普通鋼筋混凝土空心板設(shè)計計算書

1、鋼筋混凝土空心板設(shè)計計算書、基本設(shè)計資料1、跨度和橋面寬度(1)標準跨徑：20m (墩中心距)。(2)計算跨徑：19.3m。(3)橋面寬度：凈7m+2X1.5m (人行道)=8.5m2、技術(shù)標準(1)設(shè)計荷載：公路一R級，人行道和欄桿自重線密度按照單側(cè)8KN/m計算,(2)人群荷載取3KN/ m2 0(3)環(huán)境標準：I類環(huán)境。(4)設(shè)計安全等級：二級。3、主要材料(1)混凝土：混凝土空心簡支板和錢接縫采用 C40混凝土；橋面鋪裝上層采用 0.04m瀝青混凝土，下層為0.06厚C30混凝土。瀝青混凝土重度按 23KN/m3計 算，混凝土重度按25KN/m3計。(2)鋼材采用HPB235, HPB

2、335車岡筋。中板截面構(gòu)造及尺寸(單位：cm)、計算空心板截面幾何特性1、毛截面面積計算A 124 70 21625 5050 36307.32cm全截面對%板高處的靜矩為:S2h115 5 (35 5) 55 5 (35231一 55)212 50 (35211550)312-8 535 10 - 523, 一一 33758.33cm錢縫的面積為:Aj20.5 5 5 55 5 0.5 3 50220.5 5 8 cm 765 cm毛截面重心離力板高的距離為：dSh幽絲0.6cm2A 6307.32較縫重心到名板高的距離為：dj Sh 3758a3 4.913cm 2Aj7652、毛截面慣性

3、矩計算錢縫對自身重心軸的慣性矩為：Ij 2 25 53 50 33 5 83 55 5336363612765 o4 4.913?39726.04)m42空心板截面對其重心軸的慣性矩為:3124 7012一4 2 一124 70 0.6232464，_2_ _一4160.6219863.027654.913 0.6cm 642.2950 106 cm4空心板截面的抗扭剛度可簡化為下圖所示的箱型截面進行近似計算2 222抗扭剛度為：It b 045 7.0112 106 cm4b 11h104 11廿t1t2 t191920三、主梁內(nèi)力計算1、永久作用效應計算（1）空心板自重（一期結(jié)構(gòu)自重）：_

4、 _4_G1 6307.32 10 25kN/m 15.768kN/m（2）橋面系自重（二期結(jié)構(gòu)自重）：1）本設(shè)計人行道和欄桿自重線密度按照單側(cè)8KN/m計算。2）橋面鋪裝上層采用0.04m厚瀝青混凝土，下層為0.06m厚C30混凝土，則 全橋?qū)掍佈b層每延米重力為21.3KN /m每塊空心板分配到的每延米橋面系重力為8 2 21.3G2 KN / M 4.663KN / m8（3）較接縫自重計算（二期結(jié)構(gòu)自重）：G3765 1.14 70 104 25KN /m 2.112KN /m3由上述計算得空心板每延米總重力為G 15.768KN / m（一期結(jié)構(gòu)自重）Gn G2 G34.663 2.1

5、12 KN / m 6.775KN / m（二期結(jié)構(gòu)自重）G G Gn15.768 6.775 KN /m 22.543KN /m由此可計算出簡支空心板永久作用效應，計算結(jié)構(gòu)見下表作用種 類作用/(KN/m計算跨 徑/m作用效應-彎矩M/KN- m作用效應-剪力V/KN跨中1/4跨支點1/4跨跨中G15.76811.6265.22198.9191.4545.730G 口6.77511.6113.9685.4739.3019.650G22.54311.6379.13284.38130.7565.3702、可變作用效應計算設(shè)計荷載為公路一R級，車道荷載的均布荷載標準值qk和集中荷載標準值Pk為:q

6、k7.875kN /m計算彎矩時:Pk360 1800.75 9.6 5 180 148.8kN50 5計算剪力時:1.2148.8kN 178.56kNPk(1)沖擊系數(shù)計算-10 23.25 102.2950 10 LHz 6.647 Hz2297.96(其中,Gmc 一22.5433 10 kg / m 2297.96kg / m )9.8由于,1.5 Hz14Hz,故可按下式計算汽車荷載的沖擊系數(shù):0.17671nf 0.0157 0.1767 ln 6.647 0.0157 0.319當行車道為兩車道是不進行車道折減，故取折減系數(shù)1.0(2)汽車荷載橫向分布系數(shù)的計算空心板跨中和1/

7、4截面處的荷載橫向分布系數(shù)按較接板法計算，支點處荷載 橫向分布系數(shù)按桿杠原理法計算，支點至1/4截面的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi) 插法求得。a、跨中及 其截面處荷載橫向分布系數(shù)計算空心板的剛度參數(shù)為：5.8- bIt l2.2950 1065.8 67.0112 10621240.021691160計算跨中荷載影響線豎標值:表1-21234567810.0202391971511170930760660610.0403072331561060730520400340.0216924520015111609107406405920.0201971931631271010830710660.0402

8、332301821230850600460400.0216920019616512710008106906430.0201511631681471161960830760.0401561821971621110790600520.0216915116517014811609508107440.0201171271471581421161010930.0401061231621851561110850730.02169116127148160143116100091荷載橫向分布系數(shù)按下式計算：1mq 2iq，n ir按下圖方式布置荷載為最不利，各板荷載橫向分布系數(shù)計算見表。入q一 T-Q19OO

9、各板荷載橫向分布系數(shù)計算表1234福裁 種類汽車人群汽車人群汽車人群汽車人群橫向 分布 系數(shù)0.19570.24050.19290.19960.16550.15240.12910.11710.13210.14450.15810.15450.10150.05950.11130.06450.12940.07470.15010.09190.07380.08070.09470.1157分布 系數(shù)0.2520.3000.26470.26410.27390.22710.27470.2090由上表可知，4號板的荷載橫向分布系數(shù)最大。為設(shè)計和施工方便，各空心 板設(shè)計成統(tǒng)一規(guī)格，按最不利組合進行設(shè)計，即選用4號

10、板橫向分布系數(shù)，跨中 和i41截面處的荷載橫向分布系數(shù)取下列數(shù)值：mq 0.275 ,mr 0.209b、支點處荷載橫向分布計算：按杠桿原理法計算4號板的荷載荷載橫向分布系數(shù)qq12345678所以，4號板在支點處荷載橫向分布系數(shù)為：1 1八moq -iq - 1.00 0.5, mor 0q 2q 2c、支點到%1截面處荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插得到。(3)可變作用效應計算計算車道荷載引起的空心板跨中及 其 l處截面的效應時，均布荷載標準值qk應滿布于使空心板產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值Pk只作用于影響線中一個最大影響線峰值處。P=148.8kNQ=7.875kN/mP=17

11、8.56kNQ=7.875kN/m5 051.319 1.0 0.275 148.8 2.4 7.875 11.52 162.44cN mM lmcrQr,r23.1.2跨中剪力0.2094.511.52 10.83kN m剪力影響線面積:9.6 0.5 1.2,故:Vi12,qmcqPkyk1.319 1.0 0.275 178.56 0.5 7.875 1.235.81kNVimcrqr2,r0.2094.5 1.2 1.13kN4.8m4.8mP=148.8kNQ=7.875kN/m52 O 5/ OP=178.56kNQ=7.875kN/m3.2.1 %l截面彎矩彎矩影響線的面積為：l

12、2 9.62 8.64m2 3232沿橋垮縱向與Pk位置對應的內(nèi)力影響線最大坐標值 yk -l 9.6 1.81616故得：M1,q 1 口 Ryk a1.319 1.0 0.275 148.8 1.8 7.875 8.64 121.8kNm4人群荷載引起的最大彎矩：Mlmrqr0.209 4.5 8.64 8.13kN m,r43.1.2 14l 截面剪力1男力影響線面積：7.2 0.75 2.7,故：2Vl1mq Pkyk qk1.319 1.0 0.275 178.56 0.75 7.875 2.74，q56.29KNVlmrqr0.209 4.5 2.7 2.54KN,r43.3支點截

13、面剪力考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨徑的方向的變化，均布荷載標準值應滿布于使 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值只能作用于相應影響線最大豎標處。荷載布置如下圖示:Pk=178.56KNQk=7.875kN/mq 人=4.5kN/m9.600.9353 0.0647178.56 1 0.5 kN 134.27kNV0,r14.5 0.209 9.6 214.50.209 02竺 0.9353 0.0647 kN49.64簡支板支點截面剪力計算圖示（單位：cm，八ccccc1c1cccV0 q10.3197.8750.2759.67,8750.50.275223.39kN序號荷載類別P

14、跆中截回四分點截面支點截回MVMVVkN mkNkN mkNkN1永久作用379.180.00284.3865.38130.752汽車可交作用（計7中擊）162.4435.81121.8356.29134.273汽車可交作用（不計7中擊）123.1527.1592.3742.68101.804人群可變作用10.831.138.132.543.395標準組合552.4536.94414.34124.21268.416短期組合476.2220.13357.1797.79205.407極限組合694.5651.40520.92160.11348.678長期組合432.7711.31324.5883.

15、47172.82四、截面鋼筋設(shè)計和驗算1、配置主筋由持久狀況承載能力極限狀態(tài)要求的條件來確定受力主筋數(shù)量，空心板截面可換算成等效工字形截面來考慮。換算原則是面積相等、慣性矩相同， 在本預制板中令空心板中圓面積及慣性矩與工字形截面開口部分面積和慣 性矩相同。2 一. 21即：2bh 2162 1607.68cm2, bkhk3 51445.76cm412解得：hk 27.7cm, bk 29.0cm空心板等效工字形截面如圖所示：1146 96 97 726 5=b空心板等效工子形截面（單位：cm） 因此，等效工字形截面的上下翼緣板厚度為：hhk1hf-35-27.7cm21.15cm，222hf

16、h30127.7cm21.15cm222腹板厚度為：b bf 2d114 2 29 cm 56cm假設(shè)截面受壓區(qū)高度x hf,設(shè)有效高度：h0 h as70 4.5 cm 65.5cm,則正截面的承載力為：xMudfcdbfxh0-2x18.4 1140 x 650 1.0 694.56 1062解得：x 53.30mm 211.15mm且 xh0 0.56 655mm 366.8mm計算結(jié)果說明受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，因此可安高為 h,寬為bf的矩形截fcd bf xsf1 sd面計算配筋。18.4 1140 53.3022mm 3992.93mm280選用8根28mm的HRB335鋼筋，實

17、配面積為：A 4926.0mn2,配筋如下圖所示:配筋率:鋼筋重心位置為y=5.6cm,有效高度h0 h as70 5.6 cm 64.4cmAs/ bfho6430.72 100%/ 560 644 1.783% min 0.2%2、持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算按實際配筋計算截面有效高度為:fsdAsfcdbf280 4926.02 65.75mm18.4 1140則該板實際抗彎極限承載能力為:Mdfcdbfx h0 x 18.4 1032858.02kN m 694.56kN m1.140.065750.065750.6552滿足截面承載能力要求。3、斜截面抗剪承載力計算1)腹筋設(shè)計:

18、(1)截面尺寸檢查：根據(jù)構(gòu)造要求,梁最底層鋼筋通過支座截面。支點截面的有效高度：h0 h as70 5.6 cm 64.4cm 0Vd 1.0 348.67KN0.51 10 340 560 642 1159.64KN滿足截面尺寸設(shè)計一截面最小尺寸要求。(2)判斷是否需要進行斜截面承載力驗算 支座處：0.50 101.25 2 儲1板 ho1.25 0.50 101.0 1.65 1140 644 757.1(KN)Y 0Vd=348.67KN0.50 10 3 1.25 2 ftdb板h0，因此不需進行斜截面承載力驗算，只需要按構(gòu)造配置箍筋，所以全長配置。820。五、裂縫寬度驗算最大裂縫寬度

19、WtkssC1C2C3Es30 d0.28 10Asbh0bf b hf1.0;式中：C1 鋼筋表面形狀系數(shù)，對 于帶肋鋼筋，C1C2作用長期效應影響系數(shù),C2 1 0.5N1/N2,其中Ni, N2分別為按照作用長期效 應組合和短期效應組合 的內(nèi)力值C3 與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的 系數(shù)，當為鋼筋混凝土板式受彎構(gòu)件時, C3 1.15;ss鋼筋應力，按ss M / 0.87AA計算；d縱向收拉鋼筋直徑mm；-縱向受拉鋼筋配筋率，對鋼筋混凝土構(gòu)件，當0.02時,取0.02;當0.006時，取 0.006;bf構(gòu)件受拉翼緣寬度；hf構(gòu)件受拉翼緣厚度；Ms 作用短期效應組合軸向 彎矩值。鋼筋應力 ss4

20、762 172 MPa0.87Ash00.87 4926 644配筋率 公491 0.00675bh01140 640短期活載作用下的彎曲裂縫寬度Wtk1.0 1.15172二 52 1030 280.28 10 0.006750.109mm 弧 0.2mm長期荷載作用下的彎曲裂縫寬度C21 0.5325.74329.171.49Wtk 1.35 10-7 1.49 2.01 10-7mm 岫 0.2mm裂縫驗算滿足規(guī)范要求。六、變形計算荷載短期效應作用下的跨中截面撓度按下式近似計算:25 MsLfs 48 BMs=476.22X 106N?mmL = 9.60m=9600mmB (MMcrB

21、o)1 (M MBoBcrBo為全截面抗彎剛度,Es2.0 105EsEc 3.00 104c _ 14 .一 216.5550 10 N?mmBcr為開裂截面的抗彎剛度,EcJcr在抗彎承載力計算中可知, 區(qū)高度X0=151mm屬于第一類截面進行計算，在混凝土受壓Jcr區(qū) AEsA331260 151(X0,、2a ,、2s)EsAs (h0 X0)6.673_ _ _1040.613526 10 mm，一_、24926 (482.3 151)B0 = 0.95EJ0,按全截面參加工作計算，取bf=1260mm6.67得換算截面 的 面積為：Aco=aEsAs=6.67 X4926=32856mm2,換算截面重心至受壓緣的距離 y0=29.6cm,至受拉區(qū)邊緣的距 離y0=55-29.6=25.4cm=254mm。換算截面慣性距 J0 = 5808756cm4,對受拉區(qū)邊緣 的彈性抵抗矩W0=j0/y0=5808756/25.4=228691cn3,換算截面重心以上部分面積 對重心的面積矩為：3S02yiX As=44805cm取Ec=3.0X 104MPa,將數(shù)據(jù)代入得:_4 JBo 0.95 3 105808756 10_ _ 4 _ _10_142Bcr 3.0 100.613526 101.84 10 N ?mm開