L15米空心板结构计算书.docx

中国水利水电第一工程局有限公司-勘测设计院L=15m车行桥空心板结构计算书1 毛截面几何特性计算1.1 基本资料1.1.1 主要技术指标桥跨布置:115.00 m，桥梁全长15.00 m。跨径:标准跨径： 计算跨径：。桥面总宽:8.50 m，横向布置为0.50 m（防撞护栏）+7.50 m（行车道）+0.50 m（防撞护栏。）设计荷载：城B级，参考CJJ 77-98城市桥梁设计荷载标准1.1.2 材料规格普通钢筋采用;空心板块混凝土采用C25;桥面铺装采用C30防水混凝土。1.2 截面几何尺寸图1.2.1桥面横断面布置图 图1.1 横断面图1.2.2板块结构几何尺寸(a) 中板截面(b) 边板截面图1.2 截面几何尺寸图1.3 毛截面几何特性计算本设计预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算，先按长和宽分别为板轮廓的长和宽的矩形计算，然后与图1.2中所示的挖空面积叠加，叠加时挖空部分按负面积计算，最后再用AutoCAD与MIDAS联合计算校核。表1-1 毛截面几何特性计算结果中板截面 边板截面 2 内力计算及组合2.1永久作用效应计算2.1.1 空心板自重（第一阶段结构自重）2.1.2 桥面系自重（第二阶段结构自重）桥面铺装采用等厚度的10cm的C30混凝土,则全桥宽铺装每延米重力为:结合实际情况，按各板平均分担来考虑。则每块空心板分摊到单位延米桥面系重力为:2.1.3 铰缝自重（第二阶段结构自重）因为，铰缝由C30混凝土填充,因此其自重为:由此得空心板每延米总重为：（第一阶段结构自重）（第二阶段结构自重）由此可计算出简支空心板的恒载(自重效应),计算结果见表2-1。表2-1 永久作用效应汇总表 项目作用种类作用gi(kN/m)计算跨径(m)作用效应(kNm)作用效应(kN)跨中()1/4跨()支点()1/4跨()跨中9.7514.64261.21195.5171.7335.8701.3614.6436.4327.329.964.98011.1114.64297.64222.8681.6940.8502.2可变作用效应计算本桥汽车荷载采用城B级，参考CJJ 77-98城市桥梁设计荷载标准它由车道荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。2.2.1 汽车荷载横向分布系数计算根据截面几何尺寸特点,利用桥梁结构电算程序设计,得出各块板的横向分配影响线竖标值见表2-2。结合陕西省公路勘测设计院提供的刚性横梁法计算软件符合计算数据。梁的横向视为刚性整体，分成若干刚性连接单元以便计算机充分模拟，按有限元原理计算。得出各块板的横向分配影响线竖标值见表2-2。表2-2 各板的横向分配影响线竖标值表荷载作用板号节点号1#2#3#4#5#6#10.27470.15190.12150.09760.07880.064220.24870.15740.12590.10110.08160.066530.22280.16280.13020.10460.08440.068840.20040.15700.13620.10940.08830.071950.17800.15120.14220.11420.09220.075160.16030.13620.13870.12200.09850.080270.14260.12120.13520.12980.10480.085480.12870.10940.12200.12780.11390.092890.11480.09750.10880.12580.12300.1002100.10390.08830.09850.11390.12210.1103110.09300.07910.08820.10200.12120.1203续表2-2荷载作用板号节点号1#2#3#4#5#6#120.08460.07190.08020.09280.11030.1203130.07620.06480.07230.08360.09930.1203140.06990.05940.06620.07660.09100.1103150.06350.05400.06020.06960.08270.1002160.05880.05000.05570.06440.07660.0928170.05410.04600.05130.05930.07050.0854180.05080.04320.04820.05570.06620.0802190.04760.04040.04510.05220.06200.0751200.04560.03870.04320.05000.05940.0719210.04360.03700.04130.04780.05680.0688220.04210.03580.03990.04620.05490.0665230.04070.03460.03850.04460.05300.0642根据表2-2，制的影响线图2.1单元划分(a) 1号板横向分布影响线 (b) 2号板横向分布影响线(c) 3号板横向分布影响线 (d) 4号板横向分布影响线 (e) 5号板横向分布影响线 (f) 6号板横向分布影响线图2.2影响线图 (a) 辆荷载位置图（1号板和2号板车）(b) 车辆荷载位置图（3号板） (c) 车辆荷载位置图（4号板）图2.3 加载位置根据，各板的横向分布影响线图，在上加载求得各种作用下的横向分布系数如下，见表2-3。表2-3 各种作用下的横向分布系数表板号1#2#3#4#5#6#荷载作用横向分布系数0.24310.255550.26670.26670.24630.2431产生最大横向分布的布车数量223444由上表可知3#板在荷载作用下的横向分布系数最大，为设计和施工简便，各板设计成同一规格，并以3#板进行设计。而支点的荷载横向分布系数，则按杠杆法计算，由图1-4得3#板的支点荷载横向分布系数如下：m汽=0.51.00=0.50表2-4 1#板的荷载横向分布系数 作用位置跨中至L/4跨处支点汽车荷载0.26670.5 图2.4 支点处荷载横向发布影响线及最不利布载图2.2.2 汽车荷载冲击系数计算CJJ 77-98城市桥梁设计荷载标准规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。CJJ 77-98城市桥梁设计荷载标准4.1.7.4 汽车荷载的冲击系数，可按下列公式计算:（1）车道荷载的冲击系数 (2-1)式 -跨径(m)。当时, ;当时, 。本设计中（2）车辆荷载的冲击系数(2-2)但的最大值不得超过0.4。2.2.3 可变作用效应计算参照CJJ 77-98城市桥梁设计荷载标准，荷载等级为城B级。参考该规范4.1.4.1（2）条规定：（2）城-B级：当计算弯矩时，车道荷载的均布荷载标准值qM采用9.5Kn/m；计算剪力时均布荷载标准值qQ采用11.0Kn/m，所加集中荷载P采用160Kn。跨中截面(见图2.5)弯矩: （不计冲击时） (2-3)两车道荷载：不计冲击 计入汽车冲击 代入数据剪力: （不计冲击时） (2-4)两车道荷载：不计冲击 计入冲击 =图2.4简支空心板跨中截面内力影响线及加载图l/4截面(参照图2.6)弯矩: （不计冲击时） (2-3)两车道荷载：不计冲击 计入汽车冲击代入数据剪力:两车道荷载：不计冲击 = = 42.741 (kN)计入冲击 = =51.803(kN)图2.6简支空心板l/4截面内力影响线及加载图支点截面剪力计算支点截面由于车道荷载产生的效应时，考虑横向分布系数沿空心板跨长的变化，同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处，见图2.7。两车道荷载：不计冲击 (2-4)代入数据有： =105.907（kN）计入冲击 (2-5)代入数据有： =128.359( kN) 图2.6 简支空心板支点截面内力影响线及加载图可变作用效应汇总表2-5中：表2-5 可变作用效应汇总表 弯矩M（）剪力V（kN）跨 中L/4处跨 中L/4处支点车道荷载两行汽车不计冲击系数224.059168.04421.33642.741105.907计入冲击系数271.560203.67025.85951.803128.3592.3作用效应组合按CJJ 77-98城市桥梁设计荷载标准市政桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为： (2-6)式中： 结构重要性系数，本桥属大桥，=1.0； 效应组合设计值； 永久作用效应标准值； 汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合:作用短期效应组合表达式： (2-7)式中： 作用短期效应组合设计值； 永久作用效应标准值； 不计冲击的汽车荷载效应标准值。作用长期效应组合表达式： (2-8)式中：各符号意义见上面说明。桥规还规定结构构件当需要弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合，即此时效应组合表达式为： (2-9)式中： 标准值效应组合设计值； ，永久作用效应，汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。根据计算得到的作用效应，按桥规各种组合表达式可求得各效应组合设计值，现将计算汇总于表2-6中。表2-6 空心板作用效应组合计算汇总表序号作用种类弯矩M(kNm)剪力V(kN)跨中L/4跨中L/4支点作用效应标准值永久作用效应261.21195.51035.87195.5136.4327.3204.989.96297.64222.86040.8581.69可变作用效应车道荷载不计冲击224.059168.04421.33642.741105.907271.560203.67025.85951.803128.359承载能力极限状态基本组合(1)357.168267.432049.0298.028(2)313.6826235.261629.870459.8374148.2698=(1)+(2)670.8506502.693629.8704108.8574246.2978续表2-6 空心板作用效应组合计算汇总表序号作用种类弯矩M(kNm)剪力V(kN)跨中L/4跨中L/4支点正常使用极限状态作用短期效应组合(3)297.64222.86040.8581.69(4)190.092142.56918.101336.262189.8513=(3)+(4)487.732365.42918.101377.1121171.5413使用长期效应组合(5)297.64222.86040.8581.69(6)108.62481.46810.343620.721251.3436=(5)+(6)406.264304.32810.343661.5712133.0336弹性阶段截面应力计算标准值效应组合(7)297.64222.86040.8581.69(8)224.059168.04421.33642.741105.907=(7)+(8)521.699390.90421.33683.591187.597 3 钢筋数量的估算及布置由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋的数量，暂不考虑在受压区配置钢筋，也暂不考虑钢筋的影响。截面尺寸见3.1图。图3.1 空心板换算等效工字形截面（尺寸单位：cm）估算普通钢筋时，可先假定,则由下列可求得受压区的高度设 ， =说明按受力计算需要配置纵向普通钢筋。普通钢筋选用HRB335，。按公预规，普通钢筋采用620，普通钢筋620布置在空心板下缘一排（截面受拉边缘），沿空心板跨长直线布置，钢筋重心至板下缘处，即。4 换算截面几何特性计算利用桥梁设计软件-截面设计系统输出文档文件: D:1-WORK任务201115m验算书桥梁15m截面设计1.sds文档描述: 验算用截面任务标识: 截面验算任务类型: 截面几何特征计算-截面高度: 0.55 m-计算结果:基准材料: 中交新混凝土:C25混凝土基准弹性模量: 2.8e+04 MPa换算面积: 0.447 m*2换算惯矩: 5.35e-02 m*4中性轴高度: 0.244 m沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下):主截面: 点号: 高度(m): 静矩(m*3): 1 0.55 0.0 2 0.413 1.74e-03 3 0.275 1.74e-03 4 0.138 1.07e-02 5 0.0 0.0-计算成功完成 5 承载能力极限状态计算桥梁博士系统文本结果输出项目名称:D:1-WORK任务201115m验算书桥梁15m输出单元号:1-30输出节点号:1-30输出附加内容单元号:输出阶段号:1输出组合类型:1*施工阶段内力位移输出*第1施工阶段结构效应阶段累计结果: 单元号 节点号 轴力 剪力 弯矩 1 1 -5.009e-013 1.518e+002 5.491e-012 1 2 -5.009e-013 -1.451e+002 4.751e+001 2 2 -4.992e-013 1.451e+002 4.751e+001 2 3 -4.992e-013 -1.348e+002 1.175e+002 3 3 -4.423e-013 1.348e+002 1.175e+002 3 4 -4.423e-013 -1.244e+002 1.823e+002 4 4 -4.938e-013 1.244e+002 1.823e+002 4 5 -4.938e-013 -1.140e+002 2.419e+002 5 5 -4.476e-013 1.140e+002 2.419e+002 5 6 -4.476e-013 -1.037e+002 2.963e+002 6 6 -4.547e-013 1.037e+002 2.963e+002 6 7 -4.547e-013 -9.331e+001 3.456e+002 7 7 -4.690e-013 9.331e+001 3.456e+002 7 8 -4.690e-013 -8.294e+001 3.896e+002 8 8 -4.405e-013 8.294e+001 3.896e+002 8 9 -4.405e-013 -7.257e+001 4.285e+002 9 9 -3.766e-013 7.257e+001 4.285e+002 9 10 -3.766e-013 -6.220e+001 4.622e+002 10 10 -6.111e-013 6.220e+001 4.622e+002 10 11 -6.111e-013 -5.184e+001 4.907e+002 11 11 -2.274e-013 5.184e+001 4.907e+002 11 12 -2.274e-013 -4.147e+001 5.140e+002 12 12 -2.984e-013 4.147e+001 5.140e+002 12 13 -2.984e-013 -3.110e+001 5.322e+002 13 13 -2.274e-013 3.110e+001 5.322e+002 13 14 -2.274e-013 -2.073e+001 5.451e+002 14 14 -4.121e-013 2.073e+001 5.451e+002 14 15 -4.121e-013 -1.037e+001 5.529e+002 15 15 -2.416e-013 1.037e+001 5.529e+002 15 16 -2.416e-013 -3.638e-010 5.555e+002 16 16 7.105e-014 -1.281e-010 5.555e+002 16 17 7.105e-014 1.037e+001 5.529e+002 17 17 -6.750e-013 -1.037e+001 5.529e+002 17 18 -6.750e-013 2.073e+001 5.451e+002 18 18 -7.105e-013 -2.073e+001 5.451e+002 18 19 -7.105e-013 3.110e+001 5.322e+002 19 19 -8.527e-014 -3.110e+001 5.322e+002 19 20 -8.527e-014 4.147e+001 5.140e+002 20 20 -6.821e-013 -4.147e+001 5.140e+002 20 21 -6.821e-013 5.184e+001 4.907e+002 21 21 -7.390e-013 -5.184e+001 4.907e+002 21 22 -7.390e-013 6.220e+001 4.622e+002 22 22 -6.892e-013 -6.220e+001 4.622e+002 22 23 -6.892e-013 7.257e+001 4.285e+002 23 23 -1.165e-012 -7.257e+001 4.285e+002 23 24 -1.165e-012 8.294e+001 3.896e+002 24 24 -5.400e-013 -8.294e+001 3.896e+002 24 25 -5.400e-013 9.331e+001 3.456e+002 25 25 -7.034e-013 -9.331e+001 3.456e+002 25 26 -7.034e-013 1.037e+002 2.963e+002 26 26 -8.988e-013 -1.037e+002 2.963e+002 26 27 -8.988e-013 1.140e+002 2.419e+002 27 27 -5.329e-013 -1.140e+002 2.419e+002 27 28 -5.329e-013 1.244e+002 1.823e+002 28 28 -1.112e-012 -1.244e+002 1.823e+002 28 29 -1.112e-012 1.348e+002 1.175e+002 29 29 -4.157e-013 -1.348e+002 1.175e+002 29 30 -4.157e-013 1.451e+002 4.751e+001 30 30 -3.255e-013 -1.451e+002 4.751e+001 30 31 -3.255e-013 1.518e+002 2.522e-012 节点号 水平位移 竖向位移 转角位移 1 0.000e+000 0.000e+000 -2.939e-003 2 -3.519e-006 -9.396e-004 -2.930e-003 3 -9.338e-006 -2.395e-003 -2.885e-003 4 -1.552e-005 -3.818e-003 -2.803e-003 5 -2.204e-005 -5.192e-003 -2.687e-003 6 -2.887e-005 -6.500e-003 -2.540e-003 7 -3.598e-005 -7.728e-003 -2.366e-003 8 -4.334e-005 -8.862e-003 -2.167e-003 9 -5.093e-005 -9.891e-003 -1.945e-003 10 -5.871e-005 -1.080e-002 -1.703e-003 11 -6.666e-005 -1.159e-002 -1.445e-003 12 -7.475e-005 -1.225e-002 -1.173e-003 13 -8.296e-005 -1.276e-002 -8.894e-004 14 -9.124e-005 -1.313e-002 -5.976e-004 15 -9.959e-005 -1.336e-002 -3.002e-004 16 -1.080e-004 -1.343e-002 -5.917e-016 17 -1.163e-004 -1.336e-002 3.002e-004 18 -1.247e-004 -1.313e-002 5.976e-004 19 -1.330e-004 -1.276e-002 8.894e-004 20 -1.412e-004 -1.225e-002 1.173e-003 21 -1.493e-004 -1.159e-002 1.445e-003 22 -1.572e-004 -1.080e-002 1.703e-003 23 -1.650e-004 -9.891e-003 1.945e-003 24 -1.726e-004 -8.862e-003 2.167e-003 25 -1.799e-004 -7.728e-003 2.366e-003 26 -1.871e-004 -6.500e-003 2.540e-003 27 -1.939e-004 -5.192e-003 2.687e-003 28 -2.004e-004 -3.818e-003 2.803e-003 29 -2.066e-004 -2.395e-003 2.885e-003 30 -2.124e-004 -9.396e-004 2.930e-003阶段永久载结果: 单元号 节点号 轴力 剪力 弯矩 1 1 0.000e+000 1.518e+002 3.592e-012 1 2 0.000e+000 -1.451e+002 4.751e+001 2 2 0.000e+000 1.451e+002 4.751e+001 2 3 0.000e+000 -1.348e+002 1.175e+002 3 3 0.000e+000 1.348e+002 1.175e+002 3 4 0.000e+000 -1.244e+002 1.823e+002 4 4 0.000e+000 1.244e+002 1.823e+002 4 5 0.000e+000 -1.140e+002 2.419e+002 5 5 0.000e+000 1.140e+002 2.419e+002 5 6 0.000e+000 -1.037e+002 2.963e+002 6 6 0.000e+000 1.037e+002 2.963e+002 6 7 0.000e+000 -9.331e+001 3.456e+002 7 7 0.000e+000 9.331e+001 3.456e+002 7 8 0.000e+000 -8.294e+001 3.896e+002 8 8 0.000e+000 8.294e+001 3.896e+002 8 9 0.000e+000 -7.257e+001 4.285e+002 9 9 0.000e+000 7.257e+001 4.285e+002 9 10 0.000e+000 -6.220e+001 4.622e+002 10 10 0.000e+000 6.220e+001 4.622e+002 10 11 0.000e+000 -5.184e+001 4.907e+002 11 11 0.000e+000 5.184e+001 4.907e+002 11 12 0.000e+000 -4.147e+001 5.140e+002 12 12 0.000e+000 4.147e+001 5.140e+002 12 13 0.000e+000 -3.110e+001 5.322e+002 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