桥梁工程课程设计
《桥梁工程》
课程设计
(交通工程专业、土木工程专业用)
专业：交通工程
班级学号： 0702-23
姓名：时海军
指导教师：罗韧
学期：2009-2010第二学期
南京工业大学土木工程学院交通工程系
二O一0年六月
桥梁工程课程设计─────
拱桥结构设计计算说明书
一．课程设计的目的
1.培养学生综合运用所学桥梁工程理论知识，解决钢筋混凝土拱桥结构的设计和计算问题，掌握钢筋混凝土拱桥结构分析和计算的理论与方法。
2. 强调规范在桥梁结构设计中的重要性，培养学生运用专业理论知识和专业规范进行桥梁结构设计的能力。
3. 进一步提高学生绘制桥梁工程施工图、使用计算机的能力。
二．课程设计的内容
1. 确定主拱圈截面构造尺寸，计算拱圈截面的几何、物理力学特征值；
2. 确定主拱圈拱轴系数 m 及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸；
3. 结构恒载计算；
4. 主拱结构内力计算(永久作用、可变作用)；
5. 温度变化、混凝土收缩徐变引起的内力；
6. 主拱结构的强度和稳定计算；
7. 拱上立柱(墙)的内力、强度及稳定性计算； 8. 绘制 1～2 张相关施工图。
三．课程设计的时间
时间：两周；安排在理论课结束之后。
四．课程设计的方法
1．独力思考，继承与创新
设计时要认真查阅和阅读参考资料，继承前人的设计成果和经验，根据课程设计的具体要求，大胆改进和创新。
2．结合和参考本指导的算例，进行拱桥结构的设计计算，掌握拱桥的计算理论和设计内容与方法。
五．课程设计的步骤
1．设计准备：了解设计任务书，明确设计要求、设计内容、设计步骤；通过查阅教科书和相关设计资料，了解设计的理论和方法；准备好设计所需资料、工具书、工具软件；拟好设计计划。
2．设计实施：根据课程设计任务书的要求，参考设计指导书和教科书，确定设计的主要内容、计算顺序；根据相关计算理论，计算和填写相关图表的内容。使用图表给出计算结果和结构的相关验算结果。
3．汇总设计成果：课程设计计算书，课程设计要求绘制的工程图纸。 六．拱桥课程设计计算
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装…………………订
……………………线
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空腹式等截面悬链线无铰拱设计
一．设计题目
空腹式等截面悬链线无铰拱设计
二．设计资料
1．设计标准
设计荷载：汽车荷载公路－I 级，人群荷载3.5kN/m2
桥面净空净－7+2×(1.25m+0.25 m)人行道+安全带
净跨径L0＝80ｍ
净高f0＝13.3m
净跨比f0/L0＝1/6
2．材料数据与结构布置要求
拱顶填料平均厚度(包括路面，以下称路面)h d＝0.5m，材料容重γ1＝22.0kN/m3
主拱圈材料容重(包括横隔板、施工超重)γ2＝25.0kN/m3
拱上立柱（墙）材料容重γ2＝25kN/m3
腹孔拱圈材料容重γ3＝23kＮ/m3
腹孔拱上填料容重γ4＝22kN/m3
主拱圈实腹段填料容重γ1＝22kN/m3
本桥采用支架现浇施工方法。主拱圈为单箱六室截面，由现浇30号混凝土浇筑而成。拱上建筑采用圆弧腹拱形式，腹拱净跨为5m，拱脚至拱顶布置6跨(主拱圈的具体几何尺寸参照指导书实例修改自定)。
3．设计计算依据
交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004) 交通人民出版社
交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62－2004) 交通人民出版社
交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005) 交通人民出版社
《公路设计手册-拱桥(上)》人民交通出版社，2000.7
二.主拱圈截面几何要素的计算
(一)主拱圈横截面设计
拱圈截面高度按经验公式估算
H= l0/100 + Δ=80/100+0.7=1.5m (Δ=0.6～0.8)
拱圈由六个各为1.5m宽的拱箱组成，全宽B0=9.0m。
拱圈横断面的构造如图1所示。
(二)箱形拱圈截面几何性质 截面积： A=(1.5×1.5-1.05×1.14) ×6=6.318m 2 绕箱底边缘的静面矩：
S=
918.46725.005.114.175.05.15.1=???-??）（m 3
主拱圈截面重心轴：
y 下=S/A=0.778m y 上=1.5-0.778=0.722m 主拱圈截面绕重心轴的惯性矩：
I x =
4
2323m 862.10524.005.114.11205.114.10274.05.15.1125.15.16=??-÷?-??+÷??）（
拱圈截面绕重心轴的回转半径： m I 543.0318.6/862.1A /r 2
/12/1x ===）（）（ω 三、确定拱轴系数 (一)上部结构构造布置
……….................................................……………………
装…………………订
……………………线
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上部结构的构造布置如图2所示。
图2上部结构构造（尺寸单位：mm ）
1.主拱圈
假定m=2.514，相应的215.0/y 4/1=f ，6/1/f 00=l ，查《拱桥》(上册)表(III)-20(7)得：
sinφj =0.62411，cosφj =0.78133，φj =38?46'40" 主拱圈的计算跨径和计算矢高：
l =l 0+2y 下sinφj =80.9711 m f =f 0+y 下(1-cosφj ) =13.470 m
拱脚截面的水平投影和竖向投影 x =Hsin φj =0.9362 m y =Hcos φj =1.1720 m 将拱轴沿跨径24等分，每等分长Δl =l /24=3.3738 m ，每等分点拱轴线的纵坐标
y 1=[表(III)-1值]×f ，相应的拱背曲面坐标y '1=y 12y 上/cosφ，拱腹曲面坐标y "1=y 1+y 下/cosφ。
具体数值见表1。
主拱圈几何性质表 表1
截面号 x
y 1/f y 1 cos φ
y
上
/cosφ y
下
/cosφ
y 1-y
上
/cosφ
?
cos /y 1下y +
0 40.4856 1.000000 13.4700 0.78133 0.9241 0.9957 12546 14.4657
1 37.1118 0.814018 10.9648 0.8226
2 0.8777 0.9458 10.087
11.9106 2 33.738
0.653408
8.80141 0.85919 0.8403 0.9055
7.9611 9.7069 3 30.3642 0.515405 6.9425 0.89081 0.8105 0.8734 6.132 7.8159 4 26.9904 0.397635 5.3561 0.91752 0.7869 0.8479 4.5692
6.204 5 23.6166 0.298071 4.0150 0.93962 0.7684
0.8280
3.2466
4.843 6 20.2428 0.215000 2.8961 0.95748 0.7541 0.8125 2.142 3.7086 7 16.869
0.146992
1.980 0.97160 0.7431 0.8007 1.2369
2.7807 8 1
3.4952 0.092877 1.2511 0.98243 0.7349 0.7919
0.5162
2.043 9 10.1214 0.051724 0.6967 0.99038 0.7290
0.7856 -0.0323
1.4823 10 6.7476 0.022825 0.3075 0.99581 0.7250 0.7813 -0.418 1.0888 11 3.3738 0.005682 0.0765 0.99897 0.7227 0.7788 -0.646 0.8553 12
0.0000
0.000000
0.0000
1.00000
0.7220 0.7780 -0.722
0.7780
2.拱上腹孔布置
从主拱两端起拱线起向外延伸 后向跨中对称布置五 对圆弧小拱，腹拱圈厚d'=0.4m ，净跨径l '0=5m ，净矢高f'0=0.625m ，座落在宽为 0.5m 的钢筋混凝土排架式腹拱墩支承的宽为 0.6m 的钢筋混凝土盖梁上。腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。腹拱墩墩中线的横坐标l x ，以及各墩中线自主拱拱背到腹拱起拱线的高度 h =y 1+y 上×(1-1/cosφ) - (d'+f'0)，分别计算如表2
=-+=)1ln(2m m k 1.573
腹拱墩高计算表 表2
由f '0/l '0=1/8，查《拱桥》(上册)表3-2得
项 目 l x ξ=2l x /l
k ξ y 1=f (ch kξ-1)/(m-1)
tgφ=2kf shkξ/l (m-1)
1/cosφ= (tg 2
φ+1)?
h 1号立柱 35.60 0.8793 1.3831 9.9560 0.6458 1.1904 8.7935 2号立桩 30.00 0.7410 1.1656 6.7599 0.5006 1.1183 5.6028 3号立柱 24.40 0.6027 0.9480 4.3064 0.3790 1.0694 3.2313 4号立柱 18.80 0.4644 0.7305 2.4816 0.2756 1.0373 1.4297 5号立柱 13.20 0.3260 0.5128 1.1957 0.1851 1.0170 0.1584 空、实腹段分界线
12.75
0.3149
0.4953
1.1138
0.1783
1.0158
0.0774
……….................................................……………………
装…………………订
……………………线
……………………………………………………………...
sinφ0=0.513918，cosφ0=0.85784，φ0=30?55'35" 腹拱拱脚的水平投影和竖向投影 x '=d'×sinφ0=0.4×0.513918=0.2056m ； y '=d'×cosφ0=0.4×0.85784=0.3431m
(二)上部结构恒载计算 三、结构恒载计算 （一）各部分恒载重力 1、腹拱各部分重力 1）腹拱数据
由8/1/00=L f 圆弧拱算得: sinφ0=0.513918， cosφ0=0.85784 腹拱内弧半径 R=5.3125m ， 拱轴线长度 s=5.7394m
一个腹拱圈上填料面积 A=2.52
m
2
一
孔
腹
拱
重
力
=
1G []KN
28.11717225.20.225.0)2513918.04.00.5(2340.07394.5=??+????++??
2、横墙顶填料、路面重力
1号、2号、3号、4号、5号横墙
='2
G KN 159.1197)0.225.0577.022841.0577.0(=???+?? 3、横墙墩帽重力
1号、2号、3号、4号、5号横墙
='3
G KN 056.26237275.02
1
)6.0577.0(=????+ 4、横墙重力
1号横墙 KN P 39.1608231799.91=???=' 2号横墙 KN P 91.1015
231731.62=???=' 3号横墙 KN P 16.573
231756.33=???='
4号横墙 KN P 99.255
231759.14=???=' 5、横墙压力
KN P G G G P 885.292413211='+'+'+= KN P G G G P 405.233223212='+'+'+= KN P G G G P 655.188933213='+'+'+= KN P G G G P 485.157243214='+'+'+=
KN G P 64.5852
28.1171215===
6、拱顶实腹段路面重力 KN P 92.12280.2273.136.06=???=
7、拱顶实腹段填料重力 KN P 73.6822273.1313
1
7=????= 作力点距离拱顶 KN 98.94
3
3.13=?
（二）验算压力线同拱轴线的重合度
以拱脚为固定端，拱顶为悬臂端，计算半跨拱各部分重力对L/4和拱脚的力矩。 主拱圈重力对L/4和拱脚的垂直截面剪力和弯矩，查附录表（Ⅲ）-19计算，得
KN P L 465.3241971.800.25318.625345.04/=???='
KN M L 387.325764/971.800.25318.612583.024/=???='
KN P j 50.6872971.800.25318.653736.0=???='
KN M j 37.1337074/971.800.25318.651646.02=???='
其余各力对L/4和拱脚弯矩列入表2
表2 重力名称 重力(kN ） 拱脚 L/4
力臂
弯矩
力臂
弯矩 P7 682.73 29.35 20038.13 10.3478 7064.75 P6 1228.92 32.35 39755.56 14.8375 18234.1 P5 585.64 26.4 15460.90 8.1875 4794.93 P4 1572.485 20.9 32864.94
2.4568
3863.28 P3 1889.655 15.4 29100.69 P2 2332.405 9.9 23090.81 P1 2924.885 4.4
12869.5 合计
173180.5
33957.78
……….................................................……………………
装…………………订
……………………线
……………………………………………………………...
拱脚弯矩 =j M 173180.5+133707.37=306887.87KN.m L/4处弯矩 =4/L M 32576.387+33957.78=66534.17KN.m 根据判别条件，得
215.0216.04/4/=≈=f
y
M M L j L （与选用的拱轴系数相符） 按无矩法计算，不计弹性压缩恒载水平推力
KN f
M H j g
06.22783470
.1387
.306887==
='
腹拱推力
靠近主拱拱顶一侧的腹拱，一般多做成两平铰拱，在较大的恒载作用下和考虑到周围的填料等构造的作用，可以折中地按无铰圆弧拱计算其推力，而不计弯矩的影响。 腹拱拱脚的水平推力
F=(C 1g 1+C 2g 2+C 3g 3)RB 0 式中 g 1=γ1h d =22×0.5=11kN/m 2
g 2=γ2{(R+d'/2)- [(R+d'/2)2-l 2/4]?}
=23×{(5.3125+0.40/2)-[(5.3125+0.40/2)2-5.31252/4] ?}=15.690kN/m 2 g 3=γ3d'=23×0.40=9.20kN/m 2
由f 0/l '0=1/8和b=I/AR 2=0.000203查《拱桥》(上册)表(I)-4得 C 1=0.78893，C 2=0.109， C 3=0.8023 F=(0.78893×11+0.109×15.690+0.8023×9.20) ×5.3125×9.0=849.609kN
四.拱圈弹性中心及弹性压缩系数
1.弹性中心 y s =[表(III)-3值]×f =0.329011×13.470=4.43177817m 2 弹性压缩系数 γ2w /f 2=(0.543/13.470)2=0.00162 μ1=[表(III)-9值]×γ2w /f 2 =11.2581×0.00162=0.0182 μ=[表(III)-11值]×γ2w /f 2 =9.795×0.00162=0.0159 μ1/(1+μ)=0.0179 五.主拱圈截面内力验算 (一)结构自重内力计算 (1)假载内力 a.求假载
由式 (∑M ?+q x l 2/32)/(∑M j + q x l 2/ 8)=0.2415 得：
q x =(∑M ?-0.215×∑M j )/(0.215/8-1/32)l 2=31.5927kN/m b.假载内力
假载q x 产生的内力可以将其直接布置在内力影响线上求得。不考虑弹性压缩的假载内力见表5。
不计弹性压缩的假载内力 表5
项 目 影 响 线 面积ω 乘 数
ω
力或力矩 (q x ω)
[表(III)-14(51)值] 拱顶截面 M 1 0.00703 -0.00470 0.00164 l 2 6556.3028 10.7523 339.694 H 1 0.06789 0.05990 0.12703 l 2/f 486.7337 61.8303 1953.38 l ／4截面
M 1 0.00887 -0.01031 0.00797 l 2 6556.3028 52.2537
1650.84
H 1 0.04040 0.08739 0.12779 l 2/f 486.7337 62.1997 1965.06 拱脚截面
M 1
0.01950 -0.01437 0.00513 l 2 6556.3028 33.6338 1062.58 H 1 0.09155 0.03625 0.12775 l 2/f 486.7337 62.1347 1963.00 V 1
0.16845 0.33155
0.5
l
80.9711
40.4856 1279.05
c.计入弹性压缩的假载内力
计入弹性压缩的假载内力计算见表6。
计入弹性压缩的假载内力 表6
项 目 拱顶截面
l /4截面 拱脚截面 cosφ 1 0.94562 0.78133 sinφ 0 0.32527 0.62412 H 1 1953.38
1965.06
1963.00 V 1 1279.05 μ1H 1/(1+μ) 34.966 35.174 35.138 N=[1-μ1/(1+μ)]×H 1cosφ
+V 1sinφ 1918.414 1824.938 2304.577 M 1 339.694 1650.84 1062.58 y =y s -y 1 4.432 1.526 -9.038 M=M 1+μ1H 1y /(1+μ)
494.663
1704.515
745.003
注：l /4截面的轴力以N ?=[1-μ1/(1+μ)]H 1/cosφ?作近似计算。
(2)“拱轴线恒载”内力 a.推力
H g =(∑M j +q x l 2/8)/f =(440591.24 +31.5927×80.97112/8)/13.470=34631.233kN b.考虑弹性压缩的内力
考虑弹性压缩的“拱轴线恒载”内力见表7。
考虑弹性压缩的拱轴线恒载内力 表7
项 目 拱顶截面
l /4截面 拱脚截面 cos φ 1 0.94562 0.78133 H'g =H g -F 33781.624 33034.665 33034.665 [1-μ1/(1+μ)]H'g 33176.933 32443.345 32443.345 N'=H'g/cos φ 33176.933 34309.072 41523.230 ΔN=μ1H'g cos φ/(1+μ) 604.691 559.164 462.014 N=N'-ΔN 32572.242 33749.908 41061.216 y=y s -y 1
4.432
1.526
-9.038
……….................................................……………………
装…………………订
……………………线
……………………………………………………………...
ΔV=μ1H'g y /(1+μ)
2679.991 902.355 -5344.355
(3)考虑确定m 系数偏差影响的恒载内力
考虑m 系数偏差影响的恒载内力等于“拱轴线m 的恒载”内力减去“假载”的内力，计算结果见表8。
考虑“五点”偏差的恒载内力 表8
截面 拱 顶 截 面
l/4截面
拱 脚 截 面
项目 拱轴线恒载
假载q x
合 计
拱轴线恒
载 假载q x
合 计
拱轴线恒
载 假载q x
合 计
水平力 33781.624 1918.414
31863.21
33034.665 1918.414
31116.242
33034.665 1918.414
31116.242
轴 力 32572.242 1918.414 30653.83
33749.908 1824.938 33749.97
41061.216 2304.577 38756.639
弯 矩
2679.991
494.663
2185.328 902.355
1704.515
-802.16 -5344.355
745.003
-6089.358
2.“恒载压力线”偏离拱轴线的影响
“恒载压力线”(指空腹式无铰拱桥不考虑拱轴线的偏离和恒载弹性压缩影响的恒载压力线，也就是人们所说的“三铰拱恒载压力线”)与拱轴线在“五点”以外的偏离影响可以用一般力学原理进行计算，参见图13。
(1)“恒载压力线”偏离拱轴线的偏离弯矩M p
计算恒载偏离弯矩Mp ，首先要计算出桥跨结构沿跨径各等分段的分块恒载对各截面的力矩，再算各截面压力线的纵坐标，然后才能求得M p 。下面按主拱圈、拱上实腹段和各集中力三部分计算各分块恒载对各截面的力矩。
a.主拱圈自重对各截面产生的力矩M l (图14)
]
d k sh 1d k sh 1[4l
A d k sh 1)(4l A M 10122110
1222
51
1221251ξξηξξξηξγξξηξξγξξξ
???+-+-=+--= 在这里，对于所要求的每一等分点而言，积分上限ξ为常数，并不计等式前面的负号，
则上式为：
()21251012
2110122251S S ξ4
l A ]d k sh 1d k sh 1[4l A M -=+-+=??γξξηξξξηξγξξ
式中：?+=ξ
ξξη0
11221d sh 1S k 可根据ξ值从《拱桥(例集)》附表1-1查得；
?
+=ξ
ξξη0
1222d sh 1S k 可根据ξ值从《拱桥(例集)》附表1-2查得
主拱圈对各截面的力矩M1的值见表9。
主拱圈自重对各截面产生的弯矩 表9
截面号 ξ S 1 S 2 ξ×S 1-S 2 M 1 (kN·m)
0 1 2 3 4 5 12 0 0 0 0 0 11 0.0833 0.07423 0.00332 0.0029 750.7887 10 0.1667 0.16345 0.01484 0.0124 3210.2688 9 0.2500 0.25089 0.03035 0.0324 8388.1218 8 0.3333 0.32928 0.05322 0.0565 14627.435 7 0.4167 0.4185 2 0.08722 0.0872 22575.439 6 0.5000 0.51470 0.12691 0.1304 33759.601 5 0.5833 0.58463 0.16987 0.1711 44296.532 4 0.6667 0.68848 0.23430 0.2247 58173.178 3 0.7500 0.78942 0.29036 0.3017 78107.912 2 0.8333 0.87228 0.36360 0.3633 94055.699 1 0.9167 0.96579 0.44393 0.4414 114275.215 0
1
1.08027
0.54789
0.5324
137834.446
b.拱上实腹段恒载对各截面产生的弯矩M 2
计算拱上实腹段的恒载时，必须将拱顶填料及面层的矩形板块和其下面的悬链线曲边三角形块分开才能准确计算，否则只能是近似的。 (a)矩形板块
从拱顶到每个截面的矩形板块的重力： P 1=γ1B 0h ’d l ·ξ1/2
对实腹段里每个截面的力矩： M i =P i (l ·ξ/2)/2=(l 2/4)γ1B 0h ’d ξ2i /2 对空腹段里每个截面的力矩：
M i =P k [l ·ξi /2- (l /2)ξk /2]= (l 2/4)γ1B 0h ’d ξk (ξi -ξk /2) ( i 式中k 表示空、实腹段的分界点，取为： l 2B 0h ’d /4=248754.3749kN·m 各截面的力矩见表10。 (b)悬链线曲边三角形块 从拱顶到任意截面的重力(参见表11) P i =l ·f 1γ2 B 0(sh k ξi -k ξi )/[2(m -1)k ] 每一块P i 的重心的横坐标： ηi =[(sh k ξi -k ξi /2)- (ch k ξi -1)/k ξi ]/(sh k ξi -k ξi ) 在实腹段里，截面重心到任意截面的力臂为l ·(1-ηi ) ·ξi /2，在空腹段里，整块曲边三角形面积的重心到每个截面的力臂为l ·(ξi -ηk ξk )/2。每个截面的力矩见表10。 c.各集中力对各截面的力矩M 3 拱上空腹段的腹孔和横隔板等各集中力及其相应的横坐标l x 。在前面已经求出，各竖向集中力到截面的力臂a =l ·ξi /2-l x (取a >0)，产生的力矩M'3=P a ；腹拱水平推力H'g 作用在第7 ……….................................................…………………… 装…………………订 ……………………线 ……………………………………………………………... 与第8截面之间，对0~7截面产生的力矩M"3=H'g(y1-e)。具体计算见表11。 d.计算偏离弯矩M p 上部结构恒载对拱圈各截面重心的弯矩：M i=M1+M2+M3 压力线的纵坐标：y i=M i/H g 式中，H g为不计弹性压缩的恒载水平推力：H g=∑M j/f=33976.8645kN 拱上实腹段恒载对各截面产生的力矩表10 区间截 面ξ 悬链线曲边三角形矩形块 M2=MΔ+M恒号kξP ηlξ(1-η)/2MΔξ2/2 M恒 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实腹段12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0.0833 0.1310 24.8538 0.7500 0.8433 20.9592 0.0035 876.4876 897.4468 10 0.1667 0.2622 198.8304 0.7502 1.6845 334.929 0.0139 3168.4987 3503.4277 9 0.2500 0.3933 695.9064 0.7504 2.5263 1758.068 0.03125 7373.9109 9131.9789 分 界 点 0.3265 0.5136 1366.7665 0.7508 (ξ1-0.263)/2 (ξ1-0.1751)ξx 空腹段 8 0.3333 1366.7665 0.7508 2.8461 3889.9548 0.0555 13419.1076 17309.0624 7 0.4167 1366.7665 0.7508 6.2226 8504.8412 0.0827 20053.0754 28557.9166 6 0.5000 1366.7665 0.7508 9.5951 13120.958 0.1099 28654.1432 41775.1012 5 0.5833 1366.7665 0.7508 14.0484 19200.883 0.1372 33297.2079 52498.0927 4 0.6667 1366.766 5 0.7508 16.3440 22338.432 0.1644 40775.1819 63113.6139 3 0.7500 1366.7665 0.7508 19.7165 26947.852 0.1916 48965.2466 75913.0986 2 0.833 3 1366.7665 0.7508 23.0889 31557.135 0.2188 51929.3112 83486.4462 1 0.9167 1366.7665 0.7508 26.4654 36172.02 2 0.2460 60507.2852 96679.3072 0 1.0003 1366.7665 0.7508 29.8500 40797.980 0.2733 69111.6284 109909.6084 各截面上“恒载压力线”偏离拱轴线的值：Δy=y1-y i 偏离弯矩具体数值见表12。 (2)偏离弯矩M p在弹性中心产生的赘余力 g 2 12 1 s s s 2 2 2 2 s p 2 22 2p 2 g 12 12 s 2 1 s p 1 11 1p 1 H ] 5 (III) )[ (1 cos ) y - y(y 2 E A ds N E I ds M ds E I M M X H cos 1 cos y E I ds M ds E I M M X l f l ? - + - = + - = - = - = - = - = ∑ ?? ? ∑ ∑ ? ? 值 表 μ ? ? ? δ ? ? ? ? ? δ ? ? 赘余力各项的计算见表13。 由表13得 ΔX1=-400.9854kN·m ΔX2=547.3724kN (3)“恒载压力线”偏离拱轴线的附加内力 “恒载压力线”偏离拱轴线在拱圈任意截面中产生的附加内力为 ΔM=ΔX1-ΔX2 (y s-y1)+M p；ΔN=ΔX2cosφ；ΔQ=6ΔX2sinφ 拱顶、l/4截面、拱脚三个截面的附加内力见表14。 (4)空腹式无铰拱的恒载压力线 空腹式无铰拱桥在恒载作用下考虑压力线与拱轴线的偏离以及恒载弹性压缩的影响之后，拱中任意截面存在三个内力 M g =[μ1H g /(1+μ)-ΔX 2](y s -y 1)+ ΔX 1+M p ；N g =H g /cosφ- [μ1H g /(1+μ)-ΔX 2]cosφ Q g =7[μ1H g /(1+μ)-ΔX 2] s inφ 这三个力的合力作用点的偏心距为： e i =M g /N g 拱上各集中力对各截面产生的力矩 表11 截面 竖向力 P 0 P 1 P 2 P 3 P 18(柱） P 4 P 17(柱） P5 P= 57.8767 58.5446 59.3443 60.2985 854.6327 63.1861 1457.5528 64.6013 l x = 0 5 10 15.5 15.5 20.5 20.5 25.5 ξ a M M M M M M M M 12 0 0 0 0 11 0.0833 3.378 195.5075 4.9873 10 0.1667 6.7476 390.5288 156.3768 9 0.2500 10.1214 585.7932 401.7659 85.4554 8 0.3333 13.4952 781.0576 574.3819 337.6920 12.3454 176.8827 7 0.4167 16.869 976.3221 823.5987 598.9285 223.4851 3523.8314 6 0.5000 20.2428 1171.5865 1009.4387 829.1650 509.5759 6735.7801 154.5107 4003.4628 5 0.5833 23.6166 1366.8509 1287.3864 1001.4015 776.6667 9603.7288 412.1520 9456.1814 42.1665 4 0.6667 26.9904 1562.1153 1539.4333 1138.6380 983.7574 11231.6775 698.7934 15325.9001 3001764 3 0.7500 30.3642 1757.3797 1799.6556 1343.8745 1010.8482 13874.6262 933.4348 20098.6187 578.1863 2 0.8333 33.738 1931.0098 1987.2345 1651.1110 1347.9390 18754.5749 1028.0761 28745.3373 785.1961 1 0.9167 37.1118 2147.9085 2234.1819 1876.3475 1655.0298 20643.5237 1321.7175 35489.0560 998.2060 0 1.0000 40.4856 2341.1729 2547.7786 2098.5840 1852.1205 22098.4724 1654.3589 41984.7746 1256.2159 截面 竖向力 P 6 P 15(柱) P7 P 14(柱) P 8 P 13(柱) 腹拱水平力 合 计 P= 72.3476 1746.8101 80.5643 1934.4927 83.7267 1987.8843 F 915.2315 l x = 30.5 30.5 35.5 35.5 40.50 40.50 e 0.0426 ξ M M M M M M M M 3 12 0 0 11 0.0833 200.4948 10 0.1667 546.9056 9 0.2500 1073.0145 8 0.3333 1.62 1287.1368 1882.3596 7 0.4167 2.76 1987.9185 6146.1658 6 0.5000 3.45 2978.2531 14413.5197 5 0.5833 4.89 4021.6068 23946.5342 4 0.6667 6.22 5820.0577 35482.084 3 0.7500 200.873 4567.0196 8.34 7098.4593 46164.5163 2 0.8333 498.6599 10118.9505 63.8573 1092.4034 10.76 9234.7220 68004.3498 1 0.9167 791.5379 17863.8815 392.7019 8123.5891 12.43 10987.9324 93537.6813 ……….................................................…………………… 装…………………订 ……………………线 ……………………………………………………………... 0 1.0000 965.4159 23987.8124 732.5465 14524.7748 246.2711 5008.2960 13.47 12458.7980 121312.9907 所以，空腹式无铰拱桥恒载压力线的纵坐标：y=y1-e i/cosφ 空腹式无铰拱恒载压力线的纵坐标值见表15。 3.空腹无铰拱的实际恒载内力 空腹式无铰拱的实际恒载内力等于计人拱轴系数m的偏差影响的内力与“压力线”及拱 轴线偏离的附加内力之和，其结果见表16。 (二)活载内力计算 1.汽车-A级和人群荷载内力 车道荷载的均布荷载标准值q M采用10.0KN/m，计算剪力时，均布荷载标准值q Q采用 15.0KN/m，所加集中力荷载P采用300KN 人群荷载K2=2·b·g人=2×1.25×3.5=8.75kN 偏离弯矩M p表12 截面号主拱圈拱上实腹段集中力合计 “恒载压 力线” 拱轴线偏心偏离弯矩M1M2M3M i=M1+M2+M3y1=Mi/H g y1Δy=y l-y i M p=H gΔy 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 0 0 0 0 0 0 0 0 11 750.7887 897.4468 200.4948 1848.7303 0.053383 0.0765 0.023117 800.5702 10 3210.2688 3503.4277 546.9056 7260.6021 0.209654 0.3075 0.097846 3388.5276 9 8388.1218 9131.9789 1073.0145 18593.1152 0.65372 0.6967 0。04298 1488.4504 8 14627.435 17309.0624 1882.3596 33818. 5119 1.20334 1.2521 0.04876 1688.6189 7 22575.439 28557.9166 6146.1658 57279.5214 1.9043 1.980 0.0757 2621.5843 6 33759.601 41775.1012 14413.5197 89948.2219 2.2.8523 2.8961 0.0438 1516.8480 5 44296.532 52448.0927 23946.5342 120741.1589 3.985 4.015 0.0300 1038.93699 4 58173.178 63113.6139 35482.084 156768.8759 5.1882 5.3561 0.1679 5814.5840 3 78107.912 75913.0986 46164.5163 200485.5268 6.5894 6.9425 0.3531 12228.2884 2 94055.699 83486.4462 68004.3498 245546.495 8.74327 8.80141 0.05814 2013.4599 1 114275.215 96679.3072 93537.1813 304492.2035 10.87363 10.9648 0.09117 3157.3295 0 137834.446 109909.6084 121312.9907 369057.0451 13.04507 13.470 0.42493 14715.8498 冗余力ΔX 1、ΔX 2计算表 表13 截面 Δy cos φ 1/cos φ Δy/cos φ y s -y 1 ( y s -y 1)Δy/cos φ y1 1 2 3 4 5 6 7 8 12 0 1.00000 1 0 4.432 0 0 11 0.023117 0.99897 1.01317 0.023141 4.3555 0.100791 0.0765 10 0.097846 0.99581 1.00421 0.098257 4.1245 0.40526 0.3075 9 0。04298 0.99038 1.00971 0.043397 3.7353 0.162101 0.6967 8 0.04876 0.98243 1.01788 0.049632 3.1809 0.15787 1.2511 7 0.0757 0.97160 1.02923 0.077913 2.452 0.191043 1.98 6 0.0438 0.95747 1.04440 0.045746 1.5359 0.07026 2.8961 5 0.0300 0.93962 1.06426 0.031928 0.417 0.013314 4.015 4 0.1679 0.91752 1.08989 0.18299 -0.9241 -0.16910 5.3561 3 0.3531 0.8908 1.12257 0.39639 -2.5105 -0.995137 6.9425 2 0.05814 0.85919 1.16389 0.067668 -4.36941 -0.29567 8.80141 1 009117 0.82262 1.21653 0.110829 -6.5328 -0.72402 10.9648 0 0.42493 0.78133 1.27987 0.54385 -9.038 -4.91532 13.47 ∑ 14.0556 1.65091 -5.99627 “压力线”偏离拱轴线的附加内力 表14 项 目 拱 顶 截 面 l/4截面 拱脚截面 cosφ 1 0.95747 0.78133 sinφ 0 0.28853 0.62412 y=y s -y 1 4.432 1.5359 -9.038 ΔN=ΔX 2cosφ 547.3724 524.0927 427.6785 ΔQ=ΔX 2sinφ 0 157.3336 341.6261 M p 0 1516.8480 14715.8498 ΔX 1 -400.9854 -400.9854 -400.9854 ΔM=ΔX 1-ΔX 2y+M p -2485.3138 275.153331 19262.0162 恒载内力汇总 表 8 恒载内力汇总表 项目 截面 拱脚 L/4 拱脚 M （kNm ） N(kN) M （kNm ） N(kN) M （kNm ） N(kN) 无矩内力 0 32912.24 28425.58 26867.33 弹性压缩内力 -20119.2 -2519.12 -76.2063 -3777.82 3271.751 -2546.19 压力线偏离内力 19262.016 -290.82 275.15333 -360.4 -2485.313 -375.91 合计 -857.26 30102.3 198.947 24287.36 786.438 23945.23 ……….................................................………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………... 不计弹性压缩的汽车-A 级及人群荷载内力见表17。 计人弹性压缩的汽车-A 级及人群荷载内力见表18。 五、温度变化、混凝土收缩徐变引起的内力 （一）温度变化和混凝土收缩内力 1、月平均最高气温 37℃ ； 月平均最低气温 3℃ ； 拱圈合拢温度 15℃ 规范规定，考虑混凝土徐变影响，温度变化内力应乘以折减系数0.7。 温度升高值 1t ?=（37℃-15℃）?0.7=15.4℃； 温降值 2t ?=（3℃-15℃）?0.7=-8.4℃ 1、 主拱圈分5段预制，然后吊装合拢成拱，因此混凝土收缩内力按温降8℃考虑。规范 规定，考虑混凝土徐变影响，拱圈混凝土的收缩内力应乘以折减系数0.45. 3t ?=-8℃?0.45=-3.6℃ 2、 内力计算 1） 单位温变引起弹性中心的赘余力 拱圈采用30号混凝土，弹性模量kPa MP E 7 4 103103?=?= 查附表（Ⅲ）-5，EI Lf EI dS Y s 2 2095463.0? =? kN EI dS Y tL H s t 328.254856.110347 .139711.80095463.0)0159.01(9711 .801101)1(72 521=???? ?+???=+?=-=?μα kN H t 0512.3904.15328.254.15=?== kN H t 7552.2124.8328.254.8-=-?=-=）（ ?cos t H N = )(1y y H y H M s t t --=-= ……… (2）内力计算表 温度和混凝土收缩内力表9 项目拱脚L/4 拱顶 单位温变（△t=1℃） 0.78133 0.95747 1.00000 4.432 1.5359 -9.038 25.328 25.328 25.328 N（kN）19.790 24.251 25.328 M(kN.m) 87.709 37.247 -228.914 温升（△t1=15.4℃）N（kN）304.759 373.462 390.0512 M(kN.m) 1728.707 599.080 -3525.283 温降（△t2=-8.4℃）N（kN）-166.232 -203.707 -212.7552 M(kN.m) -942.931 -326.771 1922.881 混凝土收缩（△t3=-3.6℃）N（kN）-71.239 -87.303 -91.181 M(kN.m) -404.113 -140.045 824.092 （六）主拱结构的强度和稳定计算 根据桥规(JTJ022-85)的规定，构件按极限状态设计的原则是：荷载效应不利组合的设计 值小于或等于结构抗力效应的设计值。即 S d(γs0ψΣγsl Q)≤R d(R j/γm，αk) 计入荷载安全系数的荷载组合表10 荷载类型项目 拱脚L/4 拱顶 M(kN.m) N(kN) M(kN.m) N(kN) M(kN.m) N(kN) 永久荷载结 构 自 重 基本效应-857.26 30102.3 198.947 24287.3 6 786.438 23945.2 3 荷载安全系数 1.2 -1028.712 36122.7 6 238.736 4 2914.03 2 943.752 6 28734.2 76 荷载安全系数 0.9 -771.534 27091.8 179.052 3 21858.6 24 707.794 2 21550.7 07 混 凝 基本效应-404.113 -71.239 -140.04 -87.303 824.092 -91.181 荷载安全系数-565.7582 -99.734-196.05-122.221153.72-127.65 ? cos ) ( 1 m Y Y s - ) ( 1 kN H t= 土收缩 1.4 6 6 42 88 34 可变 荷载 汽 车 和 人 群 Mmax 时基本效应 4447.74 1059.63 2883.02 439.835 2006 981.85 荷载安全系数 1.4 6226.836 1483.482 4036.228 615.769 2808.4 1374.59 Mmin 时基本效应 -3813.3 398.593 -2355.1 1091.97 -1083.7 890.46 荷载安全系数 1.4 -5338.62 558.0302 -3297.14 1528.758 -1517.18 1246.644 其他 可变 荷载 温 度 变 化 温升基本效应 1728.707 304.759 599.080 373.462 -3525.283 390.0512 荷载安全系数 1.4 2420.1898 426.662 6 838.712 522.8048 -4935.3962 406.071 7 温降基本系数 -942.931 -166.232 -326.771 -203.707 1922.881 -212.7552 荷载安全系数 1.4 -1320.103 4 -232.7248 -457.4794 -285.1898 2692.0334 -297.85728 荷载组合计算表 表11 项目 拱脚 L/4 拱顶 M （kN.m ） N(kN) M （kN.m ） N(kN) M （kN.m ） N(kN) 荷载组合Ⅰ 1 Mmax 时 5014.0094 41789.84 4156.086 2 32367.122 4098.82 30345.5 2 Mmin 时 -8204.921 38006.27 -2838.18 30901.359 -244.08 29457.95 荷载组合Ⅱ 1 Mmax+温升 7826.965 39883.46 3976.602 30093.44 3198.35 29174.74 2 Mmax+温降 198.738 3866.917 4710.43 29864.805 5023.69 28242.42 3 Mmin+温升 -500.646 32379.95 -3671.466 31203.172 -1126.5 30024.28 4 Mmin+温降 -9236.7 37223.47 -2333.308 32133.794 600.332 30261.27 注：荷载安全系数的取值：结构自重弯矩与汽车荷载弯矩同号时恒载系数取1.2，异号时取0.9，其余荷载系数取值见表中。 (一)正截面受压强度验算 1.荷载组合 根据桥规(JTJ021-89、JTJ022-85))的规定，本设计得如下两种组合： S I =γs0ψΣγsl S=1.03×1×[恒 恒S +1.4(汽S +人S )) S II =γs0ψΣγsl S=1.03×0.8×[S I /1.03+1.4S t ] ……… 每种荷载组合的设计值见表23。 2.拱圈截面抗力 主拱圈为30号钢筋混凝土，抗压极限强度R j a =21MPa ，安全系数γm =1.54，根据桥规(用 022-85)第3.0.2条规定，拱圈截面抗力效应的设计值 R N =αAR j a /γm =α×6.318×21×103/1.54=84508.28αkN 具体数值计算见表12。 拱圈抗力效应设计值 表12 截面 编号 e0=Mj/Nj a=[1-(e0/y)3]/[1+(e0/rw)2] RN=aARja/γ m 拱脚截面 1 0.1473846 0.93884578 79340. 2 2 -0.237537 0.8585474 72554.4 3 0.174734 0.8843620 74735.9 4 0.05532622 0.9724641 82142.1 5 -0.0143576 0.9958594 84085.7 6 -0.244667 0.78845575 66630.9 L/4截面 1 0.116661 0.9387649 79333.4 2 -0.078723 0.9742045 82328.3 3 0.1069038 0.95484789 80692.6 4 0.1230669 0.90464747 76450.2 5 -0.0938203 0.9388822 79343.3 6 -0.077662 0.9747675 82375.9 拱顶截面 1 0.13411276 0.945267 79860.3 2 -0.0088405 0.9997558 84507.5 3 0.10640457 0.96267772 81381.2 4 0.17708132 0.9026345 76507.2 5 -0.0449967 0.995677 84142.7 6 0.0183843 0.997442 84254.5 注：①正弯矩的容许偏心距[e 0]=0.6y 上=0.6×0.722=0.4332m ； ②负弯矩的容许偏心距[e 0]=0.6y 下=0.6×0.778=0.4668m 。 表23和表24说明，荷载效应的最不利组合设计值N j 均小于拱圈截面抗力效应的设计值R N ，且轴向力的偏心距e 0。也都小于桥规(JTJ022-85)表3.0.2-1的规定值。 (二)正截面受剪强度计算 主拱圈的抗剪强度验度，一般只需考虑拱脚截面。桥规(JTJ022-85)第3.0.7条指出，其验算公式为： Q j ≤AR j a /γm +μN j 式中： Q j —荷载剪力的最不利组合设计值； N j —与Q j 相应的设计值。 每种荷载的剪力Q 和轴力N 无等代荷载可查， 需按下式计算(图15)： N=Hcos ωj +Vsin ωj =0.78133H+0.62411V Q=Hsin ωj -Vcos ωj =0.62411H -0.78133V α 桥梁工程课程设计（本科） 专业道路桥梁与渡河工程班级15春 姓名炜灵 学号9 理工大学网络教育学院 2016年12月 一、课程设计目的 本课程的任务和目的：学生通过本课程的设计练习，使学生掌握钢筋混凝土简支T梁设计计算的步骤和法，学会对T梁进行结构自重力计算、汽车荷载和人群荷载力计算、作用效应组合；在汽车和人群荷载力计算时，学会用偏心受压法和杆杠原理法求解荷载横向分布系数。 二、课程设计题目 装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计 三、课程设计任务与指导书（附后） 四、课程设计成果要求 设计文本要求文图整洁，设计图表装订成册，所有图表格式应符合一般工程设计文件的格式要求。 五、课程设计成绩评定 课程设计文本质量及平时成绩，采用五级制评定：优、良、中、及、不及。 装配式钢筋混凝土简支T形梁桥 课程设计任务与指导书 一、设计容 根据结构图所示的一标准跨径为L b=25m的T形梁的截面尺寸，要求对作用效应组合后的最不利的主梁（一根）进行下列设计与计算： 1、行车道板的力计算； 2、主梁力计算； 二、设计资料 1、桥面净宽：净-7（车行道）+2×1.0（人行道）+2×0.25（栏杆）。 2、设计荷载：公路-II级，人群3.5kN/m2。 4、结构尺寸图： 主梁：标准跨径Lb=25m（墩中心距离）。 计算跨径L=24.50m（支座中心距离）。 预制长度L’=24.95m（主梁预制长度）。 横隔梁5根，肋宽15cm。 桥梁纵向布置图（单位：cm） 桥梁横断面图（单位：cm） T型梁尺寸图（单位：cm） 三、知识点（计算容提示） 1、行车道板计算 1）采用铰接板计算恒载、活载在T梁悬臂根部每延米最大力（M和Q）。 2）确定行车道板正截面设计控制力。 2、主梁肋设计计算 1）结构重力引起力计算（跨中弯矩和支点剪力），剪力按直线变化，弯矩按二次抛物线变化。 桥梁工程课程设计及计算书 设计题目: 桥梁工程课程设计 学院：土木与建筑学院 指导老师：汪峰 姓名： 学号： 班级： 2014年6月 一、基本资料 1．标准跨径：20 m 计算跨径：19.50 m 主梁全长：19.96 m 2．桥面净宽：净7.5 m+2×0.25 m 3. 车辆荷载：公路— 级 4. 人群荷载：3.0 KN/m2 5. 选用材料： 钢筋：采用HRB300钢筋，HRB335钢筋。 混凝土：主梁C40 人行道及栏杆：C25 桥面铺装：C25（重度24KN/m） 6. 课程设计教材及主要参考资料： 《桥梁工程》.姚玲森编.人民交通出版社，1990年 《桥梁工程》.邵旭东等编.人民交通出版社，2007年 《桥梁工程》.范立础编.人民交通出版社，2001年 《简支梁桥示例集》.易建国编.人民交通出版社，2000年 《桥梁工程课程设计指导书》.桥梁教研室.哈尔滨工业大学教材科， 2002年 《梁桥设计手册》.桥梁编辑组.人民交通出版社，1990年 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）人民交通出版社北京 《拱桥设计手册（上、下）》.桥梁编辑组.人民交通出版社，1990年 《配筋混凝土结构设计原理》袁国干主编，同济大学出版社 二、桥梁尺寸拟定 1．主梁高度：h=1.5m 梁间距：采用5片主梁，间距1.8m。 2．横隔梁：采用五片横隔梁，间距为4×4.85m,梁高1.0m, 横隔 梁下缘为15cm,上缘为16cm。 3．主梁梁肋宽：梁肋宽度为18cm。 4．桥面铺装：分为上下两层，上层为沥青砼厚2.0cm, 下层为C25 防水混凝土垫层厚10.0cm。桥面采用1.5%横坡。 5．桥梁横断面及具体尺寸：（见作图） 桥梁工程课程设计计算书 The pony was revised in January 2021 《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： 27 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 m 2． 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 m 4.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：1 0.3332oq 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：()1 1012112H cm =+= 22 3344 1111100162111621127.86181001810027.861221223291237.580.03291x 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 221 1 12Ti i i Gl I E a I β=+∑∑ 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： 桥梁工程课程设计报告书 一、设计资料 1 桥面净宽净-7 +2×1.5m人行道 2 主梁跨径及全长 标准跨径 l=21.70m（墩中心距离） 计算跨径l=21.20m（支座中心距离） 主梁全长l =21.66m（主梁预制长度） 全 3 设计荷载 公路—I级；人群荷载3.02 kN/ m 4 设计安全等级 二级 5 桥面铺装 沥青表面处厚5cm（重力密度为233 kN/），混凝土垫层厚6cm（重力密度为 m 243 m m kN/ kN/），T梁的重力密度为253 6 T梁简图如下图 主梁横截面图 二、 设计步骤与方法 Ⅰ. 行车道板的力计算和组合 （一）恒载及其力（以纵向 1m 宽的板条进行计算） 1）每延米板上的恒载 g 沥青表面 1g ： 0.05×1.0×23 1.15kN m / 混凝土垫层 2g ： 0.06×1.0 ×24 1.44kN m / T 梁翼板自重3g ：30.080.14g 1.025 2.752+= ??=kN m / 合计：g=g 5.34i =∑kN m / 2）每米宽板条的恒载力 悬臂板长 ()0160180.712l m -= = 弯矩 2211 5.34(0.71) 1.3522 Ag M gl =-=-??=-·kN m 剪力 0 5.340.71 3.79Ag Q gl ==?=kN （二）汽车车辆荷载产生的力 60 ５0 1）将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为 140kN ，轮压分布宽度如图 5 所示，车辆荷载后轮着地长度为 a 2 0.20m ，宽度 b 2 0.60m ， 则得： a 1 a 2 2H 0.2 2×0.11 0.42m b 1 b 2 2H 0.6 2× 0.11 0.82m 荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度： 12l 0.421.420.71 3.24m o a a d =++=++?= 2）计算冲击系数μ 结构跨中截面的惯矩c I ： 翼板的换算平均高度：()1814112 h =?+=cm 主梁截面重心位置：()()11130 1601811130182241.18160181113018 a -??+??==-?+?cm 则得主梁抗弯惯矩： ()()22 326411111301601811160181141.2181813041.2 6.6310122122c I m ????=?-?+-??-+??130+??-=? ? ????? 结构跨中处单位长度质量c m ： 3 315.4510 1.577109.8 c G m g ?===? 22/Ns m 混凝土弹性模量E ： 《桥梁工程》课程设计任务书 一、设计题目 1.钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计 二、设计基本资料 1．标准跨径（计算跨径）：20m（19.5m）、25m（24.5m）、30m（29.5m）。 2．桥面净空：①净-0.5m（栏杆）+8m（车道）+0.5m（栏杆）、②净-8.5+2×1.0m（人行道）、③净-9.25+2×1.0m（人行道）+2×0.5m（栏杆）。 3．设计荷载：①公路-I级，人群3.5KN/m2；②公路-Ⅱ级，人群3.0KN/m2。 4．截面形式：空心板、T型截面、箱型截面。 5. 结构重要性系数：1.0。 6．材料:①钢筋：主筋采用Ⅲ级钢筋（HRB400），其他钢筋采用Ⅱ级钢筋（HRB335）；②混凝土：C40。 7．材料容重：水泥砼24 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3 三、设计内容 1. 荷载横向分布系数计算 2．主梁的设计计算（恒载、活载及人群） 3．行车道板的设计计算（悬臂板、铰接悬臂板、单向板） 4．横隔梁设计计算 5．桥面铺装设计 四、要求完成的设计图及计算书 1．钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（可手工制图或CAD出图） 2．桥面构造横截面图（可手工制图或CAD出图） 3．荷载横向分布系数计算书 4．主梁内力计算书 5．行车道板内力计算书 6．横隔梁内力计算书 五、参考文献 1．《桥梁工程》（第3版），邵旭东、金晓勤主编，2012，武汉理工出版社。 2．《梁桥》（公路设计手册），2005，人民交通出版社。 3．《桥梁计算示例集》（砼简支梁（板）桥），易建国主编，2002，人民交通出版社。 4．中华人民共和国行业标准.《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）.北京：人民交通出版社，2004。 5．中华人民共和国行业标准.《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)含条文说明.北京：人民交通出版社，2004。 6．中华人民共和国行业标准.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。 六、课程设计学时 1.学时安排：1周(第9周)。 七、附注 本科桥梁工程课程设计 4×25 m预应力钢筋混凝土T梁桥设计净—11+2×0.75m 学院（系）： 专业： 学生： 学号： 指导教师： 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）:建筑工程与力学学院 一设计资料 (4) 二构造布置 (4) 2.1截面布置 (4) 2.1.1主梁间距与主梁片数 (4) 2.1.2主梁跨中截面主要尺寸拟定 (5) 2.2横截面沿跨长的变化 (8) 2.3横隔梁的设置 (8) 三．主梁作用效应计算 (9) 3.1永久作用效应计算 (9) 3.1.1永久作用集度 (9) 3.1.2永久作用计算 (10) 3.2可变作用效应计算 (12) 3.2.1冲击系数和车道折减系数 (12) 3.2.2计算主梁的荷载横向分布系数 (12) 3.2.3 计算可变作用效应 (17) 3.3主梁作用效应组合 (23) 四.参考文献 (24) 一设计资料 1.桥梁类型: 预应力混凝土连续梁桥 2.桥梁跨径: 20+55+20m，主跨：标准跨径:55.00m;主梁全长:54.96m;计算跨径:54.50m 3.桥面净空：净—7.0m+1.0m×2=9.0m 4.设计荷载: 公路-Ⅰ级，根据《公路桥涵设计通用规》：均布荷载标准值为qk=10.5 kN/m；集中荷载取Pk=360 kN。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。人群载荷标准值为3.0 kN/m2 。每侧人行柱防撞栏重力作用分别为1.52 kN/m和4.99 kN/m 二构造布置 2.1截面布置 2.1.1主梁间距与主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济。同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。上翼缘宽度一般为1.6～2.4 m或更宽。本设计拟取翼板宽为2250 mm（考虑桥面宽度）。由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段 的小截面（b i =1550 mm）和运营阶段的大截面（b i =2250 mm），净-7.0 m+2 ×1.0 m的桥宽选用四片主梁，如图2.1所示。 桥梁工程课程设计 第一篇设计资料及设计概况 1、设计资料 1、人群荷载3.5kn/m 2、每侧栏杆和人行道重8.54kn/m2。1.5%的桥面横坡，边缘最小厚度8cm；容重r1为24kn/m3；沥青混凝土2cm，容重r2为21kn/m3； 2、设计荷载：公路I级，桥面净宽：7+2×0.5，计算跨径：23.5米，混凝土标号：C35， 主梁根数：5，横隔梁根数：3 第二篇简支T梁设计 一、行车道板计算 公路I级，桥面铺装为8cm厚水泥混凝土垫层及2cm沥青混凝土面层，T梁翼板采用C35混凝土。（水泥混凝土容重r1为24kn/m3；沥青混凝土，容重r2 为21kn/m3,C35混凝土容重r3为261kn/m3） T梁横断面图（单位：cm）图（1） （一）恒载及内力（以纵向1m宽板条进行计算） 1、每米板条结构自重 沥青表面处g10.02x1x21=0.42kn/m 混凝土表面处g20.08x1x24=1.92kn/m T梁翼板自重g3(0.08+0.16)/2x26=3.12kn/m 合计g g=∑g i=0.42+1.92+3.12=5.46kn/m 2 11 M a,g=2gl2=2x5.46x1.82=-4.92kn/m Q a，g=gl0=5.46x1.8=9.83kn （二）车辆荷载产生的内力 将车辆荷载后轮作用在铰缝轴线上图（1），后轮轴作用力为P=140kn， 轮压宽度如图（2）所示。车辆荷载后轮着地长度 a2=0.2，b2=0.60m，H=0.10m，则 a1=a2+2H=0.20+2x0.10=0.40m;b1=b2+2H=0.60+2x0.10=0.80m 又因为a=a1+2l0=0.20x1.8=2.20m>1.4m,所以后轮有效宽度发生重叠。 则：a=a1+d+2l0=0.40+1.40+1.8=3.60m 冲击系数1+u=1.3 作用每米板条上的弯矩 2p2x140 M a，p=-（1+u）4a(l0-b1/4)=-1.3x4x3.6=-18.96kn.m 2p2x140 Q a,p=(1+u）4a=1.3x4x3.6=25.28kn (三)内力组合 承载能力极限状态 M ud=1.2M a,g+1.4M a,p=1.2x(-4.92)+1.4x(-18.96)=-32.45kn.m Q ud=1.2Q a,g+1.4Q a,p=1.2x9.83+1.4x25.28=47.19kn 所以行车道板的设计内力为 M ud=-32.45kn.m Q ud=47.19kn 正常使用极限状态 M sd=M a,g+0.7M a,p/1.3=-4,92+0.7x(-18.96)/1.3=15.13kn.m Q sd=Q a,g+0.7Q a,p/1.3=9.83+0.7x25.28/1.3=23.44kn 二、主梁内力计算 （一）恒载内力计算 纵断面图 钢筋混凝土T 型梁桥设计计算书 1 行车道板内力计算 1.1恒载产生的内力 以纵向1米宽的板条进行计算如图1.1所示。 图1.1铰接悬臂板计算图示（单位：cm ） 沥青混凝土面层：= 0.02×1.0×21= 0.42/kN m C25号混凝土垫层：=0.06×1.0×24=1.44/kN m T 形翼缘板自重： = 0.100.16 1.025 3.25/2 kN m +??= 合计：g=i g ∑=++=0.42+1.44+3.25=5.11/kN m 每米宽板条的恒载内力： 弯距：22011 5.110.95 2.3122AG M gl kN m =-=-??=-? 剪力：0 5.110.95 4.85AG V gl kN ==?=1.2荷载产生的内力 按铰接板计算行车道板的有效宽度如图1.2所示）。 由<<桥规>>得=0.2m ，=0.6m 。桥面铺装厚度为8cm ，则有： =+2H=0.2+2×0.08=0.36m =+2H=0.6+2×0.08=0.76m 荷载对于悬臂板的有效分布宽 度 为:=+d+2=0.36+1.4+1.90=3.66m 冲击系数采用1+=1.3， 作用为每米宽板条上的弯矩为： 01(1)/2(/4)AP M P a l b μ=-+??- 1.3140/2/3.66(0.950.76/4)=-??-18.90KN m =-? 作用于每米宽板条上的剪力为： 图1.2 荷载有效分布宽度图示（cm ） 140(1) 1.324.8622 3.66 AP P V KN a μ=+=?=? 1.3内力组合 承载能力极限状态内力组合： 1.2 1.4 1.2 2.31 1.418.9029.23j Ag Ap M M M KN m =+=-?-?=-? 1.2 1.4 1.2 4.85 1.424.8640.62j Ag Ap V V V KN =+=?+?= 1.4 截面设计、强度验算 （HRB335钢筋：335sk f MPa =，280sd f MPa =，C25混凝土：16.7,ck f MPa = 1.78,11.5, 1.23tk cd td f MPa f MPa f MPa ===） 翼缘板的高度：h=160mm ；翼缘板的宽度：b=1000mm ；假设钢筋截面重心到截面受拉边缘距离=35mm ，则=125mm 。 按<<公预规>>5.2.2条规定：010()2d u c x M M f bx h γα==- 1.029.2311.51000(0.125)2 x x ?=???- 解得：x=0.0224m 验算00.550.1250.0688()0.0224()h m x m ξ=?=>= 按<<公预规>>5.2.2条规定：sd s cd f A f bx = 211.5 1.00.0224/280920s A mm =??= 查有关板宽1m 内钢筋截面与间距表，考虑一层钢筋为8根由规范查得可供使 广东工业大学课程设计任务书 一、课程设计的内容 1、教学目的： 学生通过桥梁工程设计的训练，可以进一步掌握在桥梁工程课本中所学到理论知识，并经过亲自做桥梁工程设计来熟悉设计方法、计算理论、计算公式，熟悉在桥梁设计中如何运用桥梁规范，为今后的毕业设计及走上工作岗位打下一个良好的专业基础。 2、设计基本资料： 说明：学生共分为四个小组，每个小组基本资料不同，简支梁主梁高H 分别取为：130CM、133CM、135CM、139CM，见图1。 1）桥面净宽：净7+2×0.75M 2）设计荷载：汽车“公路—Ⅰ级，人群荷载：3KN/M2 3）材料：主筋：Ⅱ级，构造筋：Ⅰ级 混凝土：桥面铺装：C25，主梁：C30 4）结构尺寸：详见图1、图2 主梁：计算跨径：L=1950cm 全长：L=1996cm 人行道、栏杆每延米（两侧）重2.0KN/m（为每片主梁分到的值）。 沥青混凝土厚2cm 3、设计计算内容： 1）计算行车道板内力，并据此计算和配置翼板主筋。 行车道板按铰接板计算; 汽车荷载：按车辆荷载计算。 2）主梁设计计算： ①、计算主梁1＃、2＃、3＃在汽车、人群荷载作用下的横向分布系数。 支点用杠杆法，跨中用G —M 法。 ②、桥梁沿跨长纵向按IL(影响线)布载求活载内力。 ③、计算活载跨中弯矩时，不考虑横向分布系数沿桥长方向的变化，计 算支点活载剪力时，要计入横向分布系数沿跨长方向的变化的影响。 ④、主梁控制截面：M 中 、M 1/4 、Q 支点 ⑤、主梁跨中截面受拉主筋计算（其余钢筋不算）。 ⑥、计算活载挠度及预拱度。参见教材第172页公式。 3）横隔梁内力计算，并据此计算配置主筋（按T 形截面配置下缘受拉主筋）。 说明：①、横隔梁内力计算采用“偏心法”，取中横隔梁计算。 ②、控制截面：M 3、M 2-3、Q 1右、Q 1-2右 4、绘图内容： 1）上部构造纵、横剖面图（纵断面只画主梁，参见教材第152页，图2-5-55，但尺寸要改变）。 2）主梁配筋图（参考教材第81页，图2-4-15绘制，但主筋按自己计算值配制，梁高按各组的H 值计）。 二、课程设计的要求与数据 1、 必须严格执行各桥梁设计规范，每一设计步骤都必须按规范的要求进行，要训练会查规范、会用规范。 2、 设计中多参阅有关资料，特别是对于没有设计经验的初学者来讲， 更应多借鉴前人的设计经验和实例。 3、 绘制桥梁设计图时必须按桥梁设计图纸的规定进行绘制，从线形、 布置、到标注方式都力求准确无误，不得自行、随意设定图中的各项参 图 2 桥梁工程课程设计 专业：交通工程 班级：一班 学号： 姓名： 指导老师：谢发祥付春雨 第一章设计任务书 1.1 基本设计数据 1.1.1 跨度和桥面宽度 一级公路，设计时速60 1)标准跨径：13m（桥墩中心距离） 2)计算跨径：12.5m（支座中心距离） 3)主梁全长：12.96m（主梁预制长度） 4）桥面宽度（桥面净空）：净-4+2×0.5m 1.1.2技术标准 1)设计荷载标准：一级公路，人行道和栏杆自重线密度按单侧6kN/m计算， 人群荷载3.5kN/m2 2)环境标准：Ⅰ类环境 3）设计安全等级：一级 1.1.3 主要材料 1)混凝土：混凝土简支T梁及横梁采用C40混凝土；桥面铺装上层 采用0.03m沥青混凝土，下层为0.06～0.13m的C30混凝土，沥 青混凝土重度按23kN/m3,混凝土重度按25kN/m3计。 2）钢筋：主筋用HRB335，其它用R235 1.1.4构造形式及截面尺寸 横断面图 纵断面 第二章 主梁的荷载横向分布系数计算 2.1主梁荷载横向分布系数的计算 2.1.1 刚性横梁法计算横向分布系数 因为每一片T 型梁的截面形式完全一样，所以： ∑=+=5 1 2 //1i i i ij a e a n η 式中，n=3，∑=5 1 2i i a =2×（3.6228.1+）m 2=32.4 m 2 计算横向分布系数： 根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m ，人群荷载取3KN/m 2,栏杆及人行道板每延米重量取6.0KN/m ，人行道板重以横向分布系数的方式分配到各主梁上。 横向分布系数计算结果: 616 616 桥梁学习心得 本学期我们学习了《桥梁工程概论》这一门课程。在当下房地产市场前景不容乐观的情况下，道桥无疑成为了我们土木工程专业学生们心之所念的就业方向。这一门课程就是在教我们有关桥梁设计、施工和发展历史知识。 桥梁工程是土木工程的一个分支。桥梁工程一词通常有两层含义：一是指桥梁建筑的实体，二是指建造桥梁所需的科技知识，包括桥梁的应用基础理论，以及桥梁的规划、设计、施工、运营、管理和养护维修等专门技术知识。 在我们的理解中，桥梁是我们跨越江河、湖泊、峡谷等人类难以通过的地区的一种媒介。他与人类社会的发展相伴而行。当原始人类不知道怎么建造桥梁的时候，便会利用自然界的物体来跨越障碍。人类生存的需求、学习和创造能力，使得人们逐渐在遇到溪流、山涧和峡谷时自己动手建造简陋的桥梁。这些原始桥梁建造材料不用加工，搭设方便，使用时间不会很长，但却可以在人们急需的时候带给我们便利。 伴随人类社会的进步到现在，大力发展交通运输事业，建立四通八达的公路，铁路交通网，对于促进交流、发展经济、提高国力有着非常重要的意义。发展到现在21世纪，桥梁已经成为了跨域承载工程结构，开放公共的大众建筑，造型多样的人工景观，沟通交流的社会通道。 我国幅员辽阔，大小山脉纵横，江河湖泊众多。至今，我国 已建成七十余万座、延长越3.7万千米的公路桥梁，以及6万余座、延长约1.1万千米的铁路桥梁。随着国家经济建设的进一步发展，仍然需要大力加强包括公路、铁路和城市道路在内的基础设施建设，桥梁无疑是其中至关重要的一个环节。 按照工程规模划分，桥特大桥、大桥、中桥、小桥等。按照桥梁的用途划分，有铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥，城市桥等。 我们的祖先在世界桥梁建筑史上曾写下光辉灿烂的一页。随着国家经济建设和交通事业的发展，当代的桥梁工作者正在创建桥梁建筑新的篇章。宋代木虹桥、赵州桥、安平桥，这些都是我国古代先辈们杰出的智慧结晶。到了现代，桥梁更在我国的人才手中建设的与世瞩目。我的家乡宜宾，有着万里长江第一城的美誉，金沙江、岷江、长江在我的家乡汇合。桥梁自然是我这个土生土长宜宾人最深刻的回忆。 从我记事起，桥梁就是沟通我们全家的枢纽，居住在市区不同范围的我们一家人，每次串门访友都会跨过不同的桥梁，感受着江面上的风混合着淡淡的鱼腥味，整个人就像是融入了这座城市，融入了这一片山水。 四川大学土木工程CAD期末作业 科目 学院 专业 学生姓名 学号年级 指导教师 二O 年月日 建环学院土木工程彭浩13级 目录 初步确定拱圈截面尺寸 (1) 确定拱轴系数 (1) 确定弹性中心 (3) 恒载内力计算 (3) 活载内力计算 (5) 内力组合及截面强度验算 (11) 主拱圈稳定性验算 (13) 主拱圈抗剪强度验算 (14) 1.初步确定拱圈截面尺寸。 对于空腹式悬链拱： a.主拱圈横截面设计 拱圈截面高度按经验公式估算 H = 0l /100 + △ = 60/100 +0.5 = 1.1m 拱圈由9个各为0.99m 宽的拱箱组成，全宽B0=8.91m b ．拱圈几何力学性质 假定拱轴系数m=2.24, 1/4y /f=0.22(1/4y 为拱轴线1/4拱跨处坐标，f 为计算矢高)。 拱轴线拱脚处切线与水平线交角s ?=1tan - (4673.22/1000?1/6)=37.933° [查附表（Ⅲ-2）],sin s ?=0.6145,cos s ?=0.7889. 由应用软件得箱形截面的几何性质： 截面面积 A=2996.39)86.075.01.199.0(m =??-? 绕箱底边缘距离的静距 220.29)55.086.075.055.01.199.0(m S =???-??= 截面重心距底边 b y =m A S 55.0996.320.2== 截面重心距顶边 t y =1.1-0.55=0.55m 截面对重心轴的惯性矩 I=43363.0)1286.075.0121.199.0(9m =÷?-÷?? 截面回转半径 i=2397.0996.363.0m A I == 则：计算跨径 l=0l +2ybsin s ?=60+2?0.55?0.6145=60.68m 计算矢高 f=0f +(1-cos s ?)b y =10+(1-0.7889)?0.55=10.12m 计算矢跨比 f/l=10.12/60.68=0.16678 2.确定拱轴系数。 竭诚为您提供优质文档/双击可除桥梁工程课程设计心得 篇一：桥梁工程课程设计 桥梁工程课程设计 题目：钢筋混凝土简支T型梁桥设计分院：土建分院专业：道路桥梁与渡河工程班级：学号：学生姓名：指导教师：日期： 5.2挠度验算第七章总结 附录：图纸（桥梁的纵断面、横断面、平面布置图及钢筋图）ps：配筋为自选项目 四、时间安排 本次桥梁工程课程设计时间为一周，具体时间安排如下： 五、参考文献 1．强士中.桥梁工程，北京：高等教育出版社2．姚玲森.桥梁工程，北京：人民交通出版社3．邵旭东.桥梁设计 与计算，人民交通出版社 4．易建国.混凝土简支梁（板）桥，北京：人民交通出版社 5．张树仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理，北京：人民交通出版社 目录 第一章基本设计资料第二章主梁截面设计 第三章行车道板内力计算、配筋及验算（悬臂板、连续单向板）第四章主梁内力计算 4.1主梁几何特性计算4.2恒载内力计算 4.3荷载横向分布计算（支点处采用杠杆法，跨中采用偏心压力法进行）4.4活载内力计算 4.5主梁内力组合（基本组合、作用短期效应组合、作用长期效应组合）第五章正常使用极限状态下的裂缝宽度和挠度验算 5.1裂缝宽度验算5.2挠度验算第六章总结 附录：图纸（桥梁的纵断面、横断面、平面布置图及钢筋图） 篇二：桥梁工程课程设计 桥梁工程Ⅰ课程设计 报告书 姓名： 专业：桥梁工程 学号： 班级： 教师： 20XX年6月 目录 一．设计资料及构造布置 1、设计资料 (3) 2、横截面布置 (4) （1）主梁间距及主梁片数 (4) （2）梁跨中截面主要尺寸拟定 (5) （3）计算截面几何特征 (6) （4）检验截面效率指标ρ (7) 3、横截面沿跨长的变化 (7) 4、横隔梁的设置 (7) 二、主梁作用效应计算 1、永久作用效应计算 (8) 2、可变作用效应计算 (10) （1）冲击系数和车道折减系数 (10) （2）计算主梁的荷载横向分布系数 (10) （3）车道荷载的取值 (15) （4）计算可变作用效应 (15) 3、主梁效应组合 (18) 三、桥面板内力计算 1、悬臂板荷载效应计算 (19) 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 m 2． 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 m 4.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：1 0.3332oq 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：()1 1012112H cm =+= 22 3344 1111 100162111621127.86181001810027.861221223291237.580.03291x 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 一、课程设计总体要求 （一）目的与教学要求 桥梁工程课程设计是桥梁工程教学环节的有机组成部分，要求学生独立完成一座简支梁桥上部结构与支座的设计计算工作。课程设计的主要目的是： （1）回顾并巩固结构设计原理课程中关于预应力混凝土受弯构件设计和计算、构造等重要指示，并且深化知识； （2）结合交通背景，对一座简支梁桥的横断面形式进行布置、设计，在这一过程中，结合行业规范，掌握桥梁横断面布置的基本要求和布置特点； （3）进一步加深对桥梁结构上作用荷载、作用效应计算办法的理解，加深对桥梁横向分布概念的理解与计算方法； （4）通过上部结构与支座的设计，掌握桥梁结构的传力路径、各部分之间的相互关系，对结构整体性有更深刻的认识。 为了使同学们能够在要求的时间期限内完成课程设计，教学要求如下： （1）本次课程设计内容较多，也是同学们第二次重要的工程训练环节，要求同学们以认真学习、勤于思考的态度来对待； （2）课程设计要求在规定的时间内和教师的指导下，完成一座简支梁桥上部结构及支座的计算书1份，做为给予课程设计成绩单依据； （3）课程设计完成的过程中，要求同学们在教师指导下，独立完成工作，提倡互相讨论、交流，但不得互相抄袭。一旦发现有抄袭的现象，抄袭者与被抄袭者都将被要求重做设计，最高仅可取得及格成绩； （4）要求同学在课程设计进行前，仔细阅读指导书和教材中的计算示例，仔细阅读课程设计提供的技术资料，然后根据个人的情况，安排好课程设计完成的时间，要求在规定的期限内完成设计。 （二）课程设计的内容 简支梁桥是一种最常见桥梁结构形式，因此本课程设计简支梁桥的上部结构及支座设计计算为主要内容。 二、课程设计指导 （一）参考资料 本课程设计采用的计算原则、计算公式、计算符号等均以《结构设计原理》教材或交通行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）和《公路桥涵设计通用设计规范》（JTG D60-2004）为基准。因而，同学应在已学的结构设计原理中预应力混凝土结构知识基础上，参照公路桥涵设计的相关资料，理解和学习公路桥涵预应力混凝土梁的设计、计算方法，参考资料有： （1）叶见曙，《结构设计原理》，人民交通出版社，2008； （2）邵旭东，《桥梁工程》，人民交通出版社，2004； 一、课程设计（论文）的内容 在学习桥梁基础工程等课程的基础上，根据给定基本资料（地质及水文资料，荷载）进行桥梁群桩基础的设计，初步掌握桥梁桩基础的设计与计算方法。 二、课程设计（论文）的要求与数据 （一）基本资料 1 地质及水文资料 河床土质为卵石土，粒径50-60mm 约占60%，20-30mm 约占30%，石质坚硬，孔隙大部分由砂填充密实， 卵石层深度达58.6m ； 地基比例系数4/120000m kN m =（密实卵石）； 地基承载力基本容许值[]01000a f kPa =； 桩周土摩阻力标准值kPa q ik 500=； 土的重度320.00/kN m γ= (未计浮力)； 土内摩擦角40?=。 地面(河床)标高69.50m ；一般冲刷线标高63.54m ；最大冲刷线标高60.85m ；承台底标高67.54m ；常水位标高69.80m ，如图1。承台平面图如图2所示。 纵桥向断面 横桥向断面 图1 桩基剖面图（单位：m ） 图2 单位：m 2 作用效应 上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向的荷载如下。 永久作用及一孔可变作用 (控制桩截面强度荷载) 时: ∑N=40746kN ∑(制动力及风力) = H kN 358.60 ∑M=4617.30kN.m（竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩) 永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载)时: ∑N=46788.00kN 3 承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5.6×2.0m，承台混凝土单位容重 3 γ=。 25.0/ kN m 4 桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径m =，以 d2.1 冲抓锥施工。 （二）主要设计依据规范 1 公路桥涵地基及基础设计规范（JTG D63-2007 ） 2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004） 三、课程设计（论文）应完成的工作 设计满足要求的群桩基础，并形成图纸与计算文件。计算文件包括以下内容：1.群桩结构分析 （1）计算桩顶受力 （2）计算沿桩长度方向弯矩，水平压应力，并画出相应分布图 （3）桩顶纵向水平位移验算 2. 桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图(横截面，立面)，进行桩截面强度校核 3按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力 4．承台验算 验算项目：承台冲切承载力验算 四、课程设计（论文）进程安排 桥梁工程（二）（实践）（05500）题目 ——土木工程专业（专业代码：080825） 拱塔斜拉桥施工临时结构设计及施工技术研究 一、工程概况 本桥为一桥梁工程，二孔等高度钢结构连续箱梁。设计中心里程 K0+740.730，起止里程为K0+680.730 ?K0+800.730，桥梁跨径为260m, 桥梁全长为120m。桥面横向宽度为44m,两条10.75m宽的机动车道，两条3.5m宽的侧分带，两条4.75m宽的机非混行车道，外加两条3m 宽的人行道。上部拱塔斜拉为装饰部分，斜拉索锚固在桥面两侧的侧分带上。河流水深10m,桥下通道净空大于2.5m,水下土质为黏砂土，下部桩基采用的是钻孔灌注桩，以第六层中等风化泥岩作为桥梁桩基持力层，桩尖嵌入持力层深度不得小于3m。拱塔为钢拱塔，主梁为钢 主梁，主塔与主梁固结连接，拱塔设耳板与拉索连接，桥梁布置图如图1所示。 nOIJLI^ ▼L??ir 详丄T-r厂" ‘EOIXl圧讪M■屆& 6DCO@000 ?raulirSHI KMfl J /xxiirmta 1沁IM?R UE.344 ____________ I 口 —— - --------------------------------- 1 M1 n _ ____ ________ __ rT' f-M 士 4 L Q 0… .￡ 1 S「- 亦"HI r]l [和? .fr 11 |a : 仁：l 11 dll” : 亡…fppi ■ O ,? J Q ’ rJ . G E 图1桥梁立面布置图 o I? a & o I.1 1 li T r 7i + + E 图3主梁结构图 图2桥梁俯视布置图 主梁结构图如图3所示 桥梁俯视布置图如图2所示 桥梁侧面结构图如图4所示。 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：m 24 . 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 ?-=??-=-=76.18.05.52 1 21220min, 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 m H b b m H a a 80.01.026.0240.01.022.022121=?+=+==?+=+= 一、课程设计（论文）内容 在学习桥梁基本工程等课程基本上，依照给定基本资料（地质及水文资料，荷载）进行桥梁群桩基本设计，初步掌握桥梁桩基本设计与计算办法。 二、课程设计（论文）规定与数据 （一）基本资料 1 地质及水文资料 河床土质为卵石土，粒径50-60mm 约占60%，20-30mm 约占30%，石质坚硬，孔隙大某些由砂填充密实， 卵石层深度达58.6m ； 地基比例系数4/120000m kN m =（密实卵石）； 地基承载力基本容许值[]01000a f kPa =； 桩周土摩阻力原则值kPa q ik 500=； 土重度320.00/kN m γ= (未计浮力)； 土内摩擦角40?=。 地面(河床)标高69.50m ；普通冲刷线标高63.54m ；最大冲刷线标高60.85m ；承台底标高67.54m ；常水位标高69.80m ，如图1。承台平面图如图2所示。 纵桥向断面横桥向断面 图1 桩基剖面图（单位：m）图2 单位：m 2 作用效应 上部为等跨30m钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向荷载如下。 永久作用及一孔可变作用 (控制桩截面强度荷载) 时: ∑N=40746kN ∑(制动力及风力) 358.60 = H kN ∑M=4617.30kN.m（竖直反力偏心距、制动力、风力等引起弯矩) 永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载)时: ∑N=46788.00kN 3 承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5.6×2.0m，承台混凝土单位容重 3 γ=。 kN m 25.0/ 4 桩基本采用高桩承台式摩擦桩，依照施工条件，桩拟采用直径m d2.1 =，以冲抓锥施工。 《桥梁工程》课程设计考核大纲 一、目的和要求 1．设计目的 桥梁工程课程设计的目的是使学生熟悉桥梁设计的基本内容，掌握桥梁设计的方法、步骤，能综合运用所学理论知识进行结构或基本构件的设计，同时加强文字表达能力，掌握计算技巧和加强正确制图的基本训练，初步培养学生熟悉和运用设计规范独立进行工程设计的能力，使学生受到初步的桥梁工程设计技能训练。 2．总体设计要求 在教师指导下，学生独立完成设计任务。 参照教材、规范及参考资料的内容，手算设计内容，并用电算（通用软件、专用软件）进行验算；根据指导教师的要求绘制A3图。本课程设计的重点在于桥梁上部结构的内力计算配筋及工程图纸的正确表达。 1．了解桥梁规划设计的原则和方法；了解桥梁设计荷载的特点及各种荷载效应的组合原则。 2．了解桥面各组成部分的作用，掌握各组成部分的选型、布置、构造处理和验算方法。 3．理解桥梁空间计算实用方法的基本原理和桥面板有效工作宽度概念，掌握钢筋混凝土和预应力混凝上简支梁（板）桥的构造原理和设计计算方法。 4．熟悉工程制图的要求、方法及图纸要表达的内容。 二、设计题目 简支钢筋混凝土空心板、T梁桥设计。 三、设计数据和条件 参看设计任务书。 四、课程设计内容、步骤及计算要求 本课程设计任务是设计钢筋混凝土T形梁，要求完成设计计算说明书一份，结构配筋图、弯矩抵抗图及包络图一张，A3图纸电脑绘制，全部工作在两周内完成。 设计内容与步骤： 1.拟定T形梁（或板）截面尺寸 梁高可参照常用的高跨比确定，翼缘尺寸与主梁间距有关，腹板宽度因配筋方式 而异，亦可类比采用工程取值。 2.内力组合计算 按规范要求进行内力组合计算，选择最大计算内力，绘制计算弯矩和计算剪力包络图。 3.跨中截面正截面强度计算 注意受压翼缘板参加主梁受弯工作的计算宽度（区分边、主梁）；判断T 形截面类型以判断控制截面所能承受的计算弯矩值；必须对已设计好的截面进行强度复核判断其安全程度，注意保证适筋设计条件。 4.斜截面强度计算 根据抗剪强度上、下限的控制条件，复核截面尺寸，判断是否需要设计剪力钢筋；按桥规规定分配计算剪力图，确定应由混凝土与箍筋和弯起钢筋承担的计算剪力；箍筋设计应包括箍筋直径和肢数，计算确定箍筋间距，注意满足箍筋构造要求并验算箍筋配筋率的限制条件。 弯起钢筋设计，根据分配给应由弯起钢筋承担的那部分计算剪力值计算确定各排弯起钢筋的截面面积，弯起钢筋尽量选用与纵向受力钢筋相同的直径，以便于由多余的纵筋弯起。 5.全梁承载能力校核 实际工程设计中，通常只对若干控制截面进行正截面强度计算，其他截面强度应综合考虑弯矩与剪力的要求通过图解法来检验。 跨中截面所需纵向受拉钢筋已由正截面强度条件计算确定。除按构造要求将底层外侧2根（不少于总数的20％）钢筋伸入支点外，其余钢筋应按弯矩包络图沿梁长方向的变化在适当地方弯起或剪断，注意实际弯起点与理论弯起点的最小距离20h ，理论切断点与实际切断点的长度差（0h l a ）。 弯起钢筋的位置和数量已由斜截面抗剪强度条件确定，所需弯起钢筋应尽量由多余的纵向钢筋弯起，弯起角度多按45°弯起，纵向钢筋不允许弯起时，应加焊斜筋。 斜截面不需要的多余钢筋应予剪断，并注意留有足够的锚固长度。 按跨中截面实际配筋的情况，计算该截面所能承受的最大计算弯矩值，将其按每次弯起（或剪断）的钢筋截面面积比分成若干份，近似求得钢筋弯起（或剪断）后各截面所能承受的计算弯矩值，按斜截面计算确定的钢筋弯起位置绘制承载能力图。进行全梁承载能力校核，应保证承载能力图不得侵入计算弯矩包络图，并注意验算各钢简支T形桥梁工程课程设计报告
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