后张法空心板设计计算书

设设 计计 计计 算算 书书 工程名称工程名称 盐城港大丰港区大件码头工程大件码头引桥工程 设计阶段设计阶段 施工图 专业 专业 路桥 计算内容计算内容 大件码头引桥工程计算书 计算页数 计算页数 14 计算日期 计算日期 2010 12 21 计计 算 算 校校 核 核 复复 校 校 审审 核 核 中交第三航务工程勘察设计院有限公司中交第三航务工程勘察设计院有限公司 2010 年年 12 月月 目目 录录 1 工程概况 1 2 技术标准 1 3 主要材料 1 4 设计依据 2 5 技术规范 3 6 桥梁总体布置 3 7 结构计算 4 7 1 横向分布系数计算 4 7 2 结构计算 5 7 2 1 简支板梁中板结构计算 5 7 2 2 简支板梁边板结构计算 8 7 2 3 简支小箱梁结构计算 11 7 3 桩基础竖向承载力验算 14 1 1 工程概况工程概况 盐城港大丰港区大件码头工程码头引桥全桥长度为 380m 跨径布置为 4 20m 预应力混凝土简支板梁桥 12 22m 预应力混凝土简支小箱梁桥 桥面 宽度为 11m 桥梁起点桥面高程为 8 885m 前 80m 纵坡为 1 39 后 300m 不 设纵坡 引桥与码头变宽段引桥桥面接点高程为 10 0m 2 技术标准技术标准 1 桥梁设计基准期 100 年 2 桥梁设计荷载 大件荷载 按双排双列平板车荷载布置 见下图 最大轴重 720KN 包括自重 轴距 1 6m 共 12 根轴 3 主要材料主要材料 1 混凝土 预应力钢筋混凝土板梁和小箱梁混凝土强度等级为 C50 桥台 盖梁 承 2 台混凝土强度等级为 C30 桥梁混凝土强度等级应满足 公路钢筋砼及预应力 砼桥涵设计规范 JTGD62 2004 的要求 2 主要钢材 箱梁所有预应力钢绞线规格均采用 预应力混凝土用钢绞线 GB T 5224 2003 九股钢驰 弹性模量为 1 95 绞线 d 15 2mm 标准强度 fpk 1860MPa 低松驰 弹性模量为 1 95 105Mpa 每股钢绞线公称截面积 139mm2 公称重 量 1 101kg m 锚具 锚具采用 OVM 夹片锚具 其质量应符合 GB T14370 93 的要求 普通钢筋 采用热轧 R235 必须符合 GB13013 1991 的规定 采用热轧 HRB335 钢筋 必须符合 GB1499 1998 的规定 所用钢板均为符合 GB700 79 规定的普通碳素结构钢 A3 钢 波纹管 预应力钢束均采用塑料波纹管配真空辅助灌浆施工工艺 塑料波 纹管质量要求应满足 JT T529 2004 的要求 4 设计依据设计依据 1 我院与建设单位签订的设计合同 2 我院 2010 年 5 月出版的 盐城港大丰港区大件码头工程工程可行性 研究报告 3 江苏省水文水资源勘测局盐城分局和扬州分局 2010 年 4 月 1 2000 地形测图 4 中交第三航务工程勘察设计院有限公司 盐城港大丰港区大件码头 工程岩土工程勘察 5 建设单位提供的有关设计前提资料 建设用地地形图 建设用地坐 标 规划红线图 规划设计要求 建设用地周边道路标高等 报告 2010 5 6 中交水运规划设计院 大丰港二期工程码头 引桥等相关施工图 2009 7 盐城市水利勘测设计院 大丰港二期工程引堤施工图 2009 3 5 技术规范技术规范 交通部 JTGB01 2003 公路工程技术标准 交通部 JTGD20 2006 公路路线设计规范 交通部 JTGD62 2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 交通部 JTGD60 2004 公路桥涵设计通用规范 交通部 JTGD81 2006 公路交通安全设施设计规范 交通部 JTGD50 2006 公路沥青路面设计规范 交通部 JTJ D63 2007 公路桥涵地基与基础设计规范 交通部 JTJ004 89 公路工程抗震设计规范 6 桥梁总体布置桥梁总体布置 1 桥梁上部结构 根据桥梁线形及桥墩布置的限制 简支梁桥采用预应力钢筋混凝土结构 简支板梁桥计算跨径均为 19 3m 简支小箱梁桥计算跨径为 21 02m 连接引堤的前 80m 桥梁上部结构采用预应力钢筋混凝土简支板梁 梁高 4 1 3m 中板宽 1 0m 边板宽 1 5m 外侧悬臂长 0 5m 悬臂端部厚 0 15m 悬 臂根部厚 0 3m 板梁腹板跨径中部厚度为 0 25m 靠近锚端侧 1 43m 长度范围 内厚度为 0 3m 板梁顶底板厚度均为 0 15m 引桥后 300m 桥梁上部结构采用预应力钢筋混凝土简支斜腹板小箱梁桥 梁 高 1 6m 宽 2 6m 相邻两个箱梁见设 0 2m 的现浇接缝 小箱梁腹板厚 0 3m 顶底板厚 0 2m 翼缘长度 0 4m 其中等厚度段 0 2m 2 桥梁下部结构 桥梁下部基础 0 桥台采用钻孔灌注桩 桩径为 1200mm 承台下设置 5 根钻孔灌注桩 1 4 盖梁下部采用钢管桩 桩径为 1000mm 每个盖梁下布 置 6 根钢管桩 均为直桩 5 16 盖梁下部采用 PHC 桩 桩径为 1000mm 5 13 和 16 盖梁布置 6 根桩 均为斜桩 14 15 盖梁下部布置 8 根桩 也为斜桩 7 结构计算结构计算 7 1 横向分布系数计算横向分布系数计算 1 简支板梁横向分布系数计算 截面特性如表所示 面积 m2 抗弯惯矩 m4 抗扭惯矩 m4 中性轴高度 m 边板0 9220 1720 1890 710 中板0 7990 1390 1800 638 5 横向分布计算采用铰接板法 车道数 2 自动计入车道折减 计算得到板梁横向分布系数 汽车 边板 0 295 中板 0 238 2 简支小箱梁横向分布系数计算 截面特性如表所示 面积 m2 抗弯惯矩 m4 抗扭惯矩 m4 中性轴高度 m 小箱梁1 5740 4650 6490 920 横向分布计算采用铰接板法 车道数 2 自动计入车道折减 计算得到小箱梁横向分布系数 汽车 0 341 7 2 结构计算结构计算 7 2 1 简支板梁中板结构计算简支板梁中板结构计算 结构计算采用桥梁博士 3 1 版计算程序 全桥共分 20 个单元 1 号节点水 平 竖向刚性约束 21 号节点竖向刚性约束 6 1 荷载组合内力 承载能力基本组合弯矩包络图 KN m 承载能力基本组合剪力包络图 KN 正常使用短期效应组合弯矩包络图 KN m 2 持久状况构件应力抗裂验算 中板配束为 6 束 s15 20 6 根据规范 JTGD62 2004 6 3 1 预制构件 st 0 85 c 0 7 正常使用短期效应组合的应力包络图如下所示 综合上述计算可知 构件各单元截面均无拉应力出现 即 0 85 c st 0 满足规范要求 3 持久状况构件承载能力验算 1 正截面强度验算 简支梁跨中弯距最大 因此对跨中截面进行验算 根据承载能力基本组合计算 跨中最大弯矩 M 6014 3 KN M 顶板宽为 b 99 顶板厚为 h 15 钢绞线抗拉强度设计值 fpk 1260Mpa C50 混凝土抗压强度设计值 fcd 22 4Mpa HRB335 钢筋抗拉强度设计值 fsd 280Mpa 钢绞线面积 Ap 50 04cm2 36 s15 20 普通钢筋 As 25 136 2 8 20 fsdAs fpkAp fcd b x 由上式解得 x 1260 50 04 280 25 136 22 4 99 31 61 x 0 56 h a 0 56 130 18 62 72 满足受压区高度界限 空心板截面抵抗矩 0结构重要性系数 1 1 Md fcd bx h0 x 2 0 22 4 99 31 61 112 31 61 2 1 1 6130 kN m 6014 3 kN m 通过验算 式中 c 结构重要性系数 按 公预规 第 5 1 5 条规定取 1 1 2 斜截面抗剪强度验算 a 承载力上限 板截面尺寸 8 板截面腹板宽度 b 500mm 梁高度 h0 1120mm 1 1 0 33 0 0 0 51 100 51 1050500 1120 2019 51 1 1197 71317 47 cuk d fbh KNVKN 满足规范要求 b 抗剪承载力下限 33 20 0 0 50 100 50 101 25 1 83 500 1120 640 51 1 298 1327 91 td d f bh KNVKN 满足规范要求 c 抗剪承载力计算 纵向钢筋配筋率 p 100 36 139 500 1120 0 89 箍筋配筋率 2 箍 12 2 113 10 0 005 100 500 svsvv As b 混凝土和箍筋的抗剪承载力 3 1230 3 0 0 45 10 20 6 1 0 1 25 1 1 0 45 10500 1120 20 6 0 89 500 005 280 1735 41317 47 cscuksvsv d Vbhpff KNVKN 满足要求 4 持久状况构正常使用扰度验算 扰度计算按荷载短期效应组合乘以长期增长系数 由按 公预规 第 6 5 3 条 1 475 在消除结构自重产生的长期扰度后 主梁跨中最大扰度由程序计算得 1 32cm fmax 1 475x1 32 1 947cm fmax L 600 3 16cm 符合规范 7 2 2 简支板梁边板结构计算简支板梁边板结构计算 结构计算采用桥梁博士 3 1 版计算程序 全桥共分 20 个单元 1 号节点水 平 竖向刚性约束 21 号节点竖向刚性约束 9 1 荷载组合内力 承载能力基本组合弯矩包络图 KN m 承载能力基本组合剪力包络图 KN 正常使用短期效应组合弯矩包络图 KN m 2 持久状况构件应力抗裂验算 中板配束为 6 束 s15 20 6 根据规范 JTGD62 2004 6 3 1 预制构件 st 0 85 c 0 正常使用短期效应组合的应力包络图如下所示 10 综合上述计算可知 构件各单元截面均无拉应力出现 即 0 85 c st 0 满足规范要求 3 持久状况构件承载能力验算 1 正截面强度验算 简支梁跨中弯距最大 因此对跨中截面进行验算 根据承载能力基本组合计算 跨中最大弯矩 M 6185 2 KN M 顶板宽为 b 149 5 顶板厚为 h 15 钢绞线抗拉强度设计值 fpk 1260Mpa C50 混凝土抗压强度设计值 fcd 22 4Mpa HRB335 钢筋抗拉强度设计值 fsd 280Mpa 钢绞线面积 Ap 50 04cm2 36 s15 20 普通钢筋 As 25 136 2 8 20 fsdAs fpkAp fcd b x 由上式解得 x 1260 50 04 280 25 136 22 4 149 5 20 93 x 0 56 h a 0 56 130 18 62 72 满足受压区高度界限 空心板截面抵抗矩 0结构重要性系数 1 1 Md fcd bx h0 x 2 0 22 4 149 5 20 93 112 20 93 2 1 1 6470 kN m 6185 2 kN m 通过验算 式中 c 结构重要性系数 按 公预规 第 5 1 5 条规定取 1 1 2 斜截面抗剪强度验算 a 承载力上限 板截面尺寸 11 板截面腹板宽度 b 500mm 梁高度 h0 1120mm 1 1 0 33 0 0 0 51 100 51 1050500 1120 2019 51 1 1231 91355 09 cuk d fbh KNVKN 满足规范要求 b 抗剪承载力下限 33 20 0 0 50 100 50 101 25 1 83 500 1120 640 51 1 330 3363 33 td d f bh KNVKN 满足规范要求 c 抗剪承载力计算 纵向钢筋配筋率 p 100 36 139 500 1120 0 89 箍筋配筋率 2 箍 12 2 113 10 0 005 100 500 svsvv As b 混凝土和箍筋的抗剪承载力 3 1230 3 0 0 45 10 20 6 1 0 1 25 1 1 0 45 10500 1120 20 6 0 89 500 005 280 1735 41355 09 cscuksvsv d Vbhpff KNVKN 满足要求 4 持久状况构正常使用扰度验算 扰度计算按荷载短期效应组合乘以长期增长系数 由按 公预规 第 6 5 3 条 1 475 在消除结构自重产生的长期扰度后 主梁跨中最大扰度由程序计算得 1 87cm fmax 1 475x1 32 2 76cm fmax L 600 3 16cm 符合规范 7 2 3 简支小箱梁结构计算简支小箱梁结构计算 结构计算采用桥梁博士 3 1 版计算程序 全桥共分 20 个单元 1 号节点水 平 竖向刚性约束 21 号节点竖向刚性约束 12 1 荷载组合内力 承载能力基本组合弯矩包络图 KN m 承载能力基本组合剪力包络图 KN 正常使用短期效应组合弯矩包络图 KN m 2 持久状况构件应力抗裂验算 箱梁配束为 8 束 s15 20 7 根据规范 JTGD62 2004 6 3 1 预制构件 st 0 85 c 0 正常使用短期效应组合的应力包络图如下所示 13 综合上述计算可知 构件各单元截面应力均载允许范围内出现 即 0 85 c st 0 满足规范要求 3 持久状况构件承载能力验算 1 正截面强度验算 简支梁跨中弯距最大 因此对跨中截面进行验算 根据承载能力基本组合计算 跨中最大弯矩 M 12494 7 KN M 腹板宽为 b 110 底板厚为 h 30 钢绞线抗拉强度设计值 fpk 1260Mpa C50 混凝土抗压强度设计值 fcd 22 4Mpa HRB335 钢筋抗拉强度设计值 fsd 280Mpa HRB335 钢筋抗压强度设计值 fsd 280Mpa 钢绞线面积 Ap 77 84cm2 56 s15 20 抗拉普通钢筋 As 34 562 2 11 20 抗压普通钢筋 As 150 816 2 48 20 fsdAs fpkAp fcd b x fsd As 由上式解得 x 1260 77 84 280 34 562 280 150 816 22 4 110 26 594 x 0 56 h a 0 56 160 17 25 79 94 满足受压区高度界限 小箱梁截面抵抗矩 0结构重要性系数 1 1 Md fcd bx h0 x 2 fsd As h0 as 0 22 4 110 26 594 142 75 26 594 2 280 150 816 142 75 10 1 1 12808 kN m 12494 7 kN m 通过验算 式中 c 结构重要性系数 按 公预规 第 5 1 5 条规定取 1 1 2 斜截面抗剪强度验算 a 承载力上限 板截面尺寸 14 箱梁截面腹板宽度 b 600mm 梁高度 h0 1427 5mm 1 1 0 33 0 0 0 51 100 51 1050600 1427 5 3088 71 1 2473 32720 63 cuk d fbh KNVKN 满足规范要求 b 抗剪承载力下限 33 20 0 0 50 100 50 101 25 1 83 600 1427 5 979 61 1 629 8692 78 td d f bh KNVKN 满足规范要求 c 抗剪承载力计算 纵向钢筋配筋率 p 100 56 139 600 1427 5 0 91 箍筋配筋率 4 箍 12 4 113 10 0 008 100 600 svsvv As b 混凝土和箍筋的抗剪承载力 3 1230 3 0 0 45 10 20 6 1 0 1 25 1 1 0 45 10600 1427 5 20 6 0 91 500 008 280 3365 42720 63 cscuksvsv d Vbhpff KNVKN 满足要求 4 持久状况构正常使用扰度验算 扰度计算按荷载短期效应组合乘以长期增长系数 由按 公预规 第 6 5 3 条 1 475 在消除结构自重产生的长期扰度后 主梁跨中最大扰度由程序计算得 1 65cm fmax 1 475x1 65 2 43cm fmax L 600 3 50cm 符合规范 7