桥梁课程设计指示书。
一、设计项目。
装配式钢筋混凝土简支梁桥上部结构(不含人行道和栏杆)的设计计算。
一)计算跨径及主要尺寸。
主梁跨径分30m,35m和40m三种,各种跨径主梁的主要尺寸如表1所示。
表1二)桥面净空主梁数。
表2三)荷载。
汽车:公路-ⅰ级公路-ⅱ级
人群荷载:按照跨度自己选取
栏杆:每侧1.52kn/m
人行道:每侧3.6kn/m
桥面铺装采用底层为25号混凝土,路缘石边处厚4cm,横坡1.5%,面层采用4cm等厚沥青混凝土。
四)主要材料及工艺。
1.混凝土:主梁用50号,人行道、栏行、桥面均25号。
2.钢筋:凡直径大于或等于12毫米者用ⅱ级钢筋:直径小于12毫米者一律ⅰ级钢筋。
3.材料容重按《公路桥涵设计通用规范》采用。钢材特性及基本数据见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》各条。
二、主要技术规范和参考文件。
1)《公路工程技术标准》(jtgb001-2003)
2)《公路桥涵设计通用规范》(jtgd60-2004)
3)《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(jtj022-85)
4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(jtgd62-2004)
5)《公路桥涵地基及基础设计规范》(jtj024-85)
6)邵旭东主编。桥梁工程。人民交通出版社。2007
7)混凝土简支梁(板)桥(例四).人民交通出版社。1991
8)公路桥梁荷载横向分布计算。人民交通出版社。1977
三、设计内容与要求。
一)设计部分。
对于一个完整的设计,当桥型决定以后,首先应该考虑总体布置,即进行立面布置(分孔、定跨径、桥面标高、桥底标高和基础标高等)和横截面布置(定桥宽、选择主梁的截面形式、确定主梁片数等)。这些工作完成后,一座桥的空间位置及大的轮廓尺寸就确定了,然后,就可以考虑各种类型构件的细部尺寸,梁式桥的上部结构一般由主梁、横隔梁、桥面板、桥道部分组成,细部尺寸指的是主梁的梁高、翼缘宽度、肋板厚度、横梁的高度、厚度等等。这部分内容在教材第二篇第二章第二节中都有详细的介绍。
在本课程设计中由于时数有限,不可能做得如此完整,我们的要求是着重于主梁的设计,每位同学选择一种跨径,一种桥面净空类型进行布置,现按学号分工如下表所示。
表3上表说明:学号为……的同学做l=30m,净—7四梁式横截面的题目,其余依次类推。(第一位同学选公路-ⅰ级,第二位选公路-ⅱ级)
1.关于初拟主梁截面尺寸的几点说明。
1)主梁间距随梁高与跨径的增大而加宽是经济的,故本设计比标准设计梁的间距加大,主梁尺寸均应参考已往的设计拟定。
2)三种跨径的主梁均设置五片横隔梁。
3)横隔梁联接采用钢板焊接。
二)计算部分。
1.要求。根据教学特点,为加强对基本概念的理解和基本运算能力的训练,适当减少重复工作,只要求每一位同学按照杠杠法、偏心压力法计m值,计算主梁的跨中截面、1/4截面及支点截面的内力值,绘制该梁的内力汇总表。进而按照规范进行内力组合设计。
2.截面内力计算。
1)主梁恒载内力计算:主梁恒载计算中还包括横隔梁的重量。为简化计算,可将横隔梁重量折算成均布线荷载计算。
恒载包括第一期恒载和第二期恒载。第一期恒载指主梁予制部分及横隔梁的自重,第二期恒载指主梁联成整体加上去的恒载,包括栏杆、人行道、主梁间桥面板接缝混凝土和桥面铺装的重量。
2)主梁活工内力计算:除支点截面只需计算最大剪力值外,跨中截面、1/4截面都应分别按公路-ⅱ级,人群荷载计算最大弯矩和最大剪力,计算最大内力利用影响线求解,应乘以荷载横向分布系数,荷载横向分布系数计算:在支点上用杠杆原理计算,在跨中用偏心压力法计算。
计算弯矩时,采用全跨统一的跨中横向分布系数。计算剪力时,在支点到第一根横梁(或1/4截面)之间用杠杆法和偏心压力法的数值直线内插。
汽车荷载还应乘以冲击系数。
最后应进行内力汇总,并分别按照承载能力极限状态、正常使用极限状态进行内力组合:
3)横隔梁内力计算。
4)行车道板的计算。
3.变形验算(选作)
挠度、预拱度的计算。
三)绘图部分。
1. 计算图:横向分布系数计算图,行车道板计算图,横隔梁计算图;
2. 桥梁横断面及纵断面布置图,以及主梁、横隔梁具体布置图。
主要技术规范和参考文件。
1)《公路工程技术标准jtgb001-2003)
2)《公路桥涵设计通用规范jtgd60-2004)
3)《公路砖石及混凝土桥涵设计规范jtj022-85)
4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范jtgd62-2004)
5)《公路桥涵地基及基础设计规范jtj024-85)
6)姚玲森主编。桥梁工程人民交通出版社。1985
7)混凝土简支梁(板)桥(例四人民交通出版社。1991
8)公路桥梁荷载横向分布计算人民交通出版社。1977
结构简图。简支t梁的主梁简图。
简支t梁的横隔梁简图。
装配式钢筋混凝土简支梁桥上部结构(不含人行道和栏杆)的设计计算。
一、 主梁的计算。
一)、主梁的荷载横向分布系数和内力计算。
1.主梁的抗弯及抗扭惯矩和。
求主梁界面的重心位置(图1-1)
图1-1平板厚度:
h1==13
=49.16(cm)
t形截面抗扭惯性矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯性矩之和,即:
式中:——矩形截面抗扭距惯性矩刚度系数(查表)
—相应各矩形的宽度与厚度。查表可知:
故。itx=
2.计算结构自重集度(表1-1)
结构自重集度计算表表1-1
3.结构自重内力计算见(表1-2)
边中主梁自重产生的内力表1-2
注:括号内为中主梁的内力。
4.汽车、人群荷载内力计算。
1)支点处荷载横向分布系数(杠杆原理法)
按《桥规》4.3.1条和4.
3.5条规定:汽车荷载距人行道边缘不小于0.
5m,人群荷载取3kn/m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置(图1-2)。
图(1-2) 支点处各主梁的横向分布情况。
各梁支点处相应于公路-ⅰ级和人群荷载的横向分布系数计算见(表1-3)。
表1-32)跨中荷载横向分布系数(修正偏心压力法)
此桥设有刚度强大的横隔梁,且承重结构的跨宽比为:
故可按修正偏心压力法来计算横向分布系数,其步骤如下:
1>求荷载横向分布影响线坐标。
本桥梁各根主梁的横截面均相等,梁数,;梁间距为2.00m。
则:按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(jtg d62-2004)》3.1.6条,取,又因为个梁尺寸都一样,则:
则当位于第k号梁轴时,第号主梁上的总作用为。
1(4)号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为:
2(3)号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为:
2>画出各主梁的横向分布影响线,并按最不利位置布置荷载,如(图1-3)
图1-33>计算荷载横向分布系数(表1-4)
表1-43)荷载横向分布系数汇总(表1-5)
荷载横向分布系数表1-5
4)均布荷载和内力影响线面积计算(表1-6)
均布荷载和内力影响线面积计算表表1-6
5)公路-ⅰ级集中荷载计算。
计算弯矩效应时:
计算剪力效应时:
6)计算冲击系数μ
混凝土取。介于1.5和14之间,按《桥规》4.3.2条规定,冲击系数按照下式计算:
则。7)各梁的弯矩、和剪力计算。
因双车道不折减,故ε=1。如(表1-7a、b)
表1-7a表1-7b
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