普通钢筋混凝土空心板设计计算书

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钢筋混凝土空心板设计计算书

一、基本设计资料

1、跨度和桥面宽度

(1)标准跨径:20m(墩中心距)。

(2)计算跨径:。

(3)桥面宽度:净7m+2×(人行道)=。

2、技术标准

(1)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,(2)人群荷载取3KN/㎡。

(3)环境标准:Ⅰ类环境。

(4)设计安全等级:二级。

3、主要材料

(1)混凝土:混凝土空心简支板和铰接缝采用C40混凝土;桥面铺装上层采用沥青混凝土,下层为厚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。

(2)钢材

采用HPB235,HPB335钢筋。

中板截面构造及尺寸(单位:cm)

二、计算空心板截面几何特性

1、毛截面面积计算 2111124702162555505503586307.32222Acm 全截面对12板高处的静矩为:

12311111255(355)555(3555)250(351550)232231285351053758.3323hScm

铰缝的面积为:

2220.5555550.53500.558765jAcmcm毛截面重心离12板高的距离为:123758.330.66307.32hSdcmA

铰缝重心到12板高的距离为:123758.334.913765hjjSdcmA

2、毛截面惯性矩计算

铰缝对自身重心轴的惯性矩为:

3333245550358555765224.91339726.04363636122jIcm

空心板截面对其重心轴的惯性矩为:

342224641247032124700.62160.6219863.027654.9130.612642.295010Icmcm 空心板截面的抗扭刚度可简化为下图所示的箱型截面进行近似计算

抗扭刚度为:2222641244104517.01121011251112104191920TbhIcmhbttt

三、主梁内力计算

1、永久作用效应计算

(1)空心板自重(一期结构自重):

416307.321025/15.768/GkNmkNm

(2)桥面系自重(二期结构自重):

1)本设计人行道和栏杆自重线密度按照单侧8KN/m计算。

2)桥面铺装上层采用厚沥青混凝土,下层为厚C30混凝土, 则全桥宽铺装层每延米重力为21.3/KNm

每块空心板分配到的每延米桥面系重力为

28221.3/4.663/8GKNMKNm

(3)铰接缝自重计算(二期结构自重):

437651.14701025/2.112/GKNmKNm

由上述计算得空心板每延米总重力为

2315.768/(4.6632.112/6.775/(15.7686.775/22.543/GKNmGGGKNmKNmGGGKNmKNmⅡⅡ一期结构自重)二期结构自重)

由此可计算出简支空心板永久作用效应,计算结构见下表 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

G

0

GⅡ

0

G

0

2、可变作用效应计算

设计荷载为公路—Ⅱ级,车道荷载的均布荷载标准值kq和集中荷载标准值kP为:7.875/kqkNm

计算弯矩时:3601800.75[9.65180]148.8505kPkN

计算剪力时:1.2148.8178.56kPkNkN

(1)冲击系数计算

102223.25102.2950106.6472211.62297.96ccEIfHzHzlm

(其中,322.54310/2297.96/9.8cGmkgmkgmg)

由于,1.514HzfHz,故可按下式计算汽车荷载的冲击系数:

0.1767ln0.01570.1767ln6.6470.01570.319f

当行车道为两车道是不进行车道折减,故取折减系数1.0

(2)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杆杠原理法计算,支点至1/4截面的荷载横向分布系数按直线内插法求得。

a、跨中及14截面处荷载横向分布系数计算

空心板的刚度参数为:22662.2950101245.85.80.021697.0112101160TIbIl

计算跨中荷载影响线竖标值:

表1-2

 1 2 3 4 5 6 7 8

1 239 197 151 117 093 076 066 061 307 233 156 106 073 052 040 034

245 200 151 116 091 074 064 059

2 197 193 163 127 101 083 071 066

233 230 182 123 085 060 046 040

200 196 165 127 100 081 069 064

3 151 163 168 147 116 196 083 076

156 182 197 162 111 079 060 052

151 165 170 148 116 095 081 074

4 117 127 147 158 142 116 101 093

106 123 162 185 156 111 085 073

116 127 148 160 143 116 100 091

荷载横向分布系数按下式计算:

12qiqrirmm,

按下图方式布置荷载为最不利,各板荷载横向分布系数计算见表。 0.12940.09470.07470.11710.12910.15450.15010.11570.09190.24050.19510.13210.10150.07380.05950.19960.19290.14450.11130.08070.06450.15240.16550.15811505018013018011050150q人人qq人人q15050110180130180501501505018013018011050150q人人qq人人q1505011018013018050150

各板荷载横向分布系数计算表 板号 1 2 3

4

荷载种类 汽车 人群 汽车 人群 汽车 人群 汽车 人群

横向分布系数

分布系数

由上表可知,4号板的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14l截面处的荷载横向分布系数取下列数值:

0.275qm, 0.209rm

b、支点处荷载横向分布计算:按杠杆原理法计算4号板的荷载荷载横向分布系数

1801.0023456781q人人q

所以,4号板在支点处荷载横向分布系数为:

111.000.522oqiqm, 0orm

c、支点到14l截面处荷载横向分布系数按直线内插得到。

(3)可变作用效应计算

计算车道荷载引起的空心板跨中及14l处截面的效应时,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。 4.8m4.8m2.40.50.5Q=7.875kN/mQ=7.875kN/mP=148.8kNP=178.56kN

A.跨中弯矩

按跨中弯矩影响线,计算得出弯矩影响线的面积为:

222119.611.5288lm

沿桥垮纵向与kP位置对应的内力影响线最大坐标值119.62.444kyl

故得:

,211.3191.00.275148.82.47.87511.52162.44lcqkkkqMmPyqkNm人群荷载引起的最大弯矩:

,20.2094.511.5210.83lcrrrMmqkNm

跨中剪力

剪力影响线面积:119.60.51.222,故:

,211.3191.00.275178.560.57.8751.235.81lcqkkkqVmPyqkN,20.2094.51.21.13lcrrrVmqkN Q=7.875kN/mP=178.56kNQ=7.875kN/mP=148.8kN0.250.752.9m7.2m

14l截面弯矩

弯矩影响线的面积为:

222339.68.643232lm

沿桥垮纵向与kP位置对应的内力影响线最大坐标值339.61.81616kyl

故得:

,411.3191.00.275148.81.87.8758.64121.83lqkkkqMmPyqkNm

人群荷载引起的最大弯矩:

,40.2094.58.648.13lrrrMmqkNm

14l截面剪力

剪力影响线面积:17.20.752.72,故:

,411.3191.00.275178.560.757.8752.756.29lqkkkqVmPyqKN

,40.2094.52.72.54lrrrVmqKN

支点截面剪力

考虑横向分布系数沿空心板跨径的方向的变化,均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上,集中荷载标准值只能作用于相应影响