整体式简支板桥设计计算书

1、整体式钢筋混凝土空心简支板设计计算书一、技术标准1、 设计荷载:行车道:城-A 级 人行道:3.0KN/m 2 2、 桥长:根据实际情况及公路桥涵设计通用规范JTJ D602004 第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求,确定为跨径等于14.5m 的单跨钢筋混凝土空心简支板桥。桥梁全长43.5m ,跨径组合为三等跨3×14.5m 。 3、桥面宽度:桥全宽20m ,中间双向四车道,两侧人行道桥面横向布置为:2×4 +12 =20 m4m 人行道+12m 机动车道+4m 人行道4、桥面横坡:双向1.5%5、人行道横坡:1.5%6、设计安全等级: 二级7、结构重要系数: 0.1=o

2、8、主要设计材料:(1混凝土强度等级:主梁拟用C 30;MPaf ck 1.20=MPa f tk 01.2=MPa f cd 3.14=MPa f td 43.1= MPa E c 41000.3= 混凝土容重r=24kN/m3, 钢筋混凝土容重r=25kN/ m3。(2钢材初步选取:直径大于或等于12mm 时采用HRB335级,指标: MPa f yk 335= MPa f f y y 300'= MPa E s 5100.2=直径小于12mm 时采用HPB235级钢筋,指标:MPa f yk 235= MPa f f y y 210'=MPa E s 5101.2=9、设

3、计依据:(1公路桥涵设计通用规范JTJ D602004(2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D622004 (3 城市桥梁设计荷载标准CJJ 77-98二、结构简介:三等跨混凝土简支空心板桥,桥梁全长3×14.5m=43.5m ,桥面宽度20m 。施工方式为整体式现浇,在已有桥墩上设置支座。桥面横坡1.5%,梁高80cm ,顶板厚10cm ,底板厚10cm ,隔板厚度15cm 。隔梁及空心由跨中向支座对称布置,空心长度1m ,间距18cm ,横隔梁厚度为15cm ,两端设有端横隔梁,。 计算跨径:(n o l l 05.1min l ;计=mm l o 11900400

4、11500=+= mm l n 12990129011700=+=故: (mm l l n o 124951190005.112990min 05.1min l =;计三、几何特性计算截面面积:A=15.8425-25×0.282744=8.7739m ²惯性矩: I=0.8437-25×0.0063=0.68624m四、主梁内力计算(一、恒载内力计算恒载集度主梁:kN/m 219.347525.08.7739g 1=横隔板:kN/m36.36495.120.2525915.0282744.02565.1282744.0(g 2=+=栏杆: kN/m 725.3g

5、 3= 人行道: kN/m 7422548.1g 4= 桥面铺装: kN/m 2361.95231407.4g 5=合计: 460kN/m kN/m 9436.458g =恒载作用下梁产生的内力计算:g=460kN/m Mxg=460kN/mBAkN l g R R B A 85.28732495.1246021=(222x l xg x x g x l g M x -=-=2(22x l g x g l g Q x -=-= (二、活载内力计算采用直接加载求活载内力,公式为:i i i y P m S +=1(S 所求截面的弯矩或剪力;汽车荷载冲击系数,据通规基频公式:ccm EI l f

6、212=g G m c =式中 l 结构计算跨径(m;E 结构材料的弹性模量(N/,c I 结构跨中截面惯矩(4m ;c m 结构跨中处的单位长度质量(kg/m ; G 结构跨中处延米结构重力(N/m ;g 重力加速度,g=9.81(m/s ²><=HZHZ HZ f 5.1145.9104161.26281.96862.010100.3495.12214.336421据通规4.3.2条,38.00157.0ln 1767.0=-=f 多车道桥涵的汽车荷载折减系数;本桥面为双向四车道,但实际上横向仅能布置三车道,故=0.78;i m 沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数

7、,整体式现浇板i m =1.0;i P 车辆荷载的轴重或车道荷载;i y 沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。 1、跨中截面 m kN M q =+=2.42484495.12495.125.224495.12140(378.038.1 m kN M =8.9364495.12495.1240.3(2人 B kN Q q 2.415495.125.05.375.0140(378.038.13=+= kN Q 5.37495.125.043(23=人2、支点截面m kN M q =0 B kN Q q 7.1208495.1215.05.371140(378.038.1=+= kN Q

8、0.150495.1215.040.3(2=人(三、内力组合 五、截面设计及强度复核(一正截面设计:以跨中截面为控制截面, 据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D622004第9.1.1条, 板底主筋保护层厚度30m, 由于荷载较大, 拟配双层筋,则取:,55mm a s =800-55=745mm1、判断截面类型:mKN m KN h h h b f f o f cd >=-=-7.1803119877210.0745.0(10.020103.142(3''故属第一类受弯截面 2、求受压区高度X据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D62200

9、4公式5.2.21:2(0xh x b f M cd d -=即: 2745.0(20103.147.180310.13x x -=整理: 0065332246.0745.05.02=+- 解得: =mm093570412.0(396.121大于梁高,不满足要求3、求钢筋面积S A28.89203300570412.93200003.14mm f x b f A y cd s =选用451根直径16mm 的HRB335级钢筋(分两层,底层285根,二层166根,其面积为S A =90696.12m m=>>-=%215.045%2.0%158.1282744250687.74520

10、0001.90696y t sv f f 结论:满足最小配筋率的要求。55.0243.03.14300%158.1=<=b 结论:满足适用条件要求。(二 斜截面设计1、截面尺寸复核:据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D622004 第5.2.9条:kN V d 9.53509.53500.1=kNAf k cu 7.21881282744251.74520000(301051.01051.03,3=-=- 其中: d V 验算截面处由作用(或荷载产生的剪力组合设计值(kN ;结论: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:据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设

11、计规范JTJ D622004第5.2.10条:kN V d 9.53509.53500.1=KNA f otd 5.1.7001282744251.74520000(43.125.11050.01050.0323=-=- 其中:2 预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件为1.0;td f 混凝土抗拉强度设计值;1.25板式受弯构件提高系数;结论:可不进行斜截面抗剪承载力的验算。六、板梁的正常使用极限状态验算: (一、板梁的施工阶段应力复核:由于采取整体现浇法施工,无需吊装,不用进行施工阶段应力复核。 (二、板梁的最大裂缝宽度验算: 据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D622004

12、第6.4.3条,最大裂缝宽度计算公式:1028.030(321+=dE C C C W sssfk1C 钢筋表面形状系数,带肋钢筋,取1.0; 2C 作用(或荷载长期效应影响系数,43845.19.120683.105835.015.012=+=+=s l N N C 其中:短期效应组合: m KN N s =+=9.120688.9360.138.12.42487.02.8977长期效应组合:m KN N l =+=3.105838.9364.038.12.42484.02.89773C 与构件受力有关的系数,钢筋混凝土板式受弯构件取1.15;ss 钢筋应力,按桥规JTJ D622004第6

13、.4.4条计算;2876.20593.54800(1.9069687.0109.1206887.06=-=os s ss h A M d 钢筋换算直径;596.232225(1042225(104222=+=iii dn d n d i据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D622004第6.4.2条,钢筋混凝土构件容许最大裂缝宽度: =0.20mm01158.01028.01630(100.22876.20515.143845.10.15+=fk W=0.197mm< mm W 2.0=结论:板梁的最大裂缝宽度满足规范要求。(三、板梁的变形验算:据公路钢筋混凝土及预应力混凝

14、土桥涵设计规范JTJ D622004第6.5条:板梁挠度验算公式为:Bl M S f o2=其中: S 挠度系数, 5/48;o l 计算跨径,12.495m;B 刚度。cro s cr scr oB B MM M M B B -+ =221其中:受压区高度:mm 6.93=67.6100.3100.245=c s s E E n 全截面换算截面惯性矩:223(1(21(121x h A n x h bh bh I o s s o -+-+= 4622410286.2414369221(46425mm x D h D D =-+-全截面抗弯刚度:2106410465.688095210286.

15、2414369100.395.095.0mmN I E B o c o =开裂截面换算截面的惯性矩: 23(3-+=h A n x b I s s cr236.931.745(1.9069667.636.9320000-+=4610251.262236mm =开裂截面抗弯刚度:2106410753.78670810251.262236100.3mmN I E B cr c cr =构件受拉区混凝土塑性影响系数:654.3166002568002000028001.90696167.6(2107739.822326=- -+=o o W S 开裂弯矩:mmN W f M o tk cr =-=7

16、881028026166002568002000001.2654.332 代入公式求得:6880952 .465´ 1010 N × m m2 2 2 N × m m ö éæ 7881028026 N × m m ö ù 6880952 .465´ 1010 N × m m2 æ 7881028026 ç ÷ + êç1 - ÷ ú´ .9 KN × m ø ê 12068 .9 KN × m ø ú .753´ 1010 N × m m2 è 12068 ëè