装配式钢筋混凝土简支空心板桥设计说明书

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3. 桥面宽度：净-9+防撞护栏，桥面铺装为混凝土铺装+沥青混凝土面层，桥面横坡为双向%桥面横坡由铺装层形成。4. 设计荷载：公路-H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种类弹性模量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度R235( MPa2. 1 105195195235HRB400 级( Mpa2. 0 10

2、5330330400材料项冒養数C40* 曰fcr |抗丘按遑镭寰f=i26.8MPa就拉卷渔讒寰爲2.4QMP1*tE谏计強1 &13_+MPsl扰拉谏计SS乙1.65MP1抗应建性薰量E：32 5 00 MPa计篡材料容芟p26kNm0,00001C30混墓土抗F或准目燮站20,lMPa2.0LMPa抗压设计企度站13_8MPlH拉设计强盛f=1139MPa就強性咦量E：SlSOOMPa计算密弭容重p2tkNm0.00001混凝土技术指标表2、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。

3、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1000L900LA* LHzrEh id.“f一jiGDljElEluL 126 L5和32L 126 1图1全桥主梁横断面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

4、面宽度（1）标准跨径：13m（2）计算跨径：（3）桥面宽度（桥面净空）：双向行驶，净9+2*护栏（4）设计荷载：公路二级，无人群荷载（5）主梁预制长度：（6）结构重要性系数；一 =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 上层采用的沥青混凝土，下层为的C40混凝土。沥青重度按23KNA计 算，混凝土重度按25KN佔计。（2）钢筋：主筋采用HRB40C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，宽为，板间留有的缝隙用于灌注 砂浆（

5、4）C40混凝土空心板抗压强度标准值二,抗压强度设计值f =, 抗拉强度标准值ftk=,抗拉强度设计值仟产,C30混凝土的弹性模量为二厂MPa三；空心板截面几何特性计算1毛截面面积计算Ai =4884存已知 I 产3997489 ti=12 t?=18 b=114 h=684b2hzk哥贏皆等效图IXIB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)G1：G| =4884*10 - 4*25=m(2)桥面系自重(二期结构自重)G?：G-= (+ 10*25+10*23 ) /7=m由上述计算得空心板每延米总重力为；G=+=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

6、1表1:简支空心板永久作用效应计算表作 用 种 类作用(KN/m计算跨径/m作用效应-弯矩M/KN*m作用效应-剪力V/KN跨中1/4跨支点1/4跨跨中0G20G02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郁和集中荷载标准值Pk ；计算弯矩时，计算剪力时Pk=*=189KNqk=*m=m+270】(1)冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数 卩与结构的基频 f有关，故应先计算结构的基频：f=n /EIJ 3.141592yJ % 3. 25 * 1O10 + 3. 99749 * 102 * 12,5/235B. 39.81kg/m二m由于 二fv=l4Hz故可

7、由下式计算出汽车荷载的冲击系数为卩二本算例桥梁净宽9+2*，最多2车道布载，故折减系数为E =(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m汽二交点至1/4处的荷载横向分布系数取m汽二空心板刚度参数：=出2=32 *呼9网岸=丫 h I1250丿血 01 % * 1炉在求得刚度参数丫后，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。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号梁丫12345672021981701351119699235232185127916959(3)

8、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q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P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，如图所示1跨中截面弯矩计算：yk=L/4= m= q广 口 =检=*（L/4）*L二 2，二E m（：匚+1门J=m（不计冲击时）M = （1+u）E m（” z+：J,）=m（计冲击时）剪力计算有： 你二檢二*L/2*L/2二/ - = E m（：+$）=（不计冲击时）7-= （1+u）E m（: *+

9、）=（计冲击时）2: 1/4截面处弯矩计算:有 艸二3L/16=枷=工=2VI =E mC，+加）=m（不计冲击时）M-= （1+u）E m（:、+r,.）=m（计冲击时）剪力计算：有A =;丄= E mC.,+；：.）=（不计冲击时）卜忻二（1+ u）E m（D+）=（计冲击时）3支点截面剪力/ - = E m（： +）=（不计冲击时）/= （1+u）E m（?，+：j,）=（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作用效应组合表序号何载作用跨中截面四分点截面支点截面Hiaxvmaxvma

10、xVx|(KN*m)(KN)(KN*m)(KN)(KN)1第一期作用02第二期作用03总永久作用（=1+2）04可变作用（汽车不计冲击）5可变作用（汽车计冲击）6标准组合（=3+5+6）7短期组合（=3+07*4+6）8极限组合（=*3+*5+*6 ）9长期组合（=3+*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B；183820ou13?假设截面受压区高度xv*设有效高度ho=h- 正截面承载力为:Y t)M|id|比山 K(ho -，)YoMu=*1 q6解 x= h卡=120mm *m满足截面承载力要求3斜截面抗剪承载力计算IV LVd0=吩假定没有弯起钢筋*

11、 . bi 二*仁一有*755*200= -+ = 1*=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YoVd =*10 切和曲o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Y 0Vj=1*=* b i =*（*1*200*750=对于板式受弯构件*i“计算值可以乘以的提高系数则* 1厂 务血歸=*10 3*1*200*750=因此卜飞;烏t * tj-i bi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 最大剪力旳取用距支座中心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 说;不小于60%，弯起钢筋（按卸岀弯起）承担的剪力百d不大于

12、40%白 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宅冒盖1-lLMr由内插可得，距支座中心h/ 2处的剪力效应旳(360. 4 - 66, 25) (6. 25 - 0. 4+_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中心距离/m承担的剪力值V /KN12345(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vsb =w 叩显誦门氏ii.

13、：.=280MPa 二=故相应于各排弯起钢筋的面积按下式计算丫血阳 3A訪=”5 * 2臥心西计算得每排弯起钢筋得面积见表 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实际面积A$b计算Asb/mn2面积12? 2598222? 2276032? 2062842? 1640252? 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 IX艺 M=&bfX （ho -扌）=*m每根？ 25钢筋可提供抵抗弯矩師=f /盘（h -；）=330* Q 七* * kN*m2根 kN*m 4 根 kN*m 6根 kN*m8根 kN*m截断

14、刚筋验算时，应考虑钢筋的锚固长度，对于HRB4O0取锚固长度为 30d=75cm4箍筋设计箍筋间距计算公式为曲二日产1 a3= b=20cmh0=75cm 仁斗=40选用10mm勺HRB335单肢箍筋则As=cm2距支座中心h0/2处的主筋为6? 25,忙=朋 有效高度ho79 4弓=80-5=75cm p =%因此 P=100p =最大剪力设计值甘尸Sv1a * 1. 12 * 0.2 * 1006 * 1* 78.5 * 280 * 200 * 75O3h - 2=Sv为因(0. 6 * 1 * 360.4)2=400满足规范要求在跨中部分选用Sv=200mm,在支座中心向跨中方向长度1倍

15、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，在由支座中心至距支点段，箍筋间距100mm其他部分箍筋间距200mm 则箍筋配筋率为：当间距Sv=100mnS寸，p sVv=100*200=%当间距Sv=200mm寸，p s/J=157/200*200=%均满足最小配箍率不小于勺要求六.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Wfk 二CC2C3 古(Es300.28d10)(mmp =s_bh (bf -b) hf式中，G= C 2=1+1 Ns=1+*45103 =514.30C3= d=25mm Es=2*105MPa

16、 b f =132cm h f =12cm h 0=75cmA =3927mm= AP bho - (bfb)hf39. 27200 * 755_(114 - 20) * 12代入Wfk公式得w=1*1* 20.07* 8“2 * 1083)=hf=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-x)2+bfX3-】(b f-b)(x-h J3 33代入数据得I cr =*3927*()2+1 *1140* 3 3-1( 1140-200)()3=*109mm3Bcr=EcI cr=*10 4*10 9=*1014N- mmB。二c0=*104*1010=*1015N

17、mm则B二一（M cr ） 2B1 ( M cr )2 直 (Ms ) Bcr1.234 * 10157. 2726 * 107 )28 /5. 1430 * 108715 =*1014N mrh1( 7. 2726 * 107 )2 1. 234 * 10(5. 1430 * 108 ) 3. 233* 1014根据上述计算结果，结构跨中自重产生的弯矩为mg= m公路-II可变车道荷载qk=m Pk=,跨中横向分布系数n =永久作用：15MGl05 * 366. 66 * 106 * 125002 48B48 * 3. 281 * 101443可变作用：fQ= i n(整+也)384B48B其中i为作用短期效应组合的频遇值系数，对汽车1 =f =*( 5 * 7.875 * 1254 + 157.51 * 1253)=Q 384 * 3. 179 * 11448 * 3. 35 * 114当采用C40混凝土时，挠度长期增长系数n二施工中可通过设置预拱度来消除永久作用挠度，则在消除结构自重产生的长期挠度后主梁 的最大挠度不应超过计算跨径的1/6。f , =*=/16=故应设置预拱度，其中跨中预拱度值为fp = n( f g+q ) =* (