16m钢筋混凝土空心简支板桥设计

1、石家庄铁道大学毕业设计16m钢筋混凝土空心简支板桥设计16m of reinforced concrete hollow simplysupported bridge on design2012届高等技术学院专业道路桥梁学号20095126学生姓名朱建明指导教师赵曼完成日期2012年5月25日毕业设计成绩单学生姓名朱建明学号20095126班级高 0906-1专业道路桥梁工程技术毕业设计题目16m钢筋混凝土空心简支板桥设计指导教师姓名赵曼指导教师职称讲师评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小 组组长得分成绩：院长（主任）签字：年月日毕业设计任务书16m钢筋混凝土空心简支板桥设计学生姓名朱建明学号

2、20095126班级承担指导任务单位土木工程学院导师姓名0906-1 专业道路桥梁工程技术赵曼导师职称 讲师一、基本设计资料1. 桥位地形图、地质图、地质勘查资料2. 技术标准（1）设计荷载：公路级（2）桥面宽度：上下行各两车道3. 主要材料（1）混凝土：混凝土空心简支板和较缝采用C40混凝土（2）钢材：采用R235钢筋、HRB335钢筋二、设计内容1. 方案比选；2.结构尺寸的拟定；3. 内力计算；4.内力组合和配筋；5.结构强度、挠度和裂缝宽度计算6.设计支座；7. midas电算；&下部结构（视时间而定）三、基本要求1. 毕业设计说明书：不少于10000字2. 绘图要求：CAD绘

3、图不少于2张A3图纸，手工绘图1张A33. 英文翻译不少于3000中文4. 查阅期刊文献不少于10篇四、应收集的资料及参考文献1.中华人民共和国行业标准.JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范S.北京：人民交通出 版社，20042中华人民共和国行业标准.JTG D62-2004公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范S. 北京：人民交通出版社，20043. 易建国.混凝土简支梁（板）桥M.北京：人民交通出版社，20064. 葛俊颖.桥梁工程ML北京：中国铁道出版社，2007五.査阅文献，完成英文翻译和开题报告 拟定结构尺寸，完成内力计算5. 沈蒲生.混凝土结构设计原理M.北京：人民交通出版

4、社，2006 进度计划第1周第1周第2周第4周结构配筋和验算 绘图、文整和答辩教研室上任签字毕业设计开题报告题目16m钢筋混凝土空心简支板桥设计学生姓名朱建明 学号20095126班级 0906-1 专业道路桥梁工程技术一、文献综述桥梁是一种功能性的结构物，从古至今，人类从未停止过对桥梁美学的追求，很多 桥梁被建成令人赏心悦目的艺术品，具有鲜明地时代特征，至今仍被人们所赞颂。随着经济的迅猛发展，四通八达的交通网路变得越來越迫切。这样各种跨河、跨峡谷、 跨海峡以及城市立交桥亟畫修建。为了能够迅速的熟悉设计及施工的设计流程，快速的适应 外部设计环境，需要我们具备良好的设计能力，同时在学握前人技术的

5、基础上，做到有所创 新。此外，通过设计，还能够提高我们的综合能力：1、培养分析和解决问题的独立工作能力。2、提高绘图、计算、査阅文献、使用规范手册和编写技术及计算机辅助设计计算等基 本技能，使学生了解生产设计的主要内容和要求。3、掌握小型桥梁设计原则、设计方法和要求。4、树立正确设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风，为桥梁 建设事业服务。二、设计现状和发展趋势板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋凝土 和预应力混凝土结构；可以做成实心和空心，就地现浇为适应冬种形状的弯、坡、斜桥，因 此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中广泛采用。尤其是

6、建筑高度受到限制和平原区 高速公路上的中、小跨境桥梁，特别受欢迎，从人可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省 土方工程星。实心板一般用于跨径13M以下的板桥。因为板高较小，挖空量较小，空心折模 不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13M跨 径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝；后张法可用单根 钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚，立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次 性成孔材料如预制薄壁混凝土或其他材料。钢筋混凝土和预应力混凝土板桥，其发展趋势为: 采用高标号混凝土，为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构；预应力方式和锚

7、具多 样化；预应力钢材一般釆用钢绞线等。板式桥出现在现在桥梁技术中，钢板梁桥和钢桁架板桥出现的最早，以后混凝土桥梁以其 经济性和便于维护的优势，得到了长足的发展。1984年建成的湖北省沙洋汗江桥是首座跨径 超过100米的连续板桥，跨径超过100米的连续板桥还有广州大桥、江门海外桥、惠州东江 桥、贵州省思南乌江桥等。我国的钢管混凝土板桥的应用与发展已引起国外关注，成为了一 个桥梁大国强国。三、预期达到的目标(1) 学会搜集资料，寻求帮助，及综合运用资料的能力。(2) 养成独立思考，分析问题，解决问题的能力。(3) 对空心板桥有一定了解，学会一套桥梁设计计算的软件，并会运用来设计计算。(4) 通过

8、设计了解空心板桥的一些优缺点，对空心板桥的结构有充分的认识了解。(5) 圆满完成设计，在设计的时候能有所创新，有所收获。四、本设计的主要工作及采用的方法1、合理选择桥型，正确拟定结构尺寸；2、内力计算及成果汇总；3、配筋设计以及强度验算；4、刚度及稳定性验算；5、正确的使用桥梁计算软件；6、正确使用规范和手册。五、进度计划第1周第1周 査阅文献，完成英文翻译和开题报告第2周第4周 拟定结构尺寸，完成内力计算第5周第6周 结构配筋和验算第7周第8周 绘图、文整和答辩时间年 月 日该桥为北京市某公路上的一座桥梁，桥梁跨越河塘，无通航要求。该桥运用所学 的理论知识及结合毕业实习的现场实际经验，通过计

9、算及运用计算机应用软件，釆用 计算机及手绘出图。该工程钢筋混凝土结构的结合形成及各种原材料计算使用对本人有很大的启发, 完成一座桥梁的设计必需先进行调查研究，了解设计深度，对不同设计方案的比较, 采用可行的经济合理的方案，考虑各种荷载，得出该桥梁的结构可靠度，按照国家设 计及施工规范、强制性条文的要求，利用所学知识，在指导教师的指导下，根据不同 的结构，选择结构计算单元，进行荷载计算、竖向荷载作用下内力计算、水平荷载作 用下的内力和弯矩计算、截面设计、主梁设计、基础设计（采用钻孔桩基础计算配筋）， 确定截面的配筋还应满足构造要求。施工图中，结构及构件尺寸的标注要齐全,受力钢 筋、箍筋及构造钢筋

10、的编号清楚、正确。受力钢筋的锚固、连接及截断位置清楚正确。 通过本次的毕业设计，使我对桥梁工程的形成及起步初始阶段怎样利用所学的知识进 行一个综合认识，为今后涉或进入该行业打好良好的基础。关键词 桥梁，钢筋混凝土结构，内力，计算配筋。AbstractThis bridge's for Beijing some development zone main yang or male principle on bridge, bridge spanning river pond, nonnavigation request. This bridge utilization studies t

11、he theoretical knowledge and the union graduation fieldwork's scene practical experience, through the computation and the utilization computer application software, uses the computer to leave the charThis project reinforced concrete structure's union forms and each raw material computation u

12、se has the very big inspiration to myself, completes a bridge the design to probably conduct the investigation and study first, understands the designed depth, to the different design proposal's comparison, uses the feasible economical reasonable plan, considered that each kind of Dutch carries,

13、 obtains this bridge structure reliability, according to the national design and the job specification, the compulsory article's request, uses studies the knowledge, in instructs under teacher's teaching with skill and patience, according to the different structure, the choice structure comp

14、uting element, carries on the load computation, under the vertical load function the endogenic force computation, under the horizontal load function's endogenic force and the bending moment computation, the section design, the king post design, the foundation design (use drill hole pile foundati

15、on computation reinforcing bars), true decides the section the reinforcing bars also to satisfy the structure request. In the construction drawing, the structure and component size's labelling must be complete, the working reinforcement, the stirrup and the structural reinforcement serial number

16、 is clear, is correct. Working reinforcements anchor, connects and interrupts the position clearly correct, through this time graduation project, will cause me the knowledge which how to use to bridge building's formation and the start preliminary stage studies to carry on a synthesis understand

17、ing, is the present fords or enters this profession to build the good foundation.Keywords: Bridges, reinforced concrete structure, the internal force, the calculation of reinforcement.目录第1章设计依据11.1工程概况：11.2技术标准11.3地质条件11.4主要材料11.5方案比选1第2章 总体布置和结构尺寸52.1设计资料52.1.1桥梁跨径和桥宽52.1.2设计荷载52.2主梁截面尺寸拟定5第3章结构内力计

18、算73.1内力计算说明73.2几何特性计算73. 2.1毛截面面积力73. 2. 2毛截面重心位置73. 2. 3空心板毛截面对其重心轴的惯矩I83.3作用效应计算93. 3.1永久作用效应计算93. 3.2可变作用效应计算103.4作用效应组合20第4章 截面配筋和复核计算234.1配置主筋234.2持久状况截面承载能力极限状态计算254.3斜截面抗剪承载力计算264.4持久状况斜截面抗弯极限承载能力验算30第5章 持久状况正常使用极限状态下的裂缝宽度验算31第6章 持久状况正常使用极限状态下的挠度验算33第7章支座计算367.1确定支座平面尺寸367.2确定支座的厚度377.3验算支座偏转

19、情况387.4验算支座的抗滑稳定性39第8章迈达斯电算图40第9章结论42参考文献43致谢44附录外文资料翻译45石家庄铁道大学毕业设计第1章设计依据1.1工程概况：本桥为北京市某公路上的一座桥，无通航要求。设计全桥全长48米，桥两边与 公路平稳连接，以保证车辆运行的舒适平稳性。1.2技术标准1）路线道路等级：一级道路2）设计行车速度：60km/h3）桥面总宽，双向四车道，两侧设人行道、安全带4）车辆荷载标准：汽车荷载按公路【I级，人群荷载为3.0kN/m25）通航标准：无通航要求6）设计洪水频率：100年一遇4）桥面坡度：横坡1.5%、纵坡2%或参考规范设计1.3地质条件该处的地质条件较差，

20、表层4米的范围内为沙烁石土，接着为2.5米的粘土，中 层有5米以上沙烁石土，下层为灰延。1.4主要材料1）混凝土：混凝土空心简支板和较缝采用C40混凝土2）钢材：采用R235钢筋、HRB335钢筋1.5方案比选在桥梁方案比选中，要注意以下四项主要标准：安全、功能、经济与美观。其 中以安全与经济为重。安全标准可从行车安全、通航安全、基础地质条件的安全与施 工安全等几个方面考虑。行车安全主要通过桥面设施的布置来实现。桥梁的功能包括 两个方面：一是跨越障碍（河流、山谷或线路），二是承受/荷载。在比选方案时，应 石家庄铁道大学毕业设计选择传力路线直接、简捷的结构形式，以保证结构受力的合理性。过去对桥下

21、的功能 重视不够，现在由于航运事业的发展，需要十分重视桥下的通航净空。经济性主要从 造价、工期及养护维修方面考虑。造价：主要包括材料费、人工费及机具设备费；人 工费和机具设备费的标准各地区有很大差别，可根据概预算定额标准进行估算：养护 及维修：桥梁在规定使用期限内经常维修费用的多少需要考虑，混泥土桥的养护和维 修费用比刚桥要低得多，当遭受军事或自然因素破坏后的修复，梁式桥比拱式桥方便。 至于桥梁美观，我国基本建设的方针是“经济、适用和在可能条件下注意美观”，大 量的公路桥和铁路桥设计时应遵守这一要求，但在特大桥'城市桥以及位于风景区的 桥梁，应注意选择美观的桥型方案。鉴于地质、地形情况

22、。该处地势平缓，故比选方案主要釆用简支梁桥和连续梁桥 形式。根据安全、适用、经济、美观的设计原则，我初步拟定了三个方案。方案一：混凝土简支T型梁桥本桥的横截面采用T型截面。防收缩钢筋采用下密上疏的要求布置所有钢筋的焊 缝均为双面焊，因为该桥的跨度较大，预应力钢筋釆用特殊的形式布置，这样不仅有 利于抗剪，而且在拼装完成后，在桥面上进行张拉，可防止梁上缘开裂。优点：制造简单，整体性好，接头也方便，而且能有效的利用现代高强材料，减 少构件截面，与钢筋混凝土相比，能节省钢材，在使用荷载下不出现裂缝等。缺点：预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，使桥面铺装加厚等。施工方法：采用预制拼装法（后张法）施工，即

23、先预制T型梁，然后用大型机械 吊装的一种施工方法。其中后张法的施工流程为：先浇筑构件混凝土，并在其中预留 孔道，待混凝土达到要求强度后，将预应力钢筋穿入预留的孔道内，将千斤顶支承与 混凝土构件端部，张拉预应力钢筋，使构件也同时受到反力压缩。待张拉到控制拉力 后，即用夹片锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其预压应 力。最后，在预留孔道内压注水泥浆。使预应力钢筋与混凝土粘结成为整体。方案二：混凝土连续箱形梁桥本桥采用单箱单室的截面形式及立面图，因为跨度很大（对连续梁桥），在外载 和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩大 于跨中截面的正弯矩，因此

24、，采用变截面梁能符合梁的内力分布规律，变截面梁的变 化规律采用二次抛物线。优点：结构刚度大，变形小，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，线条明快 简洁，施工工艺相对简单，造价低，后期养护成本不高等。缺点：桥墩处箱梁根部建筑髙度较大，桥梁美观欠佳。超静定结构，对地基要求 高等。施工方法：采用悬臂浇筑施工，用单悬臂一连续的施工程序，这种方法是在桥墩 两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、 模板继续施工。方案三：混凝土空心板桥本桥横断面采用8快空心混凝土板优点：预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特 性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构

25、轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢 筋混凝土结构大得多的跨越能力。采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便， 方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。鉄点：行车不顺，同时桥梁的运营养护成本在后期较高。施工方法：釆用预置装配（先张法）的施工方法，先张法预制构件的制作工艺是 在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照 支立模板一一钢筋骨架成型一一浇筑及振捣混凝土一一养护及拆除模板的基本施工 工艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间 的黏结作用，使构件获得预应力。表11方案比选表方案设计方案一设计方案二

26、设计方案三适用性各梁受力相对独立，避免超静定梁的复杂问题，行车较舒适。箱形截面抗扭刚度大， 可以保证其强度和稳定 性，有效的承担正负弯 矩，桥梁的结构刚度大， 变形小，行车平稳舒适。空心板截面，减轻了自 重，而且能充分利用材 料，构件外形简单，制 作方便，方便施工，施 工工期短。美观性构造简单，线条简洁全桥线条简洁明快，与用 围环境协调好，因此，W 型美观全桥线条简洁，但桥孔0 度多，因此显得有些繁自 影响桥型美观上表施工难易等跨径布賈,细部尺寸 相同，可以重复利用模 板预制，施工较为方 便。相对简支梁桥的施工 要更复杂。相对于简支T型梁和连 续箱形梁施工较简单。经济性等截面形式能大壘节 约模

27、板，加快建桥进 度，简易经济，但不能 充分利用截面作用，基 础设计虽大。连续梁刚度大，变形小，伸! 能充分利用高强材料的特性 结构轻型化，跨越能力强。充分发挥了高强材料的 特性，而且提高了混凝 的抗裂性，促使结构轻 型化。后期养护成本较 高从安全性来讲，三方案均能满足行车安全和通航要求，但是混凝土简支空心 板桥的施工技术更加成熟，施工安全性能高。从功能性来讲，混凝土T形梁桥的行车 条件好，更加平顺，且承载能力好。从经济性来讲，混凝土简支空心板桥使用的设备 少，钢材使用量相对较少，不像混凝土连续箱型梁桥跟钢构桥那样多，造价上面也较 低。从美观性来讲，很显然箱型更加漂亮。因为桥梁比选的四个主要标准

28、中安全跟经济放在首要位置，所以尽管箱型梁 桥更加漂亮，我们还是选择外观不是那么耀眼但是安全性跟经济性更加好的混凝土空 心简支板桥。12第2章 总体布置和结构尺寸2.1设计资料2.1.1桥梁跨径和桥宽桥长：48m梁髙:80cm跨径：标准跨径人=16.00m；计算跨径/ = 15.60m o桥面净空：1.0m+ 12.0m + 1.0m2.1.2设计荷载汽车荷载：公路二级；人群荷载：3.0kN/m2o2.2主梁截面尺寸拟定取桥面净空为净1.0m + 2x6.0m+1.0m,全桥宽采用8块C40预制混凝土空心板, 每块空心板宽174cm,空心板全长15.96m。全桥空心板横断面布宣和每块空心板截 面

29、及构造尺寸如下图。图21 桥梁横断而图（尺寸单位：cm）图22中跨空心板截而构造及尺寸（尺寸单位：cm）图23边跨空心板截而构造及尺寸（尺寸单位：cm）第3章结构内力计算3.1内力计算说明桥梁的内力计算包括多个方面，主要作用就是为了计算在各种条件下桥梁所能承 受的负重，以及什么情况下达到桥梁的极限状态，从而保证施工和使用的安全。桥梁 的内力计算主要包括行车道板的内力计算、 主梁内力计算。下面来做具体介绍。3.2几何特性计算3.2.1毛截面面积AA = 174x70-2x46x14-4x-2x(-!-x5x2.5 + 5x2.5 + -x9x5)2 2 2=7485.8cm23.2.2毛截面重心

30、位置全截面对1/2板高处的静矩:洛。上® »(严 + 3。) + 5><2.5心3+严56(3咛=2828.3cm2餃缝的面积:= 2x(1x5x9,2.5x94x2.5x5) = 102毛截面重心离1/2板高处的距离为:鵲心映向下移）钱缝重心离1/2板高处的距离为:2828.3-102.5=27.6cm323空心板毛截面对其重心轴的惯矩I由图3-4,每个挖空的半圆面积为A ：=1/?2=-x232= 83 lcm22 2半圆重心轴:4R4x233兀=97.6mm半圆对其自身重心轴00的惯矩为I：T =000686d4 = 0.00686 x464 =30715

31、cm4由此得空心板毛截面对重心轴的惯矩I：174X7O3r 46x431I = -174x70x0.382-2x +46x14x0.3* -2xl662x9.76212 12 .=2.48xl0lomm4(忽略了较缝对自身重心轴的惯矩)空心板截面的抗扭刚度可简化为图4的单箱截面来近似计算：_ 4b2h2 _ 4x(174-8)2x(70-7)2T= 2h 功二 2x(70-7) 2x(174-8) 3022= 166.2xlOl(,cm4O图31挖空半圆构造（尺寸单位：cm）图3-2计算Ip的空心板截而简化图（尺寸单位：cm）3.3作用效应计算3.3.1永久作用效应计算空心板自重（第一阶段结构

32、自重）幻& =Ay=7485.8x 10如25= 18.71 KN/m桥面系自重（第二阶段结构自重）g2人行道板及栏杆重力参照其他桥梁设计资料，单侧重力取用12KN/mo桥面铺装上层6cm沥青混凝土，下层采用采用等厚度10cm水泥混凝土，则全桥 宽铺装每延米总重为：（0.06x23+0.1x25） xio=38.8KN/m上述自重效应时在各空心板形成整体后，再加至板桥上的，精确地说由于桥梁横 向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不相同的，本桥为计算方便近似按各板平均 分担来考虑，则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：12x2+38.8g2=-=7.85KN/m餃缝重（第二阶段结构自重

33、）亦=（102.5 + 1x60）x10 x24 = 0.39KN/m由此得空心板的每延米总重力&为:g 1=91=1 &7lkN/m （第一阶段结构自重）g【=g2+g3=7.85+0.39=&24KN/m （第二阶段结构自重）纤&=g +g【|=l&71+8.24=26.95KN/m庄此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表3.1。表3.1永久作用效应汇总表项目作用效应M（kNm）作用效应Q（kN）荷载种类g(KN/m)l(m)跨中1/4跨支点1/4跨跨中一期宜载18.7115.60506.8380129.9564.970二期恒载&am

34、p;2415.60169.74127.343.521.760恒载合计26.9515.60676.54507.4173.586.7303.3.2可变作用效应计算本桥汽车荷载采用公路一11级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。桥规规 定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路一I级的车道荷载由均布荷载和集中荷载两 部分组成，分别为：qk=10.5x0.75=7.875KN/mPk=180+（360警15.6-5） x0 75=166 8KN/皿的而在计算剪力效应时，集中荷载标准值人应乘以1.2的系数，即计算剪力时Pk =1.2xPk=l .2x 166.8=200.16KN按桥规车道荷载的均布荷载应满布于

35、使结构产生最不利效应的同号影响线上, 集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考 虑多车道折减，四车道折减系数为0.67。（1）汽车荷载横向分布系数计算i_空心板的荷载横向分布系数跨中和恳处按较接板法计算，支点处按杠杆原理法计 算，支点至4舟之间按直线内插求得。1）跨中及2处的荷载横向分布系数计算首先计算空心板的刚度系数人由前面计算:4Glr/=2.48xlO,ow/n4/T = 166.2xlO,omm4h = 175cm = 1740/zz/w/ = 15.6/w = 15600""将以上数据代入，得:y=5.82.48 xlO10166

36、.2 x IO10x(174015600)2 =0.0011求得刚度系数后，即可按其査公路桥涵设计手册（梁桥）上册第一篇附录（二） 中8块板的较接板桥荷载横向分布影响线表。由内插得到r=0.0011时1号至4号板 的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表3.2中。由表3.2画出各板的横向分布影 响线，并按横向最不利位置布载，求得二车道下各板在不同荷载作用下的横向分布系 数。各板的横向分布影响线及横向最不利布载见图36。由于桥梁横断面结构对称， 所以只需计算1号至4号板的横向分布影响线坐标值。1号板隔汽=*工7 汽=£(0.220+0.140 + 000+0.078) = 0.265人群

37、荷载:表3. 2各板荷载横向分布影响线坐标值表作用位置板号1234567810.2410980.1510.1170.0920.0750.0650.06020.1980.1940640.1270.1000.0820.0700.06530.1510.1640690.1480.1160.0950.0820.07540.1170.1270.1480.1590.1430.1160.1000.092各板荷载横向分布系数计算如下（参照图3-3）加人=人=0.260+0.052 = 0.3122号板叫汽=5 工 汽=*(090+060+0.120+0.080)= 0.275人群荷载：加人=y % 人=0.22

38、0 + 0.060 = 0.2803号板叫汽=丄工久汽=-(0.160 + 0.160 + 0.130 + 0.090)= 0.2702 2人群荷载:加人=工久人=030+0.070 = 0.2054号板叫汽工 =£( 020+055 + 06() + 004)= 0.270人群荷载:加人=> a 人=0.100+0.084 = 0.184石家庄铁道大学毕业设计16L-CLO.；35 U51316C3弭吐分伪毗图33各板横向分布影响线及横向最不利布裁图（尺寸单位：cm）各板横向分布系数计算结果汇总于表3.3。由表3.3中数据可以看出：两行汽车 作用时，2号板为最不利。为设计和施

39、工方便，各空心板设计成统一规格，同时考虑 到人群荷载与汽车荷载效应相组合，因此，跨中和1/4处的荷载横向分布系数偏安全 地取下列数值：加人=0.280表3.3各板荷载横向分布系数汇总表板号横向分布系数1234叫汽0.2650.2750.2700.270加人0.3120.2800.2050.1842）车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由图3-7, 34号板的横向分布系数计算如下：图3-4支点处荷载横向分布影响线及最不利加载图（尺寸单位：cm）两行汽车：m?汽十1.0 = 0.5人群荷载：m人=03）支点到%处的荷载横向分布系数按直线内插求得空心板

40、的荷载横向分布系数汇总于表3.4。表3.4空心板的荷载横向分布系数作用位置作用种类跨中至%处支点汽车荷载人群荷载0.2750.2800.5000汽车荷载冲击系数计算桥规规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数"；“按 结构基频/的不同而不同，对于简支板桥：当 / < 1.5Hz 时， = 0.0 ;当 />14H 时，“=0.4 ;当 1 .5Hf<14 时，/ = 0.1767yift0. o式中：I结构的计算跨径（m）；E结构材料的弹性模N/m2；/c结构跨中截面的截面惯矩m4；叫结构跨中处的单位长度质量，叫= G/£；g重力加速度，g=

41、9.81m/s<>由前面计算，G = 22.243 / m = 22.24 xlN/mI = 15.6mIc =2.48xlOlo?nm4 =2.48xl0"2m4p25xl04xl0“x248xlo"V 22.24X103 9.81由公预规査得C40混凝土的弹性模量E = 3.25xlO4Mpa,代入公式得: = 3.85(Hz)则:“ =0.1767 In 3.85 - 0.0157 = 0.2221 I “ = 1.222可变作用效应计算石家庄铁道大学毕业设计1)车道荷载效应计算车道荷载引起的空心板跨中及齐截面的效应(弯矩和剪力)时，均布荷载 qk应满布于

42、使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载Pk (或人)只作用 于影响线中一个最大影响线峰值处，见图35。跨中截面弯矩："汽=+ Pkyk)(不计冲击时)车道荷载：不计冲击：M汽=lx0.275x(105x30.42 + 222.4x3.9) = 326.4(kN/m)计入汽车冲击“汽=(1 +“)舸仏以+也)=1.222 x 1x 0.275 x (105x 30.42+222.4x 3.9)= 398.8(KN/m)剪力：除=£m( q 尸(不计冲击时)车道荷载：不计冲击除+= lx0.275x 105xl.95 + 266.9x=42.3(KN)计入冲击喩=(l+

43、“)§m仏依+ R%)(= 1.222xlx0.275x 105x 1.95+ 266.9 x-l2丿= 51.7(kN)"4截面(参照图35)弯矩：M汽(幺依+ %)(不计冲击时)两行车道荷载：不计冲击 M汽=1 x 0.275 x(105x 22.82 + 222.4 x 2.925 ) = 244.8 (kN/m)计入汽车冲击M汽+= 1.222xlx0.275x(10.5x 22.82 + 222.4 x 2.925)=299.1 (kN/m)剪力：除=m( q GR+ 了(不计冲击时)两行车道荷载：不计冲击除=§m(弘依+ RyJ= lx0.275x(1

44、05x5.8 + 266.9x 扌=71.8(kN)计入冲击除=(1 +“)舸仏俄+ R%)=1.222x1 x0.275xf 10x5.84-266.9x2I4丿= 87.7(kN)支点截面计算支点截面由于车道荷载产生的效应时，考虑横向分布系数沿空心板跨长的变 化，同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载 标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处，见图36。不计冲击K. = 1 x 0.275 x 105 x 7.8+* X (0.5 0.275) x 罟 x 10.5 + 266.9 x 1 x 0.5 = 160.6 (kN)计入冲击 V=1.222

45、x 156.3 = 192.8(kN)2)人群荷载效应人群荷载是一个均布荷载，其大小按桥规取用为3.5kN/m2o本桥人行道宽度 为净宽1.0m,因此A=3.5xl.0 = 35(kN/m)o人群荷载产生的效应计算如下(参照 图35及图3-6 )<>跨中截面弯矩：M人二m 人q人0耐=0280x35 x30.42 = 29.8(kN / m)剪力：= mAq人必=0.280x35xl.95 = 1.91(kN)石家庄铁道人学毕业设计Pk=222 4kNI I II I I I I I I I I I 5kN/m静啊腸強1/4=3. 9mQ =30. 42m2P k=266. 9kN

46、/P-z7.finl/P-7BrrTr*1图35简支空心板跨中截而内力影响线及加载图ll I U 5 'IQ =5. 85mi/4sX9r图3-6简支空心板/4截面内力影响线及加载图丄截面弯矩：册人=0.280x35x22.82 = 22.4(kN/m)剪力：=0.280x35x5.85 = 5.1(kN)支点截面剪力以=0.280x35 x 7.8 一£ x 号 x( 0.28-0)x35 = 956(3)可变作用效应汇总于表3.5中V 14.fi/7H4I丨丨丨丨丨丨I I丨丨I I I丨丨丨丨丨I g1312二"1 _ J人恥岸.如剧M图37支点剪力计算简图表

47、3. 5可变作用效应汇总表弯矩M(kNm)剪力N（册）跨中"4跨中"4支点车道荷载（两行）不计冲击系数326.4244.842.371.8160.6x(l + “)398.8299.151.787.7192.8人群荷载29.822.41.9159.563.4作用效应组合按桥规公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效 应组合，并用于不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为:yoSitd =乙(1.2Sc +1 ASQlk +O.8xl.4S0Jt)式中：结构重要性系数，本桥属小桥/=0.9;S"d效应组合设计值;S依永久作用效应

48、标准值;Sg汽车荷载效应(含汽车冲击力)的标准值;S外人群荷载效应的标准值。按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：、作用短期效应组合表达式：Sy =S& +0.7xSolt +10xSm式中：Sm作用短期效应组合设计值;永久作用效应标准值;不计冲击的汽车荷载效应标准值;S®人群荷载效应的标准值。作用长期效应组合表达式：qig+ 0.4x5式中：各符号意义见上面说明。桥规还规定结构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时，应釆用标准值效应组合，即此时效应组合表达式为：s = s鼻 + SQlk + S 妙式中：S标准值效应组合设计值；Sg“Sq“,S呼

49、永久作用效应、汽车荷载效应（计入汽车冲击力）、人群荷载效应的标准值。根据计算得到的作用效应，按桥规各种组合表达式可求得各效应组合设计值,现将计算汇总于表3.6中。序号作用种类弯矩（册脫）剪力（册）跨中Z/4跨中"4支点作用 效应 标准 值永久作用效应gl506.8380.1064.97129.95gn169.74127.3Q21.7643.5g =+(%)676.54507.4Q86.73173.5可变作用效应车道荷载不计冲击326.4244.842.371.8160.6x(1 + ")Sq“398.8299.151.787.7192.8人群荷载抵29.822.41.915

50、.19.56承载 能力 极限 状态基本组 合九(1)811.8608.90104.1208.2叫(2)558.3418.772.4122.8269.9().8 x 145郎(3)33.425.12.15.710.7s迪=(1)+(2)+(3)1403.51052.774.5232.6488.8正常使用极限作用短期效应组合几S碰676.54507.4086.73173.507Su(5)228.5171.429.650.3112.4状态Sa(6)29.822.41.915.19.56s辺=（4）+（5）+（6）934.8701.231.5142.1295.5使用长 期效应 组合孔Sg(7)676.

51、54507.4086.73173.5°4S的(8)130.697.916.928.764.2（）恋s11.928.960.7642.043.824S“=(7)+(8)+(9)819.0614.317.7117.5241.6弹性阶段 截面 应力 计算标准值效应组合SSe(10)676.54507.4086.73173.5Sg(11)398.8299.151.787.7192.8S"(12)29.822.41.915.19.56S=(10)+(ll) + (12)1105.1828.953.6179.5375.966第4章 截面配筋和复核计算4.1配置主筋由持久状况承载能力极限

52、状要求的条件来确定受力主筋数量，空心板截而可换算 成等效工字型截面来考虑。换算原则是面积相等、惯性矩相同，本设计令空心板中圆 面积及惯性矩与工字型截面中开口部分面积和惯性矩相同。由bkhk = £ x 462 + 8 x 46 = 2030 (cm2)2030cth2右族=畀,+ 2 x 0.00686 x464+2x831x(8.06 + 4)2 =305121(cm)4把b严代入丄仪尼= 305122加° ,求得=4 2 £： , bk =2030404=47.8(cm) o则得等效工字形截面的上翼缘板厚度hf:叫=y上一牛二 35-罟=13.8(cm)等效工

53、字形截面的下翼缘板厚度知:hf =JT-y = 35-竽= 13.8 (cm)等效工字形截面的肋板厚度：b = bf -2bk =174-2x47.8 = 78.4(cm)等效工字形截面尺寸见图4J。估算普通钢筋时，可先假定x<hf ,则由下式求得受压区高度X ,设 九）=方-ajts =7 0-4= 6© c）mQ60 ）。由公预规，/0 = 0.9, C40, fcJ =18.4MPa «由表 3.6A/hJ =14035kN/m = 14035xl06N/mm, hf = 1740mm ,代入上式得：0.9x14035x106<18.4x1740xx660-|整理后得：x2 - 1320x+78907 <0求得：x = 62.8mm < hf = 138mm > 且 x v 刍九）=0.4人）=264mm图41空心板换算等效工字形截面（尺寸单位：cm）说明中和轴在翼缘板内，可用下式求得普通钢筋面积人：=7180mm4b； _ 18.4x1740x62.8P= 280说明按受力计算不需要配置纵向钢筋，现按构造要求配置。选用24根直径为20mm的HRB335钢筋A.=24x 兀；L =7536mm2>718