橋梁專業(yè)畢業(yè)課程設(shè)計(jì)-13米板計(jì)算（1B+II）最終打印版

(2)荷載：公路I級(jí)，人群荷載3.0KN/m2;(3)橋面凈空：凈—7m,2×0.75m人行道；(4)主要材料：鋼筋：主鋼筋用Ⅱ級(jí)鋼筋，其他鋼筋用I級(jí)鋼筋，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表-1。表-1種類彈性模量Es抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值R235鋼筋HRB335鋼筋強(qiáng)度等級(jí)彈性模量Ec軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fd軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk(5)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B=40m,橋址處4.0m以上為耕植土；4.0m以下為亞粘土，其基本內(nèi)摩擦角為20°。(6)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容②內(nèi)力和配筋計(jì)算；③支座設(shè)計(jì)和計(jì)算；④擬定橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸。(7)設(shè)計(jì)依據(jù)：③《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)一梁橋(上冊(cè))》(1998年1月第一版第二次印刷),簡(jiǎn)稱《梁橋》;④《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2004);⑤橋梁工程汪蓮主編合肥工業(yè)大學(xué)出版社。塊1米寬的砼空心板，水泥砼鋪裝厚10cm,瀝青砼厚10cm。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見(jiàn)圖1(尺寸單位：板的橫截面見(jiàn)圖2。圖2空心板橫截面橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)空心板的標(biāo)準(zhǔn)跨徑為13m,計(jì)算跨徑I=12.6m?？招陌宓木唧w構(gòu)造見(jiàn)附圖。三、橫向分布系數(shù)的計(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m(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I將空心板的截面轉(zhuǎn)換成下圖3中虛線所示的形式。圖3空心板簡(jiǎn)化形式圖橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)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(lái)計(jì)算I,則有：(3)計(jì)算剛度參數(shù)γ(4)計(jì)算跨中荷載橫向分布影響線根據(jù)γ值，查教材附錄I,在γ=0.02-0.04之間插值求得γ=0.0214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)Y單位荷載作用位置(i號(hào)板中心)12345678912345(5)計(jì)算彎矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc①影響線縱坐標(biāo)圖(圖4)圖4跨中及1/4處影響線縱坐標(biāo)圖橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)2杠桿法計(jì)算1號(hào)板支點(diǎn)處影響線2號(hào)板支點(diǎn)處影響線由圖上可知邊、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)荷載位置公路一I級(jí)備注空心板跨中m。按”鉸結(jié)板法”計(jì)算按”杠桿法”計(jì)算1/4點(diǎn)m?/4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)荷載位置公路一I級(jí)備注空心板跨中m。按”鉸結(jié)板法”計(jì)算按”杠桿法”計(jì)算1/4點(diǎn)m1/4按”鉸結(jié)板法”計(jì)算2.影響線面積及距離計(jì)算表4影響線面積及距離計(jì)算類型類型截面公路一I級(jí)均布荷載影響線面積(m2或m)影響線距離m影響線圖式(1)沖擊系數(shù)計(jì)算根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60—2004)條文說(shuō)明4.3.2,簡(jiǎn)支梁橋的自振頻率(基頻)f可采用下式計(jì)算：橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)I.=1391×10?mm?=0.01391m?,A=990×600-80×380×2-π×2×1902=根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60—2004),有：(2)跨中荷載橫向分布系數(shù)mmc=0.259,m,=0.279(鉸接板法)(3)跨中荷載橫向分布系數(shù)m。m=0.5,mo=1.0(杠桿原理法)(4)計(jì)算汽車、人群活載內(nèi)力公路一I級(jí)中集中荷載P《計(jì)算，由教材表1-11查出：橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)五、恒載內(nèi)力計(jì)算1、結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的內(nèi)力計(jì)算(1)結(jié)構(gòu)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①空心板自重8(一期恒載)g=A×y=3064×10?×26=7.9664KN/m②橋面系自重82及絞縫重(二期恒載)橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)g?"=1.65KN/mg?"=399.2×10?×26=1.038KN/m(2)結(jié)構(gòu)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(jiàn)表5。表5空心板恒載內(nèi)力計(jì)算表項(xiàng)目種類g1跨中1/4跨支點(diǎn)1/4跨一期恒載二期恒載恒載合計(jì)六、作用效應(yīng)組合由教材式(1-1)可得承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值為：跨中彎矩：M=1.2Mg+1.4M+0.8×0.4×M,=1.2×328.76+1.4×301.16+0.8×1.4×16.6支點(diǎn)剪力：V?=1.2V8+1.4Vq+0.8×0.4×V,=1.2×104.37+1.4×196.25+0.8×1.4×8汽車荷載由公路I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，截面邊板荷載類型m.或mΩ或ySSM公路I級(jí)MQ截面荷載類型mΩM人群荷載3Q3M3Q3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6所示。圖6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：m變化區(qū)荷載重心公路-I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：橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BII)表6主梁內(nèi)力組合序號(hào)荷載類別剪力Q(KN)梁端四分點(diǎn)跨中梁端四分點(diǎn)跨中1恒載總重2汽車荷載3人群荷載4567作用效應(yīng)組合七、持久狀況承載力極限狀態(tài)計(jì)算(1)已知數(shù)據(jù)及要求見(jiàn)前所述，荷載內(nèi)力見(jiàn)表4。(2)邊板跨中截面的縱向受拉鋼筋計(jì)算①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：3064cm2,慣性矩：1391000cm?。②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。等效矩形的b、h,分別為橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)h',=91.4mm<x=127mm<ξbh?=0.5Mcu=f.bx(h?-x/2)+fed(b',-b)h',(h?-h',/2)橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)因此該截面的抗彎承載力滿足要求。(1)斜截面抗剪計(jì)算①驗(yàn)算截面尺寸是否滿足要求Va≤0.051×103×√fukbh。在支點(diǎn)處h?=600-(30+25.1/2)=557.45mmb=126cmfc=35支點(diǎn)計(jì)算剪力V=409.40KN<2119KN②驗(yàn)算是否需要進(jìn)行抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)0.50×10?3×1.25fabh?=0.50×10?3×1.25×1.52×1260×557.45=667.268KN>V=409.40KN由《公預(yù)規(guī)》5.2.10條，可不進(jìn)行斜截面承載力的驗(yàn)算，僅需按《公預(yù)規(guī)》9.3.13條構(gòu)造(2)箍筋驗(yàn)算支點(diǎn)剪力組合設(shè)計(jì)值：yoVa=409.40KN距支處的設(shè)計(jì)剪力值為：其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力組合設(shè)計(jì)值為：0.6V=0.6×393.72=236.232KNa?一受壓翼緣影響系數(shù)，取a?=1.1橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)按圖中箍筋按22×10,57×15,22×10已經(jīng)滿足受力要求并且滿足規(guī)范中的構(gòu)造成要求。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?？招陌搴奢d短期效應(yīng)組合：=328.76+0.7×301.18/1(2)跨中截面裂縫計(jì)算空心板荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合：=328.76+0.4×301.18/1橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)C?-作用(或荷載)長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)，,其中N,和N,分別按作用(或荷載)2撓度驗(yàn)算橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BIⅡ)M。=NfW。B?-全截面的抗彎剛度，B?=0.95EI?;B,-開裂截面的抗彎剛度，BC,=EI;y-構(gòu)件受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù)I,-開裂截面換算截面慣性矩f-混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按全截面參加工作計(jì)算，取b,=1000mm,將aE=E./E.=2×10?/3.15×10?≈6.35,換算換算截面尺寸如右圖9,則有：I。=139.1×10?mm?圖9全截面換算截面B?=0.95×3.15×10?×139.1×10?=4.16257×101?N·mm2中性軸位于腹板內(nèi)屬于第二類T形截面，換算截面受壓區(qū)高度和慣性距計(jì)算：橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BII)B,=EI,=3.15×10?×1.0875×101S?=91.4×1000×(300-91.4/2)+(300-91.4)×310.8×310.8/2=33318050mm3(2)受彎構(gòu)件撓度計(jì)算橋梁工程課程設(shè)計(jì)(13米板1BII)消除自重影響后的撓度為計(jì)算撓度小于規(guī)范界限值，故撓度滿足要求。實(shí)際空心板上澆筑有10cm厚水泥砼橋面鋪裝，在使用時(shí)會(huì)與空心板共同受力，本計(jì)算未考慮此影響，計(jì)算結(jié)果較實(shí)際偏安全。綜上所述，驗(yàn)算結(jié)果為：本空心板滿足安全正常使用要求。本橋選用板式橡膠支座，支座尺寸取150×200,橡膠片厚度為5mm,薄鋼板厚2mm。板式橡膠支座結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)教材182頁(yè)圖3-49。該橋?yàn)檠b配式鋼筋