装配式钢筋混凝土简支空心板桥设计.doc

1、.桥梁工程课程设计任务书装配式钢筋混凝土简支空心板桥设计一、设计资料1 标准跨径： 13m2 计算跨径：计算跨径12.5m3桥面宽度：净 -9+2 0.5m 防撞护栏，桥面铺装为 0.08mC40 混凝土铺装 +0.06m 沥青混凝土面层，桥面横坡为双向 1.5%，桥面横坡由铺装层形成。4设计荷载：公路 - 级5材料：（ 1）钢筋，其技术指标见表 1；（ 2）混凝土及其技术指标见表 2，主梁混凝土为 C40，防撞护栏C30，桥面铺装混凝土为C40，沥青混凝土容重为23 KN/m3，混凝土容重为 25 KN/m3。钢筋技术指标表 1种类 弹性 模 抗拉设计强抗压设计强标准强度量度度R235（MP

2、a）2. 110 5195195235HRB400 级2. 010 5330330400（Mpa）.混凝土技术指标表 2二、设计计算内容：1主梁几何特性计算2恒载内力计算3荷载横向分布计算（支点处采用杠杆法，跨中采用铰接板法）4活载内力计算5荷载组合。确定用于配筋计算的最不利作用效应组合6主梁配筋计算（依据结构设计原理进行）7绘制内力包络图8绘制主梁一般构造图和配筋图（A3 图幅，要求手绘）9裂缝宽度验算10. 主梁变形验算.11. 绘制主梁一般构造图和结构图三、设计依据：公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2015）公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）桥梁

3、工程姚玲森编桥梁工程绍旭东结构设计原理叶见曙或张树仁编四、结构尺寸图 1全桥主梁横断面图 2中板横断面图图 3 边板横断面图.钢筋混凝土空心板设计计算书一：基本设计资料1：跨度和桥面宽度（ 1）标准跨径： 13m（ 2）计算跨径： 12.5m（ 3）桥面宽度（桥面净空） ：双向行驶，净 9+2*0.5m 护栏（ 4）设计荷载：公路二级，无人群荷载（ 5）主梁预制长度： 12.7m（ 6）结构重要性系数 ; =12: 主要材料（ 1）混凝土：混凝土空心简支板和铰接缝采用 C30混凝土 ; 桥面铺装上层采用 0.07m 的沥青混凝土， 下层为 0.08m 的 C40混凝土。沥青重度按 23KN/

4、计算，混凝土重度按 25KN/ 计。（ 2）钢筋：主筋采用 HRB400钢筋。二: 构造形式及截面尺寸（ 1）本桥为 C30钢筋混凝土简支板，由 7 块宽度为 1.32m 的空心板连接而成（ 2）桥上横坡为双向 2%，坡度由下部构造控制（ 3）空心板截面参数：单块板高为 0.8m, 宽为 1.32m，板间留有 1.14cm的缝隙用于灌注砂浆（4）C40 混凝土空心板抗压强度标准值=26.8MPa , 抗压强度设计值=18.4MPa, 抗 拉强 度 标准 值=2.40MPa, 抗 拉 强度 设计 值.=1.65MPa,C30混凝土的弹性模量为=3.25*MPa三; 空心板截面几何特性计算1 毛截

5、面面积计算=4884已知=3997489=12=18b=114 h=68=10.0156*等效图四 主梁内力计算1 永久作用效应计算;(1) 空心板自重（一期结构自重）:=4884*25=12.21KN/m.（2）桥面系自重（二期结构自重）:=（12.14+10*0.08*25+10*0.06*23）/7=6.563KN/m由上述计算得空心板每延米总重力为;G=12.21+6.563=18.773KN/m由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算结果如下表1表 1：简支空心板永久作用效应计算表作 作用计算作用效应- 弯矩作用效应-剪力V/KN用（KN/m）跨径M/KN*m种/m跨中1/4 跨支点

6、1/4 跨跨类中12.2112.5238.4766178.857476.312538.156306.56312.5128.183696.137741.018820.50940G18.77312.5366.6602274.9951117.331358.665702 可变作用效应计算根据 ?公通规 ?，公路 -II 级车道荷载的均布荷载标准值 和集中荷载标准值 ；=0.75*10.5KN/m=7.875KN/m计算弯矩时，=【(12.3-5)+270】*0.75KN=157.5KN计算剪力时=157.5*1.2KN=189KN(1) 冲击系数和车道折减系数计算： 结构的冲击系数 与结构的基频f 有

7、关，故应先计算结构的基频：.f=8.265Hz其中= =kg/m=1913.66kg/m由于 1.5Hz=f=14Hz 故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数为 =0.1767lnf-0.0157=0.357本算例桥梁净宽 9+2*0.5 ，最多 2 车道布载，故折减系数为 =1.0 （2）汽车荷载横向分布系数计算跨中和 1/4处的荷载横向分布系数取汽=0.3265交点至 1/4处的荷载横向分布系数取汽=0.5空心板刚度参数： =5.8（=5.8(=0.02582在求得刚度参数 后，即可依板数及所计算板号在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值， 由此画出各板的横向分布影响线， 并按横向不利位置布载

8、。 由于桥梁横断面结构对称， 故只需计算 1-4 号板的横向分布影响线坐标值。2 号梁12345670.0220219817013511196990.042352321851279169590.02582211.603207.894174.365132.672105.1888.14379.56.（3）可变作用效应计算车道荷载效应：计算车道荷载引起的空心板跨中及L/4 处截面的效应（弯矩和剪力） 时，均布荷载标准值应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于影响线中一个最大影响线峰值处，为此需绘制出跨中弯矩、跨中剪力、L/4 处截面弯矩、 L/4 处截面剪力影响线图，如图

9、所示.1 跨中截面弯矩计算：=L/4=3.125m=0.3265=7.875 =0.357=0.5*(L/4)*L=19.53m2汽=m(+)=210.92KN/m( 不计冲击时 )汽=（1+）m(+)=286.21KN/m( 计冲击时 )剪力计算有：=0.5=0.5*L/2*L/2=1.5375汽 =m(+)=34.87KN( 不计冲击时 )汽 =（1+）m(+)=47.32KN( 计冲击时 )2：1/4 截面处.弯矩计算：有3L/16=2.344m=L=14.648m2汽=m(+)=158.2KN/m( 不计冲击时 )汽=（1+）m(+)=214.68KN/m( 计冲击时 )剪力计算：有=

10、0.75=L=3.5156m汽 =m(+)=55.32KN( 不计冲击时 )汽 =（1+）m(+)=75.07KN( 计冲击时 )3 支点截面剪力汽 =m(+)=115.59KN( 不计冲击时 )汽 =（1+）m(+)=156.86KN( 计冲击时 ).3 作用效应组合根据作用效应组合，选取四种最不利效应组合：短期效应组合、长期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，见表 2 表 2 作用效应组合表序跨中截面四分点截面支点截号荷载作用面(KN*m)(KN)(KN*m)(KN)(KN)1第一期作用238.840178.8638.1676.312第二期作用128.18096.1420.5

11、141.023总永久作用（ =1+2）366.660275.0058.67117.334可变作用（汽车不计冲击）210.9234.87158.2055.32115.595可变作用（汽车计冲击）286.2147.32214.6875.07156.866标准组合（ =3+5+6）652.8747.32489.68133.74274.197短期组合（ =3+07*4+6）514.3024.41385.7497.39198.248极限组合840.6966.25630.55175.50360.40（ =1.2*3+1.4*5+0.8*1.4*6 ）9长期组合451.0313.95338.2880.801

12、63.57（=3+0.4*4+0.4*6 ）.五 持久状况承载能力极限状态下的截面设计、 配筋与验算1 配置主筋假设截面受压区高度x=设有效高度=h-=80-4.5=75.5cm正截面承载力为：=840.69*解 x=55.09mm =120mm 840.69KN*m 满足截面承载力要求3 斜截面抗剪承载力计算.=360.40kN=66.25kN假定没有弯起钢筋0.51*b=0.51*755*200=483.83KN=1*360.40=360.40KN在进行受弯构件斜截面抗剪承载力配筋设计时，若满足条件=0.5*b可不进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置钢筋即可。=1*360.40=36

13、0.40KN0.5*b=0.5*1*1.65*200*750=123.75KN对于板式受弯构件0.5*b计算值可以乘以1.25 的提高系数则1.25*0.5*b=1.25*0.5*1*1.65*200*750=154.688KN因此1.25*0.5*b故应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算（1）斜截面配筋的计算图示最大剪力取用距支座中心h/2 （梁高一半）处截面的数据，其中混凝土与箍筋共同承担的剪力不小于60%，弯起钢筋（按弯起）承担的剪力不大于 40%计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用距支座h/2 处由弯起钢筋承担的那部分剪力值计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时，取用前一排弯

14、.起钢筋下面弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值弯起钢筋配置及计算图示如图所示由 内 插 可 得 ， 距 支 座 中 心h / 2处 的 剪 力 效 应=+66.25=350.99KN则相应各排弯起钢筋的位置及承担的剪力值见表4表 4弯起钢筋位置与承担的剪力值计算表斜筋排次弯起点距支座承担的剪力值中心距离 /m/KN10.744140.3921.388114.7932.03284.49.42.67654.1853.32023.87(2) 各排斜筋的计算：与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力按下式计算=0.75*sin=280MPa=故相应于各排弯起钢筋的面积按下式计算=计算得每排弯起钢筋得面积

15、见表5表 5 弯起钢筋面积计算表弯起排次每排弯起钢筋弯起钢筋数目每排弯起钢筋计 算面积实际面积/1850.442? 259822695.362? 227603511.812? 206284328.202? 164025144.602? 16（2? 8）402（101）(3) 主筋截断后持久状况承载能力验算：跨中截面的抵抗弯矩为M=x（-）=931.89kN*m每根 ?25钢筋可提供抵抗弯矩=（- ）=330*4.909*(0.75-0.06178/2)=116.494 kN*m.2 根 232.988 kN*m4 根 465.976 kN*m6 根 698.964 kN*m8 根 931.9

16、kN*m截断刚筋验算时，应考虑钢筋的锚固长度，对于HRB400，取锚固长度为 30d=75cm.4 箍筋设计箍筋间距计算公式为=1=1.1b=20cm=75cm=40选用 10mm的 HRB335单肢箍筋则=0.785距支座中心/2 处的主筋为 6? 25，=29.45有效高度=80-5=75cm=1.96%,因此 P=100=1.96最大剪力设计值=353.77KN=283.3mm因为=283.3mm =400 满足规范要求在跨中部分选用=200mm, 在支座中心向跨中方向长度1 倍粱高（ 80cm）范围内，间距取 100mm由上述计算，箍筋的配置如下：全梁的箍筋配置为? 10 单肢箍筋，在

17、由支座中心至距支点1.7m 段，箍筋间距 100mm,其他部分箍筋间距200mm则箍筋配筋率为：当间距=100mm时，=78.5/100*200=0.393%当间距=200mm时，=157/200*200=0.196%均满足最小配箍率不小于0.12%的要求六持久状况正常使用极限状态下的裂缝宽度验算最大宽度裂缝计算fk1 23ss （30d）（）W=CCCEs0.2810mm.=As（ bf - b） hfbh 0式中， C1 =1.0 C 2 =1+0.5Nl /N s =1+0.5* 451.03 =1.438514.30C3 =1.0 d=25mm E s =2*10 5 MPab f=1

18、32cmh f =12cm h 0 =75cm ss =M s=0.87 *514.30- 4* 0.75=20.07*10 4 KN/m20.87 Ash039. 27 * 10As =3927mm=As=39. 27=0.015bh0 - （ bfb)hf(114 -200 * 75520）* 12代入fk 公式得WWfk =1*1.438*1*20.07*104（3020）=0.18hf =12cm 因此假设正确可计算开裂截面换算截面惯性矩I cr =nAs （h 0 -x ） 2 + 1 b f x 3 - 1 (b f -b)(x-hf ) 333代入数据得I cr =6.154*3

19、927* （750-162.47 ） 2 + 1 *1140*162.47313-（1140-200 ）（162.47-120 ）3=9.9478*10943mm49142Bcr =Ec I cr =3.25*10*9.9478*10 =3.233*10NmmB0 =0.95E c I 0 =0.95*3.25*104*3.9975*1010=1.234*10152Nmm则 B=B0M cr 2M cr2 B0（）1（-M s）M sBcr.=1. 234 * 1015=3.281*10147.2726* 1077. 2726* 1071. 234* 101521 -（2（5.14308）5. 1430* 108）3. 23314* 10*