中坝小学校迁建项目(一期)(道路桥梁工程)计算书

计算书第页中坝小学校迁建项目(一期)计算书

目录TOC\o"1-3"\u一、 基本信息 41.1 工程概况 41.2 技术标准 41.3 主要规范 41.4 结构概述 41.5 主要材料及材料性能 51.5.1 混凝土 51.5.2 预应力钢筋 51.5.3 普通钢筋 61.6 计算原则、内容及控制标准 6二、 模型建立及分析 62.1 计算模型 62.2 荷载工况及荷载组合 6三、 持久状况承载能力极限状态 103.1 正截面抗弯验算 103.2 斜截面抗剪验算 103.3 正截面抗压验算 113.4 抗扭验算 12四、 持久状况正常使用极限状态 124.1 正截面抗裂验算 124.2 顶底板斜截面抗裂验算 144.3 腹板斜截面抗裂验算 144.4 挠度验算及预拱度 15五、 持久状况应力验算 155.1 正截面压应力验算 155.2 斜截面主压应力验算 165.3 预应力钢筋拉应力验算 17六、 短暂状况应力验算 186.1 法向应力验算 18七、 下部结构验算 197.1单桩轴向受压承载力验算 197.2钢筋混凝土轴心受压构件正截面抗压承载力验算 207.3钢筋混凝土轴心受压构件正截面抗压承载力验算 21

基本信息工程概况中坝小学校迁建项目(一期)(道路桥梁工程)位于酉阳县丁市镇中坝村，项目包含桥梁共1座，桥梁起点桩号K0+000，终点桩号K0+016.2，全长16.2m，桥宽7m。技术标准设计程序：CivilDesigner设计安全等级：二级桥梁重要性系数：1.0主要规范《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)，以下简称《通规》；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)，以下简称《桥规》；《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T2231–01―2020）《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ1662011）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2019）结构概述上部结构采用后张法预制空心板，空心板梁高0.9m（含0.15m整体化现浇层），下部结构采用轻型桥台，桩基础。主要材料及材料性能混凝土表SEQ表\*ARABIC1混凝土材料及材料性能表强度等级弹性模量(MPa)剪切模量(MPa)泊松比容重(kN/m3)线膨胀系数fck(MPa)ftk(MPa)fcd(MPa)ftd(MPa)C5034500.00013800.0000.20025.0001e-00532.4002.65022.4001.830预应力钢筋表SEQ表\*ARABIC2预应力钢筋材料及材料性能表预应力钢筋材料名称弹性模量(MPa)容重(kN/m3)线膨胀系数fpk(MPa)fpd(MPa)f'pd(MPa)单根钢绞线195000.00078.5001.2e-0051860.0001260.000390.000表SEQ表\*ARABIC3预应力钢筋特性值表预应力钢筋名称钢束总面积(mm2)张拉控制应力(MPa)张拉控制力(kN)管道直径(mm)μk锚具变形(mm)松弛系数超张拉单根钢绞线139.0001302.000180978.00055.0000.2001.5e-0066.0000.3否普通钢筋表SEQ表\*ARABIC4普通钢筋材料及材料性能表普通钢筋弹性模量(MPa)容重(KN/m3)fsk(MPa)fsd(MPa)f'sd(MPa)HRB300210000.00076.980300.000250.000250.000HRB400200000.00076.980400.000330.000330.000HRBF400200000.00076.980400.000330.000330.000RRB400200000.00076.980400.000330.000330.000HRB500200000.00076.980500.000415.000400.000计算原则、内容及控制标准计算书中将采用midasCivilDesigner对桥梁进行设计，并以《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）为标准，按部分预应力（A类）混凝土结构进行验算。模型建立及分析计算模型图SEQ图\*ARABIC1模型视图节点数量：15个；单元数量：14个；边界条件数量：2个；施工阶段数量：2个，施工步骤如下： 施工阶段1:存梁架梁；90.0天； 施工阶段2:二期；1.0天；荷载工况及荷载组合自重自重系数：-1.02可变荷载活载：汽车荷载，桥梁等级为公路II级；对于汽车荷载纵向整体冲击系数μ，按照《公路桥涵通用设计规范》第4.3.2条，冲击系数μ可按下式计算：EQ当f＜1.5Hz时，μ＝0.05；EQ当1.5Hz≤f≤14Hz时，μ＝0.1767ln(f)－0.0157；EQ当f＞14Hz时，μ＝0.45；根据规范，计算的结构基频f=7.50Hz，冲击系数μ=0.340。荷载组合表SEQ表\*ARABIC5荷载工况序号工况名称描述1钢束二次TS2恒荷载DL3钢束一次TP4梯度升温TPG5整体降温T16整体升温T7梯度降温TPG18收缩二次SS9徐变二次CS10汽车荷载M荷载组合列表： 基本1:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS); 基本2:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M); 基本3:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T)+1.400(TPG); 基本4:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T)+1.400(TPG1); 基本5:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T1)+1.400(TPG); 基本6:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T1)+1.400(TPG1); 基本7:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T)+1.050(TPG); 基本8:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T)+1.050(TPG1); 基本9:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T1)+1.050(TPG); 基本10:基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T1)+1.050(TPG1); 基本11:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS); 基本12:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M); 基本13:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T)+1.400(TPG); 基本14:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T)+1.400(TPG1); 基本15:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T1)+1.400(TPG); 基本16:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(T1)+1.400(TPG1); 基本17:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T)+1.050(TPG); 基本18:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T)+1.050(TPG1); 基本19:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T1)+1.050(TPG); 基本20:基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(T1)+1.050(TPG1); 频遇1:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T)+0.800(TPG); 频遇2:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T)+0.800(TPG1); 频遇3:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T1)+0.800(TPG); 频遇4:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T1)+0.800(TPG1); 频遇5:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.522(M); 频遇6:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.522(M)+1.000(T)+0.800(TPG); 频遇7:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.522(M)+1.000(T)+0.800(TPG1); 频遇8:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.522(M)+1.000(T1)+0.800(TPG); 频遇9:频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.522(M)+1.000(T1)+0.800(TPG1); 准永久1:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T)+0.800(TPG); 准永久2:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T)+0.800(TPG1); 准永久3:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T1)+0.800(TPG); 准永久4:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T1)+0.800(TPG1); 准永久5:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.298(M); 准永久6:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.298(M)+1.000(T)+0.800(TPG); 准永久7:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.298(M)+1.000(T)+0.800(TPG1); 准永久8:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.298(M)+1.000(T1)+0.800(TPG); 准永久9:准永久；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.298(M)+1.000(T1)+0.800(TPG1); 挠度1:挠度；1.000(DL)+0.522(M); 挠度2:挠度；0.522(M); 挠度3:挠度；1.000(DL)+0.261(M); 应力1:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T)+1.000(TPG); 应力2:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T)+1.000(TPG1); 应力3:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T1)+1.000(TPG); 应力4:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(T1)+1.000(TPG1); 应力5:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(M); 应力6:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(M)+1.000(T)+1.000(TPG); 应力7:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(M)+1.000(T)+1.000(TPG1); 应力8:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(M)+1.000(T1)+1.000(TPG); 应力9:标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(M)+1.000(T1)+1.000(TPG1);持久状况承载能力极限状态正截面抗弯验算图表SEQ图表\*ARABIC1持久状况正截面抗弯验算包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；斜截面抗剪验算取支点附近截面进行验算。验算位置处截面有效高度:h0=h-a=900.000-246.210=653.790mm验算位置处截面剪力组合设计值:Vd=-507072.534Nγ0*Vd=-507072.534N斜截面水平投影长度:规范【5.2.10】C=0.6*m*h0=0.6*3.000*653.790=1176.822mm抗剪截面验算斜截面范围内剪力设计值最不利值(组合[基本17],12号单元0.000位置处):γ0*Vd=-507072.534N抗剪截面验算斜截面范围内有效高度最不利值(12号单元0.000位置处):h0=h-a=900.000-246.210=653.790mm|γ0*Vd|>0.51*sqrt(fcu,k)*b*h0规范【5.2.11】=0.51*sqrt(50.000)*1880*653.790=4432526.096N结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.11条进行抗剪截面验算，满足规范要求；正截面抗压验算图表SEQ图表\*ARABIC2持久状况正截面抗压验算包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；抗扭验算图表SEQ图表\*ARABIC3持久状况抗扭验算(扭矩)包络图图表SEQ图表\*ARABIC4持久状况抗扭验算(剪力)包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.5.3条进行截面验算，满足规范要求；持久状况正常使用极限状态正截面抗裂验算全预应力混凝土构件，在作用（荷载）频遇效应组合下，应符合下列条件：预制构件：σst-0.85σpc≤0分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件：σst-0.80σpc≤0A类预应力混凝土构件，在作用（荷载）频遇效应组合下，应符合下列条件：σst-σpc≤0.7ftkA类预应力混凝土构件，在作用（荷载）准永久效应组合下，应符合下列条件：σlt-σpc≤0B类预应力混凝土构件，在结构自重作用下控制截面受拉边缘不得消压：σt-σpc≤0图表SEQ图表\*ARABIC5使用阶段正截面抗裂验算（频遇-顶）包络图图表SEQ图表\*ARABIC6使用阶段正截面抗裂验算（频遇-底）包络图结论：按照《桥规》第6.3.1-3条公式EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)≤0.7f\s\do4(tk)验算：顶缘EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)=0.985MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)=0.286MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；顶底板斜截面抗裂验算对于全预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.6ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.4ftkA类和B类预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.7ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.5ftk图表SEQ图表\*ARABIC7使用阶段顶底板斜截面抗裂验算包络图结论：按照《桥规》第6.3.1-7条公式EQσ\s\do4(tp)≤0.7f\s\do4(tk)验算：EQσ\s\do4(tp)=1.008MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；腹板斜截面抗裂验算对于全预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.6ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.4ftkA类预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.7ftkB类预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.7ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.5ftk图表SEQ图表\*ARABIC8使用阶段腹板斜截面抗裂验算包络图结论：按照《桥规》第6.3.1-7条公式EQσ\s\do4(tp)≤0.7f\s\do4(tk)验算：EQσ\s\do4(tp)=1.438MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；挠度验算及预拱度按《桥规》第6.5.3条规定，钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件计算的长期挠度值，由汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合在梁式桥主梁产生的最大挠度不应超过计算跨径的1/600，在梁式桥主梁悬臂端产生的最大挠度不应超过悬臂长度的1/300.结论：按照《桥规》第6.5.3条验算：7号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=3.760≤最大挠度允许值fn=23.333，满足规范要求；按《桥规》第6.5.5条规定，设置预拱度值。表SEQ表\*ARABIC6挠度验算及预拱度表格梁-孔构件类型梁类型跨径(m)节点Ms(KN.m)Mcr(KN.m)fa(m)fd(m)fn(m)挠度验算结果预拱值C(m)1-1PSC-A跨径内14.00070.0000.000-0.0110.0040.023OK0.000持久状况应力验算正截面压应力验算按《桥规》第7.1.5-1条公式，荷载取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数。受压区混凝土的最大压应力：未开裂构件：σkc+σpc≤0.5fck允许开裂构件：σcc≤0.5fck图表SEQ图表\*ARABIC9使用阶段正截面压应力验算(顶)包络图图表SEQ图表\*ARABIC10使用阶段正截面压应力验算(底)包络图结论：按照《桥规》第7.1.5-1条公式EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)≤0.5f\s\do4(ck)验算：顶缘EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)=7.603MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)=6.791MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；斜截面主压应力验算按《桥规》第7.1.6条公式，混凝土的主压应力应符合下式规定：σcp≤0.6fck；图表SEQ图表\*ARABIC11使用阶段斜截面主压应力包络图结论：按照《桥规》第7.1.6-1条公式验算：EQσ\s\do4(cp)=7.631MPa≤EQ0.60f\s\do4(ck)=19.440MPa，满足规范要求；预应力钢筋拉应力验算按《桥规》7.1.5-2条公式、第7.1.5-3条公式、第7.1.5-4条公式，荷载取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数。受拉区预应力钢筋的最大拉应力：1）对体内预应力钢绞线、钢丝未开裂构件：σpe+σp≤0.65fpk允许开裂构件：σpo+σp≤0.65fpk2）对体外预应力钢绞线：σpe,ex≤0.60fpk3）对预应力螺纹钢筋未开裂构件：σpe+σp≤0.75fpk允许开裂构件:σpo+σp≤0.75fpk结论：按照《桥规》第7.1.5-2条公式EQσ\s\do4(pe)+σ\s\do4(p)≤0.65EQf\s\do4(pk),钢绞线1860验算：EQσ\s\do4(pe)+σ\s\do4(p)=1150.281MPa≤EQf\s\do4(pk)=1209.000MPa，满足规范要求；短暂状况应力验算法向应力验算按《桥规》第7.2.8条，截面边缘混凝土的法向应力应符合下式规定：σtcc≤0.7fck’图表SEQ图表\*ARABIC12施工阶段法向应力验算(顶)包络图图表SEQ图表\*ARABIC13施工阶段法向应力验算(底)包络图结论：按照《桥规》第7.2.8条公式EQσ\s\do4(tcc)≤0.7f\s\do4(ck)’验算：顶缘EQσ\s\do4(tcc)=1.281MPa≤EQ0.7f\s\do4(ck)’=18.760MPa，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(tcc)=6.533MPa≤EQ0.7f\s\do4(ck)’=18.760MPa，满足规范要求；下部结构验算7.1单桩轴向受压承载力验算按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）对桩基础进行验算。验算结果如下表所示，验算得下部结构桩基承载能力满足要求，安全系数为10.03.图表18下部结构桩基础验算6.3.7支承在基岩上或嵌入基岩内的钻（挖）孔桩、沉桩的单桩轴向受压承载力容许值[Ra]（JTGD63-2018）桩基直径d1.20m桩在局部冲刷线以上的有效长度l10m桩在局部冲刷线以下的有效长度l242.5m各土层的厚度li36.436.4m00m1.01.0m土层的侧阻力标准值qik00kPa00kPa180180kPa覆盖层土的侧阻发挥系数ζs0.2桩嵌入各岩层部分的厚度hi5.12.6m0.00.0m0.00.0桩側岩石饱和单轴抗压强度标准值frki3280032800kPa00kPa00岩层的侧阻发挥系数c2i0.030.030.030.030.030.03桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值frk32800kPa端阻发挥系数c10.36桩端截面面积Ap1.1m2各土层或各岩层部分桩身周长