《桥梁工程》课程设计任务书与指导书

桥梁工程课程设计指导书

2011年12 月 12日

桥梁工程课程设计指导书

一、概述

普通钢筋混凝土简支梁桥属于单孔静定结构，它受力明确，构造简单，施工方便，是中小跨径桥梁中应用最广的桥型。简支梁桥的结构尺寸易于设计成系统化和标准化，有利于在工厂或工地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化起重设备进行安装。采用装配的施工方法，可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，加快建桥进度。因此，近年来国内外对于中、小跨径桥梁绝大部分采用了装配式的钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁桥。目前我国应用较多的装配式简支梁桥是本设计所给出的T型梁桥。这种结构的特点是：制造简单，重量小，运输安装方便，建筑高度小，主梁之间借助间距为4~6m的横隔梁连结，整体性能好。不足之处是：构件正好在桥面板跨中接头，对板的受力不利。

本课程设计的目的，就是要掌握普通钢筋混凝土简支梁桥的设计原理与步骤，为今后从事桥梁工程的设计、施工和管理奠定基础。

二、桥梁纵、横剖面设计和平面布置

1、纵剖面设计

纵剖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埋深等。

2、横剖面设计

横剖面设计主要是决定桥面宽度和桥跨结构横截面布置，同时，为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面中央向两侧的横向坡度（1.5％～3％）。

3、桥梁平面布置*

桥梁线形及桥头引道需保持平顺，使车辆平稳通过，线形一般为直线，如必须设计成曲线时，其各项指标应符合路线布设的规定。平面布置应满足桥面各项基本设计要求。

三、主梁设计

（一）确定主梁细部尺寸

确定主梁梁高、梁宽、挖孔型式、挖孔面积、主梁根数。注意区别中梁与边梁。

（二）主梁内力计算 1、恒载内力

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假定桥面构造各部分重量平均分配给各主梁承担。其中有：主梁自重、横隔梁自重、铺装层重量及人行道部分重量。计算时，假定混凝土垫层容重为24kN/m3，沥青混凝土容重为23 kN/m3计。

恒载内力按简支梁承受均布荷载计算。 2、活载内力

（1）汽车荷载考虑冲击系数。

（2）汽车荷载和人群荷载均考虑横向分布系数。

主梁跨中荷载弯矩横向分布系数按偏心压力法或铰接板法计算。 主梁梁端剪力横向分布系数按杠杆原理法计算。

（3）内力计算按影响线面积法确定（计算位置为梁端、跨中及1/4跨度处）。

3、主梁荷载组合

按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004规定，荷载组合及安全系数采用：

1.2恒载内力＋1.4汽车荷载内力＋0.8×1.4人群荷载内力

（三）主梁截面设计、配筋及验算

选择弯矩和剪力最大的主梁进行抗弯、抗剪钢筋设计计算。 1、配置主筋μ≥0.15％ 2、截面强度验算 3、斜筋配置 4、箍筋配置

5、斜截面抗剪强度验算 （四）主梁变形验算

f?5Ml248EcI01?0.85 (式中：M为不计冲击系数的活载静弯矩)

要求： f≤[f]

其中：Ec为混凝土弹性模量，取Ec=2.85×104Mpa；I01为开裂截面的换算惯性矩；[f]为允许最大竖向挠度，为l/600。

四、横隔梁设计

对于具有多根内横梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只需计算跨中横梁的内力，其他横梁可偏安全地仿此设计。

（一）横梁弯矩计算（用偏心压力法）

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根据活载位置变化，绘制弯矩影响线图，由影响线图求汽车荷载和人群荷载作用下的内力值（考虑冲击系数，近似取用主梁的冲击系数值）。

（二）横梁荷载组合

首先应选定合适的横隔梁模型和恰当的计算方法，原则上，横隔梁的计算方法应与主梁的计算方法相对应。当横梁弯矩影响线的正负面积很接近，且系预制架设时，恒载的绝大部分不产生内力，可予以忽略，故组合时不计入恒载内力，但仍应采用极限状态的方法对荷载进行组合。应分别计算最大正弯矩和最大负弯矩。

五、行车道板设计

（一） 行车道板内力计算

计算行车道板内力之前，首先应判断行车道板的类型，从而得到其受力图式。行车道板上的荷载最主要的是恒载和汽车荷载。特别应注意荷载分布宽度的概念。

（二）行车道板配筋及验算*

根据行车道板的悬臂长度和所受荷载的大小，可能采用钢筋混凝土材料，也可能采用预应力混凝土材料。配筋时，一般取沿纵向1m宽的板条进行计算。特别值得一提的是，应注意行车道板控制弯矩的符号，注意主筋的布置位置。

六、盖梁设计

（一）盖梁内力计算

桩柱式桥墩盖梁的计算图式三点规定:

① 双柱式墩台，当盖梁与桩身的刚度比大于5时，按简支梁或双悬臂梁计算；

②双柱式墩台，当盖梁与桩身的刚度比小于5时，按刚架计算； ③多柱式墩台，按连续梁计算。

公路桥桩柱式墩台的帽梁通常采用双悬臂式，计算时的控制截面应选取支点和跨中截面。在计算支点负弯矩时，采用非对称布置活载与恒载的反力；在计算跨中正弯矩时，采用对称布置活载与恒载的反力。桥墩沿纵向的水平力以及当盖梁在沿桥纵向设置两排支座时，上部结构活载的偏心对盖梁将产生扭矩，应予以计入。

（二）盖梁配筋

盖梁的配筋验算方法与钢筋混凝土梁配筋类同，根据弯矩包络图配置受弯钢筋，根据剪力包络图配置弯起钢筋和箍筋。在配筋时，还应计算各控制截面抗扭所需要的箍筋及纵向钢筋。

七、下部结构设计

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（一）主要任务

根据桥型方案、上部结构形式、荷载特性、材料情况及施工要求等因素，全面考虑，选定下部结构形式，并进行下部结构的设计计算。

要求：⑴ 综合考虑各方面情况，选定下部结构形式，并拟定尺寸；

⑵ 下部结构可只选择一个有代表性的下部结构（如某一桥墩或桥

台）进行设计计算；

（二）主要内容 ⑴ 桥墩的设计：

① 确定桥墩类型，详拟桥墩各部分的尺寸

结合方案比选，确定桥墩类型，并详拟桥墩各部分的尺寸。特别强调的是关于墩帽（或盖梁）的尺寸，必须通过相应的计算公式求得。同时各部分尺寸应满足构造的要求。同时确定出桥墩各部分的材料类型。

② 内力计算及组合

应针对各种验算项目，找出相应的最不利荷载布置和组合，从而求得桥墩的设计荷载。

③ 截面配筋及验算

进行控制截面的配筋计算和相应的截面验算。 ⑵ 桥台的设计*

① 详拟桥台各部分的尺寸 同桥墩

② 内力计算及组合

应针对各种验算项目，找出相应的最不利荷载布置和组合，从而求得桥墩的设计荷载。特别的，台后存在主动土压力，作用于台后的汽车荷载也将作为换算土层厚度而加以考虑。

③ 验算

包括强度、截面偏心及稳定性等的验算。 ⑶ 基础的设计计算*

根据桥位处的地质情况确定桥墩及桥台的基础类型，结合上部结构传来的最不利荷载情况进行基础的设计。

八、上交成果要求

（一）设计说明书

设计计算说明书按设计内容，详细说明设计依据、设计思想、计算方法及过程、力学图式、依据和必要的说明、设计计算成果等，要求思路明确、条理清晰、图表整齐。

设计计算说明书主要应包括设计资料、上部结构设计计算书、下部结构设计计算书等内容。

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注1：设计说明书采用A4幅面（手写或打印）；

注2：相关设计成果应在设计说明书与设计图纸中都有体现； 注3：设计说明书应有封面、目录，并与设计图纸装订成册；

注4：标注“*”部分为提高部分，不作硬性要求，有兴趣同学可以选做。 （二） 设计图纸

结构设计图应清楚表达结构各构件的布置/位置、各构件的材料、截面形式与尺寸等，主要图纸如下：

a) 桥跨布置立面图

b) 上部结构施工图（主梁的一般布置图、构造及配筋图） c) 盖梁施工图（一般布置图、构造及配筋图） d) 桥墩施工图（一般布置图、构造及配筋图） e) 桥台施工图（一般布置图、构造及配筋图）* f) 基础施工图（一般布置图、构造及配筋图）* g) 表格部分及其它内容等

注1：设计图纸另外需另有封面、目录、设计总说明；

注2：设计图纸中的文字说明、图纸、表格的幅面尺寸均采用A3幅面（横式），所有图纸均应符合国家现行有关制图标准；

注3：图纸应图幅整洁、设计合理、内容完整、标注明确、字迹清晰； 注4：标注“*”部分为提高部分，不作硬性要求，有兴趣同学可以选做。

九、设计规范与参考资料

[1] 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004) [M].北京:中华人民共和国交通部发布,2004.

[2] 中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004) [M].北京:中华人民共和国交通部发布,2004.

[3] 姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2009. [4] 邵旭东.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2009.

[5] 张树仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理（第二版）[M].北京:人民交通出版社,2010.

[6] 叶见曙.混凝土结构设计原理（第二版）[M].北京:人民交通出版社,2006. [7] 盛洪飞.桥梁墩台与基础工程[M].哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005. [8] 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.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bdjh.html