装配式钢筋混凝土空心板桥设计计算书-毕业设计

1、装配式钢筋混凝土空心板桥1 设计资料荷载：公路级标准跨径=11m ， 计算跨径=10.6m ，总跨10×11m。桥面净宽22.5m斜角度=横截面布置：行车道板预制块件厚55cm，中板宽为125cm，边板为141cm，水泥砼铺装厚8cm，沥青砼厚度为6cm。2 主要材料(1) 普通钢筋：R235、HRB335钢筋，其技术指标见表7-1。表7-1种类弹性模量Es抗拉强度标准值sk抗拉强度设计值sdR235钢筋2.1×105MPa235 MPa195MPaHRB335钢筋2.0×105MPa335 MPa280MPa(2) 空心板混凝土：预制空心板及现浇桥面铺装、空心板

2、封头、防撞护栏均采用C30混凝土，铰缝混凝土采用C30小石子混凝土，桥面面层为沥青砼。技术指标见表7-2。表7-2强度等级弹性模量Ec轴心抗压强度设计值cd轴心抗拉强度设计值tdC303.0×104MPa13.8 MPa1.39MPa3 设计要点1、行车道板采用“铰接简支梁（板）公路桥梁通用程序”计算，按桥面铺装完成后一阶段受力设计。2、对于同一跨径，斜度及相同活载取不同桥面净空情况下计算得的最大内力值作为行车道板控制设计的内力。3、在配筋计算时，行车道板的计算板高均记入8cm的混凝土桥面铺装。4、采用较宽而深的绞缝，绞缝内配置钢筋并与预制板的伸出钢筋扎在一起，在绞缝上缘将相邻板伸出

3、的钢筋相焊接，以防止绞缝开裂严重、渗水和板体外爬等弊病。5、桥面铺装：上层6cm沥青铺装，下层8cm混凝土现浇层。抵抗斜板负弯矩的角隅钢筋均设置在桥面混凝土层内。4 荷载横向分布系数的计算4.1 跨中荷载横向分布系数的计算 本桥系横向铰接，按铰接板法计算。 1. 刚度参数 （1） 边板：I边=0.01853（cm4）t1/d1=10/33=0.3，查表得c=0.27取t(t+t”)/2(0.195+0.34)/20.268(m)b=b1-t=1.405-0.268=1.137；h=h1-(t1+t2)/2=0.55-0.09=0.46（2） 中板：I中=0.01453（cm4） 取t(t+t”

4、)/20.185(m)b=b1-t=1.24-0.185=1.055；h=h1-(t1+t2)/2=0.55-0.09=0.462. 荷载横向分布影响线见表7-3根据值，查梁桥附表（二）1附23，得各块板轴线处的影响线坐标值如表7-3。 本桥桥面净宽11.125m，按桥规第4.3.1条规定取设计车道数为3，横向折减系数为0.78，但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。根据各块板轴线处的混合影响线坐标值，绘制各块板的影响线、布置最不利汽车荷载位置如图7-1所示表7-3 荷载横向分布影响线表1号板0.03 275 216 153 109 78 58 44 36 32 0.04 306 232

5、 155 104 70 48 35 26 23 0.03157 280 219 153 108 77 56 43 34 31 2号板0.02 194 189 160 122 95 75 62 53 49 0.03 216 212 172 122 88 65 49 40 36 0.02692 209 205 168 122 90 68 53 44 40 3号板0.02 147 160 164 141 110 87 72 62 57 0.03 153 172 181 151 109 80 61 49 44 0.02692 151 168 176 148 109 82 64 53 48 4号板0.0

6、2 113 122 141 152 134 106 87 75 70 0.03 109 122 151 168 143 105 80 65 58 0.02692 110 122 148 163 140 105 82 68 62 5号板0.02 88 95 110 134 148 134 110 95 88 0.03 78 88 109 143 164 143 109 88 78 0.02692 81 90 109 140 159 140 109 90 81 布两辆车时： 布三辆车时： 1号板为边板，取mc0.3415。25号板的构造一样（均为中板），取mc0.32。图7-1 铰接法布置最不利汽

7、车荷载位置图4.2 支点截面荷载横向分布系数 采用杠杆法计算支点剪力的m0支剪用杠杆法计算，各块板的影响线、布置最不利汽车荷载位置如图7-2所示图7-2 杠杆法布置汽车最不利荷载位置图则边板的m0支剪为0.946×1/20.473；中板的m0支剪为1.0×1/20.5。荷载横向分布系数汇总表7-4 荷载横向分布系数梁号荷载位置公路级备注边板跨中mc0.3415按”铰结板法”计算支点mo0.473按”杠杆法”计算1/4点m1/40.3415按”铰结板法”计算中板跨中mc0.32按”铰结板法”计算支点mo0.5按”杠杆法”计算1/4点m1/40.32按”铰结板法”计算5 内力计

8、算5.1 恒载内力计算 1. 恒载集度 （1）桥面铺装、分隔带及护栏重力中央分隔带及护栏的重力取用两侧共计：6.79kN/m桥面铺装： 0.08×11.125×25+0.06×11.125×24=38.27kN/m平均分配： g1=(6.79+38.27)/9=5kN/m（2）铰和铰结重力在CAD中量得铰及接缝面积为0.0557m2g2=0.0557 ×24=1.33kN/m（3）行车道板重力g3边0.5806×2514.52kN/mg3中0.4244×2510.61kN/m恒载总重：g边= g1+ g2+ g3边=5+1.

9、33+14.515=20.85kN/mg中= g1+ g2+ g3中=5+1.33+10.61=16.94kN/m根据恒载集度计算所得恒载内力如下表：表75 恒载内力荷载g(kN/m)L(m)M(kNm)Q(kN)跨中1/8gL21/4跨3/32gL2Q支点1/2gLQ1/4点1/4gL边板单块板重14.5210.6203.93152.8976.96 38.47 全部恒载20.8510.6292.83219.55 110.51 55.25 中板单块板重10.6110.6149.02 111.7256.2328.12全部恒载16.9410.6237.92178.3889.78 44.89 5.2

10、 活载内力计算1. 汽车冲击系数计算a. 桥梁的自振频率（基频）计算据公路桥涵设计通用规范条文说明4.3.2，简支梁桥的自振频率（基频）1可采用下式计算： （7-1） （7-2）本桥各参数取值如下：l10.6mEEc3.00×104MPa=3.00×1010N/m2。Ic边板= 0.01853m4，Ic中板=0.01453 m4。在AUTOCAD中作图量测得到边、中板跨中截面截面面积：A边板跨中= 0.5806m2，A中板跨中=0.4244 m2。G边板=A边板跨中×0.5806×2500014515N/mG中板=A中板跨中×0.4244

11、15;2500010610N/mg9.81（m/s2）mcc边板= G边板/g14515/9.811479.6（Ns2 /m2）mcc中板= G中板/g10610/9.811081.5（Ns2 /m2）(Hz)(Hz)b.汽车荷载冲击系数计算由上计算得：1.5 Hz f1种板14 Hz1.5 Hz f1边板14 Hz据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.3.2：2. 公路级集中荷载Pk计算弯矩效应：kN剪力效应：Pk=1.2×202.4=242.88kN3. 均布荷载和内力影响线面积计算（见下图）类型 截面公路级均布荷载(KN/m)影响线面积(m2或m)影响线图式M1

12、/210.5=1/8×l2=1/8×10.62=14.045m2Q1/210.5=1/2×1/2×10.6×0.5=1.325mM1/410.5=3/32×l2=3/32×10.62=10.534m2Q1/410.5=1/2×3/4×10.6×3/4=2.981mQ010.5=1/2×10.6×1=5.3m表76 内力影响线面积计算表4. 跨中弯矩Ml/2、跨中剪力Ql/2，1/4弯矩Ml/4、1/4剪力Ql/4计算：由公路级荷载在一块板上的内力数值，可以按截面内力一般公式计

13、算，即：S=(1+)(miPiyimcqk)，三车道折减=0.78。表7-7 弯矩剪力汇总表（边板）截面荷载类型qk(kN/m)Pk(kN)(1+)mc或yS(kNm或kN)SiSMl/2公路级10.5202.41.36370.341514.04553.57248.35y=l/4=2.65194.78Ql/2公路级10.5242.881.36370.34151.3255.0549.160.544.11Ml/4公路级10.5202.41.36370.341510.53440.18186.491.99146.31Ql/4公路级10.5242.881.36370.34152.98111.3777.5

14、40.7566.17表78 弯矩剪力汇总表（中板）截面荷载类型qk(kN/m)Pk(kN)(1+)mc或yS(kNm或kN)SiSMl/2公路级10.5202.41.370.3214.04550.43233.84y=l/4=2.65183.41Ql/2公路级10.5242.881.370.321.3254.7646.290.541.53Ml/4公路级10.5202.41.370.3210.53437.82175.551.99137.73Ql/4公路级10.5242.881.370.322.98110.7072.990.7562.295. 计算支点截面汽车荷载最大剪力绘制荷载横向分布系数沿桥纵向

15、的变化图形和支点剪力影响线：图7-3 支点剪力计算图示边板：Q0均（1+）mc+a/2(m0-mc)y=1.3637×0.78×10.5×0.3415×5.3+2.65/2×(0.473-0.3415)×0.916=21.99kNQ0集（1+）miPkyi=1.3637×0.78×0.473×242.88×1=122.19kN则，公路级作用下，边板支点的最大剪力为：Q0Q0均+Q0集21.99+122.19144.18kN中板：Q0均（1+）mc+a/2(m0-mc)y1.37×0.7

16、8×10.5×0.32×5.3+2.65/2×(0.5-0.32)×0.916=21.48kNQ0集（1+）miPkyi=1.37×0.78×0.5×242.88×1=129.77kN则，公路级作用下，中板支点的最大剪力为：Q0Q0均+Q0集21.48+129.77151.25kN7.5.3内力组合表7-9 边板内力组合序号荷载类别弯矩M(kNm)剪力Q(kN)四分点跨中梁端四分点跨中(1)结构自重219.55292.83110.5155.250(2)汽车荷载186.49248.35144.1877.54

17、49.16(3)1.2×(1)263.46351.39132.6166.30(4)1.4×(2)261.09347.69201.85108.5668.82(5)Sud=(3)+(4)524.55699.08334.46174.8668.82表7-10 中板内力组合序号荷载类别弯矩M(kNm)剪力Q(kN)四分点跨中梁端四分点跨中(1)结构自重178.38237.9289.7844.890(2)汽车荷载175.55233.84151.2572.9946.29(3)1.2×(1)214.06285.5107.7453.870(4)1.4×(2)245.773

18、27.38211.75102.1964.81(5)Sud=(3)+(4)459.83612.88319.49156.0664.816配筋计算6.1纵向受拉钢筋设计一、中板配筋综上已知条件为：空心板中板截面高度为550mm，宽为1240mm，采用C30混凝土，钢筋为HRB335和R235，I类环境条件，弯矩计算值为M=1.0×612.88=612.88KN·m。查附表得：fcd=13.8MPa fsd=280 MPa eb=0.56 先将空心板截面等效成工字型截面：y1=y2=550/2=275mm上翼缘厚度 mm下翼缘厚度 mm腹板厚度 mm1.空心板采用绑扎钢筋骨架，一层

19、受拉钢筋，假设as=40mm则有效高度为:h0=550-40=510mm2.判定T形截面类型:13.8×1240×115×(510-115/2)=890.47KN·m>M(=612.88 KN·m) 故属于第一类截面。2.求受压区高度：612.88×106=13.8×1240c（510-c/2）整理得：x2-1020x+71632=0解方程得合适解为： x=76<（=115）4.求受拉钢筋面积AS将已知值及x=76带入式得 =2现选钢筋为1620，钢筋面积为50272，混凝土保护层厚度为35，钢筋间的净距为：Sn

20、=，配筋率。以上均满足规范要求。二、边板配筋 =mm2 现选钢筋为1820，钢筋面积为5655.62，混凝土保护层厚度为35，钢筋间的净距为：Sn=，配筋率。以上均满足规范要求。7.6.2箍筋和斜筋设计一、箍筋设计1.截面尺寸检查 根据构造要求，梁最底层钢筋为20，支点截面有效高度为h0=h-（35+22.7/2）=550-46.35=503.65mm，（0.51×10-3 ）=（0.51×10-3）××569×503.65=800KN>（=319.49KN ），截面尺寸符合设计要求。2.检查是否需要根据计算配置箍筋。 （0.5×

21、;10-3 ）=（0.5×10-3 ）×1.39×569×503.65=199.17 KN因，故可在跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置腹筋。3.计算剪力图分配支点剪力组合设计值：跨中剪力设计值：其中：部分可不进行斜截面承载力计算，箍筋按构造要求配置，不需进行斜截面承载力计算的区段半跨长度为：，距支点处的设计剪力值为：其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为；由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为：4. 箍筋计算 故取 现选用直径为8mm的四肢筋，单肢截面面积为：ASV =50.27mm2 箍筋间距：SV=5. 弯起钢筋及斜筋计算 分配给第一排弯起钢筋的计算剪力值VSB1由比例关系可得： VSB1=113.11KN 所需提供的弯起钢筋截面积ASB1 为： 弯起钢筋计算表如下：表7-11 弯起钢筋计算表弯起点1 2 3 4 5 hi460.55460.55437.85437.85437.85距支座中心距离（mm）460.55921.11358.951796.82234.65分配的计算剪力值（KN）113.1189.7764.5745.3823.19需要的弯筋面积（mm2）761.72604455305156可供的弯筋面积（mm2）942.6 3f20942.6 3f2