合肥工业大学桥梁工程课程设计

课程设计陈程2012217850土木5班汪莲2016年1月13日设计题目学号专业班级学生姓名指导教师装配式钢筋混凝土简支板桥1.基本设计资料-----------------------------------------------------------------11.1设计资料-----------------------------------------------------------------11.2设计依据：--------------------------------------------------------------12构造形式及截面尺寸---------------------------------------------------------22.1.构造布置：-------------------------------------------------------------23板的毛横截面几何特性计算------------------------------------------------33.1预制板的截面几何特性：--------------------------------------------34主梁内力计算------------------------------------------------------------------64.1永久作用效应计算-----------------------------------------------------64.2可变作用效应计算-----------------------------------------------------84.3作用效应组合---------------------------------------------------------185.持久状况承载力极限状态下截面设计、配筋与验算----------------195.1配置主筋--------------------------------------------------------------195.2持久状况截面承载能力极限状态计算---------------------------215.3斜截面抗弯承载力计算--------------------------------------------225.4箍筋设计---------------------------------------------------------------275.5斜截面抗剪承载力验算---------------------------------------------265.6持久状况斜截面抗弯极限承载力验算---------------------------296持久状况正常使用极限状态下的裂缝宽度验算----------------------297持久状况正常使用极限状态下的挠度验算----------------------------318支座设计----------------------------------------------------------------------349桥墩桥台设计----------------------------------------------------------------351.基本设计资料1.1设计资料(1).桥面跨径及桥面净宽根据该跨桥梁的方案比选，且该河流无通航要求，并根据《公路桥涵设计通用规范》第1.3.2条的新建桥梁标准跨径的要求，方案确定为标准跨径13米的钢筋混凝土空心简支板。主梁全长：标准跨径13bLm。计算跨径：根据《公路桥涵设计通用规范》第1.3.2条的规定，板的计算跨径取相邻两支承中心的距离，本桥取为12.6米。桥面宽度：根据《公路桥涵设计通用规范》确定桥面宽度为：净720.75mm。(2).设计荷载：荷载等级：公路-Ⅱ级，人群荷载23.0kN/m。3.材料钢筋：主钢筋用HRB335钢筋，其他钢筋用R235钢筋混凝土：C404.地形、地质条件桥址处在河道标高为0.0米；桥头路面标高为7.5米；河道边坡为1：2；相应标准跨径m13bL，河底宽B=60m。（如图1所示）桥址处4.0m高程以上为耕植土，4.0m高程以下为亚粘土，其基本承载力为200kpa，内摩擦角为20。5.该河道无通航要求；设计洪水位为5.5m。图1地形示意图1.2设计依据：（1）.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）；（2）.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ062-2012）;（3）.《结构设计原理》第二版人民交通出版社；（4）.《桥梁工程》合肥工业大学出版社；（5）.《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）；2构造形式及截面尺寸2.1.构造布置：1.板桥纵断面：由河面宽度及深度，采用等跨桥跨结构，全桥分七孔，每孔跨径分别为13米标准跨径。桥上纵坡为定2%，桥头引道纵坡为3%。如图2所示图2纵断面示意图2.板桥横断面：参考我国交通部制定的跨径6—13m空心板的标准图板厚的取值为0.4—0.8m，本设计板厚取0.7m，并采用空心截面以减轻结构的自重。采用装配法施工，即先预制，后吊装的方法。根据施工现象的吊装能力，预制板宽为0.99m。具体尺寸见下图图3横断面示意图3.板梁尺寸:根据施工现场的吊装能力，预制板宽1.24m，其余尺寸见下图图4板梁尺寸示意图3板的毛横截面几何特性计算3.1预制板的截面几何特性：321图5横截面特性计算分块示意图（1）、补上挖空部分以后得到的截面，其几何特性为：面积2bA=12470=8680cm重心至截面上缘的距离35iycm对上缘的面积矩：3bbS=Ay=868035=303800cmi（2）、各挖空分块的几何特性列表计算，见表1，本例仅对挖空部分分块并编号。由于预制横断面的对称性，分块面积也对称，为了便于下面计算，表1中各挖空分块几何特性均为左右两部分之和。表1横截面特性计算表分块号iA（cm2）iy（cm）iS（cm3）ib(cm)'iI(cm4)2'liiiIIAb155027.5151258.27138645.83176216.92291934.774.510881.98315637.758761.923434.6723998.7842556.71416.6720.934.7210956.6653400351190000.77615778.67617768合计4140141426.67839823.05215552550Acm223321/29Acm2335221/2156Acm24551/2225Acm2576481281/243400Acm面积2868041404540mAcm对上缘面积矩3303800141426.67162373.33mScm毛截面重心至梁顶的距离：cmASymms77.35454033.162373433'183.1386456555212cmbhI433'25.41833236cmbhI433'367.2343418533236cmbhI433'472.341855236cmbhI43433'567.61577836812412467636412cmbhbhI由各划分截面重心与毛截面重心的距离-isibyy且各划分截面对重心的惯性矩2'-liiiiIIAb计算可得4412'176216.92'10881.98llIIcmcm4434'23998.78'10956.66llIIcmcm54'617768.70lIcm412345'''''839823.05lllllIIIIIcm对毛截面行心惯性矩：42372.270959005.839823)3577.35(86801270124cmIm抗扭惯性矩IT的计算在进行空心板抗弯惯性矩计算时，可将截面简化为如图中虚线所示的薄壁箱型截面计算，并略去中间肋桥。计算公式为bh图6抗扭惯性矩简化计算图422321227.625860424/)1270(2)121121()24124()1270()24124(42)11(4cmthttbhbIT4主梁内力计算4.1永久作用效应计算分别考虑预制板自重（一期荷载）和湿接缝、桥面铺装、人行道、栏杆等（二期荷载）重力集度。（1）、空心板自重g1（一期恒载）mknAg/35.11251045402541（2）、桥面系自重g2及铰缝重（二期恒载）本设计人行道和栏杆自重线密度按单侧8kN/m计算；桥面铺装上层采用0.08m厚沥青混凝土，下层采用0.10m厚C40混凝土。则全桥宽铺装层每延米重力为：a.桥面铺装：全桥宽铺每延米总重mkn/1.3072511.07231.0b、栏杆每每延米总重8(0.752)12/knmmkng/017.76/)121.30(2（3）、铰缝重自重计算21255212523212332555701铰A281025156955070cm铰缝重度：mkng/025.2251081043由上计算可得空心板每延米总重力为：mknAG/35.11251045402541（一期结构自重）mknggG/0417.92025.2017.7322（二期结构自重）mknGGG/392.2035.110417.921永久作用效应结果见表2见下表：表2简直空心板永久作用效应计算表项目类型作用（kn/m）计算跨径(m)弯矩M(kn/m)剪力Q(kn)跨中跨4l支点跨4l1g11.3512.6225.24168.93171.5135.722g7.01712.6139.246104.43444.2121.1023g2.02512.640.18630.14012.766.38合计20.39212.6367.84274.37128.4764.23附：上表计算公式2)(xlgxM82glM中32324glMlgxglQ22gl支Q44glQl4.2可变作用效应计算汽车荷载采用公路Ⅱ级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。《桥规》4.3.1规定，汽车荷载由车和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载。公路Ⅱ级车道荷载均布荷载标准值为mknqk/875.775.05.10集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，135kPkn;桥梁计算跨径等于或者大于50m时，270kPkN;桥梁计算跨径在5m~50m之间时，Pk值采用直线内插求得。本桥单跨计算跨径为12.6m，则集中荷载标准值为kNPk9.21355056.12135270135计算剪力效应时，集中荷载标准值kp应乘以1.2的系数，即计算剪力时kNPPkk68.2562.1。（1）.汽车荷载冲击系数计算《桥规》规定，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准乘以冲击系数。按结构基频f的不同而不同，对于简支板桥ccmEIlf22当1.5Hzf时，0.05μ；当14Hzf1.5Hz时，0.01570.1767lnfμ；当Hzf14时，450.。由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（以下简称《公预规》）查得C40混凝土的弹性模量MPaE41025.3，代入公式得：HzgGEIlmEIlfccc439.666.20781059.2709101025.36.122/22564222则3134.00