整体式简支板桥设计计算书.docx

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整体式简支板桥设计计算书

整体式钢筋混凝土空心简支板

设计计算书

一、技术标准

1、设计荷载:

行车道:

城-A级人行道:

3.0KN/m22、桥长:

根据实际情况及《公路桥涵设计通用规范》JTJD60—2004第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求,确定为跨径等于14.5m的单跨钢筋混凝土空心简支板桥。

桥梁全长43.5m,跨径组合为三等跨3×14.5m。

3、桥面宽度:

桥全宽20m,中间双向四车道,两侧人行道

桥面横向布置为:

2×4+12=20m

4m人行道+12m机动车道+4m人行道

4、桥面横坡:

双向1.5%

5、人行道横坡:

1.5%

6、设计安全等级:

二级

7、结构重要系数:

0.1=oγ

8、主要设计材料:

（1混凝土强度等级:

主梁拟用C30;

MPa

fck1.20=MPaftk01.2=MPafcd3.14=

MPaftd43.1=MPaEc41000.3⨯=混凝土容重r=24kN/m3,钢筋混凝土容重r=25kN/m3。

（2钢材初步选取:

直径大于或等于12mm时采用HRB335级,指标:

MPafyk335=MPaffyy300'==MPaEs5100.2⨯=

直径小于12mm时采用HPB235级钢筋,指标:

MPafyk235=MPaffyy210'==

MPaEs5101.2⨯=

9、设计依据:

（1《公路桥涵设计通用规范》JTJD60—2004

（2《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004（3城市桥梁设计荷载标准《CJJ77-98》

二、结构简介:

三等跨混凝土简支空心板桥,桥梁全长3×14.5m=43.5m,桥面宽度20m。

施

工方式为整体式现浇,在已有桥墩上设置支座。

桥面横坡1.5%,梁高80cm,顶板厚10cm,底板厚10cm,隔板厚度15cm。

隔梁及空心由跨中向支座对称布置,空心长度1m,间距18cm,横隔梁厚度为15cm,两端设有端横隔梁,。

计算跨径:

（noll05.1minl;计=

mmlo1190040011500=+=mmln12990129011700=+=

故:

（（mmllno124951190005.112990min05.1minl=⨯==;;计

三、几何特性计算

截面面积:

A=15.8425-25×0.282744=8.7739m²

惯性矩:

I=0.8437-25×0.0063=0.68624m

四、主梁内力计算

（一、恒载内力计算

①恒载集度

主梁:

kN/m219.347525.08.7739g1=⨯=

横隔板:

kN/m

36.36495.120

.2525915.0282744.02565.1282744.0（g2=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=

栏杆:

kN/m725.3g3=⨯=人行道:

kN/m7422548.1g4=⨯⨯=桥面铺装:

kN/m2361.95231407.4g5=⨯=

合计:

460kN/mkN/m9436

.458g≈=

②恒载作用下梁产生的内力计算:

g=460kN/m

Mx

g=460kN/m

B

A

kNlgRRBA85.28732

495

.1246021=⨯=⋅=

=

（222xlx

gxxgxlgMx-⋅⋅=⋅⋅-⋅⋅=

2（22xlgxglgQx-⋅=⋅⋅-⋅=

（二、活载内力计算

采用直接加载求活载内力,公式为:

iiiyPmS∑⋅⋅⋅⋅+=ξμ1（

S——所求截面的弯矩或剪力;

μ——汽车荷载冲击系数,据《通规》基频公式:

c

c

mEIlf2

12π

=

gGmc=

式中l—结构计算跨径（m;

E—结构材料的弹性模量（N/㎡,

cI—结构跨中截面惯矩（4m;

cm—结构跨中处的单位长度质量（kg/m;G—结构跨中处延米结构重力（N/m;

g—重力加速度,g=9.81（m/s²

⎩⎨

⎧

><=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=HZ

HZHZf5.1145.9104161.26281

.96862.010100.3495.12214.33

642

1

据《通规》4.3.2条,38.00157.0ln1767.0=-=fμ

ξ——多车道桥涵的汽车荷载折减系数;本桥面为双向四车道,但实际上横向仅能布置

三车道,故ξ=0.78;

im——沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数,整体式现浇板im=1.0;

iP——车辆荷载的轴重或车道荷载;

iy——沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。

1、跨中截面

mkNMq⋅=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=2.42484495

.12495.125.224495.12140（378.038.1mkNM⋅=⨯⨯⨯

⨯=8.9364

495

.

12495.1240.3（2人

B

kNQq2.415495.125.05.375.0140（378.038.13

=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=kNQ5.37495.125.043（23

=⨯⨯⨯⨯=人

2、支点截面

mkNMq⋅=0

B

kNQq7.1208495.1215.05.371140（378.038.1=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=kNQ0.150495.1215.040.3（2=⨯⨯⨯⨯⨯=人

（三、内力组合

五、截面设计及强度复核

（一正截面设计:

以跨中截面为控制截面,据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004第9.1.1条,板底主筋保护层厚度30m,由于荷载较大,拟配双层筋,则取:

55mmas=800-55=745mm

1、判断截面类型:

m

KNmKNhhhbffofcd⋅>⋅=-⨯⨯⨯⨯=-

⋅⋅7.180********

10.0745.0（10.020103.14

2（3''

故属第一类受弯截面2、求受压区高度X

据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004公式5.2.2—1:

2

（0x

hxbfMcdd-⋅⋅⋅=⋅ογ

即:

2

745.0（20103.147.180310.13

xx-⨯⨯⨯⨯=⨯

整理:

0065332246

.0745.05.02=+-χχ解得:

⎩⎨

⎧==m

m

093570412.0（396.121χχ大于梁高,不满足要求

3、求钢筋面积SA

28.89203300

570412

.93200003.14mmfxbfAycds=⨯⨯=⋅⋅=

选用451根直径16mm的HRB335级钢筋（分两层,底层285根,二层

166根,其面积为SA=90696.12mm

⎪⎩

⎪

⎨⎧=>>≈⨯-⨯=%215.045%2.0%158.1282744250687.745200001.90696ytsvffρ结论:

满足最小配筋率的要求。

55.0243.03

.14300

%158.1=<≈⨯=bξξ

结论:

满足适用条件要求。

（二斜截面设计

1、截面尺寸复核:

据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004第

5.2.9条:

kNVd9.53509.53500.1=⨯=⋅ογ

kN

A

fkcu7.21881282744251.74520000（301051.01051.03,3

=⨯-⨯⨯⨯⨯=⋅⨯--其中:

dV—验算截面处由作用（或荷载产生的剪力组合设计值（kN;

结论:

截面尺寸符合设计要求。

2、检查是否需要根据计算配置箍筋:

据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004第

5.2.10条:

kNVd9.53509.53500.1=⨯=⋅ογ

KN

Afo

td5.1.7001282744251.74520000（43.125.11050.01050.0323=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯--α其中:

2α—预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件为1.0;

tdf—混凝土抗拉强度设计值;

1.25—板式受弯构件提高系数;

结论:

可不进行斜截面抗剪承载力的验算。

六、板梁的正常使用极限状态验算:

（一、板梁的施工阶段应力复核:

由于采取整体现浇法施工,无需吊装,不用进行施工阶段应力复核。

（二、板梁的最大裂缝宽度验算:

据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004第6.4.3条,最大裂缝宽度计算公式:

1028.030（

321ρ

σ⋅++⋅⋅

⋅⋅=d

ECCCWs

ss

fk

1C—钢筋表面形状系数,带肋钢筋,取1.0;2C—作用（或荷载长期效应影响系数,

43845.19

.120683.105835.015

.012=⨯+=+=slNNC其中:

短期效应组合:

mKNNs⋅=⨯+⨯

+=9.120688.9360.138

.12

.42487.02.8977

长期效应组合:

mKNNl⋅=⨯+⨯+=3.105838.9364.038

.12

.42484.02.8977

3C—与构件受力有关的系数,钢筋混凝土板式受弯构件取1.15;

ssσ—钢筋应力,按《桥规》JTJD62—2004第6.4.4条计算;

2876

.20593.54800（1.9069687.0109.1206887.06

=-⨯⨯⨯=

=

o

sssshAMσd—钢筋换算直径;

596.23

2225（1042225（104222

=+⨯+⨯==

∑∑i

i

id

ndndi

据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004第6.4.2条,钢筋混凝土构件容许最大裂缝宽度:

=0.20mm

01158.01028.016

30（100.22876.20515.143845.10.15

⨯++⨯⨯⨯⨯⨯=fkW

=0.197mm<[]mmW2.0=

结论:

板梁的最大裂缝宽度满足规范要求。

（三、板梁的变形验算:

据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2004第

6.5条:

板梁挠度验算公式为:

B

lMSfo

2

⋅⋅=

其中:

S—挠度系数,5/48;

ol—计算跨径,12.495m;

B—刚度。

cr

oscrs

cro

BBM

MMMBB⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭

⎫⎝

⎛-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛=

2

2

1

其中:

受压区高度:

mm6.93=χ

67.610

0.3100.24

5

≈⨯⨯==cssEEn全截面换算截面惯性矩:

223（1（2

1

（121xhAnxhbhbhIosso--+-+=4

622410286.2414369221（46425mmxDhDD⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+⨯-ππ

全截面抗弯刚度:

2

10

6410465.688095210286.2414369100.395.095.0mm

NIEBoco⋅⨯=⨯⨯⨯⨯==

开裂截面换算截面的惯性矩:

23（3

χο-⋅⋅+⋅=hAnxbIsscr

236.931.745（1.9069667.636.9320000-⨯⨯+⨯=

4610251.262236mm⨯=

开裂截面抗弯刚度:

2

10

6410753.78670810251.262236100.3mm

NIEBcrccr⋅⨯=⨯⨯⨯==

构件受拉区混凝土塑性影响系数:

654

.316

600256800200002800

1.90696167.6（2107739.8223

26=⨯⨯

-⨯⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-+⨯⨯==πγooWS开裂弯矩:

mm

NWfMotkcr⋅=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯-⨯⨯⨯==7881028026166002568002000001.2654.332πγ代入公式求得:

6880952.465´1010N×mm222N×mmöéæ7881028026N×mmöù6880952.465´1010N×mm2æ7881028026ç÷+êç1-÷ú´.9KN×møê12068.9KN×møú.753´1010N×mm2è12068ëèû786708=4650697.955´1010N×mm2B=2M×lo512068.9´106´12495f=hq×S×=1.60´´=6.752mmB484650697.955´101011

挠度满足规范要求，无需设置预拱度。