公路棚架結(jié)構(gòu)計算稿(共16頁)

1、公路棚架(pn ji)結(jié)構(gòu)計算稿審 定： 審 查： 校 核： 編 寫： 目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc381695304 1 計算目的(md)和要求 計算(j sun)目的和要求計算結(jié)果作為該部位(bwi)梁、柱截面尺寸和配筋的依據(jù)，保證結(jié)構(gòu)在施工(sh gng)和運行期間的安全性。計算資料工程概況本工程采用棚架等結(jié)構(gòu)對右岸進場公路進行危石治理，確保行人及車輛安全。設(shè)計依據(jù)和參考資料1、依據(jù)的規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-2012混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB500102010水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 DL/T505720093、參考資料水工鋼筋

2、混凝土結(jié)構(gòu)學(xué) 中國水利水電出版社水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊 中國水利水電出版社基本資料工程等級本工程為建筑物結(jié)構(gòu)安全級別為 = 2 * ROMAN II級。抗震設(shè)防烈度根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB183062001)，工程區(qū)地震動峰值水平加速度a=0.05g、地震基本烈度為度。根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范DL/T50572009的有關(guān)規(guī)定，本工程抗震設(shè)計烈度為6度，可不進行截面抗震驗算，但仍需采取抗震構(gòu)造措施。建筑材料1、混凝土：采用(ciyng)C30混凝土。2、鋼筋：梁、柱中的縱向(zn xin)鋼筋采用HRB400，箍筋采用(ciyng)HPB300。相關(guān)系數(shù)1、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)安全級別為

3、 = 2 * ROMAN II級，故結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.0。2、設(shè)計狀況系數(shù)本次計算主要考慮高空落石的偶然狀況，取0.853、結(jié)構(gòu)系數(shù)鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)系數(shù)1.24、荷載分項系數(shù)結(jié)構(gòu)永久荷載分項系數(shù)=1.05，可變荷載分項系數(shù)=1.2。5、正常使用極限狀態(tài)驗算指標(biāo)（1）裂縫寬度本次計算部位混凝土處于二類環(huán)境，最大裂縫寬度限制值= 0.30mm。（2）撓度撓度限制值：當(dāng)9m時， =（為計算跨度）保護層厚度本次計算部位處于二類環(huán)境，梁、柱鋼筋的混凝土保護層厚度取c=40mm。材料信息（1）混凝土C30 軸心抗壓設(shè)計值fc =14.3 N/mm2軸心抗拉設(shè)計值ft =1.43 N/mm

4、2軸心(zhu xn)抗壓標(biāo)準(zhǔn)值fck =20.1N/mm2軸心(zhu xn)抗拉標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)值ftk =2.01N/mm2彈性模量EC=3.0104 N/mm2素混凝土容重=24.0 kN/m3鋼筋混凝土容重=25.0 kN/m3（2）鋼筋HRB400抗拉強度設(shè)計值fy=360 N/mm2彈性模量ES = 2.00105 N/mm2抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fyk=400 N/mm2（3）鋼筋HPB300抗拉強度設(shè)計值fy=270 N/mm2彈性模量ES=2.10105 N/mm2抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fyk=300 N/mm2結(jié)構(gòu)簡圖根據(jù)建筑功能、設(shè)備布置和框架結(jié)構(gòu)體系要求，確定結(jié)構(gòu)平面布置見圖2.

5、1所示。（a）外側(cè)立視圖（b）A-A剖面圖圖2.1 棚洞防護(fngh)結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)(jigu)幾何(j h)參數(shù)（1）主梁幾何參數(shù)棚架梁為拱形梁，圓拱半徑4920mm，最大角度90.7，總長7784mm。梁截面尺寸=350mm500mm（2）立柱幾何參數(shù)立柱柱子高度：H=5263mm柱子的計算長度：L0=1.2552636580mm柱子的截面尺寸：=350mm500mm荷載計算主梁荷載作用在主梁上的荷載主要有：墜石沖擊荷載、梁及其他構(gòu)件自重荷載、雪荷載、安裝和維修時上人及設(shè)備活荷載。（1）墜石沖擊荷載依據(jù)業(yè)主要求，墜石的沖擊荷載按照100kg墜石從高20m處落下產(chǎn)生的撞擊力考慮，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)

6、荷載規(guī)范（GB50009-2012）中偶爾荷載的汽車撞擊荷載計算公式，計算如下：墜石質(zhì)量(zhling)：m=100kg撞擊(zhungj)速度：=(29.8120)1/2=19.80m/s撞擊(zhungj)時間取為：t=0.2s墜石撞擊力荷載：=10019.8/0.2/1000=9.9kN撞擊力荷載設(shè)計值為P=9.91.2=11.9kN（2）梁及其他構(gòu)件自重荷載拱形梁等效自重荷載設(shè)計值估算其他構(gòu)件（包括鋼絲繩網(wǎng)、柵格網(wǎng)、支承筋、減壓環(huán)等）重量按15kg/m2計算。相鄰的梁之間鋼絲繩網(wǎng)面積為47.3m2，等效為梁上作用力為1547.39.8/1000=7.10kN,即對梁產(chǎn)生均布荷載設(shè)計值（

7、3）雪荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001），鋼絲繩網(wǎng)水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值其中屋面積雪分布系數(shù)基本雪壓等效為梁上作用力為0.1247.3=5.68kN即對梁產(chǎn)生均布荷載設(shè)計值（4）安裝、維修時人及設(shè)備荷載荷載設(shè)計值取為立柱(l zh)荷載(hzi)作用(zuyng)在立柱上的荷載包括自重和風(fēng)荷載。（1）立柱自重設(shè)計值（2）風(fēng)荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001），當(dāng)計算主要結(jié)構(gòu)時，垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下列公式計算： 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）；高度Z處的風(fēng)振系數(shù)；風(fēng)荷載體型系數(shù)；風(fēng)壓高度變化系數(shù)；基本風(fēng)壓（）。1.基本風(fēng)壓。基本風(fēng)壓

8、按50年一遇的風(fēng)壓采用：2.風(fēng)壓高度變化系數(shù)。離地面高度h=7.2m，查表7.2.1得，。綜合考慮地形條件，修正系數(shù) 則3.風(fēng)振系數(shù)。根據(jù)附錄E結(jié)構(gòu)自振周期,查表7.4.3得查表7.4.4-1及附錄F得，4.風(fēng)荷載體型系數(shù)查表7.3.1得可變荷載(hzi)分項系數(shù)風(fēng)荷載(hzi)設(shè)計值結(jié)構(gòu)(jigu)計算過程及結(jié)果考慮到墜石砸落部位的不同，會對棚架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的荷載類型。其中最不利的情況有兩種：工況一，墜石砸到主梁頂部，對梁柱結(jié)構(gòu)造成豎向沖擊力，該工況下的構(gòu)件承載能力計算可作為棚架的梁柱平面內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計和配筋的依據(jù)；工況二，墜石砸到兩梁正中間的鋼絲繩網(wǎng)上，對梁柱結(jié)構(gòu)造成側(cè)向拉力和豎直向沖擊力，該

9、工況下的構(gòu)件承載能力計算可作為垂直于棚架梁柱平面（側(cè)向）結(jié)構(gòu)設(shè)計和配筋的依據(jù)。內(nèi)力計算工況一內(nèi)力計算假定柱子底部為固定端，梁兩端為鉸接，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算主梁和立柱受力。作用在梁上的均布荷載包括自重荷載、其他構(gòu)件荷載、雪荷載，總值為用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算結(jié)點,1,-4,0結(jié)點,2,4,0結(jié)點,3,-4,5.26結(jié)點,4,4,5.26結(jié)點,5,-3.3271,5.8412結(jié)點,6,-2.571,6.309結(jié)點,7,-1.7505,6.6517結(jié)點,8,-0.8864,6.8609結(jié)點,9,0,6.9312結(jié)點,10,0.8864,6.8609結(jié)點,11,1.7505,6.6517結(jié)點,12,2.

10、571,6.309結(jié)點,13,3.3271,5.8412單元,1,3,1,1,1,1,1,0單元,3,5,1,1,1,1,1,1單元,5,6,1,1,1,1,1,1單元,6,7,1,1,1,1,1,1單元,7,8,1,1,1,1,1,1單元,8,9,1,1,1,1,1,1單元,9,10,1,1,1,1,1,1單元,10,11,1,1,1,1,1,1單元,11,12,1,1,1,1,1,1單元,12,13,1,1,1,1,1,1單元,13,4,1,1,1,1,1,1單元,2,4,1,1,1,1,1,0結(jié)點支承,1,6,0,0,0,0結(jié)點支承,2,6,0,0,0,0單元荷載2,2,11,3,6.5

11、1,0,1,90,1單元荷載,1,-3,4.6,0,1,180單元荷載,12,-3,4.6,0,1,180結(jié)點荷載,9,1,11.9,-90單元材料性質(zhì),1,12,1,1,1,1,1受力圖(lt)軸力圖(lt)剪力圖(lt)彎矩圖在工況一下(yxi)，主梁,立柱(l zh),工況二內(nèi)力(nil)計算墜石砸到鋼絲繩網(wǎng)中央(zhngyng)時，對梁柱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載和簡化(jinhu)為作用在梁頂部的沖擊力P1和側(cè)向拉力P2。根據(jù)前面對沖擊荷載的計算，可以偏安全地取P1=P =11.9kN，P2=0.5P=5.95kN。據(jù)此計算梁的最大荷載值,。傳遞到單根立柱上的主梁、立柱、聯(lián)系梁及其他構(gòu)件自重荷載

12、共計主梁最大荷載值,配筋計算工況一配筋計算 主梁配筋計算主梁的混凝土保護層厚：c=40mm初步假設(shè)鋼筋直徑：d=28mm縱向受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離：a=c+d/2=54mm（d為鋼筋直徑）截面有效高度截面抵抗矩系數(shù)：=0.10其中相對受壓區(qū)計算高度：0.105，可按單筋截面配筋計算，按構(gòu)造配置適量受壓鋼筋。鋼筋截面面積：=583mm2選用3C 18，As=763mm2受拉側(cè)選用3C14配筋率：=0.0046 截面(jimin)的受剪承載力：=163.3kN=151.2kNV=21.52kN，不必(bb)配置抗剪鋼筋選配(xun pi)雙肢箍筋10200 立柱配筋計算立柱的混凝土保護

13、層厚：c=40mm初步假設(shè)鋼筋直徑：d=28mm縱向受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離：a=c+d/2=54mm（d為鋼筋直徑）截面有效高度=5263/500=10.5268，因此需要考慮縱向彎曲的影響。偏心距：=356mm，取1由于=10.5260.3h00.3446133.8mm，故為大偏心受壓構(gòu)件，按大偏心受壓構(gòu)件進行計算。下面按對稱配筋進行計算。=1.256.191000/(14.3350446)=0.03=240/446=0.18=182mm為滿足最小配筋率及構(gòu)造要求，選用3C 16，As=603mm2抗剪計算：故按構(gòu)造(guzo)配置箍筋。實際(shj)選配雙肢箍筋10200箍筋配

14、筋率=157/(350200)=0.22%，滿足要求。工況二配筋計算(j sun) 主梁配筋計算 主梁的混凝土保護層厚：c=40mm初步假設(shè)鋼筋直徑：d=28mm縱向受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離：a=c+d/2=54mm（d為鋼筋直徑）截面有效高度截面抵抗矩系數(shù)：=0.01其中相對受壓區(qū)計算高度：0.01，可按單筋截面配筋計算。鋼筋截面面積：=71mm2在工況一下，已經(jīng)對梁短邊側(cè)進行配筋（受拉區(qū)3C 18，受壓區(qū)3C 14），因此長邊上存在配筋，不需要單獨配筋。截面的受剪承載力：=148kN=137.2kNV=5.95kN，不必配置抗剪鋼筋選配雙肢箍筋10200 立柱配筋計算立柱的混凝土

15、保護層厚：c=40mm初步假設(shè)鋼筋直徑：d=28mm縱向受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離：a=c+d/2=54mm（d為鋼筋(gngjn)直徑）截面有效(yuxio)高度=5263/350=15.08，因此(ync)需要考慮縱向彎曲的影響。偏心距：=500mm，取1由于=15.015，取故：=1=1.095判斷大小偏心，由于e0548mm0.3h00.329688.8mm，故為大偏心受壓構(gòu)件，按大偏心受壓構(gòu)件進行計算。下面按對稱配筋進行計算。=1.291.631000/(14.3500296)=0.05=240/296=0.27=413mm為滿足最小配筋率及構(gòu)造要求，選用316，As=603mm2抗剪計算：故按構(gòu)造配置箍筋。實際選配雙肢箍筋10200箍筋配筋率=157/(500150)=0.20%，滿足要求。配筋計算對計算結(jié)果進行分析，板、梁配筋滿足限制要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸合適，同時各項承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)指標(biāo)均符合規(guī)范相關(guān)要求。計算成果可以作為施工圖設(shè)計依據(jù)，并按照以下結(jié)果進行配筋：主梁受拉區(qū)3C 18，受