裝配式鋼筋混凝土空心板橋設計計算書畢業(yè)設計

裝配式鋼筋混凝土空心板橋設計計算書-畢業(yè)設計裝配式鋼筋混凝土空心板橋1設計資料荷載：公路Ⅰ級標準跨徑=11m，計算跨徑=10.6m，總跨10×11m。橋面凈寬22.5m斜角度=0橫截面布置：行車道板預制塊件厚55cm，中板寬為125cm，邊板為141cm，水泥砼鋪裝厚8cm，瀝青砼厚度為6cm。2主要材料(1)普通鋼筋：R235、HRB335鋼筋，其技術指標見表7-1。表7-1抗拉強度標準值抗拉強度設計值種類彈性模量Es?skR235鋼筋HRB335鋼筋2.1×105MPa2.0×105MPa235MPa335MPa?sd195MPa280MPa(2)空心板混凝土：預制空心板及現(xiàn)澆橋面鋪裝、空心板封頭、防撞護欄均采用C30混凝土，鉸縫混凝土采用C30小石子混凝土，橋面面層為瀝青砼。技術指標見表7-2。表7-2軸心抗壓強度強度等級彈性模量Ec設計值?cd設計值?td軸心抗拉強度1C303設計要點3.0×104MPa13.8MPa1.39MPa1、行車道板采用“鉸接簡支梁（板）公路橋梁通用程序”計算，按橋面鋪裝完成后一階段受力設計。2、對于同一跨徑，斜度及相同活載取不同橋面凈空情況下計算得的最大內力值作為行車道板控制設計的內力。3、在配筋計算時，行車道板的計算板高均記入8cm的混凝土橋面鋪裝。4、采用較寬而深的絞縫，絞縫內配置鋼筋并與預制板的伸出鋼筋扎在一起，在絞縫上緣將相鄰板伸出的鋼筋相焊接，以防止絞縫開裂嚴重、滲水和板體外爬等弊病。5、橋面鋪裝：上層6cm瀝青鋪裝，下層8cm混凝土現(xiàn)澆層。抵抗斜板負彎矩的角隅鋼筋均設置在橋面混凝土層內。4荷載橫向分布系數(shù)的計算4.1跨中荷載橫向分布系數(shù)的計算本橋系橫向鉸接，按鉸接板法計算。1.剛度參數(shù)（1）邊板：I邊=0.01853（cm4）t1/d1=10/33=0.3，查表得c=0.27取t＝(t’+t”)/2＝(0.195+0.34)/2＝0.268(m)b=b1-t=1.405-0.268=1.137；h=h1-(t1+t2)/2=0.55-0.09=0.462IT邊4b2h23???cidihi2hbb??tt2t1＝4?1.1372?0.462/(2?0.46/0.268?1.137/0.09?1.137/0.09)?0.27?0.33?0.13?0.04187(m4)γ邊?6.2I2?6.2?0.01853/0.04187(1.137/10.6)?0.031572IT(b/l)（2）中板：I中=0.01453（cm4）取t＝(t’+t”)/2＝0.185(m)b=b1-t=1.24-0.185=1.055；h=h1-(t1+t2)/2=0.55-0.09=0.46IT中4b2h23???cidihi2hbb??tt2t2?4?1.0552?0.462/(2?0.46/0.185?1.055/0.09?1.055/0.09)?0.03315(m4)γ中?6.2I2?6.2?0.01453/0.03315(1.055/10.6)?0.026922IT(b/l)2.荷載橫向分布影響線見表7-3根據γ值，查《梁橋》附表（二）1－附－23，得各塊板軸線處的影響線坐標值如表7-3。本橋橋面凈寬11.125m，按《橋規(guī)》第4.3.1條規(guī)定取設計車道數(shù)為3，橫向折減系數(shù)為0.78，但折減后的效應不得小于兩設計車道的荷載效應。根據各塊板軸線處的混合影響線坐標值，繪制各塊板的影響線、布置最不利汽車荷載位置如圖7-1所示3表7-3荷載橫向分布影響線表4布兩輛車時：121m2?(0.209?0.190?0.147?0.094)?0.3221m3?(0.161?0.176?0.148?0.097)?0.2912m1?(0.277?0.192?0.133?0.081)?0.34151m4?(0.136?0.163?0.140?0.094)?0.26652m5?1(0.100?0.140?0.159?0.126)?0.26252布三輛車時：m1?m2?1(0.277?0.192?0.133?0.081?0.057?0.040)?0.78?0.304221(0.209?0.190?0.147?0.094?0.070?0.050)?0.78?0.2964251m3?(0.161?0.176?0.148?0.097?0.073?0.054)?0.78?0.27652m4?m5?1(0.136?0.163?0.140?0.094?0.075?0.063)?0.78?0.261721(0.1?0.140?0.159?0.126?0.1?0.082)?0.78?0.275721號板為邊板，取mc＝0.3415。2～5號板的構造一樣（均為中板），取6mc＝0.32。4.2支點截面荷載橫向分布系數(shù)圖7-1鉸接法布置最不利汽車荷載位置圖7采用杠桿法計算支點剪力的m0支剪用杠桿法計算，各塊板的影響線、布置最不利汽車荷載位置如圖7-2所示圖7-2杠桿法布置汽車最不利荷載位置圖則邊板的m0支剪為0.946×1/2＝0.473；中板的m0支剪為1.0×1/2＝0.5。荷載橫向分布系數(shù)匯總表7-4荷載橫向分布系數(shù)梁號邊板荷載位置跨中mc公路－Ⅰ級0.3415備注按”鉸結板法”計8算支點mo0.473按”杠桿法”計算按”鉸結板法”計1/4點m1/40.3415算按”鉸結板法”計跨中mc0.32算0.5按”杠桿法”計算按”鉸結板法”計1/4點m1/40.32算中板支點mo5內力計算5.1恒載內力計算1.恒載集度（1）橋面鋪裝、分隔帶及護欄重力中央分隔帶及護欄的重力取用兩側共計：6.79kN/m橋面鋪裝：0.08×11.125×25+0.06×11.125×24=38.27kN/m平均分配：g1=(6.79+38.27)/9=5kN/m（2）鉸和鉸結重力在CAD中量得鉸及接縫面積為0.0557m29g2=0.0557×24=1.33kN/m（3）行車道板重力g3邊＝0.5806×25＝14.52kN/mg3中＝0.4244×25＝10.61kN/m恒載總重：g邊=g1+g2+g3邊=5+1.33+14.515=20.85kN/mg中=g1+g2+g3中=5+1.33+10.61=16.94kN/m根據恒載集度計算所得恒載內力如下表：表7—5恒載內力M(kN?m)g荷載(kN/m)(m)1/8gL2單塊板14.52重邊板全部恒20.85載單塊板10.61重中板全部恒16.94載5.2活載內力計算1.汽車沖擊系數(shù)計算10Q(kN)Q支點Q1/4點1/2gL1/4gLL跨中1/4跨3/32gL210.6203.93152.8976.9638.4710.6292.83219.55110.5155.2510.6149.02111.7256.2328.1210.6237.92178.3889.7844.89a.橋梁的自振頻率（基頻）計算據《公路橋涵設計通用規(guī)范》條文說明4.3.2，簡支梁橋的自振頻率（基頻）?1可采用下式計算：f1??2l2EIcmcc（7-1）mcc?G/g（7-2）本橋各參數(shù)取值如下：l＝10.6mE＝Ec＝3.00×104MPa=3.00×1010N/m2。Ic邊板=0.01853m4，Ic中板=0.01453m4。在AUTOCAD中作圖量測得到邊、中板跨中截面截面面積：A邊板跨中=0.5806m2，A中板跨中=0.4244m2。G邊板=A邊板跨中×γ＝0.5806×25000＝14515N/mG中板=A中板跨中×γ＝0.4244×25000＝10610N/mg＝9.81（m/s2）mcc邊板=G邊板/g＝14515/9.81＝1479.6（Ns2/m2）mcc中板=G中板/g＝10610/9.81＝1081.5（Ns2/m2）f1邊板??2?10.623.00?1010?0.01853?8.56(Hz)1479.63.00?1010?0.01453?8.87(Hz)1081.5f1中板??2?10.62b.汽車荷載沖擊系數(shù)計算由上計算得：111.5Hz≤f1種板≤14Hz1.5Hz≤f1邊板≤14Hz據《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）4.3.2：?邊板?0.1767lnf1邊板?0.0157?0.1767ln8.56?0.0157?0.3637?中板?0.1767lnf1中板?0.0157?0.1767ln8.87?0.0157?0.372.公路－Ⅰ級集中荷載Pk計算彎矩效應：Pk?180?剪力效應：Pk=1.2×202.4=242.88kN3.均布荷載和內力影響線面積計算（見下圖）360?180(10.6?5)?202.4kN50?512表7—6內力影響線面積計算表4.跨中彎矩Ml/2、跨中剪力Ql/2，1/4彎矩Ml/4、1/4剪力Ql/4計算：由公路－Ⅰ級荷載在一塊板上的內力數(shù)值，可以按截面內力一般公式計算，即：S=(1+μ)ξ(miPiyi＋mcqkΩ)，三車道折減ξ=0.78。表7-7彎矩剪力匯總表（邊板）截面荷載類qk(kN/m)Pk(kN)(1+μ)型14.04510.5Ⅰ級202.41.36370.3415y=l/4=2.65194.781.32510.5Ⅰ級242.881.36370.34150.510.53410.5Ⅰ級202.41.36370.34151.992.98110.5Ⅰ級242.881.36370.34150.7566.17146.3111.3777.5444.1140.18186.495.0549.16mcΩ或ySi53.57248.35SS(kN?m或kN)公路－Ml/2公路－Ql/2公路－Ml/4公路－Ql/413表7—8彎矩剪力匯總表（中板）截S(kN?m或kN)荷載類型qk(kN/m)Pk(kN)(1+μ)mcΩ或y面Si公路－Ⅰ14.04550.43Ml/210.5202.41.370.32級y=l/4=2.65183.41公路－Ⅰ1.3254.76Ql/210.5242.881.370.32級0.541.53公路－Ⅰ10.53437.82Ml/410.5202.41.370.32級1.99137.73公路－Ⅰ2.98110.70Ql/410.5242.881.370.32級0.7562.295.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：14S233.8446.29175.5572.99圖7-3支點剪力計算圖示邊板：Q0均＝（1+μ）˙ξ[mcΩ+a/2(m0-mc)y]=1.3637×0.78×10.5×[0.3415×5.3+2.65/2×(0.473-0.3415)×0.916]=21.99kNQ0集＝（1+μ）˙ξmiPkyi=1.3637×0.78×0.473×242.88×1=122.19kN則，公路－Ⅰ級作用下，邊板支點的最大剪力為：Q0＝Q0均+Q0集＝21.99+122.19＝144.18kN中板：Q0均＝（1+μ）˙ξ[mcΩ+a/2(m0-mc)y]＝1.37×0.78×10.5×[0.32×5.3+2.65/2×(0.5-0.32)×0.916]=21.48kNQ0集＝（1+μ）˙ξmiPkyi=1.37×0.78×0.5×242.88×1=129.77kN則，公路－Ⅰ級作用下，中板支點的最大剪力為：Q0＝Q0均+Q0集＝21.48+129.77＝151.25kN7.5.3內力組合15表7-9邊板內力組合序號荷載類別(1)結構自重(2)汽車荷載(3)1.2×(1)(4)1.4×(2)(5)Sud=(3)+(4)序號荷載類別(1)結構自重(2)汽車荷載(3)1.2×(1)(4)1.4×(2)彎矩M(kN?m)剪力Q(kN)四分點跨中梁端四分點跨中219.55292.83110.5155.250186.49248.35144.1877.5449.16263.46351.39132.6166.30261.09347.69201.85108.5668.82524.55699.08334.46174.8668.82表7-10中板內力組合彎矩M(kN?m)剪力Q(kN)四分點跨中梁端四分點跨中178.38237.9289.7844.890175.55233.84151.2572.9946.29214.06285.5107.7453.870245.77327.38211.75102.1964.8116(5)Sud=(3)+(4)459.83612.88319.49156.0664.816配筋計算6.1縱向受拉鋼筋設計一、中板配筋綜上已知條件為：空心板中板截面高度為550mm，寬為1240mm，采用C30混凝土，鋼筋為HRB335和R235，I類環(huán)境條件，彎矩計算值為M=1.0×612.88=612.88KN·m。查附表得：fcd=13.8MPafsd=280MPa?b=0.56先將空心板截面等效成工字型截面：y1=y2=550/2=275mm上翼緣厚度h'f?y1?下翼緣厚度hf?y2?腹板厚度b?bf?D?27?5?370?11mm544D?27?5?370?11mm5443?D?1240??3.14?370?56mm9331.空心板采用綁扎鋼筋骨架，一層受拉鋼筋，假設as=40mm則有效高度為:h0=550-40=510mm2.判定T形截面類型:fcdb?fh?f(h0?h?f2)?13.8×1240×115×(510-115/2)=890.47KN·m?M(=612.88KN·m)故屬于第一類截面。172.求受壓區(qū)高度：612.88×106=13.8×1240?（510-?/2）整理得：x2-1020x+71632=0解方程得合適解為：x=76㎜?h'f（=115㎜）4.求受拉鋼筋面積AS將已知值及x=76㎜帶入式AS?AS?fcdb?fxfsd得fcdb?fx13.8?1240?762?4645㎜=280fsd現(xiàn)選鋼筋為16?20，鋼筋面積為5027㎜2，混凝土保護層厚度為35㎜，鋼筋間的凈距為：Sn=??1240?2?35?16?22.7?54㎜，配筋率155027?100%?1.18%。以上均滿足規(guī)范要求。424400二、邊板配筋x?h0(1??2?0M)fcdbh022?1?699.08?103?0.51?(1??6213.8?10?1.74?0.51?60.7mm?h?f(?115mm)fcdb?fx13.8?1740?60.72?5205.46mmAS?=280fsd現(xiàn)選鋼筋為18?20，鋼筋面積為5655.6㎜2，混凝土保護層厚度為35㎜，鋼筋間的凈距為：Sn=??1405?2?35?18?22.7?55㎜，配筋率175655.6?100%?0.97%。以上均滿足規(guī)范要求。5806007.6.2箍筋和斜筋設計一、箍筋設計181.截面尺寸檢查根據構造要求，梁最底層鋼筋為?20，支點截面有效高度為h0=h-（35+22.7/2）=550-46.35=503.65mm，（0.51×10-3）fcu,kbh0=（0.51×10-3）××569×503.65=800KN??0vd（=319.49KN），截面尺寸符合設計要求。2.檢查是否需要根據計算配置箍筋。（0.5×10-3）ftdbh0=（0.5×10-3）×1.39×569×503.65=199.17KN因?0vd,l/2(68.82KN)?(0.5?10?3)ftdbh0??0vd,0(?319.49KN)，故可在跨中的某長度范圍內按構造配置箍筋，其余區(qū)段應按計算配置腹筋。3.計算剪力圖分配支點剪力組合設計值：?0vd?1?319.49?319.49KN跨中剪力設計值：?0vd,l/2?1?64.81?64.81KN其中：?0vd?(0.5?10?3)ftdbh0?0.5?10?3?1.39?569?503.65?199.17KN部分可不進行斜截面承載力計算，箍筋按構造要求配置，不需進行斜截面承載力計算的區(qū)段半跨長度為：x??距支點h/2?55/2?27.5cmvd1?1060199.17?64.81??2796mm，2319.49?64.81處的設計剪力值為：lv0?h(v0?vl/2)10600?319.49?550?(319.49?64.81)??306.28KNl10600其中應由混凝土和箍筋承擔的剪力計算值至少為0.6vd1?0.6?306.28?183.77KN；由彎起鋼筋承擔的剪力組合設計值為：0.4vd1?0.4?306.28?122.51KN4.箍筋計算19?sv?(0.6v2)2?0.6p)fcu,kfsd,v]?3?3?0.45?10?569?503.650.6?320.72?()2?0.6?1.7)30?195]?31.1?0.45?10?569?503.65?0.0005??sv,min?0.0018故取?sv?0.0018現(xiàn)選用直徑為8mm的四肢筋，單肢截面面積為：ASV=50.27mm2箍筋間距：SV=nASV4?50.27??196mmb?sv569?0.00185.彎起鋼筋及斜筋計算?h1?550?[35?22.7?0.5]?[35?16.2?0.5]?460.55mm?h2?460.55mm?h3?550?[35?22.7?0.5]?[35?16.2?0.5]?22.7?437.85mm?h4?437.85mm?h5?437.85mm分配給第一排彎起鋼筋的計算剪力值VSB1由比例關系可得：v241.72?27.5?46.05?sb1241.72122.51VSB1=113.11KN所需提供的彎起鋼筋截面積ASB1為：Asb1?1333.33vsb11333.33?113.112??761.72mm0fsdsin452280?2彎起鋼筋計算表如下：20表7-11彎起鋼筋計算表6.斜截面抗剪承載力的復核。（1）、距支座中心為h/2處截面的橫坐標為x=5300-275=5025mm，正截面的有效高度h0=503.65mm，現(xiàn)取斜截面投影長度c=h0=503.65mm，則得到選擇的斜截面頂端位置x=5025-503.65=4521.35mm。（2）、斜截面上的剪力VX及相應的彎矩計算如下：vx?vl/2?(v0?vl/2)2xl2?4521.3510600A,其橫坐標?64.81?(319.49?64.81)??282.07KN4x2MX?Ml/2(1?2)l4?4521.352)?612.88?(1?210600?166.85KN?mA處正截面有效高度h0=503.65mm=0.504m，則實際廣義簡跨比m及斜截面投影長度分別為：21m?MX166.85??1.20?3VXh0282.07?0.492c?0.6mh0?0.6?1.20?0.492?0.35m將要復核圖的斜截面的斜角：??tan?1(h00.492)?tan?1()?54.6?C0.35斜截面內縱向受拉主鋼筋有16φ20，相應的主筋配筋率為：P?As5027??100?1.18?3.5bh0424400斜截面內配置在同一截面的箍筋有6φ8，相應的箍筋配筋率為：?sv?Asv402.16??0.0024svb300?569由上計算可得：Vcs?1.0?1.0?1.1?0.45?10?3?569?503.65?(2?0.6?1.18)30?0.0024?195?373.74KNVsb?0.75?10?3?fsd?Asbsin?s?0.75?10?3?280?942.6?sin45??139.97KNVcs?Vsb?Vd故距支座中心1/2處的截面抗剪強度滿足設計要求。7裂縫寬度驗算1.中板裂縫寬度驗算正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度計算，采用荷載短期效應組合，并考慮荷載長期效應的影響。荷載短期效應組合Ms：22Ms?MGK?0.7MQ1k/(1?u)?MQ2K?237.92?0.7?233.84/1.37?0?357.4KN?m?357.4?106N?mm荷載長效應組合Ml：Ml?MGK?0.4MQ1k/(1?u)?MQ2K?237.92?0.4?233.84/1.37?0?306.19KN?m?306.19?106N?mm跨中截面裂縫寬度Wfk：C1?1.0C3?1.15C2?1?0.5Ml306.19?1?0.5??1.43Ms357.4?ssMs357.4?106???166.09MPa0.87Ash00.87?5027?492de?20;??0.0118Wtk?C1C2C3?ssEs(30?d)0.28?10?166.0930?20?()50.28?10?0.01182?10?0.171mm?0.2mm?1?1.43?1.15?滿足規(guī)范要求。2.邊板裂縫寬度驗算荷載短期效應組合Ms：Ms?MGK?0.7MQ1k/(1?u)?MQ2K?292.83?0.7?248.35/1.3637?0?420.3KN?m?420.3?106N?mm荷載長效應組合Ml：Ml?MGK?0.4MQ1k/(1?u)?MQ2K?292.83?0.4?248.35/1.3637?0?365.7KN?m?365.7?106N?mm23跨中截面裂縫寬度Wfk：C1?1.0C3?1.15C2?1?0.5Ml365.7?1?0.5??1.435Ms420.3?ssMs420.3?106???173.6MPa0.87Ash00.87?5655.6?492de?20;??0.0097Wtk?C1C2C3?ssEs(30?d)0.28?10?173.630?20()2?1050.28?10?0.0097?0.183mm?0.2mm?1?1.435?1.15?滿足規(guī)范要求。8．撓度驗算荷載短期效應作用下的跨中截面撓度按下式近似計