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/GKNmGGGKNmKNmGGGKNmKNmⅡⅡ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