桥梁工程课程设计--装配式预应力混凝土简支T形梁桥计算.docx
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《桥梁工程》课程设计
学生姓名
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单 位
2017年7月
目录
1.设计资料 1
1.1题目 1
1.2设计资料 1
1.3设计内容 1
1.4参考资料 1
2.计算说明书 1
2.1各种参数计算 1
2.2桥面板内力计算 1
2.2.1单悬臂板内力计 1
2.2.2铰接悬臂板内力计算 1
2.2.3主梁内力计算 1
2.2.4横隔梁内力计算 1
2.2.5挠度、预拱度计算 1
《桥梁工程》课程设计
1.设计资料
1.1题目
装配式预应力混凝土简支T形梁桥计算
1.2设计资料
1.主梁细部尺寸
单片主梁的梁宽为1.78m，其细部尺寸如图1-1所示
图1-1单片主梁示意图
2.桥梁净空
一净14+2米（如图1-2所示）
图1-2桥梁横断面示意图
3.跨径和全长（如图1-3所示）
图1-3主梁立面图
标准跨径主梁；计算跨径；预制全长；
4.上部结构主梁布置图（如图1-4所示）（单位：
cm）
图1-4主梁布置图
5.设计荷载
公路-Ⅰ级，人群。
6.材料
主梁：
混凝土强度等级C50，容重26；桥梁铺装为C25混凝土垫层厚6.5~17cm，容重25，沥青混凝土厚2cm；容重24。
7.设计方法
杠杆原理法、偏心压力法和极限状态设计法等。
8.设计依据
（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）；
（2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》（JTGD62-2004）。
1.3设计内容
1.桥面板内力计算
计算T梁翼板所构成的铰接悬臂板和悬臂板的设计内力。
2.主梁内力计算
1）计算各主梁的荷载横向分布系数；
2）计算主梁在荷载作用下跨中截面的弯矩、支点和跨中截面的剪力；
3.进行主梁内力组合，并画出主梁弯矩包络图和剪力包络图。
4.横隔梁内力计算
5.挠度、预拱度计算
计算主梁跨中的挠度，并考虑是否需要设置预拱度。
6.图纸绘制（利用AutoCAD软件绘制至少3张A4图纸，可以从以下几个方面考虑）。
1.4参考资料
1.姜福香主编.桥梁工程.北京：
机械工业出版社，2016
2.姚玲森主编.桥梁工程.北京：
人民交通出版社，2013
3.刘立新主编.混凝土结构设计原理.武汉：
武汉理工大学出版社，2011
4.叶见署主编.结构设计原理.北京：
人民交通出版社，2017
5.黄侨主编.桥梁混凝土结构设计原理计算示例.北京：
人民交通出版社，2006
6.贾金青编著.桥梁工程设计计算方法及应用.北京：
中国建筑工业出版社，2010
19
2.计算说明书
2.1各种参数计算
1.主梁自重
主梁截面面积：
主梁重力集度：
2.横隔梁
横隔梁截面面积：
体积：
重量：
总重量：
3.栏杆与人行道
面积：
重量：
4.主梁翼缘板平均厚度
5.桥面三角垫层面积与平均厚度
6.面层沥青平均重度
2.2桥面板内力计算
2.2.1单悬臂板内力计
单悬臂板内力计算图示如图2-1所示
（1）恒载计算（以纵向1m宽板进行计算）
图2-1单悬臂板
（2）活载计算
（3）内力组合
2.2.2铰接悬臂板内力计算
铰接悬臂板内力计算图示如图2-2所示
（1）恒载计算（以纵向1m宽板进行计算）
①每延米恒载
沥青:
C25混凝土垫层:
翼缘板自重:
所以：
g=
②每米宽板的恒载内力图2-2铰接悬臂板示意图
（2）车辆荷载计算
根据《车辆桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）可知，后轮着地：
①单个车辆作用时有
作用在每米宽板条上的弯矩为
作用在每米宽板条上的剪力为
②两个车辆同时作用有
作用在每米宽板条上的弯矩为
作用在每米宽板条上的剪力为
经计算分析，当两个后轮同时作用在铰接悬臂板上时活载内力最大。
（3）内力组合
2.2.3主梁内力计算
2.2.3.1结构重力集度
分别考虑预制梁自重和桥面铺装、人行道栏杆和重力集度。
（1）按跨中截面计算预制梁每延米重力集度：
（2）横隔梁、桥面铺装、栏杆、人行道等分摊给6片梁的荷载集度：
2.2.3.2结构自重产生的内力
跨中弯矩：
支点简历：
2.2.3.3冲击系数计算
（1）简支梁基频：
经计算得查表得，代入相关数据，从而计算出
且1.5
（2）
2.2.3.4各主梁的跨中荷载横向分布系数mc计算
本桥的宽跨比为：
属于窄桥
抗扭修正系数的计算：
主梁截面相同，梁间距相等，则
由于主梁数等于6，则
根据《公预规》，可取G=0.4E
代入数据得：
桥的横向连接刚度比较大，跨中按偏心压力法计算，其中：
（1）第一片梁的影响线竖标值
（2）第二片梁的影响线竖标值
（3）第三片梁的影响线竖标值
从而绘制出1、2、3、4、5号梁的横向影响线如图2-3所示，按横向最不利布置车轮荷载得到1、2、3、4、5号梁跨中位置处汽车、人群荷载作用的横向分布系数如下：
①第一片梁的跨中横向分布系数
②第二片梁的跨中横向分布系数
③第三片梁的跨中横向分布系数
图2-3修正偏心压力法计算荷载横向分布系数简图
2.2.3.5支点的荷载横向分布系数
支点的荷载横向分布系数计算支座处的荷载横向分布系数采用杠杆原理法进行计算，计算图示如图2-4所示
①第一片梁的跨中横向分布系数
，
②第二片梁的跨中横向分布系数
，
③第三片梁的跨中横向分布系数
，
图2-4修正偏心压力法计算荷载横向分布系数简图
横向分布系数汇总表如表2-1所示
荷载类别
1号梁
1号梁
1号梁
车辆荷载
0.5976
0.375
0.5934
0.6634
0.521
0.625
人群荷载
0.566
1.375
0.3722
0
0.2466
0
表2-1横向分布系数汇总表如表所示
2.2.3.6计算汽车、人群荷载内力
通过以上计算分析可知，第一片梁的横向分布系数醉倒，说明第一片梁在按最不利布载情况下最危险。
又因各主梁的特性一致，所以只需对第一片主梁进行弯矩、剪力的计算。
在内力计算中，对于横向分布系数的取值做如下考虑：
计算弯矩时，均采用全跨统一的荷载横向分布系数；求支点截面剪力时，由于主要荷载集中在支点附加而考虑支承条件的影响，考虑横向分布系数沿桥跨的变化影响（即从支点到第一根内横梁之间的变化）。
公路一Ⅰ级，
（1）跨中弯矩（荷载横向分布系数取第一片梁值进行计算，采用如图所示的计算如2-5图示）
图2-5跨中弯矩计算图
（2）支点剪力
支点剪力计算时，荷载横向分布系数在远端因剪力值变化不大，通常取不变的横向分布系数。
而近端剪力值变化较大，不能忽视，因此采用变化的荷载横向分布系数，即从支点到第一根内横隔梁按到之间变化，计算图示如图2-6所示
图2-6支点剪力计算图
1.2
因，则
由得
2.2.3.7内力组合
（1）弯矩组合
（2）剪力组合
2.2.3.8主梁弯矩包络图与剪力包络图的绘制
主梁跨中的最大弯矩见描述内容，要绘制主梁弯矩包络图和剪力包络图，还需要计算主梁1/4跨中处的最大弯矩、剪力和主梁跨中剪力等。
（1）跨中剪力计算
如图2-7所示，从图中可以看出，恒载作用下跨中剪力值为零，活载作用时最不利位置在荷载只满布半跨结构上时，在支座范围内，跨中剪力影响线图中的剪力值变化不大。
因此，为简化起见，横向分布系数全部按不变的来计算跨中剪力值。
①恒载剪力计算：
②活载剪力计算：
③内力组合：
图2-7跨中剪力计算图
（2）1/4跨剪力计算
从1/4跨弯矩图可以看出，位于支座范围内，弯矩值的变化值不大。
因此，为简化起见横向分布系数全部按不变的来计算跨中剪力值。
具体计算图示如图2-8所示。
①恒载弯矩计算：
②活载弯矩计算：
③内力组合：
图2-81/4剪力计算图
将计算所得的弯矩和剪力按承载能力极限状态进行组合，即可得到简支梁弯矩包络图与剪力包络图如图2-9所示。
图2-9弯矩包络图和剪力包络图
2.2.4横隔梁内力计算
横隔梁自重较小，此处不计算，仅计算活载作用下横隔梁的内力。
横隔梁跨中荷载布置图2-10所示，则有：
图2-10横隔梁荷载纵向布置图
1作用在1号梁上时
1作用在6号梁上时
1作用在2号梁上时
1作用在5号梁上时
横隔梁内力计算过程如图2-11所示
则有：
弯矩的影响线竖标；则有：
弯矩的影响线竖标；
则横隔梁的最大剪力与弯矩为：
图2-11横隔梁荷载纵向布置图
2.2.5挠度、预拱度计算
主梁结构自重最大弯矩为3735.2165，汽车作用最大弯矩（不计冲击）为2503.02/1.22=2051.66，人群作用的最大弯矩为270.34。
《公路规》规定：
验算主梁变形时，不计入结构自重的长期挠度，汽车不计入冲击。
则由可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度为：
C50混凝土，取。
按全预应力混凝土，取B=0.95EI。
《公路规》规定：
荷载短期效应组合并考虑长期效应影响，产生的长期挠度抽过计算跨径1/1600时，应设置预拱度。
预拱度值等于结构自重和1/2可变荷载频遇值所产生的长期挠度
故该桥设置的预拱度为。
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