橋梁課程設(shè)計(jì)報(bào)告13米板計(jì)算

1、-PAGE . z.班級(jí) ：土木五班 指導(dǎo)教師 ：汪 蓮* ：20043342 陳菊香 ：吳 勁 松 日期 ：一、設(shè)計(jì)資料1 設(shè)計(jì)根本資料1跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑13m，計(jì)算跨徑：12.6m；全橋共：60+7.52290m，分為8跨，13m6+6m2；主梁全長(zhǎng)：12.96m；2荷載：公路級(jí)，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(jí)鋼筋，其他鋼筋用級(jí)鋼筋，其技術(shù)指標(biāo)見表-1。表1種類彈性模量Es抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值sk抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值sdR235鋼筋2.1105MPa235 MPa195MPaHRB335鋼筋2.0105MPa335 MPa280MPa混凝土：C35，

2、其技術(shù)指標(biāo)見表-2。表 SEQ 表 * ARABIC 2強(qiáng)度等級(jí)彈性模量Ec軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值cd軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值td軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值tkC353.15104MPa 16.1 MPa1.52MPa2.20MPa5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(shí)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，其根本承載力為200KPa，內(nèi)摩擦角為20。6設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容擬定橋梁縱橫斷面構(gòu)造尺寸；內(nèi)力和配筋計(jì)算；支座設(shè)計(jì)和計(jì)算；擬定橋梁墩臺(tái)構(gòu)造尺寸。7設(shè)計(jì)依據(jù)：公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B01-2003；公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)

3、力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)*JTG D62-2004，簡(jiǎn)稱公預(yù)規(guī)；公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)梁橋上冊(cè)1998年1月第一版第二次印刷，簡(jiǎn)稱梁橋；公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)*JTG D60-2004；橋梁工程 汪蓮主編 *工業(yè)大學(xué)。二、橫斷面及計(jì)算簡(jiǎn)圖本橋取上部獨(dú)立橋梁進(jìn)展計(jì)算，橋面凈寬9+21m，兩側(cè)為平安護(hù)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(hù)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。-. z.圖2空心板橫截面橋的縱斷面示意圖如下：圖3 大橋縱斷面圖空心板的標(biāo)準(zhǔn)跨徑為13m，計(jì)算跨徑l12.6m?？招陌宓木唧w構(gòu)造見附圖。

4、三、橫向分布系數(shù)的計(jì)算1鉸接板法計(jì)算采用鉸結(jié)板法計(jì)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(duì)稱截面，行心軸位于截面中心，故其抗彎慣矩為：2 計(jì)算截面抗扭慣性矩將空心板的截面轉(zhuǎn)換成下列圖4中虛線所示的形式。圖4 空心板簡(jiǎn)化形式圖空心板截面可近似簡(jiǎn)化成圖3中虛線所示的薄壁箱形截面來計(jì)算，則有：3計(jì)算剛度參數(shù)4計(jì)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(shí)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(hào)單位荷載作用位置第i號(hào)板中心12345678910.022361941471130880700570490460.0430623215510407

5、00480350260230.028526621015010908006104803903620.021941891601220950750620530490.042322291811210820570400310260.028521020616912208906705304403930.021471601641411100870720620570.041551811951591080740530400350.028515016917714910908106405304840.021131221411521341060870750700.0410412115918215110407405704

6、80.028510912214916514110508106706150.020880951101341481341100950880.040700821081511781511080820700.02850800891091411611411090890805計(jì)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(duì)應(yīng)的影響線豎標(biāo)值，如下列圖5所示：圖5荷載對(duì)應(yīng)影響線豎標(biāo)值計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)設(shè)計(jì)車道為2，計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)1號(hào)板：汽車荷載：人群荷載：2號(hào)板：汽車荷載：人群荷載：3號(hào)板：汽車荷載：人群荷載：4號(hào)板：汽車荷載：人群荷載：5號(hào)板：汽車荷載：人群荷載：綜上所得，汽

7、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(jì)算采用杠桿法計(jì)算支點(diǎn)剪力的。用杠桿法計(jì)算，各塊板的影響線、布置最不利汽車荷載位置如下列圖(圖6)所示。圖6 支點(diǎn)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(jì)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(hào)荷載位置公路級(jí)備注空心板跨中mc0.281按鉸結(jié)板法計(jì)算支點(diǎn)mo0.5按杠桿法計(jì)算1/4點(diǎn)m1/40.281按鉸結(jié)板法計(jì)算2人群荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號(hào)荷載位置公路級(jí)備注空心板跨中mc0.302按鉸結(jié)板法計(jì)算支點(diǎn)mo1.0按杠桿法計(jì)算1/4點(diǎn)m1/40.302按鉸結(jié)板法計(jì)算2.影響線面積及距離計(jì)算表4 影響線面積及距

8、離計(jì)算類型截面公路級(jí)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(jì)算1沖擊系數(shù)計(jì)算根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)*(JTG D602004)條文說明，簡(jiǎn)支梁橋的自振頻率基頻可采用下式計(jì)算：式中：，將上列數(shù)據(jù)代入公式根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)*(JTG D602004)，有：2跨中荷載橫向分布系數(shù)鉸接板法3跨中荷載橫向分布系數(shù)杠桿原理法4計(jì)算汽車、人群活載內(nèi)力公路級(jí)中集中荷載計(jì)算，由教材表1-11查出：計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)：計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)：跨中彎矩：支點(diǎn)剪力：變化區(qū)荷載重心 五、恒載內(nèi)力計(jì)算1、構(gòu)造重力產(chǎn)生的內(nèi)力計(jì)算1

9、構(gòu)造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(hù)欄：由橋涵設(shè)計(jì)通用圖之查得,橋上欄桿的荷載密集度為c、鉸縫重：故2構(gòu)造重力產(chǎn)生的內(nèi)力跨中彎矩：支點(diǎn)剪力：2、恒載內(nèi)力計(jì)算見表5。表5空心板恒載內(nèi)力計(jì)算表工程 種類glM()Q(KN)跨中1/4跨支點(diǎn)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(jì)18.445812.6366.06274.5411

10、6.2258.11六、作用效應(yīng)組合1、跨中、跨及支點(diǎn)處彎矩與剪力計(jì)算：由教材式1-1可得承載能力極限狀態(tài)下作用根本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值為：跨中彎矩：支點(diǎn)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(jí)10.5210.41.36780.28119.8580.11334.841.36780.2813.15254.7310.5252.481.36780.2811.586.3854.901.36780.2810.548.5210.5210.41.36780.28114.8860.05250.901.36780.2812.36190.8510.5252

11、.481.36780.2813.5414.2987.071.36780.2810.7572.78汽車荷載由公路級(jí)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(jì)算，即：，兩車道時(shí)：人群荷載的計(jì)算：截面荷載類型PormcrS(kNm或kN)人群荷載30.30219.8517.9830.3021.581.4330.30214.8813.4830.3023.543.212、計(jì)算支點(diǎn)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(diǎn)剪力影響線如圖7所示。圖 7 支點(diǎn)剪力計(jì)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(zhǎng)度：公路級(jí)作用下，支點(diǎn)的最大剪力為：汽車荷載：人群荷載：3 主梁內(nèi)力組

12、合鋼筋混凝板橋當(dāng)按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用如下荷載組合：表6 主梁內(nèi)力組合序號(hào)荷載類別彎矩M(KNm)剪力Q(KN)梁端四分點(diǎn)跨中梁端四分點(diǎn)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0.0013.4817.9821.003.211.4341.210.00329.45439.27139.4669.730.0051.420.00351.26468.78283.70121.9076.8661.40.830.0015.1020.1423.523.601.607作用效應(yīng)組合0.00695

13、.81928.19446.68195.2378.46七、持久狀況承載力極限狀態(tài)計(jì)算1、正截面抗彎承載力驗(yàn)算1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(jì)算確定中性軸的位置形心位置：空心板是上下對(duì)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 SEQ 圖 * ARABIC 8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 = 4

14、56.4 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(jì)算空心板采用C35混凝土，抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度16.1MPa，抗拉強(qiáng)度1.52MPa，計(jì)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)= 40 mm，則有效高度為： = 700 40 = 660 mm判斷截面類型：計(jì)算受壓區(qū)高度* ：由公式： 得：則 = 74 mm由公式3-40得到正截面承載力計(jì)算為：板的主筋采用HRB335鋼筋，一排布筋，采用928,抗拉設(shè)

15、計(jì)強(qiáng)度280MPa，=5542；箍筋采用R235鋼筋8，抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度195MPa，保護(hù)層厚度30mm，板寬1260mm。空心板的有效高度為。 截面復(fù)核：已設(shè)計(jì)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 ，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(jì)算1裂縫驗(yàn)算1荷載組合短期效應(yīng)組合長(zhǎng)期效應(yīng)組合正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度計(jì)算，采用荷載短期效應(yīng)組合，并考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)的影響，有：-. z.1、空心板荷載短期效應(yīng)組合：2、空心板荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合：-

16、. z.2跨中截面裂縫計(jì)算其中：鋼筋外表形狀系數(shù)，對(duì)光面鋼筋，；對(duì)帶肋鋼筋，作用或荷載長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)，其中和分別按作用或荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計(jì)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(shí)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(shí)縱向受拉鋼筋配筋率，對(duì)于混凝土構(gòu)件，當(dāng)取當(dāng)取構(gòu)件受拉翼緣寬度構(gòu)件受拉翼緣高度，取裂縫滿足要求2 梁跨中撓度驗(yàn)算1T形梁換算截面的慣性矩和的計(jì)算：對(duì)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(shí)由式9-12決定： 則 : 開裂截面的換算截面慣性矩為： =9966.94T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：-. z.=2計(jì)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(zhǎng)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，構(gòu)造自重作用下跨中截面彎矩 標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于混凝土，撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)=1.60，有：=39.83 mm在自重作用下跨中截面的長(zhǎng)期撓度值為：=26.25 mm 則按可變荷載頻遇值長(zhǎng)期撓度值為：符合公路橋規(guī)的要求。4預(yù)拱度設(shè)置： 在荷