1河南城建学院河南城建学院 桥梁结构设计原理桥梁结构设计原理课程设计任务书课程设计任务书学学 期期 2013-2014（1） 系系 别别 交通运输工程学院交通运输工程学院 班班 级级 0724111-3 设计教室设计教室 10#楼楼 B601,602,603 设计时间设计时间 2013.12.9-20（第（第 14,15 两周）两周） 指导教师指导教师 张永存、王宏艳、吕大为、罗闯旦张永存、王宏艳、吕大为、罗闯旦 2道路桥梁与渡河工程专业道路桥梁与渡河工程专业 0724111-30724111-3 班班桥梁结构设计桥梁结构设计原理原理课程设计任务书课程设计任务书一、课程设计的目的一、课程设计的目的在桥梁结构设计原理课程中，钢筋混凝土结构设计原理是其重点内容之一，要求同学能扎实掌握钢筋混凝土构件的设计原理与计算方法。本课程设计的目的就是使同学通过系统地解决常用桥梁结构中一片主梁的设计计算问题，进一步深化对钢筋混凝土构件设计原理的理解，初步学习使用公路桥涵设计规范 ，培养提高同学的工程实践能力和工程概念，为后续学习的桥梁工程等课程奠定扎实的基础。二、课程设计的题目二、课程设计的题目装配式钢筋混凝土简支 T 形梁桥主梁承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算三、课程设计的依据三、课程设计的依据桥梁结构设计原理教材混凝土结构基本原理公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范 （简称公桥规 ） 公路桥涵设计通用规范 （JTG D602004） （简称公通规 ） 四、设计的原始资料或已知的技术参数四、设计的原始资料或已知的技术参数1主要结构尺寸和构造某钢筋混凝土公路桥梁的主梁构造如图 1 和图 2 所示，标准跨径lk=16m，主梁全长l=15.96m，计算跨径l0=15.5m。主梁之间在l/2、l/4 和支点处共设置 5 道横隔梁，间距 3.85m，主梁间距 1.6m。采用装配式简支 T 形梁结构形式，钢筋骨架采用焊接骨架。1550038503850385038501596016001600图 1 主梁纵断面(尺寸单位：mm) 图 2 桥梁横断面(尺寸单位：mm)2设计荷载恒载（结构重力）按钢筋混凝土的重力密度=25kN/m3计算；主梁上作用的活荷载（汽车+人群）按均布荷载q=12.63kN/m2计算；计算桥面板时，除承受恒载和均布活荷载外，局部在翼缘板端部再作用一个集中荷载（车轮荷载）P=13kN（按 1m 板宽计） 。结构重要性系数0=1.1。3材料规格混凝土强度等级采用 C30。主梁主筋采用 HRB335 级钢筋，直径 12mm 以下者采用 R235 级钢筋；桥面板主筋采用 R235 级钢筋。 五、设计要求（包括提交的设计成果）五、设计要求（包括提交的设计成果）1拟定主梁、横隔梁细部结构尺寸；32计算荷载效应；3桥面板配筋设计；4主梁配筋设计；5主梁裂缝宽度验算；6主梁挠度验算；7绘制设计图纸，计算材料用量，编制设计说明书。 六、设计时间安排六、设计时间安排 14 周：借规范资料，查阅文献，进行配筋计算和承载力复核。 15 周：进行裂缝宽度验算、挠度验算、预拱度设计，绘制配筋图、钢筋大样图及材料用量计 算。七、设计纪律要求七、设计纪律要求 .设计中要自主完成，杜绝抄袭现象，发现类同者，设计成绩按零分计。 .正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午 8：00 12：00，下午 2：00 3：45，不得迟到和早退。 .设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者 设计成绩为不及格。 八、成绩评定八、成绩评定 学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、答辩、 出勤等情况综合评定。 成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。其中，设计图纸占 35%，设计说明书占 45%，答辩占 10%，出勤占 10%。成绩评定标准如下： 优优：能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图 纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确， 有创新性。答辩正确，设计期间出满勤。 良良：能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路较清晰，平面布置 合理、图纸绘制标注规范、整洁，设计认真，应用理论正确，答辩正确，设计期间出满勤。 中中：能完成设计指导书中的要求，平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字标注较整 洁，设计较认真，应用理论基本正确，答辩基本正确，设计期间出满勤。设计方案基本合理。 及格：及格：能基本完成设计指导书中的要求，设计思路欠佳，平面布置欠合理、图纸绘制规范、 字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，答辩时问题回答不全面正确，设计期间有缺勤现 象。设计图纸一般。 不及格不及格：凡有下列情况之一者以不及格论：1）未达到设计指导书的基本要求。2）设计出现 原则性的错误，图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁，应用理论有原则错误，回答问题 错误。3）设计缺勤累计达三分之一以上者。 九、资料上交日期：九、资料上交日期： 2013 年 12 月 20 日 18 点至 20 点。 十、成果资料十、成果资料任务完成后，图纸按照有关制图标准中的方法，将图纸折叠后并与计算书一起装入档案袋。 在档案袋的封面注明作业题目、班级、姓名、学号、指导教师、作业时间。 十一、设计指导及具体要求十一、设计指导及具体要求4第一部分：主梁尺寸拟定与荷载效应计算第一部分：主梁尺寸拟定与荷载效应计算（一）拟定主梁、横隔梁细部尺寸（参阅教材 P.34 的“截面形式及尺寸” ）主梁翼缘宽度bf按主梁间距减去 20mm 拼装缝。主梁高度h按教材经验值初步估计，h/l=1/111/16。主梁腹板宽度b根据抗剪要求与钢筋布置的构造要求而定，应尽量取小值，一般可取160250mm。翼缘板厚度hf、hf为减小自重，翼缘板一般采用变截面形式，厚度按公桥规第 9.3.3条估算。横隔梁高度h和宽度bh可按主梁高度的 3/4 取用，b可约取 150mm，应使横隔梁上部宽度较下部宽度略大 1020mm，做成楔形，以利脱模。（二）荷载效应计算1桥面板的荷载效应视梁肋每侧翼缘板在主梁处固结，按固端悬臂梁计算，板的计算宽度取 1m。计算各荷载在固端截面产生的弯矩和剪力，并根据公通规第 4.1.6 条进行荷载效应组合，求出控制截面的荷载效应设计值Md和Vd。2主梁的荷载效应根据主梁的初估尺寸计算每延米的自重g1（kN/m） 。计算横隔梁自重，分摊在计算跨度范围内，近似按均布荷载g2（kN/m）计算。则主梁总恒载集度g= g1+ g2。按公桥规第 4.2.2 条确定 T形梁翼缘板的有效宽度。利用影响线求出l/2、l/4、l/8 截面的最大弯矩，根据公通规第 4.1.6条进行荷载效应组合，求出各控制截面的荷载效应设计值Md，并绘制弯矩包络图。利用影响线求出支点和跨中两个截面的最大剪力，根据公通规第 4.1.6 条进行荷载效应组合，求出各控制截面的荷载效应设计值Vd，并绘制剪力包络图。第二部分：主梁配筋设计第二部分：主梁配筋设计（一）按正截面强度配筋设计桥面板可按单筋矩形截面设计，取单位宽度即b=1m，因已知截面尺寸求钢筋截面积，可按教材 P.44 中的配筋计算方法求得主钢筋截面面积As，再根据构造要求选定钢筋直径和间距，进行具体的钢筋布置（构造要求参阅教材 P.32） 。主梁按单筋 T 形截面设计，设计方法可参阅教材 P.55 中的“截面设计”部分。求得主钢筋截面面积As后，再根据构造要求选定钢筋直径和根数，进行具体的钢筋布置（构造要求参阅教材P.3536） 。桥面板和主梁在按构造要求进行钢筋布置后，都还须按复核要求验算所设计的结果是否安全适用。如果在配筋设计过程中发现不能满足适筋梁的条件，则应修改最初拟定的结构尺寸，重复上述设计步骤。（二）按斜截面强度配筋设计计算所得的剪力包络图，其支点截面上的剪力设计值要符合斜截面抗剪强度上限值的要求，即公桥规第 5.2.9 条的规定。公式中支点截面的有效高度h0，可按第 9.3.10 条的规定确定通过支点截面的主钢筋根数，并据此求出支点截面的有效高度h0。如不符合第 5.2.9 条的规定，则应考虑放大截面尺寸。再按公桥规第 5.2.10 条验算，检查是否需要进行斜截面抗剪强度设计（即设计抗剪钢筋）。在截面剪力设计值符合抗剪强度上限值与下限值之间的范围内进行抗剪钢筋设计，按公桥5规第 5.2.11 条的规定进行（参阅教材 P.6870 中“抗剪配筋设计”部分） 。（三）斜截面抗剪承载力复核1按公桥规第 5.2.6 条的规定确定需要验算的位置；2按公桥规第 5.2.8 条的规定计算斜截面水平投影长度C以确定验算截面的方向（位置）；3按公桥规第 5.2.7 条的规定验算斜截面抗剪承载力。如不满足，则应重新设计抗剪钢筋或修改截面尺寸。（四）斜截面抗弯承载力复核当所配置的主钢筋和箍筋符合公桥规第 9.1.4 条、第 9.3.9 条第 9.3.13 条的构造规定时，主梁斜截面抗弯承载力可以得到保证而不需进行验算。（五）全梁承载能力校核全梁承载能力校核的目的，是在所设计的钢筋混凝土 T 形梁全跨范围内的任意一个截面都要满足下列两个条件：10VdVd（在抗剪钢筋设计中已满足此条件） ；20MdMd（需进行校核） 。第二个条件的校核通常可采用图解法进行（参阅教材 P.7578）：（1）按比例绘制主梁的弯矩包络图；（2）计算跨中截面主钢筋的总抵抗弯矩，按相同比例绘制在弯矩包络图上；（3）计算每根钢筋的抗力，可近似地按该根钢筋截面积占主筋总截面积的比例来分配其总抗力。例如，若全部主筋均采用同一直径，则近似认为每根钢筋的抗力均占总抗力的 1/n（n为主筋的总根数） ，即将总抗力的坐标平均分为n段；（4）求得理论弯起点，根据公桥规第 9.3.9 条第 9.3.11 条的构造规定调整实际弯起点（或截断点）的位置或补充附加斜钢筋；（5）绘制调整后的主钢筋总抗力图，要求总抗力图能完全包住弯矩包络图即可保证全梁的抗弯承载力。第三部分：正常使用极限状态的裂缝与变形验算第三部分：正常使用极限状态的裂缝与变形验算（一）主梁裂缝宽度验算（参阅教材 P.163164）按公桥规第 6.4.2 条、第 6.4.3 条、第 6.4.4 条和第 9.3.8 条进行。（二）主梁挠度验算及预拱度设置（参阅教材 P.165168）按公桥规第 6.5.2 条、第 6.5.3 条和第 6.5.5 条规定进行。第四部分：制图与编制设计说明书第四部分：制图与编制设计说明书（一）制图1要求绘制 A2 图幅设计图纸一张。图纸应按规定留出边框，图幅布置均匀、合理，线型、尺寸标注、文字标注（用仿宋体）等符合制图规范和行业惯例。2图纸内容应包括：主梁构造图、钢筋立面图、钢筋大样图、跨中和支点断面图；钢筋明细表（包括每种规格钢筋的根数、长度和总质量等） ；工程材料用量总表（包括钢筋总质量、混凝土方量和主梁总重量） ；必要的文字附注等。3图纸要求用 AutoCAD 绘制，也可手工绘制墨线图（用描图纸） ，与设计说明书一并交批。（二）编制设计说明书设计说明书应统一纸张，统一格式，字迹端正，版面整洁，表达明确，内容简炼；要详细说明设计步骤及全部计算过程，要求有公式、有算式、有必要的计算简图、计算表格和文字说明等。6交通运输工程学院道桥教研室 2013 年 12 月