汽车 人群 57.0)82.30(21qo 0rmo 一 号 梁 3#汽车 二 号 梁 782.0).782.0(12qmo 三 号 梁 人群 图 5 按杠杆原理法计算横向分布系数 单位（cm）0rom 2、偏压法 此桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，承重结构的长宽比为 故按刚性横梁法来绘制横向影响线，并计算横向分布系数，本桥各梁
8、259.41.3BL 横截面均相等，梁数 n=5，梁间距为 2.15m 则 5.46).3(2ia 1#梁影响线竖标值 ，.025.46)3(121 ina 2.05.46)3(1251ian 由 和 计算横向影响线的零点位置 解得 x=6.45m15 .046.xx271908.243.02qcqm6975.6r 2#梁影响线竖标值 4.025.31.0122 ina 一 号 梁二 号 梁三 号 梁 01225ina4.qcqm530r 3#梁 2.133ina 图 6 偏心压力法计算横向分布系数图式 （cm）.021335in 4qcqm 4.02.rcm 四主梁内力计算 1 恒载内力计算
9、 .恒载集度 主梁 mkN/5.82).015(2 .803.g1 横隔梁对于边主梁 mkN/69.0532)14.06()2.015()2.0187.(g1 对于中主梁 mkN/48.16905.g2 桥面铺装层 k/.73 栏杆和人行道 mkN/2.5.g4 作用于边主梁的全部恒载强度为： mkN/8.14.7269.058g 作用于中主梁的全部恒载强度为： ki /54.2131 .恒载内力 计算边主梁的弯矩和剪力 xlgxlM2lQx2 表 4 恒载内力 内 力 截面 1 号梁 2 号梁（3 号梁） x=0 Q=442.85 M=0 Q=486.25 M=0 x=L /4 Q=253.
10、96 M=3421.58 Q=278.53 M=3392.35 X=L/2 Q=0 M=4432.67 Q=0 M=4476.83 2.活载内力计算 表 5 影响线图式 截面 影响线图式4lM3L/162l2lQ2 1mkNGg46.2381.90542M c 主梁截面型心到 T 梁的距离 4 mcy 9215.034.87203215101 mcIc49.79. 混凝土 ，即401023.25N/E2.09HzEIcfl 所以 ，则（1+u）=1.204HZHZ49.5.1 4.1573.176n 取 =1 （双车道不折减）公路二级 ， 集中荷载 ，人群 8kN/mq238.5kN/mp 荷
11、载 23.kN/m 一号梁 = = = 81l239.5021.3m （ ）12cqqMkkypmkN46.28503.19875.495.2386.04.1kNpor074.519.364.5k2lmMcA 处：4l.53.r （ ）1cqqpykmN345.60.95.470.19.34.6klpmMrcorA 跨中： qkcyPkql12 mkN 513.7240.19875.4395.84.0.1kNpor0.519.3.054k2lmMcrA 支点处剪力： a/3(a)b(c) y=0.916 Q0影 响 线人 群公 路 二 级 图 7 支点剪力计算图式 单位（m） 横向分布长度l
12、25.19321 ma9.85.239 6.0/5.9ay 汽车作用 1 1112aQyqyqmmmpcqoccoqkkk kN245.3196.0875.)6.04375.(2975.8.60.86.024. 人群作用 porq112aQqymmccror kN21496.054)7.( 9.75.4.0 二号梁与三号梁计算方法同上，略。 表 6 一号梁，二号梁，三号梁活载内力 M V梁号 荷载 跨中 1/4 跨中 支点 汽车 2845.446 2284.979 133.08 314.2451 人群 614.345 394.936 15.553 65.2124 汽车 2284.396 178
13、0.609 111.39 273.2452 人群 387.285 232.912 8.921 35.98 汽车 1825.342 1325.26 91.386 192.473 人群 372.616 203.84 8.765 32.69 表 7 弯矩组合 组合弯矩 )kN/m(M 四分点截面 跨中截面项目 梁 梁 梁 梁 梁 梁 恒载 GM3421.58 3392.35 3392.3 5 4432.6 7 4476.83 4476.83 汽车荷载 q 1935.84 1765.24 1263.7 8 2876.5 2 2296.83 1863.51 人群荷载 r 376.82 235.16 18
14、9.83 625.19 392.94 362.511 1.204 1.204 1.204 1.204 1.204 1.204)/(qM 1735.24 1587.21 1200.8 6 2106.2 0 2106.20 1520.83 基本组合 rqG12.4.2.1 6970.84 6760.34 5920.9 6 8950.2 6 8950.26 8077.93 短期组合 rq)/(7.0 4832.96 4783.26 4365.8 4 6324.9 1 6324.91 5846.83 长期组合rqGMM)1/(4. 4921.06 4213.36 3932.6 5 5896.9 3 5
15、610.83 5463.76 表 8 剪力组合 剪力弯矩 (kN)V 支点点截面 跨中截面项目 梁 梁 梁 梁 梁 梁 恒载 GV435.63 296.36 263.65 0 0 0 汽车荷载 q318.24 267.83 198.76 136.78 123.65 92.57 人群荷载 r 63.96 32.54 28.35 18.23 10.82 9.911 1.204 1.204 1.204 1.204 1.204 1.204)/(qV 284.96 245.83 172.34 130.52 97.84 74.65 基本组合 rG2.4.2. 1102.84 752.83 478.56 2
16、08.76 163.84 123.86 短期组合 rq)1/(7.0 687.63 452.69 401.83 98.79 78.52 58.99 长期组合 rGVV4. 612.54 384.78 345.23 64.54 49.38 39.24 五横隔梁内力计算 1.绘制中横隔梁的内力影响线 对于 2 号梁和 3 号梁之间的 截面弯矩影响线计算如下32M P=1 作用在 1 号梁轴上时: 9.05.105.1211 dd mr P=1 作用在 5 号梁轴上时: 7.2515r P=1 作用在 3 号梁轴上时: 9.02313d m 对于 3 号梁只计算 P=1 作用在 1 号梁和 5 号梁
17、的坐标 P=1 作用在 1 号梁轴上时: .213 d m P=1 作用在 5 号梁轴上时: 7.025152 P=1 作用在 3 号梁轴上时： 4.1.2313dd m 对于 影响线: 1RQ P=1 作用在计算截面以右时， 7.01 r P=1 作用在计算截面以左时， 31l 对于 影响线:2RQ P=1 作用在计算截面以右时， 4.02R P=1 作用在计算截面以右时， 1.6 2.确定作用在中横隔梁的计算荷载 对于跨中横隔梁的最不利荷载布置见下图： 纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为： 计算弯矩时： 11238.57.29.856.kNPoq 计算剪力时： 4.9.4.3 -0.91
18、58M2-3Q1r0.60.24 0.657396 图 8 中横隔梁内力影响线 单位（m） 3.截面内力计算 将求得的计算荷载 在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲oqp 击影响 1+=1.204 公路二级荷载: 汽车作用弯矩 mkNPMoq 87.364)52.01(82.9604.1)1(32 人群弯矩 .357kprA 剪力计算 汽车作用 1.0896.20.7.90.285.29.3kNQ 人群作用 mkN5.).(35.41 荷载组合: .6.80.1476.2437.81kNMA 1429330Q 六挠度计算 根据以上计算可知跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩
19、 435.97kNmMGKA ，汽车产生的最大弯矩（不计冲击力）为 ，人群产生的最大弯矩为2845.6kNmA614.35kNmA 1.验算主梁的变形 按桥规规定，验算主梁的变形时，不计入结构自重产生的长期挠度，汽车不计入冲击 力，则可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度： cmlBlMGKsf 58.6024.10952.7485.36.054.14825.1 符合规定 2.判断是否设置预拱度 clclsf 47.216023.10952.7485.93.636.27.054.18254.1 应设置预拱度 3.计算预拱度最大值 2 329155361.98(0721.840.)/19.5.6. 0
20、716.48 5GKMlf mcB 可 变 频 遇 值 cmBlMGKf4.17 10952.7485.392/34.6.035.4.1482215 值 应做成平顺曲线 七支座设计 12t6t 图 9 横隔梁影响线 单位（m） 1.已知支座压力标准 ，其中结构自重引起的反力标准值81.435kNRCK ，公路二级和人群荷载引起的支座反力标准值分别为 183.95 和 7.4743.02kNRGK kN ，公路一级和人群荷载 作用下产生的跨中挠度 ，主梁计算温差k 2./mrPcmf82.1 ，设计板式橡胶支座.6tC 2、确定支座平面尺寸 选 ， t=0.5.29603cba 计算支座的平面形
21、状系数 s ,取85.1325.2ts 10ac 故得橡胶支座的弹性模量: 5.497.MpaGSEje 验算橡胶支座的承压强度 (合格)81.4352KP1020abct 3.确定支座厚度 主梁的计算温差t=35，温度由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移为: 15390.6902gt cml 为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移 ,首先要确定作用在每一支座上的制动力P ，按桥规,对于 桥跨,一个设计车道上公路二极车道荷载总重为: TH.5 ,则其制动力标准值为 ,但按桥7.8539.28.49.6kN549.610%54.96kN 规,不得小于 .0 经比较,取总制动力为 90kN 参
22、与计算,五根梁共 10 个支座,每一支座承受水平力 .k1bKF 确定需要的橡胶片总厚度 cmgt 392.16.02.074.7FbKct6302 选用 4 层钢板和 5 层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚 0.25cm，中间层厚 0.5cm 薄 板厚 0.2cm，则 (合格)cmt 6392.15.02. 且 支座总厚度 148hc 4.验算支座偏转情况 计算支座的平均压缩变形为： cmEbateRcKtrmc 098.23.0451.2973.058, 按桥规规定，尚应满足 即 （合格）,tcmecm14.78 计算梁端转角 16.8.155390fradl 验算偏转情况 .2ac2c 即 （合格）30.m 5.验算支座的抗滑稳定性 计算温度变化引起的水平力 1302.693.4kNgabGHtt 验算滑动稳定性 .18.0218.57.32k,minNRKp （合格）1.41.4391.67kN5.32HFtbK0.6570.489G tNH （合格）67.482 结果表明支座不会发生相对滑动
