桥梁专业毕业课程设计-13米板计算（1B+II）最终打印版

(2)荷载：公路I级，人群荷载3.0KN/m²;(3)桥面净空：净—7m,2×0.75m人行道；(4)主要材料：钢筋：主钢筋用Ⅱ级钢筋，其他钢筋用I级钢筋，其技术指标见表-1。表-1种类弹性模量Es抗拉强度标准值抗拉强度设计值R235钢筋HRB335钢筋强度等级弹性模量Ec轴心抗压强度设计值fd轴心抗拉强度设计值f轴心抗拉强度标准值fk(5)地形、地质条件桥址处河道标高为0.0m,桥头路面标高为为7.5m,河道边坡为1:2,标准跨径10m时河底宽度为B=40m,桥址处4.0m以上为耕植土；4.0m以下为亚粘土，其基本内摩擦角为20°。(6)设计计算内容②内力和配筋计算；③支座设计和计算；④拟定桥梁墩台结构尺寸。(7)设计依据：③《公路桥涵设计手册一梁桥(上册)》(1998年1月第一版第二次印刷),简称《梁桥》;④《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004);⑤桥梁工程汪莲主编合肥工业大学出版社。块1米宽的砼空心板，水泥砼铺装厚10cm,沥青砼厚10cm。标准横断面见图1(尺寸单位：板的横截面见图2。图2空心板横截面桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)空心板的标准跨径为13m,计算跨径I=12.6m。空心板的具体构造见附图。三、横向分布系数的计算采用铰结板法计算弯矩及L/4截面至跨中截面剪力的m(1)截面抗弯惯性距空心板是上下对称截面，行心轴位于截面中心，故其抗弯惯矩为：(2)计算截面抗扭惯性矩I将空心板的截面转换成下图3中虚线所示的形式。图3空心板简化形式图桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)空心板截面可近似简化成图3中虚线所示的薄壁箱形截面来计算I,则有：(3)计算刚度参数γ(4)计算跨中荷载横向分布影响线根据γ值，查教材附录I,在γ=0.02-0.04之间插值求得γ=0.0214时各块板轴线处的影响线坐标值如下表(表3)表3影响线纵坐标值板号Y单位荷载作用位置(i号板中心)12345678912345(5)计算弯矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc①影响线纵坐标图(图4)图4跨中及1/4处影响线纵坐标图桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)2杠杆法计算1号板支点处影响线2号板支点处影响线由图上可知边、中板的四、活载作用内力计算1.荷载横向分布系数汇总(1)汽车荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路一I级备注空心板跨中m。按”铰结板法”计算按”杠杆法”计算1/4点m₁/4按”铰结板法”计算(2)人群荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路一I级备注空心板跨中m。按”铰结板法”计算按”杠杆法”计算1/4点m1/4按”铰结板法”计算2.影响线面积及距离计算表4影响线面积及距离计算类型类型截面公路一I级均布荷载影响线面积(m²或m)影响线距离m影响线图式(1)冲击系数计算根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)条文说明4.3.2,简支梁桥的自振频率(基频)f可采用下式计算：桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)I.=1391×10⁷mm⁴=0.01391m⁴,A=990×600-80×380×2-π×2×190²=根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004),有：(2)跨中荷载横向分布系数mmc=0.259,m,=0.279(铰接板法)(3)跨中荷载横向分布系数m。m=0.5,mo=1.0(杠杆原理法)(4)计算汽车、人群活载内力公路一I级中集中荷载P《计算，由教材表1-11查出：桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)五、恒载内力计算1、结构重力产生的内力计算(1)结构重力集度分别考虑预制梁自重(第一期荷载)和湿接缝、桥面铺装、人行道栏杆等(二期荷载)重力集①空心板自重8(一期恒载)g=A×y=3064×10⁴×26=7.9664KN/m②桥面系自重82及绞缝重(二期恒载)桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)g₂"=1.65KN/mg₂"=399.2×10⁴×26=1.038KN/m(2)结构重力产生的内力跨中弯矩：支点剪力：2、恒载内力计算见表5。表5空心板恒载内力计算表项目种类g1跨中1/4跨支点1/4跨一期恒载二期恒载恒载合计六、作用效应组合由教材式(1-1)可得承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值为：跨中弯矩：M=1.2Mg+1.4M+0.8×0.4×M,=1.2×328.76+1.4×301.16+0.8×1.4×16.6支点剪力：V₀=1.2V8+1.4Vq+0.8×0.4×V,=1.2×104.37+1.4×196.25+0.8×1.4×8汽车荷载由公路I级荷载在一块板上的内力数值，可以按截面内力一般公式计算，截面边板荷载类型m.或mΩ或ySSM公路I级MQ截面荷载类型mΩM人群荷载3Q3M3Q3绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图6所示。图6支点剪力计算图示按上图原理可得出横向分布系数变化区段的长度：m变化区荷载重心公路-I级作用下，支点的最大剪力为：汽车荷载：人群荷载：3主梁内力组合钢筋混凝板桥当按承载力极限状态设计时采用如下荷载组合：桥梁工程课程设计(13米板1BII)表6主梁内力组合序号荷载类别剪力Q(KN)梁端四分点跨中梁端四分点跨中1恒载总重2汽车荷载3人群荷载4567作用效应组合七、持久状况承载力极限状态计算(1)已知数据及要求见前所述，荷载内力见表4。(2)边板跨中截面的纵向受拉钢筋计算①确定中性轴的位置形心位置：空心板是上下对称截面，形心轴位于截面中心，即：形心离下缘高度为30cm,面积为：3064cm²,惯性矩：1391000cm⁴。②将空心板截面按抗弯等效的原则，换算为等效工字形截面的方法是在保持截面面积、惯性矩和形心位置不变的条件下，将空心板的圆孔(直径为D)换算为b、h的矩形孔。本板的等效图形如图8。等效矩形的b、h,分别为桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)h',=91.4mm<x=127mm<ξbh₀=0.5Mcu=f.bx(h₀-x/2)+fed(b',-b)h',(h₀-h',/2)桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)因此该截面的抗弯承载力满足要求。(1)斜截面抗剪计算①验算截面尺寸是否满足要求Va≤0.051×10³×√fukbh。在支点处h₀=600-(30+25.1/2)=557.45mmb=126cmfc=35支点计算剪力V=409.40KN<2119KN②验算是否需要进行抗剪强度设计0.50×10⁻³×1.25fabh₀=0.50×10⁻³×1.25×1.52×1260×557.45=667.268KN>V=409.40KN由《公预规》5.2.10条，可不进行斜截面承载力的验算，仅需按《公预规》9.3.13条构造(2)箍筋验算支点剪力组合设计值：yoVa=409.40KN距支处的设计剪力值为：其中应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为：0.6V=0.6×393.72=236.232KNa₃一受压翼缘影响系数，取a₃=1.1桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)按图中箍筋按22×10,57×15,22×10已经满足受力要求并且满足规范中的构造成要求。八、持久状况正常使用极限状态计算1裂缝验算(1)荷载组合短期效应组合正常使用极限状态裂缝宽度计算，采用荷载短期效应组合，并考虑荷载长期效应的影响。空心板荷载短期效应组合：=328.76+0.7×301.18/1(2)跨中截面裂缝计算空心板荷载长期效应组合：=328.76+0.4×301.18/1桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)C₂-作用(或荷载)长期效应影响系数，,其中N,和N,分别按作用(或荷载)2挠度验算桥梁工程课程设计(13米板1BIⅡ)M。=NfW。B₀-全截面的抗弯刚度，B₀=0.95EI₀;B,-开裂截面的抗弯刚度，BC,=EI;y-构件受拉区混凝土塑性影响系数I,-开裂截面换算截面惯性矩f-混凝土轴心抗拉强度标准值按全截面参加工作计算，取b,=1000mm,将aE=E./E.=2×10⁵/3.15×10⁴≈6.35,换算换算截面尺寸如右图9,则有：I。=139.1×10⁸mm⁴图9全截面换算截面B₀=0.95×3.15×10⁴×139.1×10⁸=4.16257×10¹⁴N·mm²中性轴位于腹板内属于第二类T形截面，换算截面受压区高度和惯性距计算：桥梁工程课程设计(13米板1BII)B,=EI,=3.15×10⁴×1.0875×10¹S₀=91.4×1000×(300-91.4/2)+(300-91.4)×310.8×310.8/2=33318050mm³(2)受弯构件挠度计算桥梁工程课程设计(13米板1BII)消除自重影响后的挠度为计算挠度小于规范界限值，故挠度满足要求。实际空心板上浇筑有10cm厚水泥砼桥面铺装，在使用时会与空心板共同受力，本计算未考虑此影响，计算结果较实际偏安全。综上所述，验算结果为：本空心板满足安全正常使用要求。本桥选用板式橡胶支座，支座尺寸取150×200,橡胶片厚度为5mm,薄钢板厚2mm。板式橡胶支座结构示意图见教材182页图3-49。该桥为装配式钢筋