裝配式鋼筋混凝土簡支空心板橋設(shè)計

1、橋梁工程課程設(shè)計任務(wù)書 裝配式鋼筋混凝土簡支空心板橋設(shè)計一、設(shè)計資料 1標(biāo)準跨徑：13m 2計算跨徑：計算跨徑12.5m3橋面寬度：凈-9+20.5m防撞護欄，橋面鋪裝為0.08mC40混凝土鋪裝+0.06m瀝青混凝土面層，橋面橫坡為雙向1.5%，橋面橫坡由鋪裝層形成。4設(shè)計荷載 ：公路-級5材料：（1）鋼筋，其技術(shù)指標(biāo)見表1；（2）混凝土及其技術(shù)指標(biāo)見表2，主梁混凝土為C40，防撞護欄 C30，橋面鋪裝混凝土為C40，瀝青混凝土容重為23 KN/m3，混凝土容重為25 KN/m3。鋼筋技術(shù)指標(biāo) 表1種 類彈 性 模 量抗拉設(shè)計強度抗壓設(shè)計強度標(biāo)準強度 R235（MPa） 195 195 23

2、5HRB400級（Mpa） 330 330 400混凝土技術(shù)指標(biāo) 表2二、設(shè)計計算內(nèi)容：1 主梁幾何特性計算2 恒載內(nèi)力計算3 荷載橫向分布計算（支點處采用杠桿法，跨中采用鉸接板法）4 活載內(nèi)力計算5 荷載組合。確定用于配筋計算的最不利作用效應(yīng)組合6 主梁配筋計算（依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理進行）7 繪制內(nèi)力包絡(luò)圖8 繪制主梁一般構(gòu)造圖和配筋圖（A3圖幅，要求手繪）9 裂縫寬度驗算10. 主梁變形驗算11.繪制主梁一般構(gòu)造圖和結(jié)構(gòu)圖三、設(shè)計依據(jù)：公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2015）公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）橋梁工程姚玲森編橋梁工程紹旭東結(jié)構(gòu)設(shè)計原理葉

3、見曙或張樹仁編4、 結(jié)構(gòu)尺寸圖1 全橋主梁橫斷面圖2 中板橫斷面圖 圖3 邊板橫斷面圖鋼筋混凝土空心板設(shè)計計算書一：基本設(shè)計資料1：跨度和橋面寬度（1）標(biāo)準跨徑：13m（2）計算跨徑：12.5m（3）橋面寬度（橋面凈空）：雙向行駛，凈9+2*0.5m護欄（4）設(shè)計荷載：公路二級，無人群荷載（5）主梁預(yù)制長度：12.7m（6）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù);0=12:主要材料（1）混凝土：混凝土空心簡支板和鉸接縫采用C30混凝土;橋面鋪裝上層采用0.07m的瀝青混凝土，下層為0.08m的C40混凝土。瀝青重度按23KN/m3計算，混凝土重度按25KN/m3計。（2）鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋。二:構(gòu)造形式及

4、截面尺寸（1）本橋為C30鋼筋混凝土簡支板，由7塊寬度為1.32m的空心板連接而成（2）橋上橫坡為雙向2%，坡度由下部構(gòu)造控制（3）空心板截面參數(shù)：單塊板高為0.8m,寬為1.32m，板間留有1.14cm的縫隙用于灌注砂漿（4）C40混凝土空心板抗壓強度標(biāo)準值fck=26.8MPa ,抗壓強度設(shè)計值fcd=18.4MPa,抗拉強度標(biāo)準值ftk=2.40MPa,抗拉強度設(shè)計值ftd=1.65MPa,C30混凝土的彈性模量為Ec=3.25*104MPa三;空心板截面幾何特性計算1毛截面面積計算A1=4884cm2 已知I1=3997489t1=12 t2=18 b=114 h=68IT=4b2h2

5、2ht1+2h/t2=10.0156*106m4 等效圖 四 主梁內(nèi)力計算1 永久作用效應(yīng)計算;(1)空心板自重（一期結(jié)構(gòu)自重）G1:G1=4884*10-4*25=12.21KN/m（2）橋面系自重（二期結(jié)構(gòu)自重）G2:G2=（12.14+10*0.08*25+10*0.06*23）/7=6.563KN/m由上述計算得空心板每延米總重力為;G=12.21+6.563=18.773KN/m由此可計算出簡支空心板永久作用效應(yīng)，計算結(jié)果如下表1表1：簡支空心板永久作用效應(yīng)計算表作用種類作用（KN/m）計算跨徑/m 作用效應(yīng)-彎矩M/KN*m作用效應(yīng)-剪力V/KN跨中1/4跨支點1/4跨跨中G112

6、.2112.5238.4766178.857476.312538.15630G26.56312.5128.183696.137741.018820.50940G18.77312.5366.6602274.9951117.331358.665702 可變作用效應(yīng)計算根據(jù)公通規(guī)，公路-II級車道荷載的均布荷載標(biāo)準值qk和集中荷載標(biāo)準值Pk；qk=0.75*10.5KN/m=7.875KN/m計算彎矩時， Pk=【360-27050-5(12.3-5)+270】*0.75KN=157.5KN計算剪力時 Pk=157.5*1.2KN=189KN(1)沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基

7、頻f有關(guān)，故應(yīng)先計算結(jié)構(gòu)的基頻：f=2l2EIcmc=3.141592*12.523.25*1010*3.99749*10-22358.8=8.265Hz其中mc=Gg=18.773*1039.81kg/m=1913.66kg/m由于1.5Hz=f=14Hz故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為=0.1767lnf-0.0157=0.357本算例橋梁凈寬9+2*0.5，最多2車道布載，故折減系數(shù)為=1.0（2）汽車荷載橫向分布系數(shù)計算跨中和1/4處的荷載橫向分布系數(shù)取m汽=0.3265交點至1/4處的荷載橫向分布系數(shù)取m汽=0.5空心板剛度參數(shù)：=5.8IIT（bl)2=5.8(1321250)

8、23.99749*10610.0156*106=0.02582在求得剛度參數(shù)后，即可依板數(shù)及所計算板號在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值，由此畫出各板的橫向分布影響線，并按橫向不利位置布載。由于橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)對稱，故只需計算1-4號板的橫向分布影響線坐標(biāo)值。2號梁12345670.0220219817013511196990.042352321851279169590.02582211.603207.894174.365132.672105.1888.14379.56（3）可變作用效應(yīng)計算車道荷載效應(yīng)：計算車道荷載引起的空心板跨中及L/4處截面的效應(yīng)（彎矩和剪力）時，均布荷載標(biāo)準值qk應(yīng)滿

9、布于使空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載標(biāo)準值 Pk只作用于影響線中一個最大影響線峰值處，為此需繪制出跨中彎矩、跨中剪力、L/4處截面彎矩、L/4處截面剪力影響線圖，如圖 所示1 跨中截面 彎矩計算： yk=L/4=3.125 m=0.3265 qk=7.875 =0.357 Wk=0.5*(L/4)*L=19.53mM汽=m(qkk+Pkyk)=210.92KN/m(不計沖擊時)M汽=（1+）m(qkk+Pkyk)=286.21KN/m(計沖擊時) 剪力計算有： yk=0.5 Wk=0.5*L/2*L/2=1.5375V汽=m(qkk+Pkyk)=34.87KN(不計沖擊時)V汽=

10、（1+）m(qkk+Pkyk)=47.32KN(計沖擊時)2：1/4截面處 彎矩計算：有 yk=3L/16=2.344m Wk=12L2L=14.648mM汽=m(qkk+Pkyk)=158.2KN/m(不計沖擊時)M汽=（1+）m(qkk+Pkyk)=214.68KN/m(計沖擊時)剪力計算：有 yk=0.75 Wk=12 343 4L=3.5156mV汽=m(qkk+Pkyk)=55.32KN(不計沖擊時)V汽=（1+）m(qkk+Pkyk)=75.07KN(計沖擊時)3支點截面剪力V汽=m(qkk+Pkyk)=115.59KN(不計沖擊時)V汽=（1+）m(qkk+Pkyk)=156.8

11、6KN(計沖擊時)3作用效應(yīng)組合根據(jù)作用效應(yīng)組合，選取四種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合、標(biāo)準效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表2表2 作用效應(yīng)組合表 序號荷載作用跨中截面四分點截面支點截面MmaxVmaxMmaxVmaxVmax(KN*m)(KN)(KN*m)(KN)(KN)1第一期作用238.840178.8638.1676.312第二期作用128.18096.1420.5141.023總永久作用（=1+2）366.660275.0058.67117.334可變作用（汽車不計沖擊）210.9234.87158.2055.32115.595可變作用（汽車計沖擊）286.21

12、47.32214.6875.07156.866標(biāo)準組合（=3+5+6）652.8747.32489.68133.74274.197短期組合（=3+07*4+6）514.3024.41385.7497.39198.248極限組合（=1.2*3+1.4*5+0.8*1.4*6）840.6966.25630.55175.50360.409長期組合（=3+0.4*4+0.4*6）451.0313.95338.2880.80163.57五 持久狀況承載能力極限狀態(tài)下的截面設(shè)計、配筋與驗算1配置主筋假設(shè)截面受壓區(qū)高度x=hf, 設(shè)有效高度h0=h-as=80-4.5=75.5cm正截面承載力為：0Md=8

13、40.69*106解 x=55.09mm hf,=120mm min=0.2%配筋率符合最小配筋率要求2持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算按截面實際配筋面積計算截面受壓區(qū)高度x為X=fsdAsfcdbf =330*392718.4*1140=61.78mm截面抗彎極限狀態(tài)承載力為Md=fcdbf x（h0-x/2）=18.4*1.14*0.06178*(0.755-0.068782)=931.89KN*m840.69KN*m滿足截面承載力要求3斜截面抗剪承載力計算Vd0=360.40kN VdL2=66.25kN假定沒有彎起鋼筋0.51*10-3fcu,kbh0=0.51*10-3*40*755

14、*200=483.83KN0Vd=1*360.40=360.40KN在進行受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力配筋設(shè)計時，若滿足條件0Vd1.25*0.5*10-3a2ftdbh0故應(yīng)進行持久狀況斜截面抗剪承載力驗算（1）斜截面配筋的計算圖示最大剪力Vd,取用距支座中心h/2（梁高一半）處截面的數(shù)據(jù)，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)的剪力Vcs不小于60%Vd,，彎起鋼筋（按450彎起）承擔(dān)的剪力Vsd不大于40%Vd,計算第一排（從支座向跨中計算）彎起鋼筋時，取用距支座h/2處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值計算第一排彎起鋼筋以后的每一排彎起鋼筋時，取用前一排彎起鋼筋下面彎起點處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值彎起鋼筋

15、配置及計算圖示如圖 所示由內(nèi)插可得，距支座中心h/2處的剪力效應(yīng)Vd,=(360.4-66.25)(6.25-0.4)6.25+66.25=350.99KN則相應(yīng)各排彎起鋼筋的位置及承擔(dān)的剪力值見表4表4 彎起鋼筋位置與承擔(dān)的剪力值計算表斜筋排次彎起點距支座中心距離/m承擔(dān)的剪力值Vsbi /KN10.744140.3921.388114.7932.03284.4942.67654.1853.32023.87(2)各排斜筋的計算：與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載能力按下式計算Vsb =0.75*10-3fsdAsbsinsfsd=280MPa s=450 故相應(yīng)于各排彎起鋼筋的面積按下式計算A

16、sb=0Vsd0.75*10-3fsdAsbsins=Vsd0.16508mm2計算得每排彎起鋼筋得面積見表5表5 彎起鋼筋面積計算表彎起排次每排彎起鋼筋計算面積Asb/mm2彎起鋼筋數(shù)目每排彎起鋼筋實際面積Asb1850.442259822695.362227603511.812206284328.202164025144.60216（28）402（101）(3)主筋截斷后持久狀況承載能力驗算：跨中截面的抵抗彎矩為M=fcdbfx（h0-x2）=931.89kN*m每根25鋼筋可提供抵抗彎矩M1=fsdAs（h0-x2）=330*10-3*4.909*10-4 *(0.75-0.06178/

17、2)=116.494 kN*m2根 232.988 kN*m4根 465.976 kN*m6根 698.964 kN*m8根 931.9 kN*m截斷剛筋驗算時，應(yīng)考慮鋼筋的錨固長度，對于HRB400，取錨固長度為30d=75cm4箍筋設(shè)計箍筋間距計算公式為SV=a12a220.2*10-6(2+0.6P)fcu,kAsvfsvbh02(0Vd)2a1=1 a3=1.1 b=20cm h0=75cm fcu,k=40選用10mm的HRB335單肢箍筋則As=0.785cm2距支座中心h0/2處的主筋為625，As=29.45cm2 有效高度h0=80-5=75cm =29.4520*75=1.

18、96%,因此P=100=1.96最大剪力設(shè)計值vd=353.77KNSV=12*1.12*0.2*10-62+06*1.9640*78.5*280*200*7502(0.6*1*360.4)2=283.3mm因為SV=283.3mmh2=400滿足規(guī)范要求在跨中部分選用SV=200mm, 在支座中心向跨中方向長度1倍粱高（80cm）范圍內(nèi)，間距取100mm由上述計算，箍筋的配置如下：全梁的箍筋配置為10單肢箍筋，在由支座中心至距支點1.7m段，箍筋間距100mm,其他部分箍筋間距200mm則箍筋配筋率為：當(dāng)間距SV=100mm時，sv=AsvSvb=78.5/100*200=0.393%當(dāng)間距SV=200mm時，sv=AsvSvb=157/200*200=0.196%均滿足最小配箍率不小于0.12%的要求六持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度驗算最大寬度裂縫計算W=CCC（）（mm）=式中，C=1.0 C=1+0.5N/N=1+0.5*=1.438C=1.0 d=25mm E=2*10MPa b=132cm h=12cm