道路桥梁与渡河工程专业.doc

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1、目录1、 设计方案比选-1 1.1设计资料-1 1.2方案编制-1 1.3方案比较-22、基本设计资料-1 2.1跨度和桥面宽度-1 2.2技术标准-1 2.3主要材料-1 2.4构造形式及截面尺寸-13、主梁的计算-2 3.1主梁荷载横向分布系数- 2 3.2作用效应计算- 10 3.3可变作用效应- 12 3.4可变作用剪力效应计算- 144、主梁截面设计、配筋及验算-18 4.1 主梁受力钢筋配置-18 4.2截面抗弯承载力验算-19 4.3斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算-20 4.3.1斜截面抗剪承载力计算-20 4.3.2弯起钢筋计算-20 4.3.3箍筋计算-22 4.3.4斜截面

2、抗剪验算-255、主梁的裂缝宽度验算-286、主梁的挠度验算-307、行车道板的计算-328、设计总结-32参考文献-32致谢词-32桥型总体布置图-32catalogue1、design scheme comparison - - - - - - - - - - - - - - -1 1.1 design data - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.2 solution preparation of - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.3 scheme comparison - - - - - -

3、- - - - - - - - - - 22、the basic design data - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 2.1 span and bridge deck width - - - - - - - - - - - - - - 1 2.2 technical standards - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 2.3 main material - - - - - - - - - - - - - - - 1 2.4 structure forms and section size - - - -

4、 - - - 13、the calculation of main girder - - - - - - - - - - 2 3.1 main girder load transverse distribution coefficient of - - - - 2 3.2 effect calculation - - - - - - - - - - - - 10 3.3 variable effect - - - - - - - - - - - - - 12 3.4 to calculate shear effect variable action - - - - - - - - 144、ma

5、in girder cross section design, reinforcement and check - - - 18 4.1 steel girder configuration - - - - - - - 18 4.2 section flexural bearing capacity calculation - - - - - - - - 19 4.3 inclined section bending steel stirrup reinforcement and check - 20 4.3.1 for calculating the shear bearing capaci

6、ty for inclined section -20 4.3.2 effective reinforcement calculation - - - - - - - - - - 20 4.3.3 stirrup calculation - - - - - - - - - - - - - - 22 4.3.4 oblique section shear calculation - - - - - - - - 255、main girder crack width calculation of - - - - - - - - 286、the deflection of main girder c

7、alculation - - - - - - - - - - 307、the calculation of driving but - - - - - - - - - - - - - 328、 summarize the designReference - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 32Thanks words - - - - - - - - - - - 32Overall arrangement of the configuration of - - - - - - - - - - - - 32摘要 本设计上部结构为钢筋混凝土简支梁桥，标

8、准跨径为13米，桥面净空：净9+21.5米。桥梁全长为52，桥面总宽12m，桥梁中心处桥面设计高程4.00米，横坡为1.5%；桥垮轴线为直线，设计荷载标准为：公路I级，人群荷载3kN/m2。本文主要阐述了该桥设计和计算过程，首先对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度，应力及变形验算，最后进行下部结构设计和结构验算。同时，也给出了各部分内容相关的表格与图纸。通过这次设计不但了解设计桥梁的各个步骤，而且也能熟练的运用AUTOCAD进行制图。关键词： 现浇混凝土 T形简支桥梁 重力式桥台 结构设计 验算强度 ABSTRACT The design for the upp

9、er structure of reinforced concrete beam bridge, standard span for 13 meters, bridge deck headroom: net - 9 + 2 x 1.5meters, adopt the piers and gravity type abutment. Bridge deck 13m,12m bridge deck, deck design elevation 2.00 at the center of the slope for rice, 1.5%; Bridge collapse, design load

10、for linear axis for: highway - I standard, the crowd load level 3 kN/m. This paper mainly expounds the bridge design and calculation process, first makes an overall structure design of bridge, then to the upper structure force, reinforcement calculation, again, stress and deformation strength, then

11、check the structure design and structure checking. At the same time, also gives the relevant sections of the form and drawings. This design not only understand each step of designing the bridge, but also can skilled use AUTOCAD for drawing. Keywords: cast-in-situ concrete simply-supported t-shaped b

12、ridge abutment gravity type structure design checking intensity 1、 设计方案比选1.1 设计资料滨州市新立河大桥：规划河道宽度50m，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）装配式混凝土简支T形梁桥 孔径布置：134m，桥长52米，桥宽9m（行车道）21.5m。桥面设有1

13、.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T形梁，每跨共设6片T梁，全桥共计24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：主梁采用装配式施工方法。（2）钢筋混凝土拱桥 孔径布置：采用单跨钢筋混凝土拱桥，跨长13m。结构构造：桥面行车道宽9m,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）装配式混凝土连续梁桥 孔跨布置：134m，桥长52米，桥宽9m（行车道）21.5m，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：

14、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 方案比选表比较项目第一方案第二方案第三方案主跨桥形装配式混凝土简支形梁桥钢筋混凝土拱桥等截面混凝土连续梁桥使用性能建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好。桥面连续，行车舒适。行车平顺舒；抗震能力强；建筑高度较高，易开裂，难以维护受力性能受力明确受力合理，变形小桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；对基础要求较高。经济性等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度，简易经济。材料用量和费用较T形

15、梁要多一些；需要采用较复杂的结构措施，或应设置抵抗单向水平力的措施，增加了造价采用等截面梁能较好符合梁的内力分布规律，充分利用截面，合理配置钢筋，经济实用美观性构造简单，线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调跨径较大，线条非常美，与环境和谐，增加了城市的景观侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方施工方面桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。技术要求较高，施工机具也较多，施工工期较长，对地形依赖较强。由于连续体系梁桥与简支体系梁桥受力差别很大，故他们的施工方式大不相同。目前所用的施工方式大致可分为逐孔施工分节段施

16、工法和顶推施工法。由于在高空作业，施工危险度高。适用性适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。上承式拱桥的跨度大，满足桥下净空的要求。在桥下没有特殊需求通航要求的航道中采用跨越能力较大的拱桥，显得没有必要对通航无过高要求的工程；对抗震有要求的工程；对整体性有要求的工程。养护维修量小较大小方案的最终确定：由上表可知，根据滨州开发区的情况，结合桥梁设计原则，选择第一方案经济上比第二方案好；另外第一方案工期较短，施工难度较小；在使用性与适用性方面均较好。所以选择第一方案作为最优方案。2、基本设计资料2.1跨度和桥面宽度准跨径：13.00m（墩中心

17、距离）1) 计算跨径： 12.50m（支座中心距离）2) 主梁全长： 12.96m（主梁预制长度） 3）桥面净空： 净9m（行车道）21.5m人行道2.2技术标准1) 设计荷载标准：公路级，人行道和栏杆自重线密度按单侧6kN/m计算，人群荷载3kN/m22) 环境标准：类环境3）设计安全等级：二级2.3主要材料1) 混凝土：混凝土简支T梁及横梁采用C50混凝土；桥面铺装上层采用0.05m沥青混凝土，下层为0.060.10m的C50混凝土，沥青混凝土重度按23kN/m3,混凝土重度按26kN/m3计。2）钢筋：主筋用HRB335，其它用R2352.4构造形式及截面尺寸3、主梁的计算3.1主梁荷载

18、横向分布系数 B=12m l=12.5m b/l=0.960.51.跨中荷载弯矩横向分布系数（按G-M法）（1）主梁的弯矩及抗扭惯矩Ix和ITx 求主梁界面的重心位置 (如图)：平均板厚： h1=(14+10)/2=12cm主梁抗扭惯矩按 ITx = =,对于翼板：对于梁肋：故，主梁的抗扭惯矩为：单位板宽的弯矩及抗扭惯矩： （2）横梁的抗弯及抗扭惯矩翼板的有效宽度的计算，计算如图： 横梁的长度取两边主梁轴线之间的距离 L=52=10M C=1/2(6.2-0.4)=3.03;,根据c/l值查表2-5-4得/c=0.631所以=0.631c=1.91m求横梁截面重心位置: 横梁抗弯和抗扭惯矩 所

19、以 但由于连续桥面板的单寛抗扭惯矩是独立宽扁板者的一半所以单位抗弯及抗扭惯矩: =(3)计算参数： 其中B为主梁全宽的一半 L为计算跨径(4)计算荷载弯矩横向分布影响线坐标已知=0.783 表一 影响系数梁位 荷 载 位 置 b3/4b1/2b1/4b 0-1/4b-1/2b-3/4b -b K1 00.660.880.971.171.331.170.970.880.661/4b1.011.151.351.441.180.940.680.530.441/2b1.541.661.621.360.960.700.490.380.283/4b2.502.211.721.170.730.480.370

20、.250.21 b3.342.421.540.990.620.420.280.210.16 K00-2.500.441.031.601.801.601.030.440.761/4b-0.561.151.651.831.651.10.550.00-0.491/2b2.012.112.011.691.050.600.15-0.20-0.493/4b4.33.372.101.210.400.05-0.24-0.27-0.28 b7.74.31.880.38-0.35-0.45-0.46-0.36-0.22用内插法求梁位处横向分布影响线坐标值，如下图：1号梁和6号梁; 2号梁和5号梁3号梁和4号梁 列

21、表计算各梁的横向分布影响线坐标值，表如下：表二梁号算式荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b1号 2.772.2791.6611.1100.6940.4600.3370.2370.1945.4223.6772.0270.9360.153-0.115-0.313-0.300-0.260-2.652-1.398-0.3660.1740.5410.3450.6500.5370.454-0.601-0.352-0.0770.040.1240.0790.1500.1240.1044.8213.3251.9500.9760.277-0.036-0.163-0.176-0.1560.

22、8040.5540.3250.1630.046-0.006-0.0270.029-0.0262号1.541.661.621.360.960.700.490.380.282.012.112.011.691.050.600.15-0.20-0.49-0.47-0.45-0.39-0.33-0.090.10.340.580.77-0.108-0.104-0.09-0.076-0.210.0230.0780.1330.1771.9022.0071.9201.6141.0290.6230.228-0.067-0.3130.3170.3340.3200.2690.1720.1040.038-0.011-0

23、.0523号0.8951.0611.2251.3511.2301.0160.7760.6460.513-0.4580.9161.4451.7541.71.2650.7080.145-0.5791.3530.145-0.22-0.403-0.47-0.7510.0680.5011.0920.31100.033-0.051-0.091-0.1080.1730.0160.1150.251-0.1470.4941.3941.6611.5921.4380.7240.260-0.328-0.0240.1580.2320.2770.2650.2400.1210.043-0.055绘制横向分布影响线图如下，求

24、横向分布系数 各梁的横向分布系数：车辆荷载 人群荷载 人行道板： (5)梁端剪力横向分布系数（按杠杆法）公路级： 梁端荷载横向分布系数计算图示如下（单位cm）： 汽车荷载： 人群荷载： 3.2作用效应计算（一）永久荷载作用效应 （1） 永久荷载 假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，计算结果见下表：表三钢筋混凝土T形梁永久荷载计算表构建名构件尺寸（mm）单位长度体积重度每米延重主梁2001092161141000.3808269.808横隔梁中梁146312751000.0403261.0478边梁0.0201260.5226前面铺装2008165沥青混凝土（5cm）0.10230.23混

25、凝土垫层(9.5cm)0.171243.844.07栏杆及人行道6人行道重力按人行道板横向分布系数分配至各梁的板重为：1号和6号梁： 2号和5号梁： 3号和4号梁： ， 表四 各梁的永久荷载值(单位（KN/m）梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层总计1(6)9.9010.52326.1418.5642(5)9.9011.40826.1419.0893(4)9.9011.40826.1419.089（2）永久作用计算影响线面积计算见下表： 表五 影响线面积计算表项目计算面积影响线面积=19.53 =14065 永久作用计算见下表：表六 永久作用效应计算表梁号qqqqqq1（6）18.56419.

26、53366.55518.56414.65279.52218.5646.25116.0262（5）19.08919.53372.80819.08914.65279.52219.0896.25119.3063（4）19.08919.53372.80819.08914.65277.80519.0896.25119.3063.3可变作用效应（1）汽车荷载冲击系数 结构的冲击系数和结构的基频f相关，计算公式为I=3155917cm由于1.5Hz,那么：由此可得：1+=1+0.299=1.345(2)公路级均布荷载,集中荷载及影响线面积如下表表七 公路-级车道荷载及其影响线面积计算表项目顶点位置qPl/2

27、处10.521019.53l/4处10.521014.65l/2处10.52526.25支点处10.52521.56可变作用人荷载（每延米）: q=31.5KN/m=4.5KN/m(3)可变作用效应弯矩计算，如下表： 表八 公路级产生的弯矩（单位KNm）梁号内力1+qPyM10.4241.34510.519.533.125491.1910.42414.652.344434.5420.49219.533.125569.9670.49214.652.344427.52730.48119.533.125559.2950.48114.652.344417.969表九 人群荷载产生的弯矩计算表梁号内力q

28、M10.6794.519.5359.6740.67914.6544.76320.32619.5328.6510.32614.6521.49230.06719.535.8880.06719.534.417永久荷载作用分项系数： 汽车荷载作用分项系数：人群荷载作用分项系数： 基本组合公式如下： （）表十 弯矩基本组合计算表梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩组合值1366.55559.674491.1911194.368271.96344.763434.54984.8462372.80828.651569.9671277.412279.52221.492427.527958.0353372.808

29、5.888559.2951236.977277.8054.417417.969923.473.4可变作用剪力效应计算在进行可变作用的剪力计算时，应计入横向分布系数沿主梁纵向桥跨方向的影响。通常按如下方法处理：先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应;再用支点剪力荷载分布系数并考虑支点至l/4为直线变化来计算剪力效应。1） 跨中截面剪力的计算公式为：表十一 公路-级车道荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力 1+qPy剪力10.4241.34510.51.562520.581.19620.49294.21830.4892.112表十二 人群荷载产生的剪力计算表梁号内力 q剪力效应10.6794.51.56

30、4.76720.3262.28930.0670.4762） 支点处剪力的计算0.6790.250.6790.250.3260.3260.550.550.0670.0670.7250.725l/4l/2l/41号梁2号梁3号梁图4 汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式312.5625312.5q人=4.5KN/m1.1250.6790.067q人=4.5KN/m0.3260.6791.1250.067-0.1250.326-0.1251号梁3号梁2号梁86.6225.9625.086.6225.9图5 人群荷载产生的支点剪力计算图式（单位：cm）在汽车荷载作用下，横向分布系数如图4所示,支点处剪力

31、计算如下：1号梁：=25210.25+10.5（12.5/20.679-11/1212.5/80.429-1/1212.5/80.429）=61.532KN2号梁：=25210.55+10.5（12.5/20.326-11/1212.5/80.224+1/1212.5/80.224）=163.669KN3号梁：=25210.725+10.5（12.5/20.067-11/1212.5/80.658-1/1212.5/80.658）=197.892KN在人群荷载作用下，横向分布系数如图5所示，支点处剪力计算如下：1号梁：=4.51/212.50.6791+1/212.5/40.46611/12+

32、1/212.5/41/12=22.233KN2号梁：=4.51/22.2590.3260.79+12.5/20.3261/2+1/22.2590.3260.21=6.241KN 3号梁：=4.51/212.50.067-1/212.5/40.06711/12-1/212.5/40.0671/12=1.413KN=17.83KN3) 剪力效应基本组合基本组合公式为：各分项系数和弯矩基本组合相同。表十五 剪力效应节本组合表 (单位：KN)梁号内力永久荷载人群汽车荷载基本组合值1116.0252.23382.761257.59604.76781.196119.0132119.3066.241220.

33、135458.34602.28994.218134.4693119.3061.413266.165517.38000.47692.112129.490 4、主梁截面设计、配筋及验算4、1主梁受力钢筋配置由弯矩基本组合计算表十可以知道，2号梁M=1241.343KNm最大，因此按2号梁的弯矩进行配筋计算。设钢筋净保护层厚度为30mm，钢筋重心至底边距离为=105mm，则主梁的有效截面高度为：=h-=100-10.5=89.5cm。按第一类T形截面计算，带入相应数据解得x=0.032m 端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件，可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅 按构造要求设置钢筋因此，应进行持久状况

34、斜截面抗剪承载力验算。4.3.2弯起钢筋设计（1）最大剪力取用距支座中心h/2处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担的剪力不小于60%，弯起钢筋（按45弯起）承担剪力不大于40%。（2）计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。 （3）计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋下面弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置及计算图式如下图： 图7弯起钢筋配置及计算图式（尺寸单位：mm） 由内插法可得，距支座中心h/2处的剪力效应Vd为 KN 则，=289.653KN =194.684KN相应各排弯起钢筋的位置见图41及承担的剪力值见于下表：