8m钢筋混凝土空心板简支梁桥上部结构计算书完整版

武汉工程大学学年课程（设计）论文第1页共32页8m钢筋混凝土空心板简支梁桥上部结构计算书7.1设计基本资料1.跨度和桥面宽度标准跨径：8m（墩中心距）计算跨径：7.6m桥面宽度：净7m（行车道）+2×1.5m（人行道）2技术标准设计荷载：公路-Ⅱ级，人行道和栏杆自重线密度按照单侧8kN/m计算，人群荷载取3kN/m2环境标准：Ⅰ类环境设计安全等级：二级3主要材料混凝土：混凝土空心板和铰接缝采用C40混凝土；桥面铺装采用0.04m沥青混凝土，下层为0.06m厚C30混凝土。沥青混凝土重度按23kN/m3计算，混凝土重度按25kN/m3计算。钢筋：采用R235钢筋、HRB335钢筋2.构造形式及截面尺寸本桥为c40钢筋混凝土简支板，由8块宽度为1.24m的空心板连接而成。桥上横坡为双向2%，坡度由下部构造控制空心板截面参数：单块板高为0.4m，宽1.24m，板间留有1.14cm的缝隙用于灌注砂浆C40混凝土空心板抗压强度标准值Mpafck8.26，抗压强度设计值Mpafcd4.18，抗拉强度标准值Mpaftk4.2，抗拉强度设计值Mpaftd65.1，c40混凝土的弹性模量为MpaEC41025.3武汉工程大学学年课程（设计）论文第2页共32页图1桥梁横断面构造及尺寸图式（单位：cm）7.3空心板截面几何特性计算1.毛截面面积计算如图二所示2)-4321SSSSSA（矩形215.125521cmS2cm496040124矩形S225.1475)5.245(cmS235.2425.2421cmS2475.1575.421cmS解得：233.3202cmA武汉工程大学学年课程（设计）论文第3页共32页图2中板截面构造及尺寸（单位：cm)2毛截面重心位置全截面对21板高处（即离板上缘20cm处）的静矩为44332211212LSLSLSLSS板高31167.41)355(5521cmLS322375.774)25.2920(55.29cmLS33367.32)5.24315.1020)((5.24221cmLS34425.173)5.432620)((5.4721cmLS代入得板高21S=1595.253cm由于铰缝左右对称所以铰缝的面积为：)24321SSSSA（铰=400.52cm毛截面重心离板高的距离为：ASd板高21=33.320225.1595=0.5cm（即毛截面重心离板上缘距离为20.5cm)3毛截面惯性矩计算武汉工程大学学年课程（设计）论文第4页共32页铰缝对自身重心轴的惯性矩为：41032.37176016.185882cmI空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：222223)5.0983.3(5.4002016.1858825.012642435.0401241240124I=45106011.5cm空心板截面的抗扭刚度可简化为如图三所示的箱型截面近似计算所以得到抗扭刚度为：2122224tbthhbIT16)16124(28)840(2)840()16124(42=46102221.2cm图三抗扭惯性矩简化计算图（单位：cm)7.4主梁内力计算1永久作用效应计算a.空心板自重（一期结构自重）2G：251033.320241G武汉工程大学学年课程（设计）论文第5页共32页=0.8005825kN/mb.桥面系自重（二期结构自重）2G:桥面设计人行道和栏杆自重线密度按照单侧8kN/m计算。桥面铺装上层采用0.04m厚沥青混凝土，下层为0。06m厚C30混凝土，则全桥宽铺装层每延米重力为：10)2506.02304.0(=24.2kN/m为了计算方便，桥面系的重力可平均分配到各空心板上，则每块空心板分配到的每延米桥面系重力为：82.24282G=5.025kN/mC.铰接缝自重计算（二期结构自重）3G:2510)4014.15.400(43G=1.11525KN/m由上述计算得空心板每延米总重力为mkNGI/006.8（仪器结构自重）)11525.1025.5(32GGGII=6.1403kN/m(二期结构自重）)1403.6006.8(IIIGGG=14.146kN/m由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算结果见表一。表一简支空心板永久作用效应计算表表一简支梁空心板永久作用效应计算表作用种类作用/（kN/m)计算跨径/m作用效应-弯矩M/kN.m作用效应-剪力V/kN跨中1/4跨支点1/4跨跨中GI8.00587.657.802143.351430.422215.21110GII6.14037.644.33333.249723.333111.66660G14.14617.6102.134876.601153.755226.87760武汉工程大学学年课程（设计）论文第6页共32页2可变作用效应计算根据《公通规》，公路-II级车道荷载的均布荷载标准值kq=7.875kN/m计算弯矩时，75.0180)56.7(550180360KP=142.8kN计算剪力时，2.18.142kP=171.36kNA.冲击系数和车道折减系数计算；结构的冲击系数与结构的基频f有关，故先计算结构的基频。简支梁的基频计算如下：00.1442106011.51025.36.72231022CCmEIlf=9.662Hz其中：由于1.5《f《14Hz，故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数为385.00157.0ln1767.0f当车道大于两车道时，应根据适当进行车道折减，但折减后不得小于用两车道布载的计算结果。由此可知横向折减系数为0.1B.汽车荷载横向分布系数的计算：空心板跨中和1/4截面处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点处荷载横向分布系数按杠杆原理计算，支点至1/4点间的截面横向荷载分布系数根据图按直线内插法求的。a.跨中及l/4处的荷载横向分布系数计算：空心板的刚度参数，由下式可得2)(8.5lbIIT已算出45106011.5cmI，4610221.2cmIT，cmb124，cmml7606.7代入得03892.0)760124(102221.2106011.58.5265表二横向分布影响线坐标值表板号单位荷载作用位置（i号板中心）1234567810.030.28100.21900.15400.11000.08100.06100.05000.04400.040.31100.23400.15500.10400.07200.05100.03900.0330武汉工程大学学年课程（设计）论文第7页共32页0.038920.30780.23240.15490.10460.07300.05210.04020.34220.030.21900.21600.17500.12400.09100.06900.05600.05000.040.23400.23300.18300.12200.08400.06000.04600.03900.038920.23240.23120.18210.12220.08480.06100.04710.040230.030.15400.17500.18600.15600.11300.08500.06900.06100.040.15500.18300.20000.16300.11000.07800.06000.05100.038920.15490.18210.19850.16220.11030.07880.06100.052140.030.11000.12400.15600.17500.15000.11300.09100.08100.040.10400.12200.16300.18800.15700.11000.08400.07200.038920.10460.12220.16220.18660.15620.11030.08480.0730按下列方式布载，可进行各板荷载横向分布系数计算（见图四）计算公式如下：汽汽i21m，人人im，计算结果见下表表三各板荷载横向分布系数计算表板号1号板2号板3号板4号板荷载种类两车道人群荷载两车道人群荷载两车道人群荷载两车道人群荷载荷载横向分布系数0.21610.29930.22630.23230.18370.15740.14460.10830.12770.03480.14980.04090.17890.05300.18660.07420.08630.10050.13210.15440.05190.06070.07840.0981汽m或人m0.2410.33410.268650.27320.286550.21040.291850.1825由上表计算结果可以看出，4号汽车荷载横向分布系数最大。为设计和施工方便，各空心板设计成统一规格，按最不利组合进行设计，即选用4号板横向分布系数，跨中和l/4处的荷载横向分布系数取下列数值：292.0汽m，183.0人m武汉工程大学学年课程（设计）论文第8页共32页2%2%铰缝6厚C30混凝土4厚沥青混凝土路线中心线87124876×124+×58712410001503503501500.23240.23230.22630.14980.10050.040915050180130180110501500.0607q人q人15050110501500.30780.29930.21610.12770.08630.05190.03481号板180130180q人q人0.15460.15740.18370.17890.13210.07840.05301505018013018011050150q人q人2号板3号板1505018013018011050150q人q人0.10670.10830.14460.18660.15440.09810.07424号板表四各板横向分布影响线及最不利布载图（单位：cm)武汉工程大学学年课程（设计）论文第9页共32页支点处荷载横向分布系数计算：支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理计算，4号板的横向分布系数如下（见表五）q人q人123456781801.00表五支点处的荷载横向分布系数计算图示（单位：cm)两车道汽车荷载：5.00.12121i汽汽m人群荷载：0人m支点到l/4截面处的和在横向分布系数按直线内插法求得。空心板荷载横向分布系数汇总于表四中表四空心板的荷载横向分布系数作用种类跨中l/4处支点支点至l/4汽车荷载0.2920.5直线内插人群荷载0.18303可变作用效应计算1车道荷载效应计算车道荷载引起的空心板跨中及L/4处截面的效应（弯矩和剪力）时，均布荷载标准值kq应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值KP只作用于影响线中一个最大影响线峰值处，为此需绘制出跨中弯矩，跨中剪力，l/4处截面剪力影响线，如图六图七所示武汉工程大学学年课程（设计）论文第10页共32页0.50.5Pk=142.8kNqk=7.875kN/ml/4=1.90mw=1/2*l/4*l=(7.6*7.6/8)m2=7.22m2qk=7.875kN/mPk=171.36kNa)w=1/2*1/2*l/2=(7.6/8)m=0.95m380380b)图六简支板跨中截面内力影响线及加载图式（尺寸单位：cm)a)跨中弯矩影响线b)跨中剪力影响线①跨中截面弯矩：)(mkKkkyPwqM汽(不计冲击时）)y(m1kKkkPqM）（汽(计冲击时）其中，222.786.76.74219.14mllmlyk汽车荷载：不计冲击系数：）（汽9.18.14222.