13M跨普通钢筋混凝土梁计算书-桥梁博士

1、1工程说明本上部结构采用101310m普通钢筋混凝土简支梁。桥梁桥面分左右两幅布置，桥面宽度为:0.3米(栏杆)+2.7米(人行道)+3.5米（非机动车道）+1.5米（机非分隔带）+8.25米(机动车道)+2.5米（中央分隔带）+8.25米(机动车道)+1.5米（机非分隔带）+3.5米（非机动车道）+2.7米(人行道)+0.3米(栏杆)。下图是桥梁中墩1/2横断面布置图和侧面图。2 设计标准2.1设计标准1、公路等级： 二级道路2、行车道数：2车道；3、荷载标准：城-B4、人群荷载：5KN/2.2设计规范1、公路工程技术标准 （JTG B01-2003）2、公路桥涵设计通用规范 （JTG D6

2、0-2004）3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）4、公路桥涵施工技术规范 （JTJ 041-2000）5、公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85）6、混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）7、上海市工程建设规范地基基础设计规范 （DGJ08-11-1999）8 、城市桥梁设计荷载标准 （CJJ 77-98）3 设计参数3.1 混凝土各项力学指标见表强度等级项目C30C40C25弹性模量（MPa）EC300003250028000剪切模量（MPa）GC120001300011200泊桑比 VC0.20.200.20轴心抗压强度标准值（M

3、Pa） fCK20.126.8016.7轴心抗拉强度标准值（MPa） ftK2.012.401.78轴心抗压强度设计值（MPa） fCd13.818.4011.5轴心抗拉强度设计值（MPa） ftd1.391.651.23热膨胀系数0.000010.000010.000013.2普通钢筋 采用R235、HRB335钢筋：直径825mm 弹性模量：R235 : Mpa/ HRB335 : Mpa 抗拉强度标准值：R2355 235 Mpa/ HRB335: 335 Mpa 热膨胀系数：0. 4 上部结构单孔荷载计算1、梁体自重 梁体截面尺寸，从CAD图上得到截面的面积中梁为0.31m2、边梁为0

4、.35 m2。中梁梁重：0.41326=135.2KN边梁梁重：0.4431326=149.7KN 2、单片中板铺装层：(0.0723+0.0825)(3.5+8.25)13=48KN2、人行道断面截面积=（2.7+1.170.08+0.320.2+0.260.19+0.430.35+0.320.172=0.69m2人行道总重=0.692513=224KN，平均作用人行道下面的三块空心板上。3、防撞墙:0.34(防撞墙截面面积根据下图使用cad软件算出)251m =85，作用在车行道边板上。4、栏杆：（0.2225）/1.913=37.63KN，作用在人行道边板上。5、梁体恒载统计表 梁体恒载

5、统计表中梁车行道边梁人行道边梁梁体自重135.149.7149.7铺装层48480人行道荷载74.7防撞墙110.5栏杆37.6合计183.2 308.2262换算均布载14.123.7 20.25 活载横向分布系数计算 本桥汽车活载和人群荷载的横向分布系数参照公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中汽车车辆荷载和人群荷载的规定取用，计算方法采用铰结板法，并采用桥梁博士3.1版本中的横向分布系数计算工具计算。考虑到本桥为2车道桥梁，1、 计算荷载：城B级，横向分布系数采用铰接板法计算。梁位抗弯惯矩抗扭惯矩梁宽边梁0.01990.032381.31中梁0.01740.032381.01

6、2、抗扭惯矩计算参照桥梁工程，略去中间肋板，把截面简化成下图计算空心板的抗扭刚度：=0.03238M43、横向分布计算数据描述结构信息描述活载信息描述4、横向分布系数结果梁号 汽车人群10.040.99120.0380.83630.0440.79940.0530.74650.0660.67260.0850.57370.1090.45580.1420.34890.170.266100.1890.204110.2020.158120.2120.124130.230.099140.2420.082150.2490.071160.2890.0746 结构效应计算梁体计算控制断面取各支点截面、1/4跨、

7、跨跨中截面，并从中按最大值控制。6.1、永久恒载1） 车行道边板 换算均布载为23.71KN/m 关键断面支点1/41/2弯矩(KN-m)0360.4467.11剪力KN148.9-71.40 2)中梁 换算均布载为14.09KN/m关键断面支点1/41/2弯矩(KN-m)0214.30277.74剪力KN88.54-42.306.2 汽车荷载效应1、汽车冲击系数计算 简支梁的基频为： 结构的计算跨径取=13m 跨中断面的截面惯矩0.29910-2m4 结构跨中的单位长度质量G/g9520/9.81=18120(Ns2/m2) 结构的材料弹性模量3e10N/m2 6.539HZ基频介于1.51

8、4 HZ之间，按公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)第4.3.2条第5款规定，冲击系数按下式计算：0.1767ln-0.0157=0.3162、可变汽车荷载标准值及人群荷载标准值的取用 本桥汽车标准荷载采用城-B级,可变人群荷载标准集度取5KN/3、 可变效应计算从第5条的活载横向分布宽度结果中得出，边梁汽车最大的横向分布系数发生在车行道边梁位置，此系数汽为0.289，人群荷载的最大横向分布系数发生在人行道侧，此系数为0.071中梁的汽车最大横向分布系数发生在15号梁，系数为0.246；人群荷载的最大横向分布系数发生在2号梁位，最大值为0.836m；为计算方便和安全起见，算中板时我

9、们同时取最大汽车横向分布系数和最大人群横向分布系数进行活载的计算。算边板时用汽车和人群边板中效应大者即汽车作用的边板，中梁、边梁的横向分布系数摘列下表：梁号 汽车人群边梁0.2890.071中梁0.2460.8361） 边梁关键断面支点1/41/2汽车最大弯矩KN-m)0173.41224.73最大剪力KN81.6351.4029.17人群最大弯矩KN-m)071.6292.8最大剪力KN82.0451.429.172） 中梁活载计算关键断面支点1/41/2汽车最大弯矩KN-m)0149.42193.6最大剪力KN71.34926.4人群最大弯矩KN-m)078.2860.41最大剪力KN24

10、.5513.326.047 效应组合7.1 承载能力极限状态 组合效应式及组合分项系数如下：SUd=（） 永久荷载作用分项系数： 汽车荷载(含冲击力)作用分项系数：1、中梁 中梁承载能力极限状态基本组合内力表 弯矩：(KN-m) 剪力：KN梁断面支点1/4跨中最大弯矩0600.72777.71最大剪力263.3147.2853.082、边梁 边梁承载能力极限状态基本组合内力表 弯矩：(KN-m) 剪力：KN梁断面支点1/4跨中最大弯矩0 757.73982.02最大剪力331.43181.3454.33 7.2、正常使用极限状态短期组合按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）要求，验

11、算正常使用极限状态抗裂性使用短期效应要求，组合式按下式计算： SSd=用于短期组合的汽车荷载作用频遇值系数： 1、中梁 中梁短期组合内力表 弯矩：(KN-m) 梁断面支点1/4跨中最大弯矩0379.30491.572、边梁 边梁短期组合内力表 弯矩：(KN-m) 剪力：KN梁断面支点1/4跨中最大弯矩0487.20631.068 截面配筋与验算8.1截面配筋计算由荷载组合可知，控制正截面强度配筋计算的是跨中断面，最大弯距为Md=564.0 KN-m，边梁控制正截面抗裂性验算的最大弯距为短期效应组合Mj(1/2) 631 KN-m；根据经验，截面下缘预配选用1125（N1、N2）、2根12HRB

12、335钢筋（骨架A），上缘选用216HRB335（骨架A）和38R235(N8)（见跨中断面配筋图） 断面配筋图（单位：cm）8.2持久状况承载能力极限状态计算8.2.1、截面正截面极限强度计算从上图看出，程序计算出截面抗弯极限状态承载力满足设计要求。按公预规 （JTG D62-2004）9.1.12条要求，截面配筋率 2.5%（450.22%，截面最小配筋率亦满足规范要求。8.2.2、斜截面抗剪承载力计算。根据规范公预规（JTG D60-2004）第5.2.6条规定，本梁最大剪力取距支座h/2处截面需要验算斜截面抗剪强度， 验算公式如下：本桥中边梁与边梁配筋基本一致，因此只需计算边梁的抗剪强

13、度即可。下面只给出边梁断面的抗剪截面验算结果,从表中可以得出，截面的斜截面抗剪强度满足设计要求。 8.3 持久状况正常使用极限状态计算8.3.1 持久状况正常使用极限状态正截面裂缝宽度计算 程序计算跨中截面最大裂缝为0.15mm,小于规范第6.4.2条按类和类环境裂缝限值0.2mm要求，裂缝验算合格。桥梁博士3.1版斜截面强度计算结果8.3.2持久状况正常使用极限状态挠度验算 按公预规（JTG D60-2004）6.5.1条和6.5.2条计算规定： , , =2.01Mpa 0.95, , =3.0104Mpa第一步为便于手算，将圆形空心截面转化为等效矩形空心截面，设空心矩形截面的宽是b高是h

14、， 由： 得出： 由： 得出： 解出： 66cm 31cm第二步求出全截面和开裂截面的截面中性轴高度和截面特性。根据中性轴上下面积矩相等的原则求出中性轴高度，设x为中性轴距上缘高度； 解的: =177.1mm=20/3(620-177.1-40)=1.47107mm3全截面对重心轴的惯性矩 =2.310-2m4=2.31010mm4 桥梁博士3.1版全截面特性值计算结果全截面抗裂边缘弹性抵抗矩=/(h-x)= 2.31010/(620177.1)=5.19107 (mm3)=21.47107/5.19107=0.56,取1=1.02.015.19107=1.04108(N-mm)4.41108

15、(N-mm)=20/3(990177.13-660(177.1-130)3)=7.77109mm40.95=0.9531042.31010=6.561014(N-mm2 )=31047.77109=2.331014(N-mm2 )=6.561014/2.71=2.421014 (N-mm2 )根据以上计算结果,结构的自重弯距为467.1KN-m。活载的均布集度为25 KN/m，集中力为140KN,考虑横向分布系数及荷载折减后，一片梁的活载横向分布系数为0.289。永久作用： 活载作用：式中为汽车活载的频遇值系数，对汽车为0.7。根据公预规（JTG D60-2004）第6.5.3条规定，当采用C