本科毕业设计土木工程计算书

益将江大桥第四联方案比选与施工图设计

0.17×0.45×1.9=0.14535(m3)

一片端横隔板(现浇部分)的体积:0.25×0.45×2.15=0.241875(m3)

故:g(6)=( 5×0.14535+2×0.241875)×25/39.96=0.76(kN/m)③桥面铺装

10cm混凝土垫层:14×0.08×25=28.00(kN/m)

8cm沥青混凝土铺装:14×0.08×23=25.76(kN/m)若将桥面铺装均摊给七片主梁,则:

g(7)=(35.00+25.76)/7=8.68(kN/m)④栏杆

一侧人行栏:1.52kN/m;一侧防撞栏:4.99kN/m

若将两侧人行栏、防撞栏均摊给七片主梁,则:

g(8)=(1.52+4.99)×2/7=1.86(kN/m)⑤二期永久作用集度:

g2=3.375+0.76+8.60+1.86=14.59(kN/m)2.1.2 永久作用效应

如图8所示,设x为计算截面离左支座中心的距离,并令a?x/l.主梁弯矩和剪力的计算公式分别为

1M?=??1-??l2g

2Q?=永久作用计算如表3

1?1-2??lg 2g

l=39.00mVM·(1-)(1-)M影响线1-1V影响线

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图3 永久作用效应计算图

1号梁永久作用效应 表3

跨中 四分点 支点 作用效应 弯矩(kN·m) 剪力(kN) 弯矩(kN·m) 剪力(kN) 弯矩(kN·m) 剪力(kN) a=0.5 2094.559 0 1195.131 0 3289.689 0 a=0.25 1570.919 146.166 8596.932 83.4006 10167.85 229.5666 a=0 0 403.5728 0 199.187 0 602.7198 一期 二期 Σ 2.2 可变作用效应计算

2.2.1 冲击系数和车道折减系数

按《桥规》4.3.2条规定,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此要先计算结构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算:

F=

?2l2EIC=3.14(Hz)mc

0.96875?25?103G其中: mc===2048.93(kg/m)

9.81g

根据本桥的基频,可计算出汽车荷载的冲击系数为: μ=1.767lnf—0.0157=0.186

按《桥规》4.3.1条,当车道大于两车道时,需进行车道数折减,三车道折减22%,四车道折减33%,但折减后不得小于用两行车队布载的计算结果,每幅的车道数为四个需进行车道折减。

2.2.2 计算主梁荷载横向分布系数(1)跨中的荷载横向分布系数mc

如前所述,本桥共设有5道横隔梁,具有可靠的横向联系,且承重结构的长宽比为:

l39.00==2.9>2 B17所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向分布影响线和计算横向分布系数mc

①主梁的抗扭惯矩IT

对于T形梁截面,抗扭惯矩可近似按下式计算:

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3 IT??cibtii

i?1mCi——矩形界面抗扭惯矩刚度系数(查表可得)bi,ti——相应为单个矩形截面的宽度与厚度对于跨中截面翼缘板换算厚度:

t1=(230×15+0.5×10×100)/230=17.2(cm)马蹄部分的换算平均厚度:t3=(25+40)/2=32.5cmIT的计算见表4:

IT计算表 表4

分块名称 翼缘板① 腹板② 马蹄③ ∑ bi(cm) 250 180.3 55 ti(cm) 17.2 20 32.5 bi/ti 14.5349 9.015 1.6923 ci 1/3 0.3100 0.2098 IT 4.24037 4.47144 3.96112 12.67293 所以可得

ITx=0.01267(cm4)

单位宽度抗弯和抗扭惯矩:

Jx=Ix/b=0.2787/220=1.27×10-5(m3)

JTx=ITx/b=0.1196/220=5.44×10-5(m3)②计算抗扭修正系数β

对于本设计主梁的间距相同,并将主梁近似看成等截面,则得:

β=

1?1Gl2?ITii

12E?a2iIii =0.96

③按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖标值

1aeηij=+β7i

n2?aii=1 第 9 页 共 88 页

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式中n=7,?ai=175(m)。

22

7

i=1计算所得的ηij值列于表5内。

ηi2 0.3491 0.2804 0.2116 0.1429

ηij值 表5

梁号 1 2 3 4 ηi3 0.2460 0.2116 0.1772 0.1429 ηi4 0.1429 0.1429 0.1429 0.1429 ηi5 0.0397 0.0741 0.1085 0.1429 ηi7 -0.1666 -0.0634 0.0397 0.1429 ④计算荷载弯矩横向分布影响线坐标

1号梁的横向影响线和最不利布载图式如图5所示。

①②③④⑤⑥⑦人群汽车人群0.46780.41100.33680.28310.2089-0.04690.15520.08100.02731号梁 图5 跨中的横向分布系数mc计算图式(尺寸单位:mm)

可变作用(汽车公路—Ⅰ级):

四车道:mcq=1/2(0.4103+0.3362+0.2827+0.2087+0.1552+0.0811+0.0277

-0.0464)×0.67=0.4876

三车道:mcq=1/2(0.4103+0.3362+0.2827+0.2087+0.1552+0.0811)×0.78

=0.5749

两车道:mcq=1/2(0.4103+0.3362+0.2827+0.2087)=0.6199故可变作用(汽车)的横向分布系数为:mcq=0.6199。可变作用(人群):mcr=0.4689

(2)支点截面的荷载横向分布系数m0

如图6所示,按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载,1号梁可变作用的横向分布系数计算如下:

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①②③④⑤⑥⑦人群汽车0.600.281号梁3号梁1.152号梁0.400.880.361.000.480.281.000.484号梁

图6 支点的横向分布系数m0计算图式(尺寸单位:mm)

可变作用(汽车):m0q=1/2×0.6=0.3。可变作用(人群):m0r=1.15。

(3)横向分布系数汇总 (见表6)

可变作用类型 公路-Ⅰ级 人群 1号梁可变作用横向分布系数 表6

mc 0.6199 0.4689 m0 0.3 1.15 2.2.3 车道荷载取值 根据《桥规》4.3.1条,公路—Ⅰ级的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk为:

qk=10.5(kN/m)

计算弯矩时:

Pk=计算剪力时:

360?180×(39-5)+180=316(kN)

50?5

Pk=1.2×316=379.2(kN)2.2.4 计算可变作用效应

在可变作用效应计算中,本桥对横向分布系数的取值作如下考虑:支点处横向分布系数取m0,从支点至第一道横隔板段,横向分布系数的取值从m0直线过渡到mc,其余梁段均取mc.

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