整体式钢筋混凝土简支板桥方案设计书计算书

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n级5、标准跨径：Lk =6m6、桥梁横断面护轮安全带宽0.25m+硬路肩0.75m+2个行车道7m (2 0.35m) + 硬路肩0.75m+护轮安全带宽0.25m7、桥面铺装为厚H = 0.07m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o=0.9 ;2、环境条件：I类，最小混凝土保护层厚度30

2、mm ;3、材料1) 混凝土： C25fck=16.7MPa, J =11.5MPa, ftk=1.78MPa, ftd=1.23MPa,Ec =2.8 104MPa ;2) 钢筋受力主筋：HRB335 , fsd=280MPa, Es = 2.0 105MPa ,0.56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范(JTG D60-2004)3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）4、许光辉，胡明义.公路桥涵设计手册.梁桥（上册）.人民交通出版社，2000年主要尺寸拟定1、支承宽度：0

3、=0.29m2、伸缩缝宽度：0.01m3、板长：5.98m =6-2 0.014、 计算跨径：丨=5.98 -2 （0.29/ 2） = 5.69m5、净跨径：10 =5.98-2 0.29 = 5.40m6、行车道板厚：h = 0.32m7、护轮安全带高度：0.28m详细尺寸见板桥的一般构造图。作用及作用效应计算）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g1 = 1 1 h = 25kN/m 3 1m 0.32m=8kN/m;(JTG(JTG其中：1为钢筋混凝土板的容重，由公路桥涵设计通用规范D60-2004）条文说明永久

4、作用部分取25kN/m3。2、每米宽板带的桥面铺装延米重力g2 二 21 h = 24kN/m 3 1m 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范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g3 = 1 10.250.282/（8.50.252）=251 0.250.282/9=0.39kN/m;4、每米宽板带的永久作用总集度g = g1+g2 +g3 =8+1.68+0.39=10.07kN/m;5、每米宽板带的永久作用效应1 2 1 21）跨中弯矩：Mi,2,g = gl ="0.

5、07 汉 5.69= 40.76kN m ；8 8112）支点剪力：Qo,g glo 10.075.4 二 27.19kN 。22_（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13134I1 h1 0.32 = 0.0027307m12 122）每米宽板带的延米质量傀7 10【9.81=8 103 9.81 = 815.5kg/m3）每米宽板带的基频=14.8484Hz4) 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004),则汽车冲击系 数' -0.455) 动力系数取值：1.32、车道折减系数：根据公路桥涵

6、设计通用规范(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a 0.20m，宽度鸟二0.60m，贝U印=a2 2H = 0.20 2 0.07 = 0.34m ;d =b2 2H =0.60 2 0.00.74m。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范(JTG D60-2004),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。由于1.8m-0.74mv(l 3 =5.69 3 = 1.897m)1.3m-0.74mv(l 3 =5.69 3 二 1.897m)则横桥向各

7、车轮的有效分布宽度均已重叠A )按中载时(如图所示)114b T d 丨=0.74 (1.8 1.3 1.8)5.69 =7.54m332Id( = 3.79 4.9 =8.69m)则 4b = 8.69m 。平均到单个车轮，则有效工作宽度为b =8.69/4 =2.17m。B )按偏载时(如图所示)114b 勺 d 0.5 I =0.74 (1.8 1.3 1.8) 0.55.6 7.09m662I d(=3.79 4.9 = 8.69m)3则 4b = 8.69m。平均到单个车轮，则有效工作宽度为 b =8.69/4 =2.17mC）板的有效工作宽度取为|b = 2.17m b|DJ1窗1

8、1111 |1111 11111111111111 II |111行车方向1 1II1II-rJ1II13）车轮作用在板的支承处的有效工作宽度b' = b h£. 740. 321. 06m6）车轮靠近板的支承处的有效工作宽度a = b 2 x4、汽车荷载效应计算1) 车道荷载均布荷载：qk=0.75 10.5 =7.875kN/m集中荷载：pk =180 (5.69-5)/(50-5)*(360 -180) = 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度，作为每米宽简支板上分配的车道荷载来计算板的

9、内力。(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:qk7.875q k1.81kN/m2 b 2 2.17支点部分:2b"2 2.17 一qk7.875 12 b-2 1.06 ' Pk18 2.7 ' -2 b"2 1 . 0q3.17kN/mP61 0 3.4 5ok N6_ Pk1827642.05kN3)汽车荷载效应（不考虑冲击系数）跨中弯矩:M1 2,q 二1 18q|2 2 尹-q)=1- 1.81 5.69228= 67.24kN m1 1 c l汉x汉一x P汇-64丿丄(3.71-1.81) 0.56 - 0.5642

10、.05_2 6支点剪力:P' fql° 2(q'q)x/2 12=1咒03.45+1)<1.811<5.4+273.71_1.81)956/2】/2|= 108.87kN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M12,ud =1.2M12,G1.4 (1)M12,q-1.2 40.75 1.4 (1 0.45) 67.24= 185.40kN mQ°,ud =1.2Q°,g1.4(1)Q°,q= 1.2 27.19 1.4 (1 0.45) 108.87-253.63kN2、正常使用极限状态作用效应组合

11、短期效应组合为= 40. 750. 7 67. 2 4 =8 7. 82 kN mQ0,sd - Q0,G0.7Q0,q-27.19 0.7 108.87=103.39kN长期效应组合为M 1 2,ld - M 1 2,G0.4 M 1 2,q= 40.75 0.4 67.24二 67.646kN mQ0,ld - Q0,G' 0.4Q0,q-27.19 0.4 108.87-70.73kN六、截面设计与验算（一）持久状况承载能力极限状态设计一正截面承载力计算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as = 25mm，则截面有效高度为h0 = h

12、-as = 320 -25 = 295mm2）求受压区高度xx = h0 _ 尿 _2。皿1/2（匕为单位板宽，为1m）VGb“ Lc 22沃0.9"85.40"000二 295 _ 295 11.5X000=54.15mm< bh0 = 0.56 295 = 165.2mm3）求钢筋面积280A 二fdbx.5 1°00 54.1j 2224.22mm 2 fsd4）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,般也不宜小于70mm。选择HRB335钢筋：公称直径d = 20mm，外径d = 22.7mm钢筋间距选为125

13、mm，贝肪根据结构设计原理（叶见曙主编）附表1-7可知，每米宽板内实际钢筋面积为 代=2513mm2。钢筋的混凝土保护层厚度C=max规范规定最小值/m ”°mm实际 as 二 C+d ； 2 =30 22.7 2 =41.35mm，取 as = 45mm实际 h0 = h - as 二 320 - 45 二 275mm配筋率为-'min企 25130.9134%bh01000 2750.2%=minftd145汽丄= 0.198% fsd 100满足要求。td 1>-0.2%3、截面复核1）求实际受压区高度x280 沃 2513 =61.186mmv 巴0( = 0.

14、56 沃 275 = 154mm ) fcdb11.5 汉 10002) 求极限弯矩Mu njbx h0 -X 2计11.5 1000275-61.186 2 =171.97KN m0Mud =0.9 185.4 =166.86KN m满足要求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范围内）增加15%。钢筋截面积为：2513 （1 15%） = 2889.95mm2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,每米宽板内实际钢筋面积为 2855mm2，与2889.95mm2相差在5%以内，满足要求。5、安全带宽度内钢筋的布置由于安

15、全带宽度内，自重较大，则主钢筋间距取70m m,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、板内跨中截面钢筋布置见钢筋构造图。（二）持久状况承载能力极限状态设计一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内应不少于 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，G=1.0M87 822）作用长

16、期效应影响系数：C2=10.5空 =1 0.5 一 1.649M 12,ld67.6463）与构件受力性质有关的系数：本桥为板式受弯构件，C3=1.154）纵向受拉钢筋配筋率：本桥截面无受拉翼缘，hf =0?二bh0(b；-b)hf 二= °9134% °02，取-°9134%87.82 106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：=聶丁 0.8；25275 二 146.066MPa6)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,d = 20 mm7)最大裂缝宽度计算30+ d )Wfk 8C2C3 亠Es 10.28+10

17、P 丿30 20146.066=1.0 1.646 1.155 I2.0 汇 10510.28 +10汇 0.009134丿= 0.187mm< Wfk 丨=0.2mm满足要求。2、变形验算1)开裂截面的截面特性(1) 截面换算系数：*号滸=7.143(2) 开裂截面换算截面受压区高度b山隹AsJ7.143 汉 2513丄 2汉1000汉275=汉 J1+110007.143 汉 2513=83.02mm(3) 开裂截面换算截面惯性矩1 3 2 Icr = bx n鳥EsAs ho -x3=扌><1000><83.023 +7.143x2513 乂 (27583.

18、02 f=190733479.87661584182.6 =8.523 108mm4(4) 开裂截面抗弯刚度Bc厂 EJer =2.8 104 8.523 108 =2.3864 1013N mm22)全截面换算截面的截面特性(1) 全截面换算截面面积A =bh+(%s 1、A-1000 3207.143-12513=335437.36mm2(2) 全截面换算截面受压区高度1 2-bh -: Es-1 Ash。2 sx二厶A01 2-1000 32027.143 -12513 275335437.3651200000 4245273.725335437.36=165.29mm(3) 全截面换算

19、截面惯性矩bh3 +bh Th_x) +(a1121212丿1000 3203 1000 320： i 1 320-165.2912+ (7.143-1 )7513 江(275-165.29$-2730666666.7 8954912 185808438.7 = 2.925 109mm4(4) 全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩WoIh -x73= 1.89 10 mm92.925 10320 -165.29(5) 全截面换算截面的面积矩1 21273S = bx =沖 1000 165.29 =1.366 10 mm2 2(6) 全截面抗弯刚度& =0.95Ecl0 =0.95 2.8 104 2.925 109 = 7.78 1013N mm2(7) 塑性影响系数y2S02 1.366 1071.89 1