桥梁工程40m跨径箱梁课程设计.doc
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目录
第一章设计资料主梁尺寸拟定 2
1桥梁的跨径及桥宽 2
2主梁尺寸的确定 2
3技术标准 2
第二章箱型梁的构造形式及相关设计参数 4
一、大毛截面（含湿接缝） 4
（1）面积计算 4
（2）惯性矩计算 5
（3）截面形心至上缘距离 5
（4）分块面积对上缘静距 5
二、小毛截面（不含湿接缝） 6
第三章主梁作用效应计算 8
一、永久作用效应计算 8
1、永久作用集度 8
2、永久作用效应 9
二、可变作用效应计算 10
（1）冲击系数 10
（2）计算主梁的荷载横向分布系数 10
（3）车道荷载取值：
公路-Ⅰ级的车道荷载标准值 15
（4）计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力 15
如图所示 15
（5）计算处截面的最大弯矩和最大剪力 16
（6）支点截面剪力计算 17
第四章.挠度计算 19
1.验算主梁的变形 19
2.判断是否设置预拱度 19
第五章.支座设计 20
1.采用等厚度的板式橡胶支座 20
2.确定支座平面尺寸 20
3.确定支座厚度 20
4.验算支座偏移情况 21
5.验算支座的抗滑稳定性 21
参考文献 22
第一章设计资料主梁尺寸拟定
1桥梁的跨径及桥宽
标准跨径：
40.00m
主梁全长：
39.96m
计算跨径：
39.6m
桥宽（桥面净空）：
14.5m（行车道）+20.5m（防撞栏）
2主梁尺寸的确定
主梁间距取3.0m五根主梁
梁高取h=1.65m，本箱梁跨径40m，根据《桥梁工程》预应力混凝土简支梁主梁高度的确定，高跨比1/8～1/16，设计梁高为1.65m。
顶板宽2.4m
跨中腹板厚0.18m底板厚0.2m
端部腹板厚0.25m底板厚0.25m
3技术标准
设计荷载：
公路—Ⅰ级荷载。
人群荷载：
设计安全等级：
二级
表1T形梁尺寸（m）
主梁长度
计算跨径
主梁高度
隔梁高度
隔梁间距
39.96
39.60
1.65
1.4
9.85
图1端部及跨中截面尺寸图（尺寸单位cm）
第二章箱型梁的构造形式及相关设计参数
（1）本箱梁按全预应力混凝土构造设计，施工工艺为后张法。
（2）桥上横坡为2％
（3）箱形梁截面尺寸：
梁高1.65m，端部设横隔梁，高1.25m，宽0.5m；横向共计5片箱形梁，采用湿接缝进行连接，湿接缝宽0.60m，厚度为0.18m，预制箱形梁顶板宽2.4m，跨中腹板厚0.19m；顶板厚0.20m，底板厚0.25m；端部腹板厚0.25m，顶板厚0.20m，底板厚0.30m，腹板和顶板间设有承托，尺寸为外侧承托规格为18.75cm7cm，内侧承托规格为15cm7cm。
（4）沥青混凝土重度按计，预应力混凝土结构重度按计，混凝土重度按计，单侧防撞栏线荷载为。
（5）根据以上拟定的尺寸计算跨中截面几何特性本设计采用分块面积法，因为只在距支点1m处开始变截面，为简便计算，可近似按等截面计算，所以只需分别计算边主梁、中主梁预制时和使用时跨中截面的几何特性。
主要计算公式如下：
毛截面面积：
各分块面积对上缘的面积距：
毛截面重心至梁顶的距离:
一、大毛截面（含湿接缝）
（1）面积计算
顶板：
承托：
腹板：
底板：
（2）惯性矩计算
顶板：
承托：
腹板：
底板：
（3）截面形心至上缘距离
顶板：
承托：
腹板：
底板：
（4）分块面积对上缘静距
顶板：
承托：
腹板：
底板：
二、小毛截面（不含湿接缝）
（1）面积计算：
（2）分块面积对上缘静距
顶板：
其他的与大毛截面相同
表2-1跨中截面几何特性计算表
分块名称
分块面积
分块面积形心至上缘距离
分块面积对上缘静矩
分块面积自身惯性矩
分块面积对截面形心惯性矩
大毛截面（含湿接缝）
顶板
6000.00
10.00
60000.00
200000.00
51.91
16167888.6
16367888.6
承托
488.25
22.94
11200.46
1838.09
38.97
741486.1844
743324.27
腹板
4294.00
83.50
358549.00
4569173.83
-21.59
2001554.06
6570727.89
底板
2625.00
152.50
400312.5
130208.33
-90.59
21542188.76
21672397.09
13407.25
830061.96
45354337.85
小毛截面（不含湿接缝）
顶板
4800.00
10.00
48000.00
1600000
57.01
15603099.76
15763099.76
承托
488.25
22.94
11200.46
1838.09
44.07
948262.01
950100.10
腹板
4294.00
83.5
358549.00
4569173.83
-16.49
1167624.91
5736798.74
底板
2625.00
152.50
400312.5
130208.33
-85.49
19184917.76
19315126.09
12207.25
818061.96
41765124.69
大毛截面形心至上缘距离
61.91
小毛截面形心至上缘距离
67.01
公式中为截面上核心距
为截面下核心距
由此可算出截面效率指标
因此
表面以上的初拟截面是合理的。
第三章主梁作用效应计算
一、永久作用效应计算
1、永久作用集度
1）主梁自重
（1）跨中截面段主梁自重（底板宽度变化处假面至跨中截面，长为17.8m）
（2）底板加厚与腹板变宽段梁的自重近似计算（长1.70m）
主梁端部截面面积为
（3）支点段梁自重（长0.48m）
（4）边主梁的横隔梁
端部横隔梁体积为
则半跨内横隔梁重量为
（5）主梁永久作用集度
2）二期永久作用
（1）顶板中间湿接缝集度
（2）边梁现浇部分横隔梁
一片端横隔梁现浇部分体积：
则
（3）桥面铺装层
10cm厚沥青混凝土铺装
12cm厚C40混凝土铺装
将桥面铺装均分给五片主梁，则：
（4）防撞栏：
单侧防撞栏线荷载为
将两侧防撞栏均分给五片梁，则:
（5）边梁二期永久作用集度
2、永久作用效应
按下图所示进行永久作用效应计算，设a为计算截面离左侧支座的距离，并令
图3-1永久作用计算图示
表3-11号梁永久作用效应计算表
作用效应
跨中
四分点
支点
c=0.5
c=0.25
c=0
一期
弯矩
7133.17
5349.87
0
剪力KN
0
360.26
720.52
二期
弯矩
4137.39
3103.05
0
剪力KN
0
208.96
417.92
弯矩
11270.56
8452.92
0
剪力KN
0
569.23
1138.44
二、可变作用效应计算
（1）冲击系数
由于故由下式
（2）计算主梁的荷载横向分布系数
故可用偏压法计算
步骤如下：
梁间距为3m则
1）跨中的荷载横向分布系数：
①
1号梁：
②
如图所示：
图3-21号梁影响线
得
则
③这是选用三车道计算的，若选用四车道横向分布系数比三车道小，因此选择三车道。
2号梁
如图所示：
图3-32号梁影响线
3号梁
如图所示：
图3-43号梁影响线
则
2）支点截面的荷载横向分布系数
按杠杆原理法做出荷载横向分布影响线并进行布载如图所示：
一号梁
图3-5支点1号梁影响线
2号梁如图所示
图3-6支点2号梁影响线
3号梁如图所示：
图3-7支点3号梁影响线
3）横向分布系数取值，可变作用横向分布系数1号梁为最不利，故可变作用横向分布系数取值为
跨中截面
支点截面
（3）车道荷载取值：
公路-Ⅰ级的车道荷载标准值
计算剪力时
（4）计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力
如图所示
图3-8跨中截面内力影响线
①弯矩
1）不计冲击：
2）冲击效应
②剪力
1）不计冲击
则
2）冲击效应
（5）计算处截面的最大弯矩和最大剪力
如图所示：
图3-9截面内力影响线及加载图示
①弯矩：
不计冲击
冲击效应
②剪力：
不计冲击
冲击效应
（6）支点截面剪力计算
如图所示：
图3-10支点截面剪力计算图示
m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为
图3-11横隔梁示意图
三、主梁作用效应组合
如表3所示：
序号
荷载类别
跨中截面
四分点截面
指点截面
①
第一期永久荷载
7133.17
0.00
5349.87
360.26
720.52
②
第二期永久荷载
4137.39
0.00
3103.05
208.96
417.92
③
总永久作用（=①+②）
11270.56
0.00
8452.92
569.22
1138.44
④
可变作用（汽车）
5085.68
242.85
39.7.78
355.74
638.89
⑤
可变作用（汽车冲击）
587.396
28.05
451.34
41.09
73.79
⑥
标准组合（=③+④+⑤）
16943.64
270.9
12812.04
966.05
1851.12
⑦
短期组合（=③+0.7④）
14830.54
169.99
11188.37
818.24
1585.66
⑧
极限[=1.2③+1.4（④+⑤）]
21466.98
379.26
16246.27
1238.63
2363.88
第四章.挠度计算
跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩11270.561kN•m,汽车产生最大弯矩为5085.68kN•m。
1.验算主梁的变形
符合规定
2.判断是否设置预拱度
当由荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度超过计算跨径的l/600时，应设置预拱度。
所以不设预拱度。
第五章.支座设计
1.采用等厚度的板式橡胶支座
2.确定支座平面尺寸
①选
②t=0.5㎝则取
③验算承压强度
3.确定支座厚度
①主梁的计算温差△t=40℃，温度由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移为
②对于39.6m桥跨可布置一列车队，一个设计车道上公路Ⅰ级车道
荷载总重为：
其制动力标准值为：
一辆加重车总重为30t制动力为，五根梁共10个支座，每一个支座水平力
③橡胶层总厚度
选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚0.40cm，中间层厚0.50cm薄板厚0.25cm，则∑t=
支座总厚度
4.验算支座偏移情况
5.验算支座的抗滑稳定性
计算温度变化引起的水平力：
验算滑动稳定性：
1.4
故支座不会发生相对滑动。
参考文献
1、邵旭东、桥梁工程，武汉：
武汉理工大学出版社，2009，,31-77
2、范立础、桥梁工程，北京：
人民交通出版社，1993
3、毛瑞祥、公路桥涵设计手册-基本资料，北京：
人民交通出版社，1995
4、徐光辉、公路桥涵设计手册-桥梁（上）,北京：
人民交通出版社，1997
5、交通部、公路桥涵设计通用规范，北京：
人民交通出版社，2004
6、交通部、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计通用规范，北京：
人民交通出版社，2004
7、交通部、《公路工程技术标准》，北京：
人民交通出版社，2003
8、易建国、桥梁计算实例集-混凝土简支梁（板）桥，北京：
人民交通出版社，2010.
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