防撞墙及桥面板安全验算书

1、 东沟大桥防撞墙及桥面板安全验算一、项目概况东沟大桥位于xxxxx汽李线上，跨越xx湖干流，巷道规划等级为V （ 3）, 线路等级为二级，设计时速为60km/h,双向2车道，桥面总宽度12m桥梁全长 149.44m,该桥与2012年9月建成通车。上部结构形式采用（40+60+4。m变截面现浇连续箱梁，合拢段及直线段梁 高2m中支点处梁高3.6m,悬臂长2.75m,其端部厚0.15m,根部厚0.6m。现状桥梁横断面布置为：0.3m （栏杆）+1.1m （人彳T道）+4.5m （行车道）+4.5m （行车道）+1.1m （人行道）+0.3m （栏杆）=12m （全宽）。因桥梁栏杆的设置不符合现行规

2、范要求，存在安全隐患，受业主委托，对该桥人行道及栏杆进行改造，改造前后的横断面图如下：图1.改造前断面示意图图2.改造后断面示意图（护栏顶钢管扶手未示意）二、采用的标准和规范1、公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)2、公路钢筋碎及预应力碎桥涵设计规范(JTG 33622018)3、公路交通安全设施设计规范(JTG D8-2017)4、公路交通安全设施设计细则(JTG/T D8-2017)三、设计标准1、汽车荷载等级：公路-I级2、重要性系数：1.13、防护等级：ssa4、横向碰撞荷载：520kN;分布长度：2.4m5、混凝土等级：护栏为 C30碎；箱梁为C55碎6、钢筋等级：HRB4

3、00四、护栏设计图图2.护栏构造图图3.护栏配筋图护栏总高度1.35m,底部宽0.525m,纵向钢筋均为C12,内外侧对称布置, 沿护栏高度共计22根；箍筋直径为C16,沿纵向10cm间隔布置五、护栏强度验算1、理论及公式按规范公路交通安全设施设计细则（JTG/T D81-2017）中附录D.3中规 定的护栏试验构件设计程序，对于钢筋混凝土护栏，可采用屈服线分析和强度设 计理论，即按照护栏配筋，计算出护栏对横向荷载的抗力标准值， 应大于出现在 护栏上的横向碰撞力，且按照屈服线分析理论，要求屈服线破坏模式发生在护栏 以内，即桥面板必须有足够的承载力，保证在横向碰撞破坏时，不延伸至桥面板。ML2、

4、c cH /碰撞发生在护栏标准段时，护栏对横向荷载的抗力标准值和屈服线发生的 临界长度的计算公式为：-，2Rwi ()(8M b 8M w2Lc Lt(Lt )2 8H(Mb Mw)22Mc碰撞发生在护栏端部或伸缩缝处时，护栏对横向荷载的抗力标准值和屈服 线发生的临界长度的计算公式为:2Rw2 ()(Mb Mw -)H(Mb Mw)i,22（2）22Lc LtHMcc式中：H护栏的有效高度（m ）;Lc屈服线破坏分布的纵向长度（ m ）;Lt碰撞荷载分布的纵向长度（ m）;Rw护栏的总的横向承载能力（kN ）;Mw护栏关于其竖向轴的弯曲承载力矩（kN ?m）;Mb护栏顶部除 之外的横梁附加弯矩

5、承载力矩（kN ?m）;Mc悬臂型护栏关于桥梁纵轴的弯曲承载能力（ kN ?m/m ）。2、强度计算对于无横梁的钢筋碎护栏，Mb=0;护栏关于其竖轴的弯曲承载力矩 M主要由纵向钢筋提供，对应的截面尺寸为b=135cm h=35cm（沿护栏高度取平均值），配筋为11根C12,按矩形截面一般受弯构件计算Mw值:- - , ， -，2fcd=13.8MPafsd=330MPab=1350mmh0=300mmE b=0.53; As=1244.1mmbei一心fSd ? 330 X 1244.1受压区局度 x = 安.=仆 =2 2.0mm 0.53 X 300=159mm fcd b13.8 x 1

6、350M= f cdbx (%-x/2 ) =13.8 X1350X22X (300-11 ) =118.4 kN?m；护栏关于桥梁纵轴的弯曲承载能力Mc主要有箍筋提供，对应的截面尺寸为 b=1000mm （纵向取1m计算），h=525mm （护栏底部宽度）配筋为10根C16,同理计算的Mc=305.9 kN ?m;铜箭数需单箭设计小需酉晡压筋时道压的物信层相同 .均压$腐信息不司裂建数捱下御网簪逊L ?腼神交陋阮。,保护黑54 直径|lE瑾主福鼬I 口 卜爆牛斯梅勃B 上嗥羽筋信息，黄压1 祖筋神莞更处_ 520?N同理，按以上公式，碰撞发生在护栏端部时，屈服线发生的临界长度与护栏对横向荷载

7、的抗力标准值分别为:?2 =2.4一 +2净2+1.35 X(0+ 118.4)305.9=2.60?2 =(2)X (118.4 +2 X2.6- 2.4,305.9 X2.621.35=1178.7?N 520?N综上所述，护栏安全验算满足规范要求六、桥面板设计图r -. 1图4.桥面板构造图图5.桥面板配筋图按规范公路交通安全设施设计细则(JTG/T D8-2017)中附录D.4.1中的 规定，桥面板悬臂设计应分别考虑以下三种极限状态：状态I :横向和纵向碰撞荷载作为偶然荷载的承载能力极限状态；状态竖向碰撞荷载作为偶然荷载的承载能力极限状态；状态田：按照公路桥涵设计通用规范(JTG D6

8、0规定的作用于悬臂上的 汽车荷载等作为可变荷载的承载能力极限状态；以下对各承载能力极限状态进行验算：1、状态I规范D.4.2规定桥面板悬臂可提供的弯曲抗载能力Ms(kN ?m/m)与按下式计算的拉力T(kN/m)共同作用，应超过护栏根部的 Mg丁?WT =?+ 2?计算当碰撞发生在护栏标准段和端部时，桥面板承受的拉力T分别为:1618.2?= 357 + 2 x 1 35 = 258.1?N1178.7? = = 222.4?N22.6+ 2 X1.35因此该状态的弯矩和轴力控制值为以Mc=305.9kN加和T=258.1kN2、状态H规范D.2.2规定：竖向碰撞荷载Fv为车辆重力，分布长度L

9、v为车辆长度，作用方向为垂直向下，按照公路桥涵设计通用规范(JTG D60的规定，车辆重力标准值为550kN,车辆长度为15m,Fv=36.7kN/m,护栏包荷载为12.6 kN/m,护栏截面重心距内边缘距离为 0.3m,则弯矩控制值Mv计算如下：Mv= （12.6+36.7+2.6）X 0.29=15.1kN ?m3、状态田1）每延米板上的恒载：沥青铺装：qi=23X 0.1=2.3kN/m 调平层：q2=26X 0.15=3.9 kN/m 悬臂自重：端部：q3a=26X 0.15=3.9 kN/m；根部：q3b=26X 0.6=15.6 kN/m 防撞墙：p二26X 0.49=12.7kN

10、每米宽板条护栏内边缘弯矩控制值为：Mh恒=12.7X 0.3+0.26X (3.9+6.1) /2=5.1 kN ?m每米宽板条翼缘板根部弯矩控制值为:?撷恒6.2 X 2.23 +2(15.6-3.9 ) X 2.7526+ 12.7 X2.45 =61.2 kN ?m2）每延米板上的活载:荷载有效分布宽度a2=0.25m b2=0.6ma1= a2+2h=0.25+2X 0.25=0.75m； b1=b2+2h=0.6+2X 0.25=1.1m重轴车轮有效分布宽度a/ =1 a2b =0.75+2 （0.55+1.73） =5.31m每米宽板条护栏内侧活载控制弯矩：M h活=0每米宽板条翼

11、缘板根部活载弯矩：M翼活=1.4义当X1.73 = 63.9kN ?m5.313）每米板条护栏内侧翼缘板控制弯矩：Mv=Mh恒+M翼=5.1 kN ?m每米宽板条翼缘板根部活载弯矩：M翼=1.2M翼恒+1.4 M翼活=162.9 kN ?m综上所述，状态II和状态田荷载组合下引起的弯矩控制值均小于状态I , 因此防撞护栏内侧桥面板配筋验算应以Mc=305.9 kN ?m和T=258.1kN计算。4、护栏重心处桥面板计算取宽度为b=1m高度h=0.19m （护栏重心处悬臂高）为的悬臂板进行弯拉 构件、双筋截面配筋计算。欲面奏度，m 皿强度计算内力敌据戴面盲病由1力5. 9商拄力LIT -259

12、1n+i若高三冲1华过少醒重时相闻元一 拉任副翡信且相同口也正纲朝信息不同襁油耳信照喇打明的神奖限必 b上缥钢质信息摩0 阿嘛噗施近二保护JS 口3忤俾屎皿3直径愤* 16-直往M 1&费面高度皿13I评计即单曾设计静嗫息幡礴度目岫 蒿逑染社:蚪祟耐帆-手惠时由韵1,1-阚的更晚新蹄豳撤艮 解冲露也门m 钟 悯施宜浑视 7招度配既：土粮心度垃丁堤用艘显白LM上缕筋面怛上M荏良口学5女S7T裂宝麴墀生推常酹眼自崎口芝L CT5裂蜜叶号肉力釉据 朴笑汨:担kN；痴 拊枭的力nI 400Word计苴书u不生焦理才生成!、忠衿根划 扁心而系勃 知肥德心理强度值1瓦用1 6 10 起后直M U.其5 9

13、0受压扇温至祖10, 59g母最小醐蟀下嫌*供 最小鸳前率受压工前轴心棺件】里维里图5.桥面板悬臂配筋结果（优化前）根据计算结果，截面下缘最小钢筋面积为91.7cm2,按C16的钢筋与力口强钢筋按间距10cm布置，该配筋作用下，加强钢筋应选为 C28;通过以上计算，按图纸中护栏配筋，横向荷载抗力标准值均大于1000kN,远大于碰撞荷载520kN,存在较大安全系数，配筋偏于保守，且按规范要求，车辆撞击护栏时，桥面板不 能先于护栏发生破坏，因此当护栏配筋过大时，造成桥面板配筋增加，需对护栏 配筋进行优化，按前述理论，计算了 3种护栏配筋下桥面板的配筋情况， 并考虑调平层的共同作用（计入厚度 6cm

14、）,调平层中C10钢筋伸入护栏底部，共同承 担弯矩作用，经计算，优化后各配筋情况下对应的内力和桥面板配筋如下：表1.状态I桥面板悬臂段内力控制值护栏配筋 形式Mc(kN m / m )碰撞在护栏标准段拉力T ( kN )碰撞在护栏部 拉力E ( kN )对横向柿载抗力 标准彳t ( kN)C12+C16305.9-258.1-222.41178.7C12+C12176.0-158.0-131.1712.4C8+C12176.9-158.7-124.5715.7表2.按照弯拉构件计算桥面板配筋(SS级)护栏配筋形式上缘配筋下缘配筋钢筋面积(cm2)桥面板配筋钢筋面积(cm2)桥面板配筋C12+C

15、1691.7C16+C2812.06-C12+C1228.9C12+C160-C8+C1229.3C12+C160-再募索喷刈科生要 11基独1散田寄店e LOU截面高度5国-思度i+箕内力数福盘面直痣如17B；确徽据卑朋爱计必需能差压筋时U &I玉泗明喑鹿相同拉径汨融售,巨工同下缘眄信息便拉)L租类.疵囱帕 .叁精痣院占十管;:日找深护层刖3男性仙 1上壕胴:防信息施压J 阚筋.姆丁u iE 产裂媚数据制濯邛鹫阳佰的: 荷式作可土就至 比迪in前地物| 由性至in _!铜粉聿学二 诅宿声应至检一疆1计冀向力助拥 德:(套经.翔-pGO* tr/+真不?不生成同时主述T绥联由诅方.91二曝防而

16、世，於工朝州匚高度E 355389程定至刻4F爆歌相数二5上爆麻粗数Q司说T都话口16154Ll 11 A天出物且科隔心数1钢旃泌手工|畏任触方1!W狮心艳曲|；计算低心艳5则雪解声*9宜5巾16据序信ktf【M：J -15B. JL展笥肓口贴1e一3彘,|铛阑翁等+T.加.卜置结果从计算结果可看出，优化护栏配筋后，护栏强度仍满足规范要求，并有一定 的安全储备，桥面板强度不满足规范要求，需在桥面板横桥受拉区每延米配置面 积不小于8.8cm2 (28.9-20.1 cm 2)的加强钢筋，钢筋间距为10cm,钢筋直径可选C12,则每延米加强钢筋面积为11.3 cm2,满足要求。5、不需要额外配置加

17、强钢筋的板厚及位置根据控制内力试算不需要额外配置加强钢筋的板厚，计算结果如下: TOC o 1-5 h z ft.il居输入.皿iii|-: 1赍力方式拉弯压说T 口讦方寸|西筋双讦T .:高|濯茅十埠绷C5ii-m用髓或慧料仅强度BZ熊任仁口截面亮度s吧爱密典惮截面高度,加克麦拽至加；闲筋勃据单筋咫诃去篇E把压赭 q打压讴脑信息相同 技由髓熊息府司下编铜萼信息陶电 钢筋林类蚓保炉居CE 3直径16 一强笠新筋：大膈心受我下练筋面和5sM 口盯上氮筋面租U湛Q酸受叵高度5 2 21221下爆渊斶！10-上缥筋愎融 丁_雯蜉由总苑粒士 口的偏心距系教F |胭萌威力07 % |粉I&偏心胡加|计茸痛心距行|最小醐阵下殷彳而强度值必由1-156.00 -0赚值由1四1机。最噌獗率受龈访籁度计算内为效据母面音矩kWm 16截面包m-15B酬作高市热1割罐计算内内数据岩燮喋力.鼻-loh3i+算书*不生成向时生成轴心将件计真绪果粒跑五斗山|kUEAC- jf 注更比筋直I辑一更li用载力图7.不配加强钢筋桥面板悬臂配筋结果从计算结果可看出，当板的计算厚度去 35cm时，受拉区每延米需配置钢筋