裝配式鋼筋混凝土簡支空心板橋設計說明書

1、橋梁工程課程設計任務書裝配式鋼筋混凝土簡支空心板橋設計一、設計資料1 .標準跨徑：13m2 .計算跨徑：計算跨徑12.5m3 .橋面寬度：凈-9+2 0.5m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 .設計荷載：公路-H級5 .材料：(1) 鋼筋，其技術指標見表1；(2) 混凝土及其技術指標見表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。鋼筋技術指標表1種類彈性模量抗拉設計強度抗壓設計強度標準強度R235(MPa )52.

2、1 10195195235HRB400 級 ( Mpa )2. 0 105330330400混凝土技術指標表2材料項目賽數C40 混荼土抗邑檢遑鬱寰f=i26.8MPa就技噲潼講寰爲2,40MPa諫計遙1 &13_+XIPa杭丘諫計讒S f沁1.65MP1抗F建性淒量E：32 5 00 MPa計宴材糾容芟p26kNmj0,00001C30混避土20,lMPa2.0LMPa抗壓設計至度站13_8MPa.m計強變f=1139MPa抗彈性嚷量E：315(H)MPa計算紂斜容堇p26kNm緩孝査汞數10.00001二、設計計算內容：1. 主梁幾何特性計算2. 恒載內力計算3. 荷載橫向分布計算（支點處

3、采用杠桿法，跨中采用鉸接板法）4. 活載內力計算5. 荷載組合。確定用于配筋計算的最不利作用效應組合6. 主梁配筋計算（依據結構設計原理進行）7. 繪制內力包絡圖8. 繪制主梁一般構造圖和配筋圖（A3圖幅，要求手繪）9. 裂縫寬度驗算10.主梁變形驗算11.繪制主梁一般構造圖和結構圖三、設計依據：公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60-2015)公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D62-2004)橋梁工程姚玲森編橋梁工程紹旭東結構設計原理葉見曙或張樹仁編四、結構尺寸1000/AL900f(h- * 1h*艮*1Er.126 L5*32r 126f*圖1全橋主梁橫斷面圖3邊板橫斷面

4、圖圖2中板橫斷面圖鋼筋混凝土空心板設計計算書一：基本設計資料1:跨度和橋面寬度（1）標準跨徑：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）設計荷載：公路二級，無人群荷載（5）主梁預制長度：12.7m（6）結構重要性系數；？?。=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/?3計算，混凝土重度按25KN/?3計。（2）鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋。二:構造形式及截面尺寸（1） 本橋為C30鋼筋混凝土簡支板，由7塊寬度為1

5、.32m的空心 板連接而成（2）橋上橫坡為雙向2%，坡度由下部構造控制（3） 空心板截面參數：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準值？?=26.8MPa ,抗壓強度設計值？?=18.4MPa,抗拉強度標準值？?=2.40MPa,抗拉強度設計值？?？ =1.65MPa,C30 混 凝土的 彈 性 模量為4?=3.25* 104MPa三；空心板截面幾何特性計算1毛截面面積計算?1 =4884 ? 已知？訐3997489?1=12?2=18b=114h=68106?44?2?2?=2?=10.0156*喬?+ 2?/ ?2?1

6、2等效圖四主梁內力計算1永久作用效應計算(1)空心板自重(一期結構自重)？?仁?1 =4884* 10- 4*25=12.21KN/m(2)橋面系自重(二期結構自重)？?2：?2= (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，計算結果如下表1表1 :簡支空心板永久作用效應計算表作用作用(KN/m計算跨徑作用效M/KN*m應-彎矩作用效應-剪力V/KN種)/m跨中1/4跨支點1/4跨跨類中?112.2112.5238.476178.8577

7、6.312538.1560643?26.56312.5128.18396.137741.018820.509064G18.77312.5366.660274.995117.33158.665021372可變作用效應計算根據？公通規(guī)？，公路級車道荷載的均布荷載標準值？?和集中荷載標準值?；?=0.75*10.5KN/m=7.875KN/m計算彎矩時，?=【-(12.3-5)+270 *0.75KN=157.5KN50- 5計算剪力時?=157.5*1.2KN=189KN(1)沖擊系數和車道折減系數計算：結構的沖擊系數與結構的基頻f有關，故應先計算結構的基頻：r ? 3.14159 3.25710

8、10?3 99749?10- 2 小f= 2?=2 “.-=8.265Hz2?2 V ? 2712.522358.83 ? 18.773 ?103.其中?= =kg/m=1913.66kg/m. J1由于1.5Hz=f=14Hz故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數為尸0.17671nf-0.0157=0.357本算例橋梁凈寬9+2*0.5，最多2車道布載，故折減系數為E =1.0(2)汽車荷載橫向分布系數計算跨中和1/4處的荷載橫向分布系數??？?汽=0.3265交點至1/4處的荷載橫向分布系數??？?汽=0.5 空心板剛度參數:盧5.8詁(芳兀珈筆)210=0.02582在求得剛度參數丫后，即可依

9、板數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。由于橋梁橫斷面結構對稱，故只需計算1-4號板的橫 向分布影響線坐標值。2號梁丫12345670.0220219817013511196990.042352321851279169590.0258211.60207.89174.36132.67105.188.1479.562345283(3)可變作用效應計算車道荷載效應：計算車道荷載引起的空心板跨中及 L/4處截面的效應(彎矩和剪力)時，均布荷載標準值？?應滿布于使空心板產生最不 利效應的同號影響線上，集中荷載標準值？?只作用于影響線

10、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：?二L/4=3.125m=0.3265? =7.875 卩=0.357?=0.5*（L/4）*L=19.53m 2?汽 = 5m（?+?）=210.92KN/m（不計沖擊時）?汽 = （1+ 卩）m（?+?）=286.21KN/m（計沖擊時）剪力計算有：？?=0.5?=0.5*L/2*L/2=1.5375?汽 =餅i（?+?）=34.87KN（不計沖擊時）?汽 = （1+ 卩）m（ ?+?）=47.32KN（計沖擊時）2: 1/4截面處Pk=157KNF4 ?(KN*

11、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）286.2147.32214.6875.07156.866標準組合（=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

12、.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)下的截面設計、配筋與驗算1配置主筋2938OJ13P假設截面受壓區(qū)高度 XV二？?設有效高度?o=h- ?=80-4.5=75.5cm?7)正截面承載力為:?0?=840.69*10x=55.09mm Pwccc =0.2%01140?755?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9999? ?X=-?330?392718.4?1140=61

13、.78mm截面抗彎極限狀態(tài)承載力為?( ?0-x/2= 18.4*1.14*0.06178*(0.755-0.068782)=931.89KN*m840.69KN*m足截面承載力要求3斜截面抗剪承載力計算?0=360.40kN?=66.25kN -2假定沒有彎起鋼筋0.51* 10- 3 v7?,?b?0=0.51* 10- 3*v40*755*200=483.83KN?o?=1*36O.4O=36O.4OKN在進行受彎構件斜截面抗剪承載力配筋設計時，若滿足條件 ?o? =0.5* 10- 3?2?b?o可不進行斜截面抗剪承載力 計算，僅按構造要求配置鋼筋即可。?o?=1*36O.4O=36O

14、.4OKN0.5*10- 3?2?b?0=0.5*10- 3*1*1.65*200*750=123.75KN 對于板式受彎構件0.5*10-3 ?2?b ?0計算值可以乘以1.25 的提高系數則10-3?2?b?o10- 3*1*1.65*200*750= 154.688KN因此？?0? 10- 3?2?b?0故應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？?取用距支座中心h/2 （梁高一半）處截面的數據， 其中混凝土與箍筋共同承擔的剪力？?不小于60%?,彎起 鋼筋（按45彎起）承擔的剪力？?不大于40%? 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

15、處由彎起鋼筋承擔的那部分剪力值 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的那部分剪力值彎起鋼筋配置及計算圖示如圖所示由內插可得，距支座中心h / 2處的剪力效應？?？=(360 4 66.25)(6.25_ 04)+66.25=350.99KN6.25則相應各排彎起鋼筋的位置及承擔的剪力值見表4表4彎起鋼筋位置與承擔的剪力值計算表斜筋排次彎起點距支座中心距離/m承擔的剪力值?/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

16、力按下式計算? =0.75* 10?si n?=280MPa?=45故相應于各排彎起鋼筋的面積按下式計算?0?=30.75?10n? ? 0.16508?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?/ ?彎起鋼筋數目每排彎起鋼筋實際面積？?？1850.442? 259822695.362? 227603511.812? 206284328.202? 164025144.602? 16 (2? 8)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/ ?3M= ?x (?0 -) =931.89kN*m?每根？ 25鋼筋可提供

17、抵抗彎矩？?1 = ? ( ?0- -?)=330* 10- 3*4.909* 10- 4 *(0.75-0.06178/2)=116.494 kN*m2 根 232.988 kN*m 4 根 465.976 kN*m6 根 698.964 kN*m8 根 931.9 kN*m截斷剛筋驗算時，應考慮鋼筋的錨固長度，對于HRB400,取錨固長度為 30d=75cm4箍筋設計箍筋間距計算公式為？?=?1?2 0.2?10 6( 2+ 0.6?) v7?,?o(?0?)2?訐1?3=1.1b=20cm?0=75cm?,?=40選用 10mm 的 HRB335 單肢箍筋則？?=0.785 ?距支座中心

18、？?。/2處的主筋為6? 25 , ?=29.45 ?尸有效高度？?=80-5=75cm29 45p=20?75=1.96%,因此 P=100 P=1.96最大剪力設計值？?=353.77KN2 2 6 212?1.12?0.2?10- (2+ 06?1.96) v40?78.5?280?200?7502?=(0.6?1?360.4)2=283.3mm因為?=283.3mm -=400滿足規(guī)范要求2在跨中部分選用？?=200mm,在支座中心向跨中方向長度1倍粱高(80cm )范圍內，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

19、筋間距100mm,其他部分箍筋間距 200mm當間距?=100mm?時，？?=尹=78.5/100*200=0.393%?當間距？?=200mm?時，？?=產=157/200*200=0.196%?則箍筋配筋率為: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Wfk 二6。2。3亠Es30 d0.28 10(mm )P=bh(bf - b) hf式中，C1=1.0C 2=1+0.5N JN s = 1+0.5*=* 1-438C 3 =1.0 d=25mm Es =2*10 1。=1=3.9975*10 10mm 4 MPa b f =132

20、cm hf=12cm h 0=75cmMs=20.07*10 4 * KN/m * 20.75_514.30(Tss=-40.87Ash00. 87 * 39. 27 * 10A s=3927mm=aP bh0 - (bf39.27b)hf200 * 755(114 - 20) * 12=0.015代入Wfk公式得20.07 * 10全截面換算截面對重心軸的慣性矩可近似用毛截面的慣性矩代替/3020Wfk =1*1.438*1*8() =0.18h f=12cm 因此假設正確可計算開裂截面換算截面慣性矩Icr=nA s (h-x)2+1bfx3-1(bf-b)(x-h f)333代入數據得Icr =6.154*3927*(750-162.47 ) 2+1 *1140*162.47 33-1 (1140-200 ) (162.47-120 ) 3=9.9478*10 9mm3Bcr=EcIcr=3.25*10 4*9.9478*10 9=3.233*10 14N mmB0=0.95Ecl04*3.9975*10 10 = 1.234*10 15N mm(7. 2726 * 107)8丿5. 1430 * 108151.234 * 10/ 7.2726 * 107、2 1.234 * 101 - (