13M跨普通钢筋混凝土梁计算书桥梁博士.docx
《13M跨普通钢筋混凝土梁计算书桥梁博士.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《13M跨普通钢筋混凝土梁计算书桥梁博士.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
13M跨普通钢筋混凝土梁计算书桥梁博士
1工程说明
本上部结构采用10＋13＋10m普通钢筋混凝土简支梁。
桥梁桥面分左右两幅布置，桥面宽度为:
0.3米（栏杆）+2.7米（人行道）+3.5米（非机动车道）+1.5米（机非分隔带）+8.25米（机动车道）+2.5米（中央分隔带）+8.25米（机动车道）+1.5米（机非分隔带）+3.5米（非机动车道）+2.7米（人行道）+0.3米（栏杆）。
下图是桥梁中墩1/2横断面布置图和侧面图。
2设计标准
2.1设计标准
1、公路等级：
二级道路
2、行车道数：
2车道；
3、荷载标准：
城--B
4、人群荷载：
5KN/㎡
2.2设计规范
1、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
4、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
5、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
6、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
7、上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）
8、《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）
3设计参数
3.1混凝土各项力学指标见表
C30
C40
C25
弹性模量（MPa）EC
30000
32500
28000
剪切模量（MPa）GC
12000
13000
11200
泊桑比VC
0.2
0.20
0.20
轴心抗压强度标准值（MPa）fCK
20.1
26.80
16.7
轴心抗拉强度标准值（MPa）ftK
2.01
2.40
1.78
轴心抗压强度设计值（MPa）fCd
13.8
18.40
11.5
轴心抗拉强度设计值（MPa）ftd
1.39
1.65
1.23
热膨胀系数
0.00001
0.00001
0.00001
3.2普通钢筋
采用R235、HRB335钢筋：
直径8～25mm
弹性模量：
R235:
210000Mpa/HRB335:
200000Mpa
抗拉强度标准值：
R2355235Mpa/HRB335:
335Mpa
热膨胀系数：
0.000012
4上部结构单孔荷载计算
1、梁体自重
梁体截面尺寸，从CAD图上得到截面的面积中梁为0.31m2、边梁为0.35m2。
中梁梁重：
0.4×13×26=135.2KN
边梁梁重：
0.443×13×26=149.7KN
2、单片中板铺装层：
（0.07×23+0.08×25）×（3.5+8.25）×13=48KN
2、人行道
断面截面积=（2.7+1.17×0.08+0.32×0.2+0.26×0.19+0.43×0.35+0.32×0.17×2=0.69m2
人行道总重=0.69×25×13=224KN，平均作用人行道下面的三块空心板上。
3、防撞墙:
0.34（防撞墙截面面积根据下图使用cad软件算出）×25×1m=85，作用在车行道边板上。
4、栏杆：
（0.22×25）/1.9×13=37.63KN，作用在人行道边板上。
5、梁体恒载统计表
梁体恒载统计表
中梁
车行道边梁
人行道边梁
梁体自重
135.
149.7
149.7
铺装层
48
48
0
人行道荷载
74.7
防撞墙
110.5
栏杆
37.6
合计
183.2
308.2
262
换算均布载
14.1
23.7
20.2
5活载横向分布系数计算
本桥汽车活载和人群荷载的横向分布系数参照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中汽车车辆荷载和人群荷载的规定取用，计算方法采用铰结板法，并采用《桥梁博士》3.1版本中的横向分布系数计算工具计算。
考虑到本桥为2车道桥梁，
1、计算荷载：
城－B级，横向分布系数采用铰接板法计算。
梁位
抗弯惯矩
抗扭惯矩
梁宽
边梁
0.0199
0.03238
1.31
中梁
0.0174
0.03238
1.01
2、抗扭惯矩
计算
参照《桥梁工程》，略去中间肋板，把截面简化成下图计算空心板的抗扭刚度：
=
＝0.03238M4
3、横向分布计算数据描述
结构信息描述
活载信息描述
4、横向分布系数结果
梁号
汽车
人群
1
0.04
0.991
2
0.038
0.836
3
0.044
0.799
4
0.053
0.746
5
0.066
0.672
6
0.085
0.573
7
0.109
0.455
8
0.142
0.348
9
0.17
0.266
10
0.189
0.204
11
0.202
0.158
12
0.212
0.124
13
0.23
0.099
14
0.242
0.082
15
0.249
0.071
16
0.289
0.074
6结构效应计算
梁体计算控制断面取各支点截面、1/4跨、跨跨中截面，并从中按最大值控制。
6.1、永久恒载
1）车行道边板换算均布载为23.71KN/m
关键断面
支点
1/4
1/2
弯矩（KN-m）
0
360.4
467.11
剪力KN
148.9
-71.4
0
2）中梁换算均布载为14.09KN/m
关键断面
支点
1/4
1/2
弯矩（KN-m）
0
214.30
277.74
剪力KN
88.54
-42.3
0
6.2汽车荷载效应
1、汽车冲击系数计算
简支梁的基频为：
结构的计算跨径取
=13m
跨中断面的截面惯矩
＝0.299×10-2m4
结构跨中的单位长度质量
G/g＝9520/9.81=18120（Ns2/m2）
结构的材料弹性模量
＝3e10N/m2
＝
＝
＝6.539HZ
基频介于1.5~14HZ之间，按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.2条第5款规定，冲击系数按下式计算：
＝0.1767ln
-0.0157=0.316
2、可变汽车荷载标准值及人群荷载标准值的取用
本桥汽车标准荷载采用城-B级,可变人群荷载标准集度取5KN/㎡
3、可变效应计算
从第5条的活载横向分布宽度结果中得出，边梁汽车最大的横向分布系数发生在车行道边梁位置，此系数η汽为0.289，人群荷载的最大横向分布系数发生在人行道侧，此系数为0.071
中梁的汽车最大横向分布系数发生在15号梁，系数为0.246；人群荷载的最大横向分布系数发生在2号梁位，最大值为0.836m；
为计算方便和安全起见，算中板时我们同时取最大汽车横向分布系数和最大人群横向分布系数进行活载的计算。
算边板时用汽车和人群边板中效应大者即汽车作用的边板，中梁、边梁的横向分布系数摘列下表：
梁号
汽车
人群
边梁
0.289
0.071
中梁
0.246
0.836
1）边梁
关键断面
支点
1/4
1/2
汽车
最大弯矩KN-m）
0
173.41
224.73
最大剪力KN
81.63
51.40
29.17
人群
最大弯矩KN-m）
0
71.62
92.8
最大剪力KN
82.04
51.4
29.17
2）中梁活载计算
关键断面
支点
1/4
1/2
汽车
最大弯矩KN-m）
0
149.42
193.6
最大剪力KN
71.3
49
26.4
人群
最大弯矩KN-m）
0
78.28
60.41
最大剪力KN
24.55
13.32
6.04
7效应组合
7.1承载能力极限状态
组合效应式及组合分项系数如下：
SUd=
（
）
永久荷载作用分项系数：
汽车荷载（含冲击力）作用分项系数：
1、中梁
中梁承载能力极限状态基本组合内力表弯矩：
（KN-m）剪力：
KN
梁断面
支点
1/4
跨中
最大弯矩
0
600.72
777.71
最大剪力
263.3
147.28
53.08
2、边梁
边梁承载能力极限状态基本组合内力表弯矩：
（KN-m）剪力：
KN
梁断面
支点
1/4
跨中
最大弯矩
0
757.73
982.02
最大剪力
331.43
181.34
54.33
7.2、正常使用极限状态短期组合
按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）要求，验算正常使用极限状态抗裂性使用短期效应要求，组合式按下式计算：
SSd=
用于短期组合的汽车荷载作用频遇值系数：
1、中梁
中梁短期组合内力表弯矩：
（KN-m）
梁断面
支点
1/4
跨中
最大弯矩
0
379.30
491.57
2、边梁
边梁短期组合内力表弯矩：
（KN-m）剪力：
KN
梁断面
支点
1/4
跨中
最大弯矩
0
487.20
631.06
8截面配筋与验算
8.1截面配筋计算
由荷载组合可知，控制正截面强度配筋计算的是跨中断面，最大弯距为
Md=564.0KN-m，边梁控制正截面抗裂性验算的最大弯距为短期效应组合Mj（1/2）＝631KN-m；根据经验，截面下缘预配选用11φ25（N1、N2）、2根φ12HRB335钢筋（骨架A），上缘选用2φ16HRB335（骨架A）和3φ8R235（N8）（见跨中断面配筋图）
断面配筋图（单位：
cm）
8.2持久状况承载能力极限状态计算
8.2.1、截面正截面极限强度计算
从上图看出，程序计算出截面抗弯极限状态承载力满足设计要求。
按《公预规》（JTGD62-2004）9.1.12条要求，截面配筋率
＝
＝2.5%>（45×
＝0.22%，截面最小配筋率亦满足规范要求。
8.2.2、斜截面抗剪承载力计算。
根据规范《公预规》（JTGD60-2004）第5.2.6条规定，本梁最大剪力取距支座h/2处截面需要验算斜截面抗剪强度，验算公式如下：
本桥中边梁与边梁配筋基本一致，因此只需计算边梁的抗剪强度即可。
下面只给出边梁断面的抗剪截面验算结果,从表中可以得出，截面的斜截面抗剪强度满足设计要求。
8.3持久状况正常使用极限状态计算
8.3.1持久状况正常使用极限状态正截面裂缝宽度计算
程序计算跨中截面最大裂缝为0.15mm,小于规范第6.4.2条按Ⅰ类和Ⅱ类环境裂缝限值0.2mm要求，裂缝验算合格。
《桥梁博士》3.1版斜截面强度计算结果
8.3.2持久状况正常使用极限状态挠度验算
按《公预规》（JTGD60-2004）6.5.1条和6.5.2条计算规定：
=2.01Mpa
＝0.95
＝
=3.0×104Mpa
第一步为便于手算，将圆形空心截面转化为等效矩形空心截面，设空心矩形截面的宽是b高是h，
由：
得出：
由：
得出：
升级会员 