第四章 简支梁设计计算(1)
第四章 简支梁（板）桥设计计算
第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算
对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。
对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为：
)(42
max
x l x l
M M x -=
（4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值；
m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值；
l —主梁的计算跨径。
对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。
一 永久作用效应计算
钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。
在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。
对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。
对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下，也要将永久作用分成两个阶段（即先期永久作用和后期永久作用）来进行计算。在特殊情况下，永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。
得到永久作用集度值g 之后，就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 。当永久作用分阶段计算时，应按各阶段的永久作用集度值g i 来计算主梁内力，以便进行内力或应力组合。
下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。
例4-1：计算图4-1 所示标准跨径为20m 、由5片主梁组成的装配式钢筋混凝土简支梁桥主梁的永久作用效应，已知每侧的栏杆及人行道构件的永久作用为m kN /5。
160
纵剖面
横剖面
160160160
图4-1 装配式钢筋混凝土简支梁桥一般构造图（单位：cm ）
解：（1） 永久作用集度 主梁：m kN g /76.90.25)]18.060.1)(2
14
.008.0(30.118.0[=?-++?= 横隔梁：
边主梁：m
kN g /63.050.19/}0.2552
16
.015.0)218.060.1()]214.008.0(
00.1{[2=??+?
-?+-= 中主梁：m kN g /26.1061.021
2=?=
桥面铺装层：
m
kN g /67.35/]0.2400
.7)12.006.0(2
1
0.2300.702.0[3=??++??= 栏杆和人行道：m kN g /00.25/20.54=?= 作用于边主梁的全部永久作用集度为：
∑=+++==m kN g g i /06.1600.267.363.076.9
作用于中主梁的全部永久作用集度为：
m kN g /69.1600.267.326.176.9=+++='
（2）永久作用效应
边主梁弯矩和剪力的力学计算模型如图4-2(a) 和( b) 所示，则：
)(222x l gx x gx x gl M x -=?-?=
)2(2
2x l g
gx gl Q x -=-=
各计算截面的剪力和弯矩值列于表4-1。
(a)
g
=2
x
(b)
图4-2 永久作用效应力学计算模型
二 可变作用效应计算
公路桥梁的可变作用包括汽车荷载、人群荷载等几部分，求得可变作用的荷载横向分布系数（本章后叙）后，就可以具体确定作用在一根主梁上的可变作用，然后用工程力学方法计算主梁的可变作用效应。截面可变作用效应计算的一般计算公式为：
)()1(21Ω+??+=k k k q m y P m S ξμ汽 （4-2） Ω=人人q m S 2 （4-3）
式中：S —所求截面的弯矩或剪力；
)1(μ+—汽车荷载的冲击系数，按《公桥通规》规定取值；
ξ—多车道桥涵的汽车荷载横向折减系数，按《公桥通规》规定取用；
1m —沿桥跨纵向与车道集中荷载k P 位置对应的荷载横向分布系数；
2m —沿桥跨纵向与车道均布荷载k q 所布置的影响线面积中心位置对应的荷载横向分布系数，一般可
取跨中荷载横向分布系数c m ；
k P —车道集中荷载标准值； k
q —车道均布荷载标准值；
r q —纵向每延米人群荷载标准值；
k y —沿桥跨纵向与k P 位置对应的内力影响线最大坐标值；
Ω—弯矩、剪力影响线面积。
利用式（4-2）和式（4-3）计算支点截面处的剪力或靠近支点截面的剪力时，尚须计入由于荷载横向分布系数在梁端区段内发生变化所产生的影响，以支点截面为例，其计算公式为：
A A A Q Q Q ?+='
（4-4）
式中：'
A Q —由式（4-2）或式（4-3）按不变的c m 计算的内力值，即由均布荷载k c q m 计算的内力值；
A Q ?—计及靠近支点处荷载横向分布系数变化而引起的内力增（或减）值。 A Q ?的计算（见图4-3）：
对于车道均布荷载情况，在荷载横向分布系数变化区段内所产生的三角形荷载对内力的影响，可用式
（4-5）计算：
y q m m a
Q k c A ??-??+=?)(2
)1(0ξμ （4-5）
对于人群均布荷载情况，在荷载横向分布系数变化区段内所产生的三角形荷载对内力的影响，可用式（4-6）计算：
y q m m a
Q r c A ??-=
?)(2
0 （4-6） 式中：a —荷载横向分布系数m 过渡段长度；
q r —侧人行道顺桥向每延米的人群荷载标准值；
y —m 变化区段附加三角形荷载重心位置对应的内力影响线坐标值；
其余符号意义同前。
图4-3 支点剪力力学计算模型
下面通过一个计算实例来说明可变作用效应的计算方法。
例4-2：以例4-1所示的标准跨径为20m 的5梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥为实例，计算边主梁在公路
－II 级和人群荷载2
/0.3m kN q r =作用下的跨中截面最大弯矩、最大剪力以及支点截面的最大剪力。荷载横向分布系数可按表4-2中的备注栏参阅有关例题。
解：（1）荷载横向分布系数汇总
（2）计算跨中截面车辆荷载引起的最大弯矩 按式（4-2）计算，其中简支梁桥基频计算公式为c
c
m EI l f 2
2π
=
，对于单根主梁： 混凝土弹性模量E 取2
10/103m N ?，主梁跨中截面的截面惯性矩4066146.0m I c =，主梁跨中处的单位长度质量m kg m c /10995.03
?=，
831.510
995.0066146
.01035.19214.3231022
=?????==
c c m EI l f π
（Hz ）， 根据表1-17，冲击系数296.00157.0ln 1767.0=-=f μ，
296.1)1(=+μ，
双车道不折减，1=ξ， 计算弯矩时，kN P k 5.178)]55.19(5
50180
360180[75.0=---+
?=，
m kN q k /875.7=，
按跨中弯矩影响线，计算得出弯矩影响线面积为： 22253.475.198
1
81m l =?==
Ω， 沿桥跨纵向与k P 位置对应的内力影响线最大坐标值875.44
==l
y k ， 故得：
m
kN q m y P m M k c k k q l
?=??+????=Ω??+??+=72.867)53.47875.7538.0875.45.178538.0(1296.1)
()1(12
ξμ，
（3）计算跨中截面人群荷载引起的最大弯矩 m kN q m M r cr r l
?=???=Ω??=15.7353.47)75.00.3(684.02
，
（4）计算跨中截面车辆荷载引起的最大剪力
鉴于跨中剪力影响线的较大坐标位于跨中部分（见图4-4），可采用全跨统一的荷载横向分布系数c m 进行计算。
计算剪力时，kN P k 2.2145.1782.1=?= 影响线的面积m 438.25.05.192
1
21=???=Ω 故得：
影响线
公路-II 级
图4-5 支点剪力力学计算模型
对应于支点剪力影响线的最不利车道荷载布置如图4-5a 所示，荷载的横向分布系数图如图4-5b 所示。
m 变化区段内附加三角形荷载重心处的剪力影响线坐标为：916.05.19/)9.43
15.19(1=?-?=y ，影响线面积为m 75.915.192
1
=?=
Ω。因此，按式(4-2) 计算，则得： kN
q m y P m Q k c k k q 13.175)75.9875.7538.00.12.214438.0(1296.1)()1(10
=??+????=Ω+??+='ξμ
附加剪力由式（4-5）计算：
kN
y q m m a
Q k c q 29.2916.0875.7)538.0438.0(1296.1)(2
)1(00
-=??-??=??-??+='?ξμ 由式（4-4），公路－II 级作用下，边主梁支点的最大剪力为：
kN Q Q Q q q q 84.17229.213.1750'
00=-=?+=
（7）计算支点截面人群荷载引起的最大剪力
由式（4-3）和式（4-6）可得人群荷载引起的支点剪力为：
916
.0)75.00.3()684.0422.1(9.42
1
75.9)75.00.3(684.0)(2
00???-??+???=?-+
Ω??=y q m m a
q m Q r c r c r
kN 73.18=
三 主梁内力组合和包络图
为了按各种极限状态来设计钢筋混凝土或预应力混凝土梁（板）桥，需要确定主梁沿桥跨方向关键截面的作用效应组合设计值（或称为计算内力值），可将各类荷载引起的最不利作用效应分别乘以相应的荷载分项系数，按《公桥通规》规定的作用效应组合而得到计算内力值。
例4-3：已知例4-1所示的标准跨径为20m 的5梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥中1号边主梁的内力值最大，利用例4-1和例4-2的计算结果确定控制设计的计算内力值。
解：（1）内力计算结果汇总
（2）作用效应组合 结构重要性系数10=γ
1）作用效应基本组合时：
跨中弯矩：)4.18.04.12.1(0r cq cg c M M M M ??++=γ
m kN ?=??+?+??=78.2212)15.734.18.072.8674.14.7632.1(0.1
梁端剪力：)4.18.04.12.1(00000r q g Q Q Q Q ??++=γ
kN 82.450)73.184.18.084.1724.16.1562.1(0.1=??+?+??=
2）作用短期效应组合时，车辆荷载不计冲击力： 跨中弯矩：r cq cg c M M M M 0.17.0++=
m kN ?=?+?+=23.130515.730.154.6697.04.763
梁端剪力：r cq cg c Q Q Q Q 0.17.0++=
kN 68.26873.180.136.1337.06.156=?+?+=
3）作用长期效应组合时，车辆荷载不计冲击力： 跨中弯矩：r cq cg c M M M M 4.04.0++=
m kN ?=?+?+=48.106015.734.054.6694.04.763
梁端剪力：r cq cg c Q Q Q Q 4.04.0++=
kN 44.21773.184.036.1334.06.156=?+?+=
如果在梁轴线上的各个截面处，将所采用控制设计的各效应组合设计值按适当的比例尺绘成纵坐标，连接这些坐标点而绘成的曲线，称为效应组合设计值（或称为内力组合设计值）的包络图，如图4-6所示。一个效应组合设计值包络图仅反映一个量值（M 或V ）在一种荷载组合情况下结构各截面的最大（最小）内力值，若有n 个需要计算的量值、m 种荷载组合，就有n ×m 个效应组合设计值包络图。在结构设计中，按所需验算的截面，依据效应组合设计值包络图得到该截面相应的量值，根据《公桥通规》规定进行相应的验算。对于小跨径梁（如跨径在10m 以下），如仅计算M L/2 以及 Q 0，则弯矩包络图可绘成二次抛物线，剪力包络图绘成直线形。
确定效应组合设计值包络图之后，就可按钢筋混凝土或预应力混凝土结构设计原理的方法设计梁内纵向主筋、斜筋和箍筋，并进行各种验算。
弯矩包络图
剪力包络图
图4-6 内力包络图
第二节 荷载横向分布计算
一 荷载横向分布计算原理
荷载横向分布计算所针对的荷载主要是活载，因此又叫做活载横向分布（distribution of live load ）计算。下面先以单梁内力计算为例来说明梁式桥可变作用效应计算的特点。
如图4-7a 所示的单梁，用()x 1η表示梁上某一截面的内力影响线，可方便计算出该截面的内力值
()x P S 1η?=。这里()x 1η是一个单值函数，梁在XOZ 平面内受力和变形，它是一种简单的平面问题。对
于一座梁式板桥或者由多片主梁通过桥面板和横隔梁连接组成的梁桥，如图4-7b 所示，当桥上作用荷载P 时，由于结构的横向刚性必然会使所有主梁不同程度地参与工作，荷载作用的纵、横向位置不同，各梁所分担的荷载及其内力、变形也不同。鉴于结构受力和变形的空间性，求解这种结构的内力属于空间计算理论问题。空间计算理论的特点是直接求解结构上任一点的内力或挠度，也可如单梁计算中应用影响线那样，借助影响面来计算某点的内力值，如果结构某点截面的内力影响面用双值函数()y x ,η来表示，则该截面的内力值可表示为()y x P S ,η?=。
但是，用影响面来求解桥梁最不利的内力值，由于力学计算模型复杂，计算工作量大，因此空间计算方法目前在实际上应用较少。目前桥梁设计中广泛使用的方法是将复杂的空间问题合理转化成图4-7（a ）所示简单的平面问题：首先从横桥向确定出某根主梁所分担的荷载，然后再沿桥纵向确定该梁某一截面的内力。这种方法的实质是将前述的影响面()y x ,η分离成两个单值函数的乘积，即()()y x 21ηη?，因此，对于某根主梁某一截面的内力值就可表示为
()()()x y P y x P S 12,ηηη??≈?= (4-7)
式中：()x 1
η是单梁其一截面的内力影响线(见图4-7（a) 。
如果将()x 2
η看作是单位荷载沿横向作用在不同位置时对某梁所分配的荷载比值变化曲线，也称为对
于某梁的荷载横向分布影响线，则()x P 2
η?就是当P 作用于a （x ，y ）点时沿横向分布给某梁的荷载(图4-7
（b ），暂以P ＇表示，即()y P P 2
η?＇＝，这样，就可像图4-7（a ）所示平面问题一样，求出某梁上某截
面的内力值，这就是利用荷载横向分布来计算内力的基本原理。
(a) 在单梁上 (b) 在梁式桥上
图4-7 荷载作用下的内力计算
在桥梁设计中，横向按照最不利位置布载，就可求得桥梁所受的最大荷载m
ax P '，定义P m P ?='max ，P 为轴重，则m 就称为活载横向分布系数（live-load distribution factor ），它表示某根主梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数（通常小于1）。
注意，上述将空间计算问题转化成平面问题的做法只是一种近似的处理方法，因为实际上荷载沿横向通过桥面板和多根横隔梁向相邻主梁传递时情况是很复杂的，原来的集中荷载传至相邻梁时就不再是同一纵向位置的集中荷载了。但是，理论和试验研究指出，对于直线梁桥，当通过沿横向的挠度关系来确定荷载横向分布规律时，由此而引起的误差是很小的。如果考虑到实际作用在桥上的荷载并非只是一个集中荷载，而是分布在桥跨不同位置的多个车轮荷载，那末此种误差就会更小。关于这个问题，将在下面的 “铰接板（梁）”中再作详细说明。
显然，同一座桥梁内各根梁的荷载横向分布系数m 是不相同的，不同类型的荷载（如车辆荷载、人群荷载）其m 值也各异，而且荷载在梁上沿纵向的位置对m 也有影响。这些问题将在本节以后内容中加以阐明。现在来分析桥梁结构具有不同横向连结刚度时，对荷载横向分布的影响。
图4-8表示由5根主梁所组成的梁桥的跨中横截面，承受的荷载为P 。图4-8a 表示主梁与主梁间没有任何联系的结构，此时如果中梁的跨中作用有集中力P ，则全桥中只有直接承载的中梁受力，该梁的荷载横向分布系数m ＝1。显然这种结构形式整体性差，很不经济。
中梁承受荷载P（m=1)
中梁承受荷载mp
中梁承受荷载
(a) 横向无联系 ( b) 0>>∞H EI (c) ∞→H EI
图4-8 不同横向刚度时主梁的变形和受力情况
如果将各主梁相互间借横隔梁和桥面刚性连结起来，并且设想横隔梁的刚度接近无穷大（如图4-8c ），则在同样的荷载P 作用下，由于横隔梁无弯曲变形，因此5根主梁将共同参与受力。此时5根主梁的挠度均相等，荷载P 由5根梁均匀分担，每梁只承受P /5，各粱的荷载横向分布系数m ＝0.2。
一般混凝土梁桥实际构造情况是：各根主梁通过横向结构联成整体，但是横向结构的刚度并非无穷大。因此，在相同的荷载P 作用下，各根主梁按照某种复杂的规律变形（如图4-8b ），此时中梁的挠度b w 必然要小于a w 而大于c w ，设中梁所受的荷载为mP ，则其荷载横向分布系数m 也必然小于1而大于0.2。 由此可见，桥上荷载横向分布规律与结构的横向连结刚度有着密切关系，横向连结刚度愈大，荷载横向分布作用愈显著，各主梁的分担的荷载也愈趋均匀。
在实际桥梁工程中，由于桥梁施工和构造的不同，混凝土梁式桥上可能采用不同类型的横向结构。因此，为使荷载横向分布的计算能更好地适应各种类型的结构特性，就需要按不同的横向结构采用相应的简化计算模型。目前常用的荷载横向分布计算方法有：
（1） 杠杆原理法——把横向结构（桥面板和横隔梁）视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁； （2） 刚性横梁法——把横隔梁视作刚性极大的梁，也称偏心压力法。当计及主梁抗扭刚度影响时，此法又称为修正刚性横梁法（修正偏心压力法）；
T型简支梁桥的构造与设计
3.2 装配式钢筋混凝土简支梁桥的构造与设计 装配式钢筋混凝土简支梁桥受力明确，构造简单，施工方便，便于工业化生产，可节省大量的模板和支架，降低劳动强度，缩短工期，因此在小跨径桥梁中，尤其是标准跨径为13～25m 的桥梁，成为应用最多的桥型。 3.2.1 横截面设计 梁桥的横截面设计主要是确定横截面的布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、截面各部尺寸等，它与立面布置、建筑高度、施工方法、美观要求及经济用料等因素有关。 1．横截面形式 装配式钢筋混凝土简支梁桥横截面最基本的类型为T 形。我国目前用得最多的装配式简支梁桥是图3.15a 所示的T 形梁桥。T 形梁的翼板构成桥梁的行车道板，直接承受车辆和人群荷载的作用，又是主梁的受压翼缘。它的优点是：外形简单，制造方便，肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架，主梁之间借助横隔梁连接，整体性较好，接头也较方便。但构件的截面形 状不稳定，运输和安装较麻烦；横向接头正好位于桥面板的跨中，对板的受力不利。装配式钢筋混凝土T 梁的常用跨径约为 7.5～25m。 图3.15 装配式简支梁桥的横截面 d ）b ） c ） a ）箱形截面梁由于受拉区混凝土不参与工作，多余的底板徒然增大了自重，所以一般不适用于钢筋混凝土简支梁桥。 下面即重点介绍装配式钢筋混凝土T 形梁桥的构造和设计，图3.16即为该类桥梁上部构造的典型概貌。
图3.16装配式T形简支梁桥概貌 2．主梁布置 对于一定的跨径和桥面宽度（包括行车道和人行道）的桥梁，确定出适当的主梁间距（或片数），是构造布置中首先需要解决的重要课题。应从材料用量经济，尽可能减少预制工作量，考虑构件的吊装重量及保证翼板的刚度等方面综合考虑确定。显然，主梁间距越大，主梁的片数就越少，预制工作量就少，但构件的吊装重量增大，使运输和架设工作趋于复杂，同时桥面板的跨径增大，悬臂翼缘板端部较大的挠度对引起桥面接缝处纵向裂缝的可能性也增大。 根据建桥经验，装配式钢筋混凝土T形简支梁桥的主梁间距一般在1.5~2.3m之间。《公路桥涵设计图》（JT/GQS 025—84）中所采用的主梁间距为2.2m，预制宽度为1.6m，吊装后接缝宽度为0.6m，当前采用较多。 3．主梁细部尺寸 （1）主梁梁肋尺寸 主梁的合理高度与主梁的跨径、活载的大小等有关。经济分析表明，梁高与跨径之比（俗称高跨比）的经济范围大约在1/11～1/18，跨径大的取用偏小的比值。我国标准设计为10m、13m、16m和20m四种跨径，其梁高分别为0.8～0.9m, 0.9～1.0m, 1.0～1.1m，1.1～1.3m。主梁高度受限制时，高跨比就要适当减小，致使钢筋用量增加，增加造价。 主梁梁肋的宽度，应满足主拉应力强度和抗剪强度要求，以及不致使捣固混凝土发生困难。梁肋宽度多采用160～240mm，一般不应小于140mm，且不小于梁肋高度的1/15。 钢筋混凝土简支梁一般沿跨径方向做成等截面的形式，以便于预制施工。 （2）主梁翼板尺寸 一般装配式主梁翼板的宽度视主梁间距而定，在实际预制时，翼板的宽度应比主梁间距小2cm，以便在安装过程中易于调整T梁的位置和制作上的误差。 在中小跨径的钢筋混凝土简支T形梁中，翼板的厚度主要满足桥面板承受车辆局部荷载
第四章混凝土简支梁桥的计算
第四章混凝土简支梁桥的计算 习题 一、填空题： 1、设置横隔梁的作用：。 2、为消除梁桥的恒载挠度而设置预拱度，其值通常取为：。 3、偏压法计算横隔梁内力的力学模型是：。 二、名词解释： 1、荷载横向分布影响线 2、板的有效分布宽度 3、预拱度 4、单向板 三、简答题： 1、偏心压力法计算荷载横向分布系数的基本假定和适用条件。 2、杠杆原理法计算荷载横向分布系数的基本假定和适用条件。 3、试述荷载横向分布计算的铰接板法的基本假定和适用条件。 4、设计桥梁时，为什么要设置预拱度，如何设置？ 四、计算题： 1、如图所示Ｔ梁翼缘板之间为铰接连接。试求该行车道板在公路—Ⅰ级荷载作用下的计算内力，已知铺装层的平均厚度12cm，容重22.8kN/m3，Ｔ梁翼缘板的容重为25kN/m3。（依《桥规》，车辆荷载的前轮着地尺寸a1=0.2m，b1=0.3m，中、后轮着地尺寸a1=0.2m，b1=0.6m） 2、某五梁式简支梁桥，标准跨径25.0m，计算跨径为24.20m，两车道，设有六道横隔梁（尺寸如图所示），设计荷载为公路—Ⅱ级荷载，已求得2#主梁的跨中及支点截面的横向分布系数分别为m cq=0.542、m oq=0.734，。试求： 1）画图说明2#梁的横向分布系数沿跨径的一般变化规律。 2）在公路—Ⅱ级荷载作用下，2#梁的跨中最大弯矩及支点最大剪力。 答案 一、填空题： 1、设置横隔梁的作用：保证各根主梁相互连接成整体，共同受力。 2、为消除梁桥的恒载挠度而设置预拱度，其值通常取为：全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值。 3、偏压法计算横隔梁内力的力学模型是：将桥梁的中横隔梁近似的视做竖向支承在多根弹性主梁的多跨弹性支承连续梁。
预应力混凝土简支梁桥毕业设计
目录 第一章 1.1 选题背景.................................................... - 3 - 1.2 工程概况................................................... - 3 - 1.2.1 概况.................................................. - 3 - 1.2.2 自然条件情况.......................................... - 3 - 1.3 技术指标和技术依据.......................................... - 4 - 1.3.1 技术指标.............................................. - 4 - 1.3.2 技术依据............................................... - 4 - 本设计主要依据为现行技术规范和标准：......................... - 4 - 1.4 结构形式.................................................... - 4 - 1.5主要材料..................................................... - 5 - 第 2 章上部结构设计................................................ - 6 - 2.1设计资料..................................................... - 7 - 2.2构造形式及尺寸选定........................................... - 7 - 2.3空心板毛截面几何特性计算..................................... - 7 - 2.3.1 毛截面面积A ........................................... - 7 - 2.3.2 毛截面重心位置......................................... - 9 - 2.3.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I....................... - 9 - 2.4作用效应计算................................................ - 10 - 2.4.1 永久作用效应计算...................................... - 10 - 2.4.2 可变作用效应计算.......................... 错误！未定义书签。 2.5 作用效应组合............................................... - 12 - 2.6 预应力钢束的估算及布置..................................... - 23 - 2.6.1 预应力钢筋数量的估算.................................. - 23 - 2.6.2 预应力钢筋的布置...................................... - 23 - 2.7 普通钢筋数量的估算及布置................................... - 26 - 2.8 主梁几何特性计算........................................... - 26 - ............................ - 30 - 2.9.1 预应力钢筋张拉控制应力 con 2.9.2 钢束应力损失......................................... - 30 - 2.10 承载能力（强度）极限状态的验算........................... - 30 - 2.10.1 跨中截面正截面抗剪承载力计算........................ - 36 - 2.10.2 斜截面抗剪承载力计算.................... 错误！未定义书签。 2.10.3 斜截面抗弯承载力.................................... - 36 - 2.11 正常使用极限状态验算..................................... - 40 - 2.11.1 抗裂性验算........................................... - 40 - 2.12 主梁变形验算............................................. - 41 - 2.12.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算...................... - 43 - 2.12.3 预拱度的设置............................ 错误！未定义书签。 2.13 持久状况应力验算......................................... - 44 - 2.1 3.1 短暂状况的正应力验算................................ - 45 - 2.1 3.2 持久状况的正应力验算................................ - 45 - 2.1 3.3 持久状况下混凝土主应力验算.............. 错误！未定义书签。
混凝土简支梁桥的计算
第四章混凝土简支梁桥的计算 一、填空题： 1、设置横隔梁的作用：。 2、为消除梁桥的恒载挠度而设置预拱度，其值通常取为：。 3、偏压法计算横隔梁内力的力学模型是：。 二、名词解释： 1、荷载横向分布影响线 2、板的有效分布宽度 3、预拱度 4、单向板 三、简答题： 1.行车道板的定义是什么？其作用是什么？ 2.单向板的定义是什么？其结构受力计算要求是什么？ 3.自由端悬臂板的定义是什么？其结构受力计算要求是什么？ 4.铰接端悬臂板的定义是什么？其结构受力计算要求是什么？ 5.行车道板上的车轮荷载作用面是由有哪三条假定进行分布的？ 6.板的有效工作宽度的定义是什么？ 7.试写出多跨连续单向板弯矩计算的步骤？ 8.试写出铰接悬臂板悬臂根部最大弯矩计算的步骤？ 9.主梁结构重力的内力计算有哪两点基本假定？ 10.荷载横向分布系数的定义是什么？ 11.杠杆原理法的基本假定是什么？该方法的适用范围如何？ 12.试写出杠杆原理法计算荷载横向分布系数的步骤? 13.偏心压力法的基本假定是什么？该方法的适用范围如何？ 14.试写出偏心压力法计算荷载横向分布系数的步骤? 15.修正偏心压力法的基本假定是什么？ 16.两种偏心压力法对边梁或中梁计算的荷载横向分布系数值，在定性上有何异同？ 17.荷载横向分布系数沿桥跨变化的条件与特征各是什么？ 18.桥跨上恒载、活载产生的挠度各有何特性？何谓预拱度？ 19.试述荷载横向分布计算的铰接板法的基本假定和适用条件? 20.设计桥梁时，为什么要设置预拱度，如何设置？ 四、计算题： 1、如图所示Ｔ梁翼缘板之间为铰接连接。试求该行车道板在公路—Ⅰ级荷载作用下的计算内力，已知铺装层的平均厚度12cm，容重22.8kN/m3，Ｔ梁翼缘板的容重为25kN/m3。（依《桥规》，车辆荷载的前轮着地尺寸a1=0.2m，b1=0.3m，中、后轮着地尺寸a1=0.2m，b1=0.6m）
简支梁桥毕业设计
第一章设计方案比选 1.1 设计资料 青岛高新区科技大道桥：规划河道宽度76m，河底标高-0.05m，设计洪水水位高程2.45m，河岸标高3.5m；设计洪水频率1/100，桥下不通航，不需考虑流冰；双向4车道，设计时速60km/h,设计荷载为公路I级；地震烈度为6度。 1.2 方案编制 初步确定装配式预应力混凝土简支Ｔ梁桥、钢筋混凝土拱桥、等截面预应力混凝土连续梁桥三种桥梁形式。 （1）装配式预应力混凝土简支T形梁桥 图1-1 预应力混凝土简支T形梁桥（尺寸单位：cm） 孔径布置：26m+26m+26m，桥长78米，桥宽2×12m（分离式）。桥面设有1.5%的横坡，不设纵坡，每跨之间留有4cm的伸缩缝。 结构构造：全桥采用等跨等截面预应力T形梁，主梁间距2.4m。预制T梁宽1.8m，现浇湿接缝0.6m，每跨共设10片T梁，全桥共计30片T梁。 下部构造：桥墩均采用双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式U形桥台。 施工方法：主梁采用预制装配式施工方法。 （2）钢筋混凝土拱桥 图1-2 钢筋混凝土拱桥（尺寸单位：cm）
孔径布置：采用单跨钢筋混凝土拱桥，跨长78m。 结构构造：桥面行车道宽15m,两边各设1.5m的人行道，拱圈采用单箱多室闭合箱。 下部构造：桥台为重力式U形桥台。 （3）装配式预应力混凝土连续梁桥 图1-3 预应力混凝土连续梁桥（尺寸单位：cm） 孔跨布置：24m+30m+24m,桥长78m，桥面宽18m(整体式),设有2m的中间带，桥面设有1.5%的横坡，其中中间标高高于外侧标高。 主梁结构：上部结构为等截面板式梁。 下部结构：上、下行桥的桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为圆端型形实体墩。 施工方案：全桥采用悬臂节段浇筑施工法。 1.3 方案比选 表1-1 方案比选表
简支梁桥的设计计算
简支梁桥的设计计算 1.车轮荷载在板上是如何分布的？ 答：作用在桥面上的车轮荷载，与桥面的接触面近似于椭圆，但为了便于计算，通常把接触面看错矩形，作用在桥面上的车轮荷载，与桥面的接触面近似于椭圆，为便于计算，把此接触面看作的矩形。车轮荷载在桥面铺装层中呈450角扩散到行车道板上。 2.梁桥横向力计算时，杠杆法的基本原理和使用条件是什么？ 答：杠杆法基本原理是忽略了主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面班在主梁上断开，把桥面板看作沿横向支承在主梁上的简支梁获简支单悬臂梁。 杠杆法的适用条件：（1）双肋式梁桥；（2）多梁式桥支点截面 3.杠杆法计算荷载横向分布系数的步骤是什么？ 答：（1）绘制主梁的荷载反力影响线； （2）确定荷载的横向最不利的布置； （3）内插计算对应于荷载位置的影响线纵标ηi ； （4）计算主梁在车道荷载和人群荷载作用下的横向分布系数； 4.多跨连续单向板的内力计算时，计算弯矩和剪力有哪些需要注意的地方？ 答： 1．弯矩首先计算出跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩M0，再乘以相应的修正系数，得支点、跨中截面的设计弯矩，弯矩修正系数可根据板厚t和梁肋高度h的比值（即主梁的抗扭能力的大小）来选用。 2．剪力计算单向板支点剪力时，一般不考虑板和主梁的弹性固结作用，荷载应尽量靠近梁肋边缘布置。计算跨径取用梁肋间的净跨径。考虑相应的有效工作宽度沿桥梁跨径方向的变化，计算出荷载强度q和q＇，将每米板宽承受的分布荷载分为矩形部分A1 和三角形部分A2 。对于跨内只有一个车轮荷载的情况，由恒载及活载引起的支点剪力Qs为：如行车道板的跨径内不只一个车轮进入时，需计及其它车轮的影响。 5.桥梁支座必须满足那些方面的要求？ 答：（1）首先具有足够的承载力（包括恒载和活载引起的竖向力和水平力），以保证安全可靠地传递支座反力；
桥梁工程简支梁课程设计
《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
装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计
3.3 装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计 装配式钢筋混凝土简支梁桥，常用的经济合理跨径在20m 以下。跨径增大时，不但钢材耗量大，而且混凝土开裂现象也往往比较严重，影响结构的耐久性。为了提高简支梁的跨越能力，可采用预应力混凝土结构。目前，世界上预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m。但是，根据建桥实践，当跨径超过50m 后，不但结构笨重，施工困难，经济性也较差。因此，我国桥规明确指出：预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m。 3.3.1 横截面设计 1．横截面形式 装配式预应力混凝土简支梁桥的横截面类型基本上与钢筋混凝土梁桥类似，通常也做成T 形、I 形，但为了方便布置预应力束筋和满足锚头布置的需要，下部一般都设有马蹄或加宽的下缘(见图3.15b、c)。有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面尺寸，也采用箱形(见图 3.15d)。 图3.26 横向分段装配式梁 由于采用预应力筋施加预压力， 可以提供方便的接头形式，为了使装 配式梁的预制块件进一步减小尺寸和 重量，还可做成横向也分段预制的串 联梁(如图3.26)。但由于串联梁施工 麻烦，构件预制精度要求高，在国内 使用较少。 2．主梁布置 经济分析表明，对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥，当吊装重量不受限制时，采用较大的主梁间距比较合理，一般可采用1.8～2.5m。 3．截面尺寸 (1)截面效率指标 为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸，首先分析其截面的受力特点。截面特征如图3.27所示： 在预加力阶段和运营阶段，预应力混凝土梁截面承受双向 弯矩。在预加力阶段，施加了偏心预加力，在预加力和自 重弯矩的共同作用下，合力相当作用于截面的下核点 （截面上缘应力为零）（如图3.28a）；在运营阶段，若计及预 应力损失△，截面内合力为y N 1g M y N y N y y y N N N ??=′， 则在结构附 加重力(桥面铺装、人行道、栏杆)弯矩和汽车与人群荷 图3.27 界面特征 2g M 图3.27截面特征 载弯矩作用下，合力将从下核点移至上核点（截面下缘应力为零） ，即移动了p M y N ′
简支梁桥设计
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23m KN 。 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3 26m KN ； 桥面铺装为厚0.065~0.17m 的防水混凝土，容重为325m KN 。 (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
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：5.0464.05.3416≤==l B ，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c m 。 (一) 计算主梁的抗弯和抗扭惯性矩I 和T I 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 cm h 13)1610(2 1 1=+?=
则，cm x 8.7020 20013)20160(10020200213 13)20160(=?+?-??+? ?-= 主梁抗弯惯性矩I 为 4 23238.24294296)8.70100(2002020020121)2138.70(13)20160(13)20160(121cm I =? ?? ???-??+??+-??-+?-?=对于T 形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算： i i m i i T t b c I ∑==1 式中 i b ，i t ——单个矩形截面的宽度和高度； i c ——矩形截面抗扭刚度系数，由表2-1可以查的 T I 的计算过程及结果见表2-2 既得4310825.5m I T -?= (二) 计算抗扭修正系数β 对于本例，主梁间距相同，将主梁近似看成等截面，则得 9682.06.153243.01210 825.5425.05.34911 12113 22 2=??????+=+ = -∑E E a EI GI nl i T β (三) 按修正偏心压力法计算横向影响线竖坐标值
简支梁桥设计计算
T 形简支梁桥 1．设计名称：天河简支梁设计 2.设计资料及构造布置 2.1.桥面跨径及桥宽 标准跨径：该桥为二级公路上的一座简支梁桥，根据桥下净空和方案的经济比较，确定主梁采用标准跨径为20m 的装配式钢筋混凝土简支梁桥。 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19.5m. 桥面宽度：横向布置为 净－7（行车道）＋2×0.75m （人行道）＋2×0.25（栏杆） 桥下净空: 4m 混凝土：主梁采用C25 主梁高：取1.5m. 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 ，鉴于本桥跨度16m 按较大取18cm 2.2.设计依据 （1）《公路桥涵设计通用规》 （JTGD60-2004） （2）《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规》（JTGD62-2004） （3）《桥梁工程》 （4）《桥梁工程设计方法及应用》 3荷载横向分布系数计算书 3.1主梁荷载横向分布系数计算 3.1.1①跨中荷载横向分布系数 a.计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I X 和I TX 利用G －M 法计算荷载横向分布系数，求主梁截面的形心位置a X 平均板厚为： h 1=2 1 (h 薄＋h 厚)=0.5×（13+8）=10.5cm
则a X =［（180-15）×10.5×（10.5÷2）+15×150×（150÷2）］/［(180-15) ×10.5+15×150］=44.7cm I X = 121×(180-15) ×10.53+(180-15) ×10.5×(44.7-2 5.10)2+121 ×15×1503+15× 150×(44.7-2 150)2 =4.99×106 cm 4 T 形截面抗扭惯性矩I TX =1.15×3 1 ×［(1.8-0.15) ×0.1053+1.5×0.153］=2.67×10-3 m 4 则单位抗弯及抗扭惯性矩： J X =b I x =1801099.42-?= 2.77×10-4 m 4/cm J TX =b I TX =180102.67-3 ?=1.48×10-5 m 4/cm b.计算横梁的抗弯及抗扭惯性矩I y 和I Ty l=4b=4×180=720 cm c=2 1 ×(480-15)=232.5 cm h ＇=150×4 3 =112.5cm 取整110 cm b ＇=15 cm 由c/l=232.5/720=0.32查得λ/c=0.608 则λ=0.608×232.5=141.4 cm=1.41m 求横隔梁截面重心位置： a y =［141×10.52＋(1÷2) ×15×1102 ］/[2×141×10.5+110×15]=23.1cm 横梁抗弯惯性矩： I y =121 ×2×141×10.53＋2×141×10.5×(23.1-25.10)2＋121 ×15×1103＋15×110× (23.1-110/2)2 =4.31×106 cm 4 =4.31×10-2 m 4 I Ty =1.15×31 ×(2×141.4×103 +110×153)=2.6×105 cm 3 单位抗弯惯性矩和抗扭惯性矩为：b 1
第四章 简支梁设计计算(1)
第四章 简支梁（板）桥设计计算 第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算 对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。 对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为： )(42 max x l x l M M x -= （4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值； m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值； l —主梁的计算跨径。 对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。 一 永久作用效应计算 钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。 在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。 对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。 对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下，也要将永久作用分成两个阶段（即先期永久作用和后期永久作用）来进行计算。在特殊情况下，永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。 得到永久作用集度值g 之后，就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 。当永久作用分阶段计算时，应按各阶段的永久作用集度值g i 来计算主梁内力，以便进行内力或应力组合。 下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。 例4-1：计算图4-1 所示标准跨径为20m 、由5片主梁组成的装配式钢筋混凝土简支梁桥主梁的永久作用效应，已知每侧的栏杆及人行道构件的永久作用为m kN /5。
混凝土简支体系梁桥的构造与设计
第三章混凝土简支体系梁桥的构造与设计 习题 一、填空题： 1、装配式板的横向连接方法有和两种；装配式主梁的连接接头可采用，，。 2、设置横隔梁的作用：。 3、桥上荷载横向分布的规律与结构横向刚度关系密切，横向联结刚度越大，荷载横向分布作用越，各主梁的负担也越。 二、名词解释： 1、截面效率指标 2、组合梁桥 三、简答题： 1、装配式梁桥设计中块件划分应遵循哪些原则？ 2、后张法预应力混凝土T形梁中，为防止锚具附近混凝土开裂，可采取哪些构造措施？ 答案 一、填空题： 1、装配式板的横向连接方法有企口混凝土铰接和钢板连接两种；装配式主梁的连接接头可采用焊接接头，螺栓接头，扣环接头。 2、设置横隔梁的作用：保证各根主梁相互连接成整体，共同受力。 3、桥上荷载横向分布的规律与结构横向刚度关系密切，横向联结刚度越大，荷载横向分布作用越显著，各主梁的负担也越均匀。 二、名词解释： 1、截面效率指标：截面核心距与截面高度的比值。 2、组合梁桥：它是首先利用纵向水平缝将桥梁的梁肋部分与桥面板分割开来，桥面板再利用纵横向的竖缝划分成平面内呈矩形的预制板，这样就使单梁的整体截面变成板与肋的组合截面。 三、简答题： 1、装配式梁桥设计中块件划分应遵循哪些原则？ 答：（1）根据建桥现场实际可能的预制、运输和起重等条件，确定拼装单元的最大尺寸和重量。 （2）块件的划分应满足受力要求、拼装接头应尽量设置在内力较小处。 （3）拼装接头的数量要少。 （4）构件要便于预制运输。 （5）构件的形状和尺寸应力求标准化、增强互换性，构件的种类应力求减少。
2、后张法预应力混凝土T形梁中，为防止锚具附近混凝土开裂，可采取哪些构造措施？ 答：1）、加强钢筋网（约为10×10cm） 2）、厚度不小于16mm的钢垫板 3）、φ8的螺旋筋 另外，在布置预应力筋时，应尽量依据分散均匀的原则。
预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析
预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析 A、装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计 装配式钢筋混凝土简支梁桥，常用的经济合理跨径在20m 以下。跨径增大时，不但钢材耗量大，而且混凝土开裂现象也往往比较严重，影响结构的耐久性。为了提高简支梁的跨越能力，可采用预应力混凝土结构。目前，世界上预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m 。但是，根据建桥实践，当跨径超过50m 后，不但结构笨重，施工困难，经济性也较差。因此，我国桥规明确指出：预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m 。 一、横截面设计 1．横截面形式装配式预应力混凝土简支梁桥的横截面类型基本上与钢筋混凝土梁桥类似，通常也做成T 形、I 形，但为了方便布置预应力束筋和满足锚头布置的需要，下部一般都设有马蹄或加宽的下缘。有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面尺寸，也采用箱形。由于采用预应力筋施加预压力，可以提供方便的接头形式，为了使装配式梁的预制块件进一步减小尺寸和重量还可做成横向也分段预制的串联梁。但由于串联梁施工麻烦，构件预制精度要求高，在国内使用较少。 2．主梁布置 经济分析表明，对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥，当吊装重量 不受限制时，采用 较大的主梁间距比较合理，一般可采用1.8?2.5m。
3．截面尺寸 （1）截面效率指标为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸，首先分析其截面的受力特点。在预加力阶段和运营阶段，预应力混凝土梁截面承受双向弯矩。在预加力阶段，施加了偏心预加力，在预加力和自重弯矩的共同作用下，合力相当作用于截面的下核点（截面上缘应力为零）（2）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度取决于采用的汽车荷载等级、主梁间距及建筑高度等因素，可在较大范围内变化。对于常用的等截面简支梁，其高跨比的取值范围在1/15 ?1/25 ，一般随跨径增大而取较小值，随梁数减少而取较大值，对预应力混凝土T 形梁一般可取1/16 ?1/18 左右。当桥梁建筑高度不受限制时，采用较大的梁高显然是较经济的，因为加高腹板使混凝土用量增加不多，而节省预应力筋数量较多。 ⑶其他细部尺寸在预应力混凝土梁中，由于混凝土所受预应力和预应力束筋弯起，能抵消荷载剪力的作 用，肋中的主拉应力较小，肋宽一般都由构造和施工要求决定，但不小于160mm 。标准设计中肋宽为140 ?160mm 。T 梁上翼缘的厚度按钢筋混凝土梁桥同样的原则来确定。为了减小翼板和梁肋连接处的局部应力集中和便于脱模，在该处一般还设置折线形承托或圆角，此时承托的加厚部分应计算在内。 T 梁下缘的马蹄尺寸应满足预加力阶段的强度要求，同时，从截面效率指标P分析，马蹄应当是越宽而矮越经济。马蹄的具体形状要根据预应力束筋的数量和排列方式确定，同时还应考虑施工方便和力筋弯起的要求。具体尺寸建议如下：
简支梁桥设计范例设计
1 设计依据 1.1工程概述 该桥设计车速为80Km/h，桥位于直线段内，桥位起迄中心桩号为k0+100~k0+220。桥梁全长4×30m，上部结构为装配式预应力混凝土简支T型梁桥，下部结构为双柱式墩，桩基础，轻型薄壁桥台。本桥上部结构采用先预制后张拉的施工形式。 1.2 自然条件 （1）河流及水文情况 河床比降为+1.25％，设计洪水位为14m，桥下没有通航要求。 （2）当地建材情况 桥梁附近采石场有充足的碎石、块石可供，水泥与钢材可选择当地材料市场供应。（3）气象情况 查阅当地气象资料。年极端最高气温44oC，年最低气温-12oC。 （4）地震情况 地震烈度为6级。 1.3 设计标准及规范 1.3.1 设计标准 桥型：双向整体式装配预应力混凝土简支T型梁桥 桥面宽度：全宽17.6m 桥面净宽：净—14+2×1.8m。 桥面纵坡：2.0% 桥面横坡：2.0% 车辆荷载等级：公路-Ⅰ级 1.3.2 设计规范 《公路工程抗震设计规范》（JTJ004---2005） 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041---2000） 《公路工程技术标准》（JTG01---2003） 《公路桥涵通用规范》（JTG60---2004） 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62---2004）
2 方案构思与设计 2.1 桥梁设计原则 （1）使用上的要求 桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥型、跨度大小和桥下净空应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。 （2）舒适与安全性的要求 现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 （3）经济上的要求 在设计中必须进行详细周密的技术经济比较，使得桥梁的总造价和材料等的消耗为最少。桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。并且桥梁的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应该充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短。能满足快速施工要求以达到缩短工期的桥梁设计，不仅能降低造价，而且提早通车在运输上将带来很大的经济效益。 （4）先进性上的要求 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。 （5）美观上的要求 一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的景观相协调。城市桥梁和游览地区的桥梁，可较多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的细部装饰。 2.2 桥型方案构思与总体设计 2.2.1 方案初选（拟定桥型图式） 根据桥梁设计原则，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期等多方面比选，初步确定梁桥、拱桥、刚架桥三种桥梁形式。3种方案的比较表暂列于后。
简支梁桥设计计算
T 形简支梁桥 1设计名称：天河简支梁设计 2.设计资料及构造布置 2.1. 桥面跨径及桥宽 标准跨径：该桥为二级公路上的一座简支梁桥，根据桥下净空和方案的经济比较， 确定主梁采用标准跨径为20m 的装配式钢筋混凝土简支梁桥。 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 19.5m. 桥面宽度：横向布置为 净—7 (行车道)+ 2X 0.75m (人行道)+ 2X 0.25 (栏 杆) 桥下净空：4m 混凝土：主梁采用C25 主梁高：取1.5m. 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 鉴于本桥跨度16m 按较大取18cm 2.2. 设计依据 (1) (2) (3) (4) 3荷载横向分布系数计算书 3.1主梁荷载横向分布系数计算 3.1.1①跨中荷载横向分布系数 a.计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I X 和I TX 利用G - M 法计算荷载横向分布系数，求主梁截面的形心位置 a x 平均板 厚为： 《公路桥涵设计通用规范》 (JTGD60-2004 《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004 《桥梁工程》 《桥梁工程设计方法及应用》
h 1=-(h 薄 + h 厚)=0.5X( 13+8) =10.5cm 则 a x = [( 180-15)X 10.5X( 10.5- 2) +15X 150X( 150-2)： / [(180-15) X 10.5+15X 150： =44.7cm |x=— X (180-15) X 10.5^+(180-15) X 10.5X (44.7-105 )2 +丄 X 15X 1503 +15X 12 2 12 150X (44.7-^)2=4.99X 106 cm 4 T 形截面抗扭惯性矩 I TX = 1.15X 1 X[ (1.8-0.15) X 0.1053 +1.5X 0.153 : =2.67X 3 10-3 m 4 则单位抗弯及抗扭惯性矩: 2 J x 丄二 4.99 10 = 2.77X 10-4 m 4 /cm b 180 -3 Jr x =-| l^= 2. 67 10 =1.48X 10-5 m 4 /cm b 180 b.计算横梁的抗弯及抗扭惯性矩l y 和i Ty l=4b=4X180=720 cm 1 C=^ X (480-15)=232.5 cm 2 3 h ，=150X- =112.5cm 取整 110 cm 4 b ，=15 cm 由 c/l=232.5/720=0.32 查得入 /c=0.608 则入=0.608X 232.5=141.4 cm=1.41m 求横隔梁截面重心位置: a y = [ 141X 10.52 + (1 十2) X 15X 1102 ] /[2 X 141X 10.5+110X 15]=23.1cm 横梁抗弯惯性矩： |y=— X 2X 141 X 10.53 + 2X 141 X 10.5X (23.1-105)2 + — X 15X 1103 + 15X 12 2 12 110X (23.1-110/2)2=4.31 X 106 cm 4=4.31 X 10-2 m 4 |Ty =1.15X 1 X (2X 1414X 103 +110X 153 )=2.6X 105 cm 3 单位抗弯惯性矩和抗扭惯性矩为：b 1
桥梁工程课程设计(t型简支梁的计算)
装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算 一.基本设计资料 （一）.跨度及桥面宽度 二级公路装配式简支梁桥，双车道，计算跨径为13m，桥面宽度为净7.0+2×2+2×0.5=12m，主梁为钢筋混凝土简支T 梁，桥面由7片T梁组成，主梁之间的桥面板为铰接，沿梁长设置3道横隔梁。（二）.技术标准 设计荷载：公路—Ⅱ级，人群荷载3.0KN/m2。 汽车荷载提高系数1.3 （三）.主要材料 钢筋：主筋用HRB335级钢筋，其他用R235级钢筋。 混凝土：C50，容重26kN/m3；桥面铺装采用沥青混凝土；容重23kN/m3； （四）.设计依据 ⑴《公路桥涵设计通用规范》（JTJ D60—2004） ⑵《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ D62—2004）； （五）.参考资料 ⑴结构设计原理：叶见曙，人民交通出版社； ⑵桥梁工程：姚玲森，人民交通出版社； ⑶混凝土公路桥设计： ⑷桥梁计算示例丛书《混凝土简支梁(板)桥》(第三版) 易建国主编.人民交通出版 社 (5)《钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计》闫志刚主编.机械工业出版社 （六）.构造形式及截面尺寸 1. 主梁截面尺寸： 根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004），梁的高跨比的经济范围在1/11到1/16之间，此设计中计算跨径为13m，拟定采用的梁高为1.0m，翼板宽2.0m。腹板宽0.18m。
2. 主梁间距和主梁片数： 桥面净宽：7.0+2×2+2×0.5=12m ，采用7片T 型主梁标准设计，主梁间距为2.0m 。 全断面7片主梁，设3道横隔梁，横隔板厚0.15m,高度取主梁高的3/4,即0.75m 。路拱横坡为双向2%，由C50沥青混凝土垫层控制，断面构造形式及截面尺寸如图所示。 二 .主梁的计算 （一）.主梁的荷载横向分布系数计算 1.跨中荷载弯矩横向分布系数（按G —M 法） （1）主梁的抗弯及抗扭惯矩x I 和Tx I 求主梁界面的的重心位置x a （图2）： 平均板厚： ()11 913112 h cm = += 主梁截面的重心位置：
简支梁桥课程设计
第一章编制说明 (2) 1.1、编制依据 (2) 1.2编制原则 (2) 第二章工程概况及施工条件分析 (3) 2.1、工程设计条件 (3) 2.2、周边环境条件 (3) 2.3、施工要点分析 (3) 第三章施工部署 (4) 3.1、项目组织机构建立 (4) 3.2管理目标 (5) 3.3施工顺序 (5) 3.4 施工总体安排 (5) 第四章施工方案 (6) 4.1、施工工艺流程 (6) 4.2、主要施工方法 (7) 第五章施工进度计划 (8) 5.1施工进度计划安排 (8) 5.2工期保证措施 (8) 5.3工期保证体系 (9) 5.3.1工期保证体系 (9) 5.3.2 附属保证措施 (10) 第六章资源需求量计划 (11) 6.1劳动力安排计划 (11) 6.7 施工机械配置 (12) 第七章施工准备工作计划 (13) 7.1、技术准备 (13) 7.2、劳动组织准备和物资准备 (13) 7.3、生产与生活临建设施 (14) 7.4、临时道路 (14) 7.5、场地平整 (14) 7.6、供水 (14) 7.7、供电 (15) 第八章各项保证措施 (15) 8.1 质量保证措施 (15) 8.2雨季施工保证措施 (17) 8.3 安全文明施工 (18) 8.3.1、安全生产保证措施 (18) 8.3.2、文明施工措施 (18) 附图1：横道图 附图2：施工平面图
第一章编制说明 1.1、编制依据 1.1.1、4#桥施工图纸 1.1.2、工程招标文件 1.1.3、桥梁工程师手册 1.1.4、公路桥涵施工技术规范 1.1.5、对施工现场实际勘察和调查的情况 1.1.6、本工程现场实际情况 1.1.7、《建设工程安全管理条例》 1.1.8、《施工现场临时用电安全技术规范》 1.2编制原则 1.2.1 严格按照 IS09001:2000 国际质量认证要求进行施工管理，切实执行国家施工及验收规范、操作规程和制度，确保工程质量和安全。 1.2.2 严格执行基建程序。发挥技术优势，利用先进的施工技术，科学管理，加快施工进度。 1.2.3 充分发挥整体实力，大量使用先进机械设备，减轻劳动强度，提高劳动生产率，加快施工进度。 1.2.4 加强工程管理的科学性，计划性，合理安排机械，减少环境污染，降低噪音。 1.2.5 遵循国家就地方有关保护文件精神，采取有效措施，减少环境污染，降低噪音。 1.2.6 严格遵守国家及地方有关消防要求，做好消防准备。 1.2.7 本施工组织设计详细之处，均以国家现行施工规范验收标准及操作工艺标准理解并执行。