东江小桥10m空心板计算书

第 1 页 共 9 页 蒙山县湄江沿岸棚户区改造 永安街道路及排水市政 工程 永安路 K0 137 432 东江小桥 1 10m 普通钢筋混凝土简支空心板 上部构造计算书 计算 陈 捷 复核 梁志忠 审核 邓明辉 2018 年年 7 月月 一 桥梁概况一 桥梁概况 桥位于蒙山县永安路 K0 137 432 处 永安路与东江路交叉路口 跨越一条小河 两岸地势平坦 勘察期间为枯水季节 水深一般为 0 3 0 5m 最深 0 8m 河水流速 1 8 m s 水量不大 根据询问调 查多年洪水最高水位约为标高 146 9m 新建 1 10m 现浇钢筋混凝土简支空心板梁桥 桥梁全长 15m 桥宽 17 768m 行车道宽 13 268m 桥梁平面在直线上 纵断面位于直线上 上部结构 采用 1 10m 装配式普通钢筋混凝土简支空心板 参考 2008 年交通部桥梁上部结构 通用图 10m 跨径 1 米宽装配式钢筋混凝土简支空心板 将原板梁体混凝土由 C30 替换为 C50 铰缝混凝土由 C40 替换为 C50 钢筋 HRB335 替换为 HRB400 钢筋 R235 替换为 HPB300 纵向 主筋及抗剪筋直径由 20 替换为 28 腰筋直径由 10 替换为 14 铰缝钢筋直径由 10 替换 为 14 桥面铺装连接筋直径由 10 或 12 替换为 14 交角为 90 空心板梁高 0 50m 空心板顶板宽 1 0m 底板板宽 1m 空心板悬臂长 0 375m 每板有 2 个直径 0 26m 的圆孔 每板预制后吊装就位 板间铰缝连接 本桥上部结构体系为简支体系 按普通钢筋混凝土构件设计 计算采用桥梁博士 V3 6 结构计 算软件协助计算 二 设计依据二 设计依据 1 城市桥梁设计规范 CJJ 11 2011 2 公路工程技术标准 JTG B01 2014 3 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2015 4 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 5 公路桥梁抗震设计细则 JTG T B02 01 2008 6 混凝土结构设计规范 2015 年版 GB 50010 2010 7 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 2011 工程设计证书 市政工程甲级A145015788工程设计证书 市政工程甲级A145015788 第 2 页 共 9 页 三 设计基本资料三 设计基本资料 一 跨度和桥面宽度 一 跨度和桥面宽度 标准跨径 10m 墩中心距 计算跨径 9 6m 桥面宽度 0 5m 左防撞墙 净 6 634 2m 行车道 3 5 m 右人行道 0 5m 右栏杆 17 768m 二 技术标准 二 技术标准 设计荷载 城 A 级 栏杆自重线密度按照单侧 8kN m 计算 人群荷载取 5KPa 结构重要性 系数按安全等级一级 取 1 1 按照 类环境验算裂缝宽度 三 设计参数 三 设计参数 1 混凝土 现浇板梁 封头混凝土采用 C50 2 结构偏载系数取 1 15 四车道横向布载系数取 0 67 3 结构自重 混凝土容重 26kN m3 4 二期恒载 包括桥面铺装 人行道及栏杆 防撞栏等 5 桥面铺装 C40 防水混凝土铺装厚 10cm 沥青混凝土厚 10cm 6 混凝土徐变及收缩的影响 混凝土收缩徐变系数参照 公路钢筋混凝 土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 附录 F 取用 7 温度影响 T 体系升温 25 体系降温 20 8 温度梯度 T 按 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2015 取用 体系升温 20 体系降温 25 9 钢筋 采用 HPB300 级和 HRB400 级钢筋 带肋钢筋的技术标准应符合 钢筋混凝土用热轧 带肋钢筋 GB 1499 2 2007 的规定 光圆钢筋应符合 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋 GB 1499 1 2008 的规定 四 荷载组合 四 荷载组合 本计算书按照 城市桥梁设计规范 CJJ 11 2011 进行荷载组合 1 承载能力极限状态 组合设计值 Sud 1 2 永久作用 1 4 汽车荷载及人群荷载 0 8 其他可变作用 2 正常使用极限状态 作用短期效应组合 永久作用 0 7 汽车荷载及人群荷载 0 8 其他可变作用 含温度梯度 作用长期效应组合 永久作用 0 4 汽车荷载及人群荷载 0 8 其他可变作用 含温度梯度 五 构造形式 截面尺寸 五 构造形式 截面尺寸 本桥为 C50 钢筋混凝土简支板 由 15 块宽度为 0 99m 的空心板及 2 块宽度为 1 375m 的空心板 连接而成 桥上横坡为双向 1 5 坡度由下部构造控制 空心板截面参数 单块板高为 0 5m 宽 0 99m 板间留有 1cm 的缝隙用于灌注砂浆 C50 混凝土空心板轴心抗压强度标准值 Mpafck 4 32 抗压强度设计值 抗拉强度标准值 抗拉强度设计值 Mpafcd 1 23 Mpaftk64 2 Mpaftd89 1 C50 混凝土的弹性模量为MpaEC 4 1045 3 图图 1 1 桥梁横断面构造及尺寸图式 单位 桥梁横断面构造及尺寸图式 单位 mmmm 六 空心板截面几何特性 六 空心板截面几何特性 截面模型 截面模型 截面几何特征计算 基准材料 中交新混凝土 C50 混凝土 基准弹性模量 3 45e 04 MPa 换算面积 0 446 m 2 第 3 页 共 9 页 换算惯矩 1 17e 02 m 4 中性轴高度 0 229 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 5 0 0 2 0 375 2 64e 02 3 0 25 3 29e 02 4 0 125 2 87e 02 5 0 0 0 0 空心板截面的抗扭刚度可简化为箱型截面近似计算得到抗扭刚度为 21 22 22 4 t b t h hb IT 18 1899 2 8 1150 2 1150 1899 4 22 46 1012 2 cm 四 主梁内力计算四 主梁内力计算 1 永久作用效应计算永久作用效应计算 a 空心板自重 一期结构自重 1G 11 596kN m kN m326104460 4 1 G b 桥面系自重 二期结构自重 2 G 桥面栏杆自重线密度按照单侧 8kN m 计算 桥面铺装上层采用 10cm 厚防水混凝土 10 cm 厚沥青混凝土 则全桥宽铺装层每延米重力为 4 8kN m 102420 0 人行道自重线密度按照单侧 16kN m 计算 为了计算方便 桥面系的重力可平均分配到各空心板上 则每块空心板分配到的每延米桥面系 重力为 6 682kN m 17 8 4171682 2 G C 铰接缝自重计算 二期结构自重 3 G 1 13KN m2510452 4 3 G 结构重力结果 单元号节点号轴力剪力弯矩位置 1101 791E 113 747E 12 1202 971 0 2674 22 1 44E 1279 22 0 2674支点 23 1 44E 12 78 065 237 33 1 426E 1278 065 237 34 1 426E 12 73 9424 24 44 1 426E 1273 9424 24 45 1 426E 12 65 6859 14 55 1 442E 1265 6859 14 56 1 442E 12 49 18116 6 66 1 467E 1249 18116 6l 4L 67 1 467E 12 32 68157 5 77 1 428E 1232 68157 5 78 1 428E 12 16 17181 9 88 1 471E 1216 17181 9 89 1 471E 120 3301189 8跨中 99 1 428E 12 0 3301189 8跨中 910 1 428E 1216 83181 3 1010 1 428E 12 16 83181 3 1011 1 428E 1233 34156 2 1111 1 4E 12 33 34156 2 1112 1 4E 1249 84114 6 1212 1 297E 12 49 84114 6l 4L 1213 1 297E 1266 3456 5 1313 1 124E 12 66 3456 5 1314 1 124E 1273 9424 24 1414 1 699E 12 73 9424 24 1415 1 699E 1278 065 237 1515 1 299E 12 78 065 237支点 1516 1 299E 1279 22 0 2674 16161 023E 132 971 0 2674 16171 023E 132 166E 113 212E 13 第 4 页 共 9 页 2 可变作用效应计算可变作用效应计算 1 荷载横向分布系数计算 荷载横向分布系数计算 根据 城市桥梁设计规范 CJJ 11 2011 城 A 级车道荷载的均布荷载标准值 10 5kN m 计算弯矩时 279 2 kN 计算剪力时 k q 1306 92 K P 335 04kN2 1 2 279 k P A 汽车荷载横向分布系数的计算 计算方法 刚接板梁法 结构描述 主梁跨径 9 600 m 材料剪切模量 弯曲模量 0 430 梁号梁宽弯惯矩 扭惯矩 左板宽 左惯矩 右板宽 右惯矩 连接 11 0000 0120 0210 3750 0330 0000 000铰接 21 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 31 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 41 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 51 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 61 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 71 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 81 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 91 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 10 1 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 11 1 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 12 1 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 13 1 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 14 1 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 15 1 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 16 1 0000 0120 0210 0000 0000 0000 000铰接 17 1 0000 0120 0210 0000 0000 3750 033铰接 四车道桥面描述 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0 0000 5006 6340 000 0 000 6 6340 0004 000 左车道数 2 右车道数 2 自动计入车道折减 汽车等级 公路 2015 汽车 人群集度 5 KPa 横向分布系数计算结果 梁号汽车挂车人群 10 2610 1430 006 20 2630 1550 007 30 2610 1600 009 40 2590 1510 012 50 2340 1430 017 60 2150 1390 025 70 2290 1370 036 80 2270 1370 052 90 2120 1360 076 10 0 2090 1360 110 11 0 2290 1370 160 12 0 2210 1380 233 13 0 2060 1260 339 14 0 1770 1000 491 15 0 1370 0740 661 16 0 1080 0580 804 17 0 0950 0510 940 由上计算结果可以看出 当按照 4 车道计算时 2 号板汽车荷载横向分布系数最大 为设计和 第 5 页 共 9 页 施工方便 各空心板设计成统一规格 按最不利组合进行设计 即选用 2 号板横向分布系数 263 0 汽 m007 0 人 m 两车道桥面描述 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0 0000 5006 6340 000 0 000 6 6340 0004 000 左车道数 1 右车道数 1 自动计入车道折减 汽车等级 公路 2015 汽车 人群集度 5 KPa 横向分布系数计算结果 梁号汽车挂车人群 10 2690 1480 019 20 2650 1540 021 30 2560 1490 024 40 2400 1340 030 50 2160 1250 038 60 2000 1200 050 70 2030 1170 065 80 2000 1160 087 90 1880 1150 116 10 0 1910 1160 154 11 0 2030 1170 207 12 0 1940 1160 277 13 0 1790 1040 371 14 0 1550 0850 489 15 0 1260 0690 602 16 0 1080 0590 684 17 0 0980 0540 743 由上计算结果可以看出 采用两车道时 1 号板汽车荷载横向分布系数最大 为设计和施工方 便 各空心板设计成统一规格 按最不利组合进行设计 即选用 1 号板横向分布系数 269 0 汽 m019 0 人 m B 冲击系数和车道折减系数计算 计算跨径 9 6m 汽车荷载的冲击系数 0 2625 当车道大于两车道时 应根据适当进行车道折减 但折减后不得小于用两车道布载的计算结果 两车道横向分布系数较大 取0 1 2 可变左右效应内力计算 可变左右效应内力计算 1 汽车荷载效应 按照城 A 级荷载 10 5kN m 计算弯矩时 279 2 k q 1306 92 K P kN 计算剪力时 335 04kN 横向分布系数按照 汽车2 1 2 279 k P269 0 汽 m019 0 人 m 荷载的冲击系数 0 2625 横向折减系数 计算结果如下 0 1 单元号节点号轴力 kN剪力 kN弯矩 kN m位置 230 00 139 40 8 34 支点 560 00 110 40 177 40 L 4 990 00 62 19 290 90 跨中 11120 00 111 60 175 00 L 4 14150 00 42 34 8 39 支点 2 人群荷载效应 按照城市桥梁设计规范要求取均布荷载 5KPa 单元号节点号轴力 kN剪力 kN弯矩 kN m位置 230 1 56 0 11 支点 560 0 99 2 35 L 4 890 0 03 3 83 跨中 111201 01 2 31 L 4 141501 53 0 11 支点 3 温差内力 按照温度变化 20 温差 单元号节点号轴力 kN剪力 kN弯矩 kN m位置 23 1 000e 011 支点 66 1 046e 011L 4 89 8 640e 012 跨中 1112 1 046e 011L 4 1415 3 183e 012 支点 4 混凝土收缩荷载 单元号节点号轴力 kN剪力 kN弯矩 kN m位置 235 46E 125 82E 11 2 85E 12支点 675 46E 12 1 82E 123 52E 12L 4 第 6 页 共 9 页 9106 37E 12 2 27E 129 21E 12跨中 11127 28E 12 1 82E 121 31E 11L 4 14150 00E 000 00E 001 63E 11支点 5 混凝土徐变荷载 单元号节点号轴力 kN剪力 kN弯矩 kN m位置 23 2 86E 139 25E 11 1 03E 11支点 67 2 84E 13 4 96E 12 2 98E 13L 4 910 2 27E 13 5 16E 121 72E 11跨中 1213 2 98E 13 9 95E 142 26E 11L 4 1415 1 21E 131 24E 112 17E 11支点 3 作用效应计算作用效应计算 承载能力极限状态荷载组合内力结果 支点 1 位置 单元号 2 左节点号 2 内力 性质 最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力 1 584E 12 1 901E 12 1 901E 12 1 584E 12 1 584E 12 1 901E 12 剪力 87 14104 6377 482 8487 14109 1 弯矩 0 2941 0 3529 0 4812 0 2941 0 2941 36 54 L 4 位置 单元号 5 左节点号 6 内力 性质 最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力 1 587E 12 1 904E 12 1 587E 12 1 904E 12 1 904E 12 1 587E 12 剪力 54 1 64 92 9 413 279 3 280 8 58 6 弯矩 128 2153 9420 1487 4501 598 88 跨中位置 单元号 9 左节点号 9 内力 性质 最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力 1 571E 12 1 885E 12 1 571E 12 1 885E 12 1 885E 12 1 571E 12 剪力 0 3631 0 4357123 6 130 1 121 44 144 弯矩 208 8250 6715 6775 1820 5190 8 正常使用极限状态荷载组合内力结果 支点 1 位置 单元号 2 左节点号 2 内力 性质 最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力 1 44E 12 1 44E 12 1 44E 12 1 44E 12 1 44E 12 1 44E 12 剪力 79 2279 22135 678 3379 2281 71 弯矩 0 2674 0 2674 0 2946 0 2674 0 2674 7 712 L 4 位置 单元号 5 左节点号 6 内力 性质 最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力 1 442E 12 1 442E 12 1 442E 12 1 442E 12 1 442E 12 1 442E 12 剪力 49 18 49 18 39 98 94 44 93 75 50 11 弯矩 116 6116 6176 7194 4188 5110 5 跨中位置 单元号 9 左节点号 9 内力 性质 最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力 1 428E 12 1 428E 12 1 428E 12 1 428E 12 1 428E 12 1 428E 12 剪力 0 3301 0 330125 23 27 08 25 220 5972 弯矩 189 8189 8294 4298 1307 7186 1 第 7 页 共 9 页 五 结构稳定性验算五 结构稳定性验算 一 一 承载能力极限状态验算 承载能力极限状态验算 1 截面布筋如下 截面布筋如下 2 跨中截面验算 跨中截面验算 3 L 4 截面验算 截面验算 第 8 页 共 9 页 4 支点截面验算 支点截面验算 构件在承载能力极限状态下的截面抗力满足要求 5 结构最大抗性及对应内力图 结构最大抗性及对应内力图 空心板承载能力极限状态所受最大内力及抗力对比图 单位 kN m 6 结构抗剪验算 结构抗剪验算 抗剪计算汇总结果 纵向位置 m 受力类型V 箍筋V 弯起总抗力设计剪力 VR Vd 抗力 满足 尺寸 满足 0 2 最大剪力 0731 5731 5352 32 076 是是 0 2 最小剪力 0731 5731 567 810 796 是是 0 5 最大剪力 01097 21097 2338 83 239 是是 0 5 最小剪力 01097 21097 257 219 197 是是 0 8 最大剪力 0731 5731 5322 12 271 是是 0 8 最小剪力 0731 5731 543 916 673 是是 1 2 最大剪力 01097 21097 2298 53 675 是是 1 2 最小剪力 01097 21097 224 944 062 是是 1 5 最大剪力 01097 21097 2282 53 885 是是 1 5 最小剪力 01097 21097 21291 681 是是 8 3 最大剪力 0 1097 2 1097 2 5 1216 39 是是 8 3 最小剪力 0 1097 2 1097 2 275 63 981 是是 8 7