桥梁计算书

《桥梁工程》课程设计任务书---------------------------------------------2 桥梁设计说明------------------------------------------------------------------3 计算书---------------------------------------------------------------------------4 参考文献-----------------------------------------------------------------------25 评语-----------------------------------------------------------------------------26 桥梁总体布置图--------------------------------------------------------------27 主梁纵、横截面布置图-----------------------------------------------------28 桥面构造横截面图-----------------------------------------------------------29

《桥梁工程》课程设计任务书

一、课程设计题目 (9人以下为一组)

1、 单跨简支梁桥上部结构设计

（标准跨径为23米，计算跨径为22.5米，桥面净空：净—10+2×1.50米） 二、设计基本资料

1、 设计荷载：公路—Ⅱ级

2、 河床地面线为（从左到右）：0/0，－3/5，－4/12，－3/17，－2/22，

－2/27，0/35（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）；地质假定为微风化花岗岩。

3、 材料容重：水泥砼23 KN/m，钢筋砼25 KN/m，沥青砼21 KN/m 4、 桥梁纵坡为0.3%,桥梁中心处桥面设计高程为2.00米 三、设计内容

1、 主梁的设计计算 2、行车道板的设计计算 3、横隔梁设计计算 4、桥面铺装设计 5、桥台设计

四、要求完成的设计图及计算书

1、 桥梁总体布置图，主梁纵、横截面布置图（CAD出图） 2、 桥面构造横截面图（CAD出图） 3、 荷载横向分布系数计算书 4、 主梁内力计算书

5、 行车道板内力计算书 6、 横隔梁内力计算书

五、参考文献 1、《桥梁工程》，姚玲森，2005，人民交通出版社.

2、《梁桥》（公路设计手册），2005，人民交通出版社. 3、《桥梁计算示例集》（砼简支梁（板）桥），2002，人民交通出版社. 4、中华人民共和国行业标准．公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京:人民交通出版社,2004 5、中华人民共和国行业标准．公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,2004

6、中华人民共和国行业标准．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)含条文说明 六、课程设计学时

2周

3

3

3

2

桥梁设计说明

桥梁设计包括纵.横断面设计和平面布置。 1. 纵断面设计

桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径.桥梁的分孔.桥道的标高.桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度。

（1）本梁桥根据水文计算来确定。标准跨径为23.00m（墩中心距离）。本桥的跨径较小，因此上部结构的造价较低，墩台的造价较高。为了结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。

（2）本梁桥为跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要，结合桥型.跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。

（3）桥上纵坡不大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。 2.横断面设计

桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。

（1） 本梁桥桥面行车道净宽为：净-10m21.50m人行道

（2） 为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面倾向两

侧的1.5%-3.0%的横向坡度，本桥设置为1.5%。

3.平面布置

（1） 桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形

及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。

（2） 从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥

下路线斜交。必要时通常不宜大于45o，在通航河流上则不宜大于5o。

4.桥面铺装

为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。本桥设置6cm厚沥青混凝土和9cm厚C25混凝土作垫层的桥面铺装。 5.桥面伸缩缝

为了保证桥跨结构在气温变化.活栽作用.混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝。

3

一． 计算荷载横向分布系数

[1][2][3][4][5]

1．当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算

12345

横断面

1号梁

对于汽车荷载 moq112q122.40.30.32.41.4375

0.5

对于人群荷载 mor1r2.70.752.4 2号梁 对于汽车荷载 moq212q10.62.41.10.8222.44

对于人群荷载 mor2=0 （由于是出现负的，取零，出于安全考虑）

3号梁

对于汽车荷载 moq312q10.62.41.10.8222.4

对于人群荷载 mor30 2.当荷载位于跨中时

此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为

LB22.552.41.875

可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数mcq，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5, 梁间距为2.4米。

5i1aia1a2a3a4a522.42.402.422.457.62222222222

1号梁横向影响线的竖标值：

1号梁影响线

111na1522i1522.457.620.6

ai1 5

151na1522i150.40.2

ai1由11和15绘制1号梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置

可由11和15计算横向影响线的零点位置，设零点到1号梁的距离为x，则

x0.642.4x0.2 解得：x7.2m

12对于汽车荷载 mcq1q0.67.210.66.95.13.820.74227.2

对于人群荷载 mcr1r2号梁横向影响线的竖标值：

7.20.20.750.679

2号梁影响线

211na1a251522.42.457.60.4

ai12i251na2a551522.42.457.60

ai12i由21、25绘制2号梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置

可由21和25计算横向影响线的零点位置，则零点到1号梁的距离为9.6m 对于汽车荷载 mcq212q0.49.610.429.69.37.56.24.40.571  对于人群荷载 mcr2r

9.60.20.750.440

6

3号梁横向影响线的竖标值：

3＃梁影响线

31150.2、35150.212

12对于汽车荷载 mcq3q0.240.4

对于人群荷载 mcr3r0.20.20.4 二、主梁内力计算

[1][2][3][4][5]

1．

恒载集度

0.080.142)(2.40.2)]2514.55KN/m（1）主梁：g1[0.201.7(（2）横隔梁 对于边主梁：

g2[(1.50.080.142)(

2.40.220.150.16)2525]/22.51.317KN/m

7

对于中主梁：g2'21.3172.634KN/m （3）桥面铺装层：

g3(0.0610210.091023)/56.66KN/m

（4）栏杆和人行道：g44.52/51.8KN/m 作用于边主梁的全部恒载强度：

gggi14.551.3176.661.824.327KN/m

作用于中主梁的全部恒载强度：

gi14.552.6346.661.825.4KN/m

2． 恒载内力的计算

边跨弯矩剪力影响线

1号及5号梁内力（边跨） 跨中弯矩 Ml212ll4g1222.522.24.3271539.443KNm

跨中剪力 Vl0

2支点剪力 Q01/4跨处弯矩：

M12l31612122.524.327273.679KN

lg1222.531622.524.32711.582KNm

1/4跨处剪力：

Ql/4123422.50.7524.327121422.50.2524.327136.839KN

2号、3号及4号梁内力（中间跨） 跨中弯矩 Ml212ll4g1222.522.25.41622.784KNm

8

跨中剪力 Vl0

2支点剪力 Q01/4跨处弯矩：

;M12l31612122.525.4288.495KN

lg'1222.531622.525.41217.088KNm

1/4跨处剪力：

Ql/4123422.50.7525.4121422.50.2525.4144.248KN

3． 活载内力

1 . 汽车荷载冲击系数

主梁横截面图

结构跨中处的单位长度量： mcGg24.367109.8132483.4kg/m

主梁截面形心到T梁上缘的距离：

y11(240-20)(11/2)+17020170(1/2)11(240-20)+1702055.94cm0.5594m

跨中截面惯性矩：

Ic112(24020)11(24020)11(55.94170227431124)2112201703

20170(55.94)1.7210cm0.172m查表 E取2.81010pa

9

f2l2EIcmc3.14222.522.8100.1722483.4104.318Hz

1.5Hzf14Hz

0.1767lnf0.01570.1767ln4.3180.01570.243 所以冲击系数：

110.2431.243

2. 汽车荷载作用

公路—Ⅱ级均布荷载 qk10.5KN/m

对于集中荷载，当l5时，Pk180KN/m；当l50时，Pk360KN/m 当5l50时，采用内插法 公路—Ⅱ为公路—Ⅰ级的0.75倍 则qk0.7510.57.875KN/m Pk0.7518022.55360180187.5KN505

当计算剪力时候 Pk187.51.2225KN

计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数1.0 跨中弯矩影响线如下图

10

3. 跨中弯矩的设计，

12ll41222.522.63.28m2

由于跨中弯矩横向分布系数1号、5号梁最大，所以只需计算1号、5号梁的弯矩，计算如下： 对于1号梁 车辆荷载作用下

Ml2(1)mcq1Pkykmcq1q

k22.0.7427.87563.281432.357KNm

 1.24310.742187.5跨中人群荷载最大弯矩

人群荷载集度Por31.54.5KN

Ml2,rmcr1Por0.6794.563.28193.352KNm

对于2号和4号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：

MQ1k,12(1)(mcq2Pkykmcq2q)

k1.2431(0.571187.522.0.5717.87563.28)1102.259KNm

计算人群荷载的跨中弯矩：

人群荷载集度： Por31.54.5KN

MQ2k,12mcr2Por0.4404.563.28125.294KNm

对于3号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：

MQ2k,12(1)(mcq3Pkykm22.cq3q)

k1.2431(0.4187.50.47.87563.28)772.160KNm

计算人群荷载的跨中弯矩：

人群荷载集度： Por31.54.5KN

11

MQ2k,12mcr3Por0.44.563.28113.904KNm

4. 跨中剪力的计算 跨中剪力影响线如下图：

12l41222.52122.8125m2

对于1号和5号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：

QQ1k,0(1)(mcq1Pkykmcq1qk)1.2431(0.7422250.50.7427.8752.8125)124.187KN

计算人群荷载的跨中剪力：

QQ2k,l2mcr1Por0.6794.52.81258.593KN

对于2号和4号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：

QQ1k,0(1)(mcq2Pkykmcq2qk)1.2431(0.5712250.50.5717.8752.8125)108.087KN

计算人群荷载的跨中剪力：

QQ2k,l2mcr2Por0.4404.52.81255.567KN

对于3号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：

QQ1k,0(1)(mcq3Pkykmcq3qk)1.2431(0.42250.50.47.8752.8125)66.947KN

计算人群荷载的跨中剪力：

12

QQ2k,l2mcr3Por0.44.52.81255.063KN

5. 支点截面剪力的计算 剪力影响线如下图所示：

121l22.521222.511.25m2

横向分布系数变化区段的长度a对于1号和5号梁

5.65.65m

附加三角形重心影响线坐标 ： y122.55.65/22.50.916

31y0.083

计算车辆荷载的支点剪力：

aQQ1k,0(1)(mcq1Pkykmcq1qk)(1)moq1mcq1qky21.2431(0.74222510.7427.87511.25)1.2431282.4KN5.652(0.50.742)7.875(0.9160.083) 计算人群荷载的支点剪力：

QQ2k,0mcr1Por0.6794.511.255.652amor1mcr1Pory 21.43750.6794.5(0.9160.083)44.007KN

13

对于2号和4号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：

计算车辆荷载的支点剪力：

aQQ1k,0(1)(mcq2Pkykmcq2qk)(1)moq2mcq2qky21.2431(0.57122510.5717.87511.25)1.2431223.568KN5.652(0.820.571)7.875(0.9160.083)计算人群荷载的支点剪力：

QQ2k,0mcr2Por0.454.511.255.652amor2mcr2Pory 200.43754.5(0.9160.083)17.314KN

对于3号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：

14

计算车辆荷载的支点剪力：

aQQ1k,0(1)(moq3Pkykmcq3qk)(1)moq3mcq3qky21.2431(0.422510.47.87511.25)1.2431168.466KN5.652(0.820.4)7.875(0.9160.083) 计算人群荷载的支点剪力：

QQ2k,0mcr3Por0.44.511.255.652amor3mcr3Pory 200.44.5(0.9160.083)15.17KN

6. 1/4跨弯矩的计算 1/4跨弯矩的影响线如下图

12l3l161222.5322.51647.461m2

对于1号和5号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨弯矩：

MQ1k,14(1)(mcq1Pkykmcq1q)

k1.2431(0.742187.54.2910.7427.87547.461)1086.770KNm

计算人群荷载的跨中弯矩：

人群荷载集度： Por31.54.5KN

15

MQ2k,14mcr1Por0.6794.547.461145.142KNm

对于2号和4号梁

计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨弯矩：

MQ1k,14(1)(mcq2Pkykmcq2q)

k 1.2431(0.571187.54.2190.5717.87547.461)826.734KNm 计算人群荷载的跨中弯矩：

人群荷载集度： Por31.54.5KN

MQ2k,14mcr2Por0.444.547.46193.973KNm

对于3号梁

16

计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨弯矩：

MQ1k,14(1)(mcq3Pkykmcq3q)k1.2431(0.4187.54.2190.47.87547.461)579.147KNm

计算人群荷载的跨中弯矩：

人群荷载集度： Por31.54.5KN

MQ2k,14mcr2Por0.44.547.46185.43KNm

7. 1/4跨剪力的计算 1/4跨剪力影响线如下图：

123l40.7512322.520.756.328m2

对于1号和5号梁

计算公路—Ⅰ级汽车活载的1/4跨剪力：

QQ1k,0(1)(mcq1Pkykmcq1qk)1.2431(0.7422250.750.7427.8756.328)201.600KN

计算人群荷载的跨中剪力：

QQ2k,l2mcr1Por0.6794.56.32819.335KN

17

对于2号和4号梁

计算公路—Ⅰ级汽车活载的1/4跨剪力：

QQ1k,0(1)(mcq2Pkykmcq2qk)1.2431(0.5732250.750.5717.8756.328)178.086KN

计算人群荷载的跨中剪力：

QQ2k,l2mcr2Por0.444.56.32812.529KN

对于3号梁

计算公路—Ⅰ级汽车活载的跨中剪力：

QQ1k,0(1)(mcq3Pkykmcq3qk)1.2431(0.42250.750.47.8756.328)108.679KN

计算人群荷载的跨中剪力：

QQ2k,l2mcr3Por0.44.56.32811.39KN

8. 荷载组合

nnrosudro(rGisGikrQ1sq1kcrQjsQJK)其中rGi1.2，rQ11.4，

i1j2rQj1.4，ro1.0，c0.8

跨中弯矩组合：

活载（KN/m） 梁号 1、5 2、4 3 恒载（KN/m） 汽车 11.974 1625.316 1625.316 1432.357 1102.259 772.160 人群 193.352 125.294 113.904 3671.163 3325.239 2942.771 组合值（KN/m） 跨中剪力组合：

活载（KN/m） 梁号 1、5 2、4 3

恒载（KN/m） 汽车 0 0 0 124.187 108.087 66.947 18

组合值（KN/m） 人群 8.593 5.567 5.063 148.714 127.292 80.651

支点剪力组合： 梁＃ 1、5 2、4 3

1/4跨弯矩组合： 梁＃ 1、5 2、4 3 恒载（KN/m） 汽车 1156.481 1218.987 1218.987 1086.770 826.734 579.147 人群 145.142 93.973 85.43 2767.519 2493.976 2207.111 活载（KN/m） 组合值（KN/m） 恒载（KN/m） 汽车 274.129 288.945 288.945 282.4 223.568 168.466 人群 44.007 17.314 15.17 694.692 616.522 552.406 活载（KN/m） 组合值（KN/m） 1/4跨剪力组合： 梁＃ 1、5 2、4 3 恒载（KN/m） 汽车 137.0 144.473 144.473 201.600 178.086 108.679 人群 19.335 12.529 11.39 411.924 230.856 151.845 活载（KN/m） 组合值（KN/m） 三、 行车道板计算

[1][2][3][4][5]

由于主梁是用现浇混凝土的，其有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车道板的计算

19

1.恒载内力的计算

（1） 计算每延米板的恒载g

沥青混凝土面层： g10.051.0211.05KN/m C25混凝土垫层： g20.11.0232.3KN/m T梁翼板自重： g330.080.1421.0252.75KN/m

合计： ggi11g2g36.1KN/mKN/m

（2）计算每延米板条的恒载内力 弯矩： Mog12gl02126.11.13.69KNm2

剪力： Qoggl6.11.16.71KN

2.活载内力的计算

根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴2P＝280kN计算。轮载分布：车轮着地尺寸a2b20.20.6m，经铺装层按45角扩散后，在板顶的分布尺寸：

a1a22H0.220.150.5mb1b22H0.620.150.9m

经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：

aa1d2l00.51.421.14.18m

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作用在每延米板条上的弯矩： Msp(1) 1.243bP(l01) 4a4(1.11.14)

214044.18 17.173KNm 作用在每延米板条上的剪力：

Qsp(1)P4a1.243214044.1820.816KN

3.内力组合

安全等级二级，1.0，g1=1.2，p1=1.4

按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为：

Mud(g1Mogp1Msp)1.23.691.417.17328.470KNm Qud(g1Qogp1Qsp)1.26.711.420.81637.194KN

四 横隔梁的计算

1.确定作用在中横隔梁的计算荷载：

Poq12187.517.8751212125.6137.85KN

Porqorr4.5125.6125.2KN

2.内力计算

2号与3号主梁间rr截面弯矩M23影响线： P=1作用在1号梁时：

r1111.5d210.5d11.5d

5 0.61.0.962.40.40.52.4

M

P＝1作用在5号梁时

r5151.5d250.5d

0.21.52.40 0.72

M

21

P＝1作用在3号梁时：

Mr3131.5d230.5d

5 0.21.0.962.40.20 .5

1号主梁处右截面Q1右剪力影响线： P=1作用于1号梁截面的右边时

Q1右＝R1 既 1Qi右＝1iP=1作用于1号梁截面的左边时

0.6

Q1右＝R11既 1Qi右＝1i

绘制的M23和Q1右的影响线如下图所示：

10.4

弯矩的计算 公路-II级：

M(1)Poqyi

1.2431137.85 4(1.350.71K)N3m 22

人群荷载：

M23Por25.2(1.59)40.068KNm

剪力的计算：

Q1右＝1.243137.850.5750.4250.3170.1672.280KN

人群荷载：

Q1右Por25.20.67917.111KNm

3.内力基本组合：

弯矩： M1.4344.4090.81.4( 340.06K8)Nm4剪力： Q＝1.42.2800.81.4＝17.11K1N 3

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主要参考文献

1、《桥梁工程》，姚玲森，2005，人民交通出版社. 2、《梁桥》（公路设计手册），2005，人民交通出版社.

3、《桥梁计算示例集》（砼简支梁（板）桥），2002，人民交通出版社. 4、中华人民共和国行业标准．公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京:人民交通出版社,2004

5、中华人民共和国行业标准．公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,2004

6、中华人民共和国行业标准．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)含条文说明

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