裝配式鋼筋混凝土簡支空心板橋設(shè)計說明書

橋梁工程課程設(shè)計任務(wù)書裝配式鋼筋混凝土簡支空心板橋設(shè)計一、設(shè)計資料1．標(biāo)準(zhǔn)跨徑：13m2．計算跨徑：計算跨徑3．橋面寬度：凈-9+防撞護(hù)欄，橋面鋪裝為混凝土鋪裝+瀝青混凝土面層，橋面橫坡為雙向%，橋面橫坡由鋪裝層形成。4．設(shè)計荷載：公路-Ⅱ級5．材料：（1）鋼筋，其技術(shù)指標(biāo)見表1；（2）混凝土及其技術(shù)指標(biāo)見表2，主梁混凝土為C40，防撞護(hù)欄C30，橋面鋪裝混凝土為C40，瀝青混凝土容重為23KN/m3，混凝土容重為25KN/m3。鋼筋技術(shù)指標(biāo)表1種類彈性模量抗拉設(shè)計強度抗壓設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)強度R235（MPa）195195235HRB400級Ф（Mpa）330330400混凝土技術(shù)指標(biāo)表2二、設(shè)計計算內(nèi)容：主梁幾何特性計算恒載內(nèi)力計算荷載橫向分布計算（支點處采用杠桿法，跨中采用鉸接板法）活載內(nèi)力計算荷載組合。確定用于配筋計算的最不利作用效應(yīng)組合主梁配筋計算（依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理進(jìn)行）繪制內(nèi)力包絡(luò)圖繪制主梁一般構(gòu)造圖和配筋圖（A3圖幅，要求手繪）裂縫寬度驗算10.主梁變形驗算11.繪制主梁一般構(gòu)造圖和結(jié)構(gòu)圖三、設(shè)計依據(jù)：《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）《公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）《橋梁工程》姚玲森編《橋梁工程》紹旭東《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》葉見曙或張樹仁編結(jié)構(gòu)尺寸圖1全橋主梁橫斷面圖2中板橫斷面圖 圖3邊板橫斷面圖鋼筋混凝土空心板設(shè)計計算書一：基本設(shè)計資料1：跨度和橋面寬度（1）標(biāo)準(zhǔn)跨徑：13m（2）計算跨徑：（3）橋面寬度（橋面凈空）：雙向行駛，凈9+2*護(hù)欄（4）設(shè)計荷載：公路二級，無人群荷載（5）主梁預(yù)制長度：（6）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù);γ02:主要材料（1）混凝土：混凝土空心簡支板和鉸接縫采用C30混凝土;橋面鋪裝上層采用的瀝青混凝土，下層為的C40混凝土。瀝青重度按23KN/m3計算，混凝土重度按25KN/m（2）鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋。二:構(gòu)造形式及截面尺寸（1）本橋為C30鋼筋混凝土簡支板，由7塊寬度為的空心板連接而成（2）橋上橫坡為雙向2%，坡度由下部構(gòu)造控制（3）空心板截面參數(shù)：單塊板高為,寬為，板間留有的縫隙用于灌注砂漿（4）C40混凝土空心板抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fck=,抗壓強度設(shè)計值fcd=,抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=,抗拉強度設(shè)計值ftd三;空心板截面幾何特性計算1毛截面面積計算A1=4884cm2已知t1=12t2=18b=114IT=4b2等效圖 四主梁內(nèi)力計算1永久作用效應(yīng)計算;(1)空心板自重（一期結(jié)構(gòu)自重）G1G1=4884*10（2）橋面系自重（二期結(jié)構(gòu)自重）G2G2由上述計算得空心板每延米總重力為;G=+=m由此可計算出簡支空心板永久作用效應(yīng)，計算結(jié)果如下表1表1：簡支空心板永久作用效應(yīng)計算表作用種類作用（KN/m）計算跨徑/m作用效應(yīng)-彎矩M/KN*m作用效應(yīng)-剪力V/KN跨中1/4跨支點1/4跨跨中G0G0G02可變作用效應(yīng)計算根據(jù)?公通規(guī)?，公路-=2\*ROMANII級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk；qk=*計算彎矩時，Pk=【360-計算剪力時Pk=*=189(1)沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)μ與結(jié)構(gòu)的基頻f有關(guān)，故應(yīng)先計算結(jié)構(gòu)的基頻：f=π2l2其中mc=Gg=由于<=f<=14Hz故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為μ=本算例橋梁凈寬9+2*，最多2車道布載，故折減系數(shù)為ξ=（2）汽車荷載橫向分布系數(shù)計算跨中和1/4處的荷載橫向分布系數(shù)取m汽交點至1/4處的荷載橫向分布系數(shù)取m汽空心板剛度參數(shù)：γ=IIT（在求得剛度參數(shù)γ后，即可依板數(shù)及所計算板號在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值，由此畫出各板的橫向分布影響線，并按橫向不利位置布載。由于橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)對稱，故只需計算1-4號板的橫向分布影響線坐標(biāo)值。2號梁γ12345672021981701351119699235232185127916959（3）可變作用效應(yīng)計算車道荷載效應(yīng)：計算車道荷載引起的空心板跨中及L/4處截面的效應(yīng)（彎矩和剪力）時，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk應(yīng)滿布于使空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P1跨中截面彎矩計算：yk=L/4=m=qk=μ=WkM汽=ξm(qkωk+PM汽=（1+μ）ξm(qkωk+P剪力計算有：yk=WV汽=ξm(qkωkV汽=（1+μ）ξm(qkωk2：1/4截面處彎矩計算：有yk=3L/16=Wk=1M汽=ξm(qkωk+PM汽=（1+μ）ξm(qkωk+P剪力計算：有yk=Wk=V汽=ξm(qkωkV汽=（1+μ）ξm(qkωk3支點截面剪力V汽=ξm(qkωkV汽=（1+μ）ξm(qkωk3作用效應(yīng)組合根據(jù)作用效應(yīng)組合，選取四種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表2表2作用效應(yīng)組合表序號荷載作用跨中截面四分點截面支點截面MVMVV(KN*m)(KN)(KN*m)(KN)(KN)1第一期作用02第二期作用03總永久作用（=1+2）04可變作用（汽車不計沖擊）5可變作用（汽車計沖擊）6標(biāo)準(zhǔn)組合（=3+5+6）7短期組合（=3+07*4+6）8極限組合（=*3+*5+**6）9長期組合（=3+*4+*6）五持久狀況承載能力極限狀態(tài)下的截面設(shè)計、配筋與驗算1配置主筋假設(shè)截面受壓區(qū)高度x<=hf,設(shè)有效高度h0正截面承載力為：γ0Mμγ0由C40混凝土可知fcd*1140*x*(755-x/2)x>=*10解x=<hf,=120mm<=上述計算說明中和軸位于翼緣板內(nèi)，可按高度為h，寬度為bf型截面計算鋼筋面積A則As=fcdbf選用8根直徑為?25mm的HRB400鋼筋A(yù)S'鋼筋布置如圖所示ρ=AS'/（bf'h配筋率符合最小配筋率要求2持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算按截面實際配筋面積計算截面受壓區(qū)高度x為X=fsdAs截面抗彎極限狀態(tài)承載力為Md=fcdbf'x（h0-x/2）=***3斜截面抗剪承載力計算Vd0=假定沒有彎起鋼筋*10-3fcu,kbh0=*10在進(jìn)行受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力配筋設(shè)計時，若滿足條件γ0Vd<=*γ0*10-3a2f對于板式受彎構(gòu)件*10-3a**10-3a2f因此γ0Vd>**（1）斜截面配筋的計算圖示①最大剪力Vd,取用距支座中心h/2（梁高一半）處截面的數(shù)據(jù)，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)的剪力Vcs'不小于60%Vd,②計算第一排（從支座向跨中計算）彎起鋼筋時，取用距支座h/2處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值③計算第一排彎起鋼筋以后的每一排彎起鋼筋時，取用前一排彎起鋼筋下面彎起點處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值彎起鋼筋配置及計算圖示如圖所示由內(nèi)插可得，距支座中心h/2處的剪力效應(yīng)Vd,=(360.4則相應(yīng)各排彎起鋼筋的位置及承擔(dān)的剪力值見表4表4彎起鋼筋位置與承擔(dān)的剪力值計算表斜筋排次彎起點距支座中心距離/m承擔(dān)的剪力值Vsbi12345(2)各排斜筋的計算：與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載能力按下式計算Vsb=*10-fsd=280MPa?s=Asb=γ0計算得每排彎起鋼筋得面積見表5表5彎起鋼筋面積計算表彎起排次每排彎起鋼筋計算面積Asb/彎起鋼筋數(shù)目每排彎起鋼筋實際面積A12?2598222?2276032?2062842?1640252?16（2?8）402（101）(3)主筋截斷后持久狀況承載能力驗算：跨中截面的抵抗彎矩為ΣM=fcdbf'x（h0每根?25鋼筋可提供抵抗彎矩M1=fsdAs（h0--x2）=330**2根kN*m4根kN*m6根kN*m8根kN*m截斷剛筋驗算時，應(yīng)考慮鋼筋的錨固長度，對于HRB400，取錨固長度為30d=75cm4箍筋設(shè)計箍筋間距計算公式為SV=a1=1a3=b=20cmh0=75cm選用10mm的HRB335單肢箍筋則As=距支座中心h0/2處的主筋為6?25，As=cm=80-5=75cmρ=29.4520*75=%,因此P=100ρ最大剪力設(shè)計值vdSV=1因為SV=≤h在跨中部分選用SV=200mm,在支座中心向跨中方向長度1倍粱高（80cm）由上述計算，箍筋的配置如下：全梁的箍筋配置為?10單肢箍筋，在由支座中心至距支點段，箍筋間距100mm,其他部分箍筋間距200mm則箍筋配筋率為：當(dāng)間距SV=100mm時，ρsv=當(dāng)間距SV=200mm時，ρsv=均滿足最小配箍率不小于%的要求六．持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度驗算最大寬度裂縫計算W=CCC（）（mm）Ρ=式中，C=C=1+N=1+*=C=d=25mmE=2*10MPab=132cmh=12cmh=75cmσ===*10KN/mA=3927mmρ===代入W公式得W=1**1*（）=<則裂縫寬度滿足要求。七．持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下的撓度可按給定的剛度用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計算，其抗彎剛度B為B=M=γfWγ=2S/W全截面換算截面對重心軸的慣性矩可近似用毛截面的慣性矩代替I=I=*10mm全截面換算截面面積A=A+（n-1）A=4884+（）*=2計算全截面換算截面受壓區(qū)高度xAx=b+b（h-）+（n-1）Ahx=[*114*12+*20（80-）+（）**75]cm/=計算全截面換算重心軸以上部分面積對重心軸的面積矩SS=bx+（b-b）h（x-）=*20*+（114-20）*12*（）=M=2S=2***107=*10=*10N·mm設(shè)開裂截面換算中性軸距梁頂?shù)木嚯x為x（cm），由中性軸以上和以下?lián)Q算截面面積矩相等的原則，按下式求解xbx-（b-b）（x-h）-nA（h-x）=0整理得x+得x=>h=12cm因此假設(shè)正確可計算開裂截面換算截面慣性矩I=nA（h-x）+bx-(b-b)(x-h)代入數(shù)據(jù)得I=*3927*（）+*1140*-（1140-200）（）=*10mmB=EI=*10**10=*10N·mmB==**10**10=*10N·mm則B===*10N·mm根據(jù)上述計算結(jié)果，結(jié)構(gòu)跨中自重產(chǎn)生的彎矩為M=·m；公路-II可變車道荷載q=m，P=，跨中橫向分布系數(shù)η=永久作用