整体式钢筋混凝土简支板桥设计计算书

1、. .整体式钢筋混凝土简支板桥设计一、 设计标准1、 公路等级：二级公路2、 设计速度： 60km/h3、 路基横断面1）车道宽度： 3.5m2）车道数：双向 2 车道3）右侧硬路肩宽： 0.75m4）左侧硬路肩宽度： 0.75m5）土路肩： 0.75m4、 汽车荷载：公路 级5、 标准跨径： Lk6m6、 桥梁横断面护轮安全带宽 0.25m+硬路肩 0.75m+2个行车道 7m（20.35m） +硬路肩 0.75m+护轮安全带宽 0.25m7、 桥面铺装为厚 H0.07m 水泥混凝土铺装。二、基本资料1、 安全等级：本桥为小桥，安全等级为三级，结构重要性系数为00.9 ；2、 环境条件： 类

2、，最小混凝土保护层厚度30mm ；3、 材料1） 混凝土： C25fck16.7MPa ， fcd 11.5MPa ， ftk1.78MPa ， ftd 1.23MPa ，Ec2.8 104 MPa ；2） 钢筋受力主筋： HRB335 ， f sd 280MPa ， Es 2.0 10 5 MPa ， b0.56分布钢筋： R235 ，直径 10mm 。三、 设计依据1、公路工程技术标准（ JTG B01-2003）2、公路桥涵设计通用规 （JTG D60-2004）3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规（JTG D62-2004）word 教育资料. .4、 许光辉，胡明义 . 公路桥

3、涵设计手册.梁桥 ( 上册 ).人民交通， 2000 年 7 月四、 主要尺寸拟定1、 支承宽度： b00.29m2、 伸缩缝宽度： 0.01m3、 板长： 5.98m =6-2 0.014、 计算跨径： l5.982(0.29/ 2)5.69m5、 净跨径： l 05.9820.295.40m6、 行车道板厚： h0.32m7、 护轮安全带高度： 0.28m详细尺寸见板桥的一般构造图。五、 作用及作用效应计算（一） 永久作用及其作用效应本桥考虑的永久作用为结构的自重（即板的自重）与桥面铺装的附加重力。1、 每米宽板带的延米重力3g111h25kN/m1m0.32m=8kN/m;其中：1 为钢

4、筋混凝土板的容重，由公路桥涵设计通用规（ JTGD60-2004）条文说明永久作用部分取25kN/m 3 。2、 每米宽板带的桥面铺装延米重力g 22 1 h 24kN/m31m 0.07m=1.68kN/m;其中： 2 为水泥混凝土路面的容重，由公路桥涵设计通用规 （ JTG D60-2004）条文说明永久作用部分取 24kN/m 3 。3、 安全带自重分配到每米宽板带的延米重力g3110.250.282 /(8.50.252)2510.250.282/9=0.39kN/m;4、 每米宽板带的永久作用总集度gg1 +g 2 +g 3 =8+1.68+0.39=10.07kN/m;5、 每米宽

5、板带的永久作用效应1) 跨中弯矩： M 1 2,G1 gl 2110.07 5.69 240.76kN m ；88word 教育资料. .2) 支点剪力： Q0,G1 gl01 10.07 5.4 27.19kN 。22word 教育资料. .单位： cm（二） 可变作用及其作用效应本桥涵考虑的可变作用为汽车荷载与汽车冲击力。1、 汽车荷载的冲击系数1） 每米宽板带的截面惯性矩I11 h3110.3230.0027307m412122） 每米宽板带的延米质量mcg1103 9.818103 9.81815.5kg/m3） 每米宽板带的基频word 教育资料. .fEcI2mc2l2.8 101

6、00.002730725.692815.514.8484Hz4）根据公路桥涵设计通用规（ JTGD60-2004），则汽车冲击系数0.452、 车道折减系数：根据公路桥涵设计通用规 （JTG D60-2004），双车道不折减13、 板的有效工作宽度1）车辆荷载后轮着地长度a20.20m ，宽度 b20.60m ，则a1a22H0.2020.070.34m ；b1b22H0.6020.070.74m 。2）车轮作用在跨径中间的有效分布宽度计算根据公路桥涵设计通用规 （JTGD60-2004），简支板桥横桥向设计车道数为 2，布置双列车辆荷载，四个车轮，车轮间距有1.8m 和 1.3m两种情况。由

7、于1.8m-0.74m<(l 35.69 31.897m)1.3m-0.74m<(l 35.69 31.897m)则横桥向各车轮的有效分布宽度均已重叠。A）按中载时（如图所示）4b b1d1 l 0.74(1.8 1.3 1.8)1 5.69 7.54m332 ld(3.79 4.98.69m)3word 教育资料. .则 4b 8.69m 。平均到单个车轮，则有效工作宽度为b8.69/ 42.17m 。B）按偏载时（如图所示）4b b1d0.51 l0.74(1.81.3 1.8)0.515.69 7.09m662d (3.794.9 8.69m)l3则 4b8.69m。平均到单

8、个车轮，则有效工作宽度为b8.69/ 42.17m 。C）板的有效工作宽度取为b2.17mbb行车方向行车方向3）车轮作用在板的支承处的有效工作宽度b'b1h0.740.321.06m4） 车轮靠近板的支承处的有效工作宽度bxb'2x5） 板的有效宽度沿跨长方向的变化情况如下图：word 教育资料. .行车方向4、 汽车荷载效应计算1） 车道荷载均布荷载： qk0.7510.57.875kN/m集中荷载： pk180(5.695) /(505)*(360180)182.76kN2） 每米宽条上的车道荷载有了板的有效工作宽度以后，将布于沿跨径方向的车道荷载除以相应位置的有效工作宽

9、度， 作为每米宽简支板上分配的车道荷载来计算板的力。（注意：一个车道荷载相当于一个车队，在横向布置两列车轮）跨中部分：qk7.875q1.81kN/m2 b2 2.17word 教育资料. .P=Pk182.7642.05kN2b22.17支点部分：q'2qk7.8753.17kN/mb'21.06P' = Pk182.76103.45kN 。2b'21.063） 汽车荷载效应（不考虑冲击系数）跨中弯矩：M 1 2,q1ql 221(q'q) x1xPl8264111.815.69221 (3.711.81)0.5610.5642.055.6982646

10、7.24kNm支点剪力：Q0,qP' 1 ql02(q'q) x / 2/ 221103.4511.815.4 2(3.71 1.81) 0.56 / 2 / 22108.87kN（三）每米宽板带作用效应组合1、 承载能力极限状态作用效应组合基本组合为M1 2,ud1.2M 1 2,G1.4(1) M1 2,q1.240.751.4(10.45)67.24185.40kN mQ0,ud1.2Q0,G 1.4(1)Q0, q1.227.191.4(10.45)108.87253.63kN2、 正常使用极限状态作用效应组合短期效应组合为word 教育资料. .M1 2,sdM1 2

11、,G0.7M 1 2,q40.750.767.2487.82kN mQ0,sdQ0,G 0.7Q0,q27.190.7 108.87103.39kN长期效应组合为M 1 2,ldM 1 2,G0.4M 1 2,q40.750.467.2467.646kN mQ0,ldQ0,G 0.4Q0,q27.190.4 108.8770.73kN六、 截面设计与验算（一） 持久状况承载能力极限状态设计正截面承载力计算1、 控制截面： 跨中截面；2、 截面设计1） 本桥为 I 类环境条件， 绑扎钢筋骨架， 假设 as25mm ，则截面有效高度为h0has32025295mm2） 求受压区高度 xx h0h0

12、220 M 1 2,udb为单位板宽 ,为1mfcdb295 29522 0.9 185.40 100011.5 100054.15mm<b h00.56295165.2mm3） 求钢筋面积word 教育资料. .Asf cdbx11.5 1000 54.152224.22mm 2fsd2804） 选择并配置钢筋构造要求：受力主钢筋的直径不宜小于10mm，间距不大于200mm，一般也不宜小于 70mm。选择 HRB335钢筋：公称直径 d20mm ，外径 d22.7mm钢筋间距选为125mm，则根据结构设计原理 （叶见曙主编）附表1-7 可知，每米宽板实际钢筋面积为As2513mm 2

13、。钢筋的混凝土保护层厚度C=maxd20mm30mm规范规定最小值：30mm实际 as C+ d 2 3022.7 241.35mm ，取 as 45mm实际 h0has32045275mm配筋率为As25130.9134%bh01000 2750.2%满足要求。min10.2%min45 ftd0.198%fsd1003、 截面复核1） 际受压区高度 xfsd As2802513bh00.56 275 154mmx11.561.186mm<fcd b10002） 求极限弯矩M u fcdbxh0x 211.5 1000275 61.186 2 =171.97KN m0 M ud0.91

14、85.4166.86KNm满足要求。word 教育资料. .4、 边缘板带跨中钢筋的布置构造要求：边缘板带主钢筋数量较中间板带（板宽2/3 围）增加 15%。钢筋截面积为： 2513(115%)2889.95mm 2根据结构设计原理（叶见曙主编）附表1-7 ，边缘板带主钢筋间距取110mm，每米宽板实际钢筋面积为2855mm 2 ，与 2889.95mm 2 相差在 5%以，满足要求。5、 安全带宽度钢筋的布置由于安全带宽度，自重较大，则主钢筋间距取70mm，主钢筋与板边缘的间距为 40mm，边缘钢筋混凝土保护层厚度为40-22.7/2=28.65mm 。6、 板跨中截面钢筋布置见钢筋构造图。

15、（二） 持久状况承载能力极限状态设计斜截面承载力计算按构造进行配筋设计即可满足。构造要求：主钢筋可在跨径的1/41/6 处按 450 或 300 弯起，但通过支点不弯起的主钢筋每米板宽应不少于3 根，并不少于主钢筋面积的1/4 。针对本桥， 41 根主筋通过支点截面，36 根主筋弯起，具体情况见图纸。（三） 持久状况正常使用极限状态设计1、 缝宽度验算1）钢筋表面影响系数：主筋为HRB335带肋钢筋， C11.02）作用长期效应影响系数： C2 1 0.5M 1 2,sd1 0.587.82M 1 2,ld1.64967.6463）与构件受力性质有关的系数：本桥为板式受弯构件，C31.154）

16、纵向受拉钢筋配筋率：本桥截面无受拉翼缘，hf0word 教育资料. .As2513，取0.9134%bh0 (bf b)hf0.9134% 0.021000 2755）由作用短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋在使用荷载作用下的应力：M sd87.82 106ss146.066MPa0.87Ash00.87 2513 2756）纵向受拉钢筋的直径：本桥截面纵向受拉钢筋均为同一直径，d20mm7）最大裂缝宽度计算ss30dWfk C1C2C30.28 10Es1.01.6461.15146.06630202.01050.28100.0091340.187mm< Wfk=0.2mm满足要求

17、。2、变形验算1） 开裂截面的截面特性（1） 截面换算系数：E sEs2.01057.143Ec2.8410（2） 开裂截面换算截面受压区高度xEs As12bh01bAsEs7.1432513121000275110007.143251383.02mm（3） 开裂截面换算截面惯性矩word 教育资料. .I cr1 bx3Es As h02x31100083.0237.1432513275283.023190733479.87661584182.68.523 108 mm4（4） 开裂截面抗弯刚度Bcr Ec I cr 2.8 1048.523 1082.3864 1013 N mm 22）

18、 全截面换算截面的截面特性（1） 全截面换算截面面积A0bhE s1 As10003207.143 12513335437.36mm2（2） 全截面换算截面受压区高度1 bh2E s 1 Ash0x2A01100032027.143125132752335437.36512000004245273.725335437.36165.29mm（3） 全截面换算截面惯性矩1 bh3 bh 1 h x22I 0Es1 As h0x122112100032031000320320165.291227.14312513275165.2922730666666.78954912185808438.72.925 109 mm4（4） 全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩word 教育资料. .I 02.925109107mm3W01.89h x320 165.29（5） 全截面换算截面的面积矩S01bx211000165.2921.366 107 mm322（6） 全截面抗弯刚度B00.95 Ec I 00.952.8 1042.925 1097.78 1013 N mm 2（7） 塑性影响系数2S021.3661071.4455W01.89 1073） 开裂弯矩M crftk W01.44551.781.891074.863107 N mm=48.63