橋梁課程設(shè)計13米板計算

1、橋梁工程課程設(shè)計（13米板 4B） 班級 ：土木五班 指導(dǎo)老師 ：汪 蓮學(xué)號 ：20043342 陳菊香姓名 ：吳 勁 松 日期 ：08.03.12一、設(shè)計資料1 設(shè)計基本資料（1）跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑13m，計算跨徑：12.6m；全橋共：60+7.52290m，分為8跨，13m6+6m2；主梁全長：12.96m；（2）荷載：公路級，人群荷載3.0KN/；（3）橋面凈空：凈9m，21m人行道；（4）主要材料：鋼筋：主鋼筋用級鋼筋，其他鋼筋用級鋼筋，其技術(shù)指標(biāo)見表-1。表1種類彈性模量Es抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值sk抗拉強度設(shè)計值sdR235鋼筋2.1105MPa235 MPa195MPaHRB335鋼筋2.0

2、105MPa335 MPa280MPa混凝土：C35，其技術(shù)指標(biāo)見表-2。表1強度等級彈性模量Ec軸心抗壓強度設(shè)計值cd軸心抗拉強度設(shè)計值td軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值tkC353.15104MPa 16.1 MPa1.52MPa2.20MPa（5）地形、地質(zhì)條件橋址處河道標(biāo)高為0.0m ，橋頭路面標(biāo)高為為7.5m，河道邊坡為1：2，標(biāo)準(zhǔn)跨徑10m時河底寬度為B40m，橋址處4.0m以上為耕植土;4.0m以下為亞粘土，其基本承載力為200KPa，內(nèi)摩擦角為20。（6）設(shè)計計算內(nèi)容 擬定橋梁縱橫斷面結(jié)構(gòu)尺寸；內(nèi)力和配筋計算；支座設(shè)計和計算；擬定橋梁墩臺結(jié)構(gòu)尺寸。（7）設(shè)計依據(jù)： 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG

3、 B01-2003）； 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004），簡稱公預(yù)規(guī)； 公路橋涵設(shè)計手冊梁橋（上冊）（1998年1月第一版第二次印刷），簡稱梁橋； 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）； 橋梁工程 汪蓮主編 合肥工業(yè)大學(xué)出版社。二、橫斷面及計算簡圖本橋取上部獨立橋梁進行計算，橋面凈寬9+21m，兩側(cè)為安全護欄，全橋采用9塊1.25米寬的砼空心板，兩邊的邊板分別挑出0.2米安裝護欄。水泥砼鋪裝厚10cm，瀝青砼厚10cm。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖1（尺寸單位：cm） 圖1 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面板的橫截面見圖2。第 25 頁 共 25 頁圖2空心板橫截面橋的縱斷面示意圖

4、如下：圖3 大橋縱斷面圖空心板的標(biāo)準(zhǔn)跨徑為13m，計算跨徑l12.6m。空心板的具體構(gòu)造見附圖。三、橫向分布系數(shù)的計算1鉸接板法計算采用鉸結(jié)板法計算彎矩及L/4截面至跨中截面剪力的（1） 截面抗彎慣性距 空心板是上下對稱截面，行心軸位于截面中心，故其抗彎慣矩為：（2） 計算截面抗扭慣性矩將空心板的截面轉(zhuǎn)換成下圖4中虛線所示的形式。 圖4 空心板簡化形式圖空心板截面可近似簡化成圖3中虛線所示的薄壁箱形截面來計算，則有：（3）計算剛度參數(shù)（4）計算跨中荷載橫向分布影響線根據(jù)值，查教材附錄，在之間插值求得時各塊板軸線處的影響線坐標(biāo)值如下表(表3)表3 影響線縱坐標(biāo)值板號單位荷載作用位置（第 i號板中

5、心）12345678910.022361941471130880700570490460.043062321551040700480350260230.028526621015010908006104803903620.021941891601220950750620530490.042322291811210820570400310260.028521020616912208906705304403930.021471601641411100870720620570.041551811951591080740530400350.02851501691771491090810640530484

6、0.021131221411521341060870750700.041041211591821511040740570480.028510912214916514110508106706150.020880951101341481341100950880.040700821081511781511080820700.0285080089109141161141109089080（5）計算彎矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc 根據(jù)前表，用內(nèi)插法求得所加荷載處對應(yīng)的影響線豎標(biāo)值，如下圖5所示：圖5 荷載對應(yīng)影響線豎標(biāo)值計算荷載橫向分布系數(shù)設(shè)計車道為2，計算荷載橫向分布系數(shù)1號板：汽車荷載：人群荷

7、載：2號板：汽車荷載：人群荷載：3號板：汽車荷載：人群荷載：4號板：汽車荷載：人群荷載：5號板：汽車荷載：人群荷載：綜上所得，汽車橫向分布系數(shù)的最大值為，人群荷載的最大值為。2杠桿法計算采用杠桿法計算支點剪力的。用杠桿法計算，各塊板的影響線、布置最不利汽車荷載位置如下圖(圖6)所示。圖6 支點處影響線縱坐標(biāo)圖由圖上可知邊、中板的，。四、活載作用內(nèi)力計算1.荷載橫向分布系數(shù)匯總（1）汽車荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號荷載位置公路級備注空心板跨中mc0.281按“鉸結(jié)板法”計算支點mo0.5按“杠桿法”計算1/4點m1/40.281按“鉸結(jié)板法”計算（2）人群荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號荷載位置公路級備注空

8、心板跨中mc0.302按“鉸結(jié)板法”計算支點mo1.0按“杠桿法”計算1/4點m1/40.302按“鉸結(jié)板法”計算2.影響線面積及距離計算表4 影響線面積及距離計算 類型截面公路級均布荷載（KN/m）影響線面積（m2或m）影響線距離m影響線圖式10.53.1510.50.510.52.3610.50.753、汽車、人群活載內(nèi)力計算（1）沖擊系數(shù)計算根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D602004)條文說明4.3.2，簡支梁橋的自振頻率（基頻）可采用下式計算：式中：，將上列數(shù)據(jù)代入公式根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D602004)，有：（2）跨中荷載橫向分布系數(shù)（鉸接板法）（3）跨中荷載橫向

9、分布系數(shù)（杠桿原理法）（4）計算汽車、人群活載內(nèi)力公路級中集中荷載計算，由教材表1-11查出：計算彎矩效應(yīng)時：計算剪力效應(yīng)時：跨中彎矩：支點剪力：變化區(qū)荷載重心 五、恒載內(nèi)力計算1、結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的內(nèi)力計算（1）結(jié)構(gòu)重力集度分別考慮預(yù)制梁自重（第一期荷載）和濕接縫、橋面鋪裝、人行道欄桿等（二期荷載）重力集度。 空心板自重(一期恒載)橋面系自重及絞縫重 (二期恒載)a、橋面鋪裝：全橋?qū)掍佈b每延米總重 則 b、防撞護欄：由橋涵設(shè)計通用圖之查得,橋上欄桿的荷載密集度為c、鉸縫重：故（2）結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的內(nèi)力跨中彎矩：支點剪力：2、恒載內(nèi)力計算見表5。表5空心板恒載內(nèi)力計算表項目 種類glM()Q(KN)

10、跨中1/4跨支點1/4跨一期恒載10.875812.6215.83161.8768.5234.26二期恒載7.5712.6150.23112.6747.7023.85恒載合計18.445812.6366.06274.54116.2258.11六、作用效應(yīng)組合1、跨中、跨及支點處彎矩與剪力計算：由教材式（1-1）可得承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計值為：跨中彎矩：支點剪力：截面邊板荷載類型qk(KN/m)Pk(KN)1+mc或mi或yS(KNm或KN)SiS公路I級10.5210.41.36780.28119.8580.11334.841.36780.2813.15254.7310.

11、5252.481.36780.2811.586.3854.901.36780.2810.548.5210.5210.41.36780.28114.8860.05250.901.36780.2812.36190.8510.5252.481.36780.2813.5414.2987.071.36780.2810.7572.78汽車荷載由公路級荷載在一塊板上的內(nèi)力數(shù)值，可以按截面內(nèi)力一般公式計算，即 ： ， 兩車道時：人群荷載的計算：截面荷載類型PormcrS(kNm或kN)人群荷載30.30219.8517.9830.3021.581.4330.30214.8813.4830.3023.543.2

12、12、計算支點截面汽車荷載最大剪力繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點剪力影響線如圖7所示。圖 7 支點剪力計算圖示按上圖原理可得出橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度：公路級作用下，支點的最大剪力為：汽車荷載：人群荷載：3 主梁內(nèi)力組合鋼筋混凝板橋當(dāng)按承載力極限狀態(tài)設(shè)計時采用如下荷載組合：表6 主梁內(nèi)力組合序號荷載類別彎矩M(KNm)剪力Q(KN)梁端四分點跨中梁端四分點跨中1恒載總重0.00274.54366.06116.2258.110.002汽車荷載0.00250.90334.84202.6487.0754.903人群荷載0.0013.4817.9821.003.211.4341.210

13、.00329.45439.27139.4669.730.0051.420.00351.26468.78283.70121.9076.8661.40.830.0015.1020.1423.523.601.607作用效應(yīng)組合0.00695.81928.19446.68195.2378.46七、持久狀況承載力極限狀態(tài)計算1、正截面抗彎承載力驗算（1）已知數(shù)據(jù)及要求見前所述，荷載內(nèi)力見表4。（2）邊板跨中截面的縱向受拉鋼筋計算確定中性軸的位置形心位置：空心板是上下對稱截面，形心軸位于截面中心，即：形心離下緣高度為30cm，面積為：4183，慣性矩：2763000。將空心板截面按抗彎等效的原則，換算為等

14、效工字形截面的方法是在保持截面面積、慣性矩和形心位置不變的條件下，將空心板的圓孔（直徑為D）換算為b、h的矩形孔。本板的等效圖形如圖8。圖 1根據(jù)變換前后面積和慣性矩不變的條件，可求出等效矩形的b、h分別為： b = 456.4 mm h = 985.2 mm在保持原截面高度、寬度及圓孔形心位置不變的情況下，等效工字形截面尺寸為：上翼緣厚度 下翼緣厚度 腹板厚度 換算截面尺寸如右圖9，則有：圖9 全截面換算截面 （單位 ：厘米）（3）正截面抗彎計算空心板采用C35混凝土，抗壓設(shè)計強度16.1MPa，抗拉強度1.52MPa，計算彎矩為928.19 ，由于空心板采用綁扎鋼筋骨架，一層受拉鋼筋。假設(shè)

15、= 40 mm，則有效高度為： = 700 40 = 660 mm 判斷截面類型：計算受壓區(qū)高度x ：由公式： 得：則 = 74 mm 由公式3-40得到正截面承載力計算為：板的主筋采用HRB335鋼筋，一排布筋，采用928,抗拉設(shè)計強度280MPa，=5542；箍筋采用R235鋼筋8，抗拉設(shè)計強度195MPa，保護層厚度30mm，板寬1260mm?？招陌宓挠行Ц叨葹?。 截面復(fù)核：已設(shè)計的受拉鋼筋總面積為5542 ，280 MPa，有效高度，則有：（1）、判定T形截面類型：由式3-46 得： ，則此為第一類型截面。（2）、求受壓區(qū)高度： （3）、正截面抗彎承載力： = = 954.10 又 ，

16、故截面復(fù)核滿足要求。八、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算1裂縫驗算（1）荷載組合短期效應(yīng)組合長期效應(yīng)組合正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度計算，采用荷載短期效應(yīng)組合，并考慮荷載長期效應(yīng)的影響，有：1、空心板荷載短期效應(yīng)組合：2、空心板荷載長期效應(yīng)組合：（2）跨中截面裂縫計算其中：鋼筋表面形狀系數(shù)，對光面鋼筋，；對帶肋鋼筋，作用（或荷載）長期效應(yīng)影響系數(shù)，其中和分別按作用（或荷載）長期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計算的內(nèi)力值（彎矩和軸向力）；與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為鋼筋混凝土受彎構(gòu)件時鋼筋應(yīng)力，受彎構(gòu)件縱向受拉鋼筋直徑。 不同鋼筋直徑時縱向受拉鋼筋配筋率，對于混凝土構(gòu)件，當(dāng)取當(dāng)取構(gòu)件受拉翼緣寬度構(gòu)件受拉翼緣高

17、度，取裂縫滿足要求2 梁跨中撓度驗算（1）T形梁換算截面的慣性矩和的計算： 對T梁的開裂截面，由式9-19可得： 帶入數(shù)據(jù)得162.93 mm 則此為第二類T形截面。此時由式9-12決定： 則 : 開裂截面的換算截面慣性矩為： =9966.94 T梁的全截面換算截面面積 為： 受壓區(qū)高度為： 全截面換算慣性矩為： = （2）計算開裂構(gòu)件的抗彎剛度： 全截面抗彎剛度： 開裂截面抗彎剛度： 全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩為： 全截面換算截面的面積矩為：塑性影響系數(shù)為： 則有，開裂構(gòu)件的抗彎剛度為： =3.69 （3）受彎構(gòu)件跨中截面處的長期撓度值： 短期荷載效應(yīng)組合下跨中截面彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，結(jié)構(gòu)自重作用下跨中截面彎矩 標(biāo)準(zhǔn)值，對于混凝土，撓度長期增長系數(shù)=1.60，有： =39.83 mm在自重作用下跨中截面的長期撓度值為： =26.25 mm 則按可變荷載頻遇值長期撓度值為： 符合公路橋規(guī)的要求。（4）