橋梁工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書---二級(jí)公路

1、<p>　　橋梁工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　公路等級(jí)：二級(jí)公路</b></p><p>　　設(shè)計(jì)荷載：公路—II級(jí),人群3.5KN/m2，欄桿及人行道的重量按5.0KN/m計(jì)；</p><p>　　橋面凈空：2車道+2&

2、#215;1.5m人行道；</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)速：根據(jù)規(guī)范取值</p><p>　　地質(zhì)水文情況：河床地面線為（從左到右）：0/0，－1.1/4，－1.6/8，－2.4/14，－3/18，-3.5/22，－4.1/28，－4.6/38，-2.9/42，－1.6/47，－1.3/53，0 /60，（分子為高程，分母為離第一點(diǎn)的距離，單位為米）；地質(zhì)假定為花崗巖；</p>

3、<p>　　設(shè)計(jì)洪水位-2.4m，非通航河流。</p><p>　　橋梁分孔：30m+30m簡(jiǎn)支梁 2車道</p><p>　　材料容重：水泥砼23 KN/m3，鋼筋砼25 KN/m3，瀝青砼21 KN/m3</p><p><b>　　二、縱斷面設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、橋梁分

4、孔</b></p><p>　　考慮到橋梁全長(zhǎng)為60m，結(jié)合總造價(jià)和施工工藝，且橋梁無通航要求，橋梁分孔為30m+30m簡(jiǎn)支梁。</p><p><b>　　2、計(jì)算跨徑的確定</b></p><p>　　伸縮縫寬度，中小橋?yàn)?—5cm，支座中心線至梁端的距離為27.5cm。計(jì)算跨徑是兩相鄰支座中心線間的距離。確定為29.4m。&l

5、t;/p><p><b>　　3、橋道高程的確定</b></p><p>　　對(duì)于跨河橋梁，橋道高程應(yīng)保證橋下通航和泄洪的需要；為了保證橋下流水凈空，對(duì)于梁式橋，梁底一般應(yīng)高出設(shè)計(jì)洪水位不小于50cm,高出最高流水水位75cm；支座底面應(yīng)高出設(shè)計(jì)洪水位不小于25cm，高出最高流冰水位不小于50cm，但如果支座部分由圍護(hù)隔水者可不受此限制。據(jù)此，以河床地面線為±0

6、.000，支座底面高程為+3.900m，河床地面線起點(diǎn)高程為+5.000m。</p><p>　　4、縱坡（豎曲線半徑）以及橋梁下部結(jié)構(gòu)布置</p><p>　　對(duì)于大、中橋梁，為了利于橋面排水和降低引道路堤高度，往往設(shè)置從中間向兩端傾斜的雙向縱坡。橋上縱坡不宜大于4%；橋頭引道縱坡不大于5%。據(jù)此，取橋上縱坡為2%，則橋梁跨中截面高程為+5.600m。</p><p&

7、gt;　　橋梁下部結(jié)構(gòu)布置：橋臺(tái)采用實(shí)體重力式橋臺(tái)；橋墩采用鋼筋混凝土薄壁墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。</p><p>　　5、橋梁縱斷面圖如下圖所示：</p><p><b>　　圖1：橋梁縱斷面</b></p><p><b>　　三、橫斷面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)要求公路等級(jí)為二級(jí)，橋面

8、凈空2車道+2×1.5m人行道，設(shè)計(jì)速度為60km/h，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，車道寬度W取3.50m，凈空高度H為5.0m，側(cè)向?qū)挾萀為0.25m，橋涵凈空頂角寬度E為0.5m。不設(shè)置單獨(dú)的自行車道，不設(shè)置中央分隔帶。</p><p>　　近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)于中小跨徑的橋梁，絕大部分采用裝配式的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋或預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋。此橋采用裝配式簡(jiǎn)支梁橋，并采用T行梁橋，優(yōu)點(diǎn)是：制造簡(jiǎn)單，肋內(nèi)配

9、筋可做成剛勁的鋼筋骨架，主梁之間借助間距為4—6m的橫隔梁來連接，整體性好，接頭也較方便。不足之處在于截面形狀不穩(wěn)定，運(yùn)輸和安裝較復(fù)雜。</p><p>　　欄桿高度規(guī)定不小于110cm。欄桿柱的間距一般為1.6—2.7m。設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土欄桿，在欄桿柱間設(shè)置上下兩道鋼筋混凝土扶手的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)。插于人行道梁預(yù)留孔內(nèi)的欄桿柱的截面為18cm×14cm，內(nèi)配4根Φ10的豎向鋼筋，扶手截面為12cm×

10、;8cm，內(nèi)配4根Φ8的縱向鋼筋。欄桿扶手用水泥砂漿固定在柱的預(yù)留孔內(nèi)，應(yīng)該注意，在靠近橋面伸縮縫處的所有欄桿，均應(yīng)使扶手與柱之間能自由變形。</p><p>　　人行道的設(shè)計(jì)：根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中標(biāo)描述：一、二、三、四級(jí)公路上橋梁的橋上人行道和自行車道的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)需要而定，并應(yīng)與前后路線布置協(xié)調(diào)。人行道、自行車道與行車道之間，應(yīng)設(shè)分隔設(shè)施。一個(gè)自行車道的寬度為 1.0m ；當(dāng)單獨(dú)設(shè)置自行車道時(shí)，不宜

11、小于兩個(gè)自行車道的寬度。人行道的寬度宜為 0.75m 或 1.Om ；大于 1.0m 時(shí)，按 0.5m 的級(jí)差增加。當(dāng)設(shè)路緣石時(shí)，路緣石高度可取用 0.25～0.35m 。據(jù)此設(shè)計(jì)人行道寬度為1.5m，路緣石寬度為0.15m，人行道和路緣石高出行車道面0.25m,橫向坡度為1.5%。</p><p>　　公路和城市橋梁，為了利于橋面排水，應(yīng)根據(jù)不同類型的橋面鋪裝，設(shè)置從橋面中央傾向兩側(cè)1.5%—3%的橫向坡度。據(jù)

12、此設(shè)計(jì)橫向坡度為2%。</p><p>　　根據(jù)規(guī)范，高速公路、一級(jí)公路上橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于 70mm ；二級(jí)及二級(jí)以下公路橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于 50mm 。據(jù)此設(shè)計(jì)瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度為50mm。</p><p>　　行車道不設(shè)置中央分隔帶，按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 (JTG D60—2004)，左路肩取0.5m，右路肩取0.25m。車道寬度

13、為3.5m×2=7m。橫坡為2.0%。</p><p><b>　　橫斷面圖如下：</b></p><p><b>　　圖2：橋梁橫斷面圖</b></p><p>　　四、主要控制截面尺寸擬定</p><p>　　主梁的布置、梁高、橫隔梁布置、梁肋尺寸、翼板尺寸及橫隔梁尺寸。</p&

14、gt;<p><b>　　1、主梁布置</b></p><p>　　橋梁總寬為0.5+14+1.5×2+0.25×2=18m。采用的翼板寬度為1.8m，因此設(shè)計(jì)為1.8m×10=18m。橫斷面共十片梁。</p><p><b>　　2、梁高</b></p><p>　　通過對(duì)跨徑

15、10m和20m的T梁的經(jīng)濟(jì)分析，高跨比的經(jīng)濟(jì)范圍大約為1/11—1/16，跨徑大的取用偏小的值。對(duì)于跨徑10m、13m、16m和20m的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)所采用的梁高相應(yīng)為0.9m、1.0m、1.1m和1.3m，據(jù)此，因?yàn)榭鐝綖?0m、選擇梁高為1.1m。高跨比為1/14.545。</p><p><b>　　3、橫隔梁布置</b></p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力

16、混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D26-2004），當(dāng)梁橫向剛性連接時(shí)，橫隔梁間距不應(yīng)大于10m。故當(dāng)T梁的跨徑稍大時(shí)（一般在13m以上時(shí)），需在跨徑內(nèi)增設(shè)一道橫隔梁。據(jù)此設(shè)計(jì)橫隔梁在兩支座截面、1/4截面、1/2截面、3/4截面共設(shè)置5道橫隔梁。</p><p><b>　　4、主梁梁肋尺寸</b></p><p>　　主梁梁肋的寬度，在滿足抗剪強(qiáng)度需要的前提下，一般

17、做的較薄，以減小構(gòu)建的自重，從保證梁肋的屈曲穩(wěn)定條件以及不致使搗固混凝土發(fā)生困難方面考慮，梁肋寬度不能小于14cm，實(shí)踐中通常采用18—20cm，據(jù)此，設(shè)計(jì)采用18cm。</p><p><b>　　5、橫隔梁尺寸</b></p><p>　　跨中橫隔梁的高度應(yīng)保證具有足夠的抗彎剛度，通常可做成主梁高度的3/4左右，據(jù)此設(shè)計(jì)為80cm。橫隔梁的肋寬通常采用12—16c

18、m，且宜做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形，以便脫模，據(jù)此肋寬采用12cm。</p><p><b>　　6、主梁翼板尺寸</b></p><p>　　翼板的寬度比主梁中距小2cm，為1.78m，以便在安裝過程中易于調(diào)整T梁的位置和制作上的誤差。為了保證翼板與梁肋的銜接處的厚度應(yīng)不小于主梁高度的1/10，取0.11m，端部取100mm。</p><p&g

19、t;　　主要控制截面圖如下圖3所示：</p><p>　　圖3：主要控制截面尺寸</p><p><b>　　五、恒載內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　設(shè)計(jì)荷載：公路—II級(jí),人群3.5KN/m2，欄桿及人行道的重量按5.0KN/m計(jì)；材料容重：水泥砼23 KN/m3，鋼筋砼25 KN/m3，瀝青砼21 KN/m3</p>&

20、lt;p><b>　　1、恒載集度</b></p><p><b>　　主梁：</b></p><p><b>　　橫隔梁：</b></p><p><b>　?、龠呏髁海?lt;/b></p><p><b>　　橋面鋪裝層：</b>

21、;</p><p><b>　　欄桿和人行道：</b></p><p>　　作用于邊主梁的全部橫載g為：</p><p><b>　　2、橫載內(nèi)力</b></p><p>　　計(jì)算邊主梁的彎矩，計(jì)算圖式如下圖所示，則：</p><p>　　各計(jì)算截面的剪力和彎矩值，列于下表中

22、：</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　六、荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p>　　1、支點(diǎn)橫向分布系數(shù)的計(jì)算</p><p>　　按杠桿原理法進(jìn)行荷載橫向分布計(jì)算，其基本假定是忽略主梁之間橫向結(jié)構(gòu)的聯(lián)系作用，即假設(shè)面板在主梁上斷開，而當(dāng)做沿橫向支承在主梁上的簡(jiǎn)支梁或懸臂梁來考慮。當(dāng)橋上荷載作

23、用在靠近支點(diǎn)處時(shí)，荷載的絕大部分通過相鄰的主梁直接傳至墩臺(tái)，實(shí)踐中人們習(xí)慣于安全地用杠桿原理分布法來計(jì)算荷載位于靠近支點(diǎn)時(shí)的橫向分布系數(shù)。</p><p>　　首先繪制1號(hào)梁的荷載橫向影響線，如下圖4所示：</p><p>　　圖4：杠桿原理法計(jì)算橫向分布系數(shù)</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿

24、橫向最不利的布置位置。對(duì)于車輛荷載，規(guī)定車輪的橫向輪距為1.80m，兩列汽車車輪的橫向最小間距為1.30m，車輪距離人行道緣石最少為0.50m。求出相應(yīng)于荷載位置的影響線數(shù)標(biāo)值（標(biāo)注于圖中），可得1號(hào)梁的最大荷載值如下：</p><p><b>　　車輛荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><

25、p>　　式中，和相應(yīng)為汽車荷載軸重和每延米的人群荷載集度；由此可得1號(hào)梁和10號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為：，。</p><p>　　2、跨中橫向分布系數(shù)的計(jì)算</p><p>　　橋梁在支點(diǎn)、四分點(diǎn)和跨中都有設(shè)置橫隔梁，因此橋梁橫向結(jié)構(gòu)的剛度很大，橋梁分為兩幅計(jì)算，寬跨比B/l=0.584接近0.5，故可按偏心壓力法來繪制橫向影響線并計(jì)算橫向分布系數(shù)

26、。</p><p>　　圖5：偏心壓力法計(jì)算橫向分布系數(shù)</p><p>　　本橋各根主梁的橫截面均相等，一幅梁數(shù)n=5，梁間距為1.80m，則可按公式來計(jì)算內(nèi)力：</p><p>　　由此，1號(hào)梁的橫向影響線豎標(biāo)值為：</p><p>　　由和繪制1號(hào)梁橫向影響線，如下圖所示，圖中按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）確定汽

27、車荷載的最不利荷載位置。</p><p><b>　　車輛荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p>　　3、同理可得其它控制截面的橫向分布系數(shù)值，都列于下表：</p><p><b>　　表3</b></p><p>

28、;　　圖6:1號(hào)梁與3號(hào)梁汽車荷載、人群荷載橫向分布系數(shù)沿跨長(zhǎng)變化圖</p><p><b>　　七、活載內(nèi)力計(jì)算</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　圖7：主梁控制截面彎矩影響線</p><p><b>　?、?lt;/b></p>&

29、lt;p>　　圖8：主梁控制截面剪力影響線</p><p><b>　　邊主梁（1號(hào)梁）：</b></p><p>　　1、計(jì)算跨中車道荷載的最大彎矩</p><p><b>　　簡(jiǎn)支梁橋的基頻計(jì)算</b></p><p><b>　　簡(jiǎn)支梁橋： </b></p&g

30、t;<p>　　式中——結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑(m)；</p><p>　　——結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N/)，本橋采用C40的；</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩()，計(jì)算得0.04179；</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量(Kg/m)，當(dāng)換算為重力計(jì)算時(shí)，其單位應(yīng)為(N/)；</p><p>　　G——結(jié)構(gòu)跨中

31、處延米結(jié)構(gòu)重力(N/m)；</p><p>　　g——重力加速度，g＝9.81(m/)。</p><p>　　因此，將以上值代入計(jì)算公式得：</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中4.3.2條之5，當(dāng)1.5Hz14Hz時(shí)，，則可得：</p><p><b>　　，雙車道不折減。</b&g

32、t;</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于公路—Ⅱ級(jí)車道荷載的均布荷載值為：。；[按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）內(nèi)插求得]</p><p>　　圖9：主梁1/2點(diǎn)彎矩計(jì)算圖示</p><p><b>　　故得：</b></p><p

33、>　　2、計(jì)算跨中人群荷載的最大彎矩</p><p>　　3、計(jì)算四分之一點(diǎn)截面車道荷載的最大彎矩</p><p>　　圖11：主梁1/4點(diǎn)彎矩計(jì)算圖示</p><p><b>　　故得：</b></p><p>　　4、計(jì)算四分之一點(diǎn)截面人群荷載的最大彎矩</p><p>　　八、主梁內(nèi)力

34、組合和包絡(luò)圖</p><p><b>　　表4</b></p><p><b>　　1、邊主梁</b></p><p>　　承載能力極限狀態(tài)組合設(shè)計(jì)值包絡(luò)圖</p><p>　　圖17：邊主梁承載能力極限狀態(tài)組合設(shè)計(jì)值包絡(luò)圖</p><p>　　短期作用組合設(shè)計(jì)值包絡(luò)圖<

35、;/p><p>　　圖18: 邊主梁短期作用組合設(shè)計(jì)值包絡(luò)圖</p><p>　　長(zhǎng)期作用組合設(shè)計(jì)值包絡(luò)圖</p><p>　　圖19：邊主梁長(zhǎng)期作用組合設(shè)計(jì)值包絡(luò)圖</p><p><b>　　九、文獻(xiàn)資料</b></p><p>　　1、中華人名共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01

36、-2003），北京：人民交通出版社，2004。</p><p>　　2、中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）含條文說明，北京：人民交通出版社，2004。</p><p>　　3、中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）含條文說明。</p><p>　　4、《橋梁工程》，姚