普通钢筋混凝土空心板桥梁设计

1目录一桥梁工程课程设计任务书.......................................................................................................11.设计题目——普通钢筋混凝土简支空心板梁桥设计....................................................12.设计条件及参数...............................................................................................................1二构造形式及尺寸要求...............................................................................................................2三空心板毛截面几个特性计算...................................................................................................21毛截面面积A.....................................................................................................................22空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I..............................................................................3四作用效应计算...........................................................................................................................31永久作用效应计算.............................................................................................................32可变作用效应计算.............................................................................................................43作用效应组合...................................................................................................................10五普通钢筋数量估算及布置.....................................................................................................121普通钢筋数量的估算及布置...........................................................................................12六换算截面几何特性计算.........................................................................................................141换算截面面积As..............................................................................................................142换算截面重心位置...........................................................................................................143换算截面惯性矩I0...........................................................................................................144换算截面弹性抵抗矩.......................................................................................................14七承载能力极限状态计算.........................................................................................................141跨中截面正截面抗弯承载力计算...................................................................................142截面抗剪承载力计算.......................................................................................................16八持久状况正常使用极限状态计算.........................................................................................171持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算...............................................................172持久状况正常使用极限状态下挠度验算.......................................................................181桥梁工程课程设计任务书1.设计题目——普通钢筋混凝土简支空心板梁桥设计2.设计条件及参数2.1桥面净空净——9m。2.2主梁跨径和全长标准跨径：lb=30.00m（墩中心距离）；计算跨径：l=29.60m（支座中心线距离）；主梁全长：l全=29.96m（主梁预制长度）。2.3设计荷载公路—以Ⅰ级，人群荷载3.0KN/m2。2.4材料钢筋：主筋用HRB335钢筋，其他的用R235钢筋；混凝土：C40；铰缝为C30细集料混凝土；桥面铺装采用C30沥青混凝土；栏杆及人行道板为C25混凝土。2.5计算方法：极限状态法。2.6结构尺寸根据桥面净宽自行确定。2.7设计依据（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004），简称《桥规》；（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004），简称《公预规》；（4）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85），简称《基规》参考文献:《混凝土简支梁（板）桥》第三版易建国编2二构造形式及尺寸要求桥面净空为净1.5m+4.5m+4.5m+1.5m，全桥宽采用8块C40的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽125cm，高105cm，空心板全长29.96m。采用后张法施工工艺。C40混凝土空心板的fck=26.8MPa，ftk=2.4MPa，ftd=1.65MPa。全桥空心板横断面布置如图2-1，每块空心板截面及构造尺寸见图2-2。图2-1桥梁横断面（尺寸单位：cm）图2-2空心板横截面构造及尺寸（尺寸单位：cm）三空心板毛截面几个特性计算1毛截面面积A由CAD查看截面特性功能可知，3毛截面面积为：A=8524.2（cm2）铰缝面积为：A=87.5（cm2）2空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I由CAD查看截面特性功能，查看图2-2可知,毛截面惯性矩为：I=1.0586×107cm4）=1.0586×1011（mm4）空心板截面的抗扭刚度可简化为图3-1的单箱截面来近似惯性矩为：IT=9.8845×106(cm4)=9.8845×1010(mm4)图3-1计算IT的空心板横截面简化图（尺寸单位：cm）四作用效应计算1永久作用效应计算1.1空心板自重（第一阶段结构自重）g1g1=A×r=8524.2×10-4×25=21.311（KN/m）1.2桥面系自重（第二阶段结构自重）g2人行道及栏杆重力参照其他桥梁设计资料，单侧按12.0KN/m计算。桥面铺装采用等厚度10cm的沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为：0.1×7×23=16.1（KN/m）上述自重效应应是在各空心板形成整体后，再加至桥板上的，精确地说由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不相同的，本例为计算方便近似按各板平均分担来考虑，侧每块空心板分摊到的每延米桥面系自重为：g2=12×2+16.18=5.013（KN/m）1.3铰缝自重（第二段结构自重）g3g3=（87.5+1×105）×10-4×24=0.462（KN/m）4由此得空心板每延米总重力g为：gⅠ=g1=21.311KN/m（第一阶段结构自重）gⅡ=g2+g3=5.013+0.462=5.475（KN/m）（第二阶段结构自重）g=∑gi=gⅠ+gⅡ=21.311+5.4752=26.786（KN/m）由此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表4-1空心板自重效应汇总表4-1项目作用种类作用gi（KN/m）计算跨径l（m）作用效应M（KN·m）作用效应V（KN）跨中（18𝑔𝑙2）14跨（332𝑔𝑙2）支点（12𝑔𝑙）14跨（14𝑔𝑙）跨中gⅠ21.31119.601023.35767.52208.85104.420gⅡ5.47519.60262.91197.1853.6626.830g=gⅠ+gⅡ26.78619.601286.26964.70262.50131.2502可变作用效应计算在本课设设计中汽车荷载采用公路——Ⅰ级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。《桥规》规定桥梁机构整体计算采用车道荷载。公路——Ⅰ级的车道荷载由qk=7.875（KN/m）的均布荷载和Pk=[180+(360−180)(19.6−5)(50−5)]×0.75=178.8（KN）的集中荷载两部分组成。按照规范在计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，即计算剪力时Pk′=1.2Pk=1.2×178.8=214.56(KN)按《桥规》车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道的折减系数为1，并且不得小于双车道的荷载效应。2.1汽车荷载横向分布系数计算空心板跨中和L/4处的荷载横向分布系数按照交接法计算，支点处按杠杆原理法计算。支点至L/4点之间的荷载横向分布系数按直线内插求得。2.1.1跨中及L/4处的横向分布系数计算首先计算空心板的刚度参数γ：γ=𝜋2𝐸𝐼4𝐺𝐼𝑇(𝑏𝑙)2≈5.8𝐼𝐼𝑇(𝑏𝑙)2公式4-1I=1.0586×107（cm4）=1.0586×1011（mm4）IT=9.8845×106(cm4)=9.8845×1010(cm4)b=100(cm)=1000(mm)l=19.60(m)=19600（mm）将以上数据带入公式4-1，得：γ=5.8×1.0586×10119.8845×1010×(100019600)2=0.016