简支空心板计算说明
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第一章绪论1.1 选题背景交通要畅通无阻,天堑要变通途,桥梁起着很重要的作用。
桥梁型势发展呈现多样性,桥梁设计理论也趋于完善,桥梁设计理论更是取得长足进步:从极限设计法到矩阵力法、有限元法,从分析单一结构到处理复合结构;材料和工具也不断更新:从混凝土、钢材到环氧树脂,抗拉压强度得到提高;就我国而言,混凝土结构仍是首选材料,且基于造价低的优点得到广泛应用,我国是使用混凝土结构最多的国家,并以预应力混凝土为主施工。
特别是预应力混凝土空心板梁桥在现代城市的各种桥型中有着广泛的应用。
本设计具有其广泛性。
在桥梁工程中,中小跨度的桥梁占的比例非常大,而且在技术方面比较容易实现标准化设计。
预应力混凝土空心板梁桥具有建筑结构低、结构安全型和耐久性高,构造简单、构件轻巧,适于工厂化、标准化施工,可缩短工期,节省投资等优点,在高速公路桥梁工程设计中得到了广泛应用。
实践证明预应力混凝土空心板梁做成的板式桥,具有构造简单、受力明确、梁高低、构件轻和制作、运输、安装方便等优点。
随着公路建设和市政工程的发展,促进了桥梁建设的发展。
随着钢绞线作为预应力筋在桥梁工程上的推广、应用,一些新的张拉锚固体系研制成功。
为用钢绞线作预应力筋预制空心板梁提供了有利的条件。
1.2 研究现状改革开放以来,桥梁建设得到迅速发展,一般公路和高等级公路上的中、小桥形式多样,工程质量不断提高,为公路运输提供了安全、舒适的服务。
特别是基于我国公路桥发展落后的现状,预应力混凝土的发展有良好的势头。
就我国而言,预应力混凝土梁桥仍是公路桥梁中量大、面广的常用桥型。
现在的桥型很多采用了预制空心板梁。
随着高强混凝土在我国的逐步推广应用,公路桥梁中广泛使用的预应力混凝土空心板也迫切需要提高混凝土强度等级,采用高强混凝土以提高经济效益,现有的空心板截面形式和配筋设计也需修改并优化。
所以对于空心板梁桥的设计和应用有着广泛的前景。
预应力改变了钢筋混凝土桥的技术和形式,改变了混凝土桥的施工方法。
目录1 计算依据与基础资料 (1)1.1 标准及规范 (1)1.1.1 标准 (1)1.1.2 规范 (1)1.1.3 参考资料 (1)1.2 主要材料 (1)1.3 设计要点 (2)2 横断面布置 (2)3 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算 (3)3.1 汽车荷载横向分布系数计算 (3)3.1.1 跨中横向分布系数 (3)3.1.3 车道折减系数 (4)3.2 汽车荷载冲击系数μ值计算 (4)3.2.1汽车荷载纵向整体冲击系数μ (4)3.2.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数 (4)4 作用效应组合 (4)4.1 作用的标准值 (4)4.1.1 永久作用标准值 (5)4.1.2 汽车荷载效应标准值 (6)4.2 作用效应组合 (7)4.2.1 基本组合(用于结构承载能力极限状态设计) (8)4.2.2 作用短期效应组合(用于正常使用极限状态设计) (10)4.2.3 作用长期效应组合(用于正常使用极限状态设计) (11)4.3 截面预应力钢束估算及几何特性计算 (13)4.3.1 A类部分预应力混凝土受弯构件受拉区钢筋面积估算 (13)4.3.2 换算截面几何特性计算 (16)5 持久状态承载能力极限状态计算 (18)5.1 正截面抗弯承载能力 (18)5.2 斜截面抗剪承载力验算 (19)5.2.1 验算受弯构件抗剪截面尺寸是否需进行抗剪强度计算 (19)5.2.2 箍筋设置 (22)6 持久状况正常使用极限状态计算 (23)6.1 预应力钢束应力损失计算 (23)6.1.1 张拉控制应力 (24)6.1.2 各项预应力损失 (24)6.2 温度梯度截面上的应力计算 (29)6.3 抗裂验算 (32)6.3.1 正截面抗裂验算 (32)6.3.2 斜截面抗裂计算 (35)6.4 挠度验算 (38)6.4.1 汽车荷载引起的跨中挠度 (38)6.4.2 预制板是否设置预拱值的计算 (39)7 持久状态和短暂状况构件应力计算 (41)7.1 使用阶段正截面法向应力计算 (41)7.1.1 受压区混凝土的最大压应力 (41)7.1.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力 (41)7.2 使用阶段混凝土主压应力、主拉应力计算 (43)7.3 施工阶段应力验算 (46)8 桥面板配筋计算 (48)8.1 荷载标准值计算 (48)8.1.1 计算跨径 (48)8.1.2 跨中弯矩计算 (48)8.1.3 支点剪力 (49)8.2 极限状态承载力计算 (49)8.2.1 荷载效应组合计算 (49)8.2.2 正截面抗弯承载力 (49)8.2.3 斜截面抗剪承载力 (49)8.3 抗裂计算 (50)9 铰接板的混凝土铰缝剪力验算 (50)附录1:跨中截面横向分布系数计算 (50)预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术通用图计算示例(20m预应力混凝土空心板)1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准•跨径:桥梁标准跨径20m;计算跨径(正交、简支)19.3m;预制板长19.96m•设计荷载:公路-Ⅰ级•桥面宽度:(路基宽23m,高速公路),半幅桥全宽11.25m0.5m(护栏墙)+10.25m(行车道)+ 0.5m(护栏墙)=11.25m•桥梁安全等级为一级,环境条件Ⅱ类1.1.2 规范•《公路工程技术标准》JTG B01-2019•《公路桥梁设计通用规范》JTG D60-2019(简称《通规》)•《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2019(简称《预规》)1.1.3 参考资料•《公路桥涵设计手册》桥梁上册(人民交通出版社2019.3)•《公路桥梁荷载横向分布计算》(人民交通出版社1977.12)1.2 主要材料1)混凝土:预制板及铰缝为C50、现浇铺装层为C40、护栏为C302)预应力钢绞线:采用钢绞线15.2s φ,1860pk f Mpa =,51.9510p E Mpa =⨯3)普通钢筋:采用HRB335,335sk f Mpa =,52.0104S E Mpa =⨯ 1.3 设计要点1)本计算示例按先张法部分预应力混凝土A 类构件设计,桥面现浇层100mmC40混凝土中,考虑50mm 参与活载阶段的结构受力; 2)预应力张拉控制应力值0.68con pk f σ=,预应力张拉台座长假定为50m ,混凝土强度达到85%时才允许放张预应力钢筋;3)计算预应力损失时计入加热养护温度差20℃引起的预应力损失; 4)计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d; 5)环境平均相对湿度RH=70%; 6)存梁时间为90d 。
整体式简支板桥设计计算书-最新文档资料整体式钢筋混凝土空心简支板设计计算书2022年9月一、技术标准1、设计荷载:行车道:城-A级人行道:3.0KN/m22、桥长:根据实际情况及《公路桥涵设计通用规范》JTJD60—2022第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求,确定为跨径等于14.5m的单跨钢筋混凝土空心简支板桥。
桥梁全长43.5m,跨径组合为三等跨3某14.5m。
3、桥面宽度:桥全宽20m,中间双向四车道,两侧人行道桥面横向布置为:2某4+12=20m4m人行道+12m机动车道+4m人行道4、桥面横坡:双向1.5%5、人行道横坡:1.5%6、设计安全等级:二级7、结构重要系数:o1.08、主要设计材料:(1)混凝土强度等级:主梁拟用C30;混凝土容重r=24kN/m3,钢筋混凝土容重r=25kN/m3。
(2)钢材初步选取:直径大于或等于12mm时采用HRB335级,指标:直径小于12mm时采用HPB235级钢筋,指标:9、设计依据:(1)《公路桥涵设计通用规范》JTJD60—2022(2)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62—2022(3)城市桥梁设计荷载标准《CJJ77-98》二、结构简介:三等跨混凝土简支空心板桥,桥梁全长3某14.5m=43.5m,桥面宽度20m。
施工方式为整体式现浇,在已有桥墩上设置支座。
桥面横坡1.5%,梁高80cm,顶板厚10cm,底板厚10cm,隔板厚度15cm。
隔梁及空心由跨中向支座对称布置,空心长度1m,间距18cm,横隔梁厚度为15cm,两端设有端横隔梁,。
计算跨径:故:l计minlo;124951.05lnmin12990;1.0511900mm三、几何特性计算截面面积:A=15.8425-25某0.282744=8.7739m2惯性矩:I=0.8437-25某0.0063=0.6862m4四、主梁内力计算(一)、恒载内力计算①恒载集度主梁:g18.773925.0219.3475kN/m横隔板:栏杆:g33.527kN/m人行道:g41.4825274kN/m桥面铺装:g54.14072395.2361kN/mkN/m460kN/m合计:g458.9436②恒载作用下梁产生的内力计算:恒载内里计算结果:内力截面剪力Q(kN)弯矩M(kN·m)02873.850l3.123751436.9256732.8924l6.247508977.1892(二)、活载内力计算采用直接加载求活载内力,公式为:S——所求截面的弯矩或剪力;——汽车荷载冲击系数,据《通规》基频公式:式中l—结构计算跨径(m);E—结构材料的弹性模量(N/㎡),Ic—结构跨中截面惯矩(m4);mc—结构跨中处的单位长度质量(kg/m);G—结构跨中处延米结构重力(N/m);g—重力加速度,g=9.81(m/2)据《通规》4.3.2条,0.1767lnf0.01570.38——多车道桥涵的汽车荷载折减系数;本桥面为双向四车道,但实际上横向仅能布置三车道,故=0.78;mi——沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数,整体式现浇板mi=1.0;Pi——车辆荷载的轴重或车道荷载;yi——沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。
空心板说明一、技术标准与技术规范1.《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)2.《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)4.《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)5.《公路交通安全设施设计技术规范》(JTG D81—2006)二、技术指标主要技术指标表三、主要材料1.混凝土(1) 水泥:应采用高品质的强度等级为62.5级、52.5级和42.5级的硅酸盐水泥或普通水泥,同一座桥的空心板应采用同一品种水泥。
(2) 粗集料:应采用连续级配,碎石宜采用锤击式破碎生产。
碎石最大粒径不宜超过20mm,以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。
(3) 混凝土:预制空心板、铰缝和桥面现浇层均采用C50;封端混凝土采用C40; 有条件时,铰缝混凝土可选择抗裂、抗剪、韧性好的钢纤维混凝土;桥面铺装采用沥青混凝土。
2.普通钢筋普通钢筋采用HPB235和HRB335钢筋,钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第1部分热轧光圆钢筋》(GB 1499.1-2008)和《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》(GB 1499.2-2007)的规定。
本册图纸中HPBR235钢筋主要采用了直径d=6mm与d=8mm两种规格;HRB335钢筋主要采用了直径d=10mm、12mm、14mm、16mm、25mm五种规格。
3.预应力钢筋采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa,公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线,其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224—2003)的规定。
4.其他材料(1)钢板:应采用《碳素结构钢》(GB 700—2006)规定的Q235钢板。
(2)支座:可采用板式橡胶支座,其材料和力学性能均应符合《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2004)现行国家和交通部部颁标准的规定。
(3) 锚具及管道成孔必须符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T 14370-2007)中各项技术要求,其规格详见各相关图纸。
1 绪论1.1 概述1.1.1 简支梁桥概述由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥。
属于静定结构。
是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。
其构造简单,架设方便,结构内力不受地基变形,温度改变的影响。
1.1.2 简支梁桥受力特点简支梁桥是静定结构,其各跨独立受力。
桥梁工程中广泛采用的简支梁桥有三种类型:1) 简支板桥。
简支板桥主要用于小跨度桥梁。
按其施工方式的不同分为整体式简支板桥和装配式简支板桥;装配式板桥是目前采用最广泛的板桥形式之一。
按其横截面形式主要分为实心板和空心板。
根据我国交通部颁布的装配式板桥标准图,通常每块预制板宽为1.0m,实心板的跨径范围为1.5-8.0m,主要采用钢筋混凝土材料;钢筋混凝土空心板的跨径范围为6—13m;而预应力混凝土空心板的跨径范围为8-16m。
2)肋梁式简支梁桥(简称简支梁桥)。
简支梁桥主要用于中等跨度的桥梁。
中小跨径在8-12m时,采用钢筋混凝土简支梁桥;跨径在20-50m时,多采用预应力混凝土简支梁桥。
在我国使用最多的简支梁桥的横截面形式是由多片T形梁组成的横截面。
3)箱形简支梁桥。
箱形简支梁桥主要用于预应力混凝土梁桥。
尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁结构和跨度较大的斜交桥和弯桥。
1.1.3 预应力混凝土简支梁桥在我国的发展我国修建预应力混凝土连续体系梁桥最早在铁路部门,1966 年在成昆线用悬臂拼装法建成国内第一座预应力混凝土铰接连续梁桥――旧庄河桥,跨24m+48m+24m。
第一座预应力混凝土连续梁桥是1975 年建成的北京枢纽东北环线通惠河桥,跨度26.7m+40.7m+26.7m。
1979 年9 月建成兰州黄河桥(47m+3×70m+47m)为悬臂浇筑的分离式双室箱梁桥,进一步推动了预应力混凝土连续梁的修建和发展。
此后,相继建成湖北沙洋汉江公路桥,云南怒江桥,台州灵江桥等一大批特大跨公路连续梁桥。
公路桥梁空心板设计计算书装配式先张法预应力混凝土简支空心板桥上部结构计算(路基宽度12m,跨径16m,交角0°)设计计算人:复核核对人:单位审核人:项目负责人:编制单位:编制时间:二○一五年八月目录一、设计资料 (1)1.主要技术指标 (1)2.计算依据 (1)3.所用材料及指标 (1)二、结构形式及尺寸的选定 (2)三、计算要点 (3)1.主要设计参数 (3)2.作用类别和作用效应组合 (3)3.施工方案 (4)4.程序计算要点 (4)四、桥梁模型的建立 (4)1.空心板截面的整体化 (4)2.横向荷载分布系数的计算 (5)2.冲击系数计算 (6)3.空心板有限元模型的建立 (6)五、持久状况承载能力极限状态计算 (7)1.正截面抗弯承载力验算 (7)2.斜截面抗剪承载力验算 (8)六、持久状况正常使用极限状态计算 (8)1.正截面抗裂验算 (8)2.斜截面抗裂性验算 (9)3.挠度验算 (9)七、短暂状况和持久状况构件的应力计算 (10)1.短暂状况构件的应力验算 (10)2.持久状况预应力混凝土构件的应力验算 (11)一、设计资料1.主要技术指标桥梁主要的技术指标汇总后,详见表1:表1 桥梁主要技术指标2.计算依据(1)《公路工程技术标准》JTG B01-2014;(2)《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004;(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004;(4)《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011;(5)《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003;(6)《公路交通安全设施设计技术规范》JTG D81-2006;(7)《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18-2003;(8)《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006。
3.所用材料及指标上部空心板混凝土采用C50,桥面整体化层混凝土采用C50(厚度15cm),普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋,预应力钢束采用低松弛高强度钢绞线,主要材料力学指标见表2。
预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计摘要本次设计的题目是预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计。
本设计采用装配式预应力混凝土简支空心板桥,主梁形式为预应力简支空心板,基础采用双柱式钻孔灌注桩基础。
本文阐述了该桥的设计和验算过程。
首先进行对主桥进行了总体结构设计,然后对上部结构进行内力、配筋计算,再进行强度、应力及变形验算,最后进行了预拱度的设置分析。
具体包括以下几个部分:1.桥型布置,结构各部分尺寸拟定;2.选取计算结构简图;3.恒载内力计算;4.活载内力计算;5.荷载组合;6.配筋计算;7.预应力损失计算;8.截面强度验算;9.截面应力及变形验算。
关键词预应力装配式空心板桥内力计算目录第1章绪论 (1)第2章方案比选及空心板的特点 (2)2.1方案比选 (2)2.2空心板设计特点 (3)2.3空心板受力特点 (3)2.4空心板构造特点 (3)第3章截面尺寸拟定及特性计算 (4)3.1基本设计资料 (4)3.2截面尺寸的拟定 (5)3.3毛截面几何特性计算 (6)第4章内力组合 (8)4.1恒载内力计算 (8)4.2活载内力计算 (9)4.3内力组合 (15)第5章预应力钢筋的估算及布置 (17)5.1控制截面钢束面积估算 (17)5.2钢束的布置 (18)5.3换算截面的几何特性 (18)第6章空心板强度计算 (20)6.1正截面强度计算 (20)6.2箍筋设计 (21)6.3斜截面抗剪强度验算 (23)第7章预应力损失及有效预应力计算 (24)7.1预应力损失的计算 (24)7.2各阶段预应力损失值的组合 (26)第8章应力验算 (27)8.1短暂状况的正应力验算 (27)8.2使用阶段空心板截面应力验算 (28)第9章抗裂性验算 (32)9.1正截面抗裂性验算 (32)9.2斜截面抗裂验算 (33)第10章变形验算 (34)10.1预加力引起的挠度 (34)10.2使用荷载作用下的挠度 (34)10.3预拱度的设置 (35)第11章板式橡胶支座的计算 (34)11.1确定支座的平面尺寸 (34)11.2确定支座的厚度 (34)11.3验算支座偏转情况 (35)11.4验算支座底抗滑稳定性 (35)第12章变形验算 (34)12.1桥墩墩柱的计算 (34)12.2钻孔灌注桩的计算 (34)结语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 (39)第1章绪论我国幅员辽阔,大小山脉和江河湖泽纵横全国,在已通车的公路路线中尚有大量渡口需要改建为桥梁,并且随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现,还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁,在此我们广大桥梁工程技术人员将不断面临着设计和建造各类桥梁的光荣而艰巨的任务。
简支空心板桥桥墩抗震计算书(一)设计资料1、上部构造:2孔20m连续桥面简支梁,20m先张法预应力混凝土简支宽幅空心板,计算跨径为19.32m,每跨(单幅)横向设8块板。
桥面现浇10cm50号混凝土,9cm沥青混凝土。
2、桥面宽度(单幅):0.5(防撞墙)+净11.5(行车道)+0.75m(波形护栏)=12.75m。
3、斜度:30°。
4、设计荷载:公路Ⅰ级。
5、支座:墩顶每块板板端设GYZ200×42mm板式橡胶支座2个。
6、地震动峰值加速度:0.20g。
7、下部构造:圆形双柱式墩,直径1.3m;钻孔桩直径1.5m,长40m。
墩柱为30号混凝土,桩基础为25号混凝土,HRB335钢筋。
桥墩一般构造如下(二)恒载计算1、上部恒载反力空心板:[(12.5+0.3)×6+(14.7+0.3)×2]×26=2776.8kN铰缝混凝土:2.22×7×26=404.0kN桥面铺装(包括50号混凝土和沥青混凝土):11.5×20×0.1×26+11.5×20×0.09×24=1094.8kN 防撞墙:6×26=156kN波形护栏:5.6×26=145.6kN合计:2776.8+404.0+1094.8+156+145.6=4577.2kN 2、下部恒载计算1)盖梁加防震挡块重力P G=28.8×25=720kN2)系梁重力P X =8.1×25=202.5kN 3) 一个墩柱重力P d =4π×1.32×5.6×25=185.8kN4) 单桩自重力P z =4π×1.52×40×25=1767.1kN(三)水平地震力计算 1、顺桥向水平地震力计算1)上部结构对板式橡胶支座顶面处产生的水平地震荷载 E ihs =sp h z i ni itpitpG K C C KK 11β∑=式中:C i =1.7,C z =0.3,K h =0.2根据地质资料分析,桥位所在地土层属Ⅲ类场地,所以有 β1=2.25×(145.0T )0.95对于板式橡胶支座的梁桥 T 1=12ωπ其中:ω12=tpsp sp tp sp tp sp tp G G K K G G G K K K G G K K K G g2}4])({[)(2/1212211211-++-++K 1=∑=ni is K 1计算采用2孔×20m 为一联,故n =1K is =∑∑=sn i r d tA G 1其中:n s =2×16=32,G d =1200kN/m 2由橡胶支座计算知A r =4π×0.22=0.0314m2∑t =0.042m∴ K is =32×042.00314.01200⨯=28708.6kN/mK 1=1×28708.6=28708.6kN/m K 2=∑=ni ip K 1K ip =3113il E I其中:墩柱采用30号混凝土,则 E c =3.00×104MPaE 1=0.8×3.00×104×103=2.4×107kN/m 2按墩高H =7m 控制设计,支座垫石+支座厚度=0.1+0.042=0.142m l i =7+0.142=7.142m 柱惯矩: I 1=64π×1.34=0.1402m4K ip =37142.7104.21402.03⨯⨯⨯×2=55418.0kN/mK 2=1×55418.0=55418.0kN/m G sp =2×4577.2=9154.4kN G tp =G cp +ηG p其中: G cp =720kNG p =2×185.8=371.6kNη=0.16(2f X +2221f X +21f f X X +21f X +1)顺桥向作用于支座顶面的单位水平力在支座顶面处的水平位移为:X d =X 0-φ0l 0+X Q 其中: l 0=l i =7.142m X Q =1133I E l =1402.0104.23142.773⨯⨯⨯=0.0000361桩的计算宽度:b 1=0.9(d+1)=0.9×(1.5+1)=2.25m 桩在土中的变形系数:α=51EImbm =10000kN/m 4其中:桩采用25号混凝土,则 E c =2.80×104MPaEI =0.8×2.8×107×64π×1.54=5.567×106∴ α=5610567.525.210000⨯⨯=0.3321 桩长h =40m ,∴ αh =0.3321×40=13.284m >2.5m 取αh =4.0,故K h =0 从而有 X 0=34433443203443344331B A B AC B C B EI l B A B AD B D B EI --⨯+--⨯ααφ0=)1(344334430344334432B A B AC A C A EI l B A B AD A D A EI --⨯+--⨯-αα 由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)附表6.11查得 34433443B A B A D B D B --=2.441 34433443B A B A C B C B --=34433443B A B A D A D A --=1.62534433443B A B A C A C A --=1.751故 X 0=EIl EI 203625.1441.2αα+=626310567.53321.0142.7625.110567.53321.0441.2⨯⨯⨯+⨯⨯=0.0000309φ0=)751.1625.1(02EIl EI αα+- =)10567.53321.0142.7751.110567.53321.0625.1(662⨯⨯⨯+⨯⨯-=-0.00000941X d =0.0000309+0.00000941×7.142+0.0000361=0.000134X f =dX X 0=000134.00000309.0=0.2306X H/2=X 0-φ0l 0/2+X Q/2=X 0-φ0l 0/2+113485I E l=0.0000309+0.00000941×2142.7+1402.0104.248142.7573⨯⨯⨯⨯=0.0000758 X f/2=dH X X 2/=000134.00000758.0=0.5657∴ η=0.16×(0.23062+2×0.56572+0.2306×0.5657+0.5657+1) =0.3823G tp =720+0.3823×371.6=862.1kN∴ω12=tpsp sp tp sp tp sp tp G G K K G G G K K K G G K K K G g2}4])({[)(2/1212211211-++-++=1.8624.91542}554186.287084.91541.8624]4.9154)554186.28708(6.287081.862{[4.9154)554186.28708(6.287081.8628.92/12⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯++⨯-⨯++⨯⨯=20.021ω1=4.474T 1=474.42π=1.404 β1=2.25×(404.145.0)0.95=0.7634K itp =ipis ip is K K K K +=0.554186.287080.554186.28708+⨯=18911.7kN/m则 E ihs =4.91547634.02.03.07.17.1891117.18911⨯⨯⨯⨯⨯⨯=712.8kN2)墩身自重在板式支座顶面的水平地震荷载E hp =tp h z i G K C C 1β=1.8627634.02.03.07.1⨯⨯⨯⨯=67.1kN 支座顶面的水平地震力总和为E ihs +E hp =712.8+67.1=779.9kN(四)墩柱截面内力及配筋计算(柱底截面) 1、荷载计算上部恒载反力:4577.2kN下部恒载重力:720+2×185.8=1091.6kN 作用于墩柱底面的恒载垂直力为N 恒=4577.2+1091.6=5668.8kN水平地震力:H =779.9kN水平地震力对柱底截面产生的弯矩为 M =779.9×7.142=5570.0kN •m 2、荷载组合(单柱)1)垂直力:N =5668.8/2=2834.4kN 2)水平力:H =779.9/2=390.0kN 3)弯矩: M =5570.0/2=2785.0kN •m 3、截面配筋计算偏心矩: e 0=M d /N d =2785.0/2834.4=0.9826m 构件计算长度:l 0=2l =2×5.6=11.2mi =AI =4/3.164/3.124⨯⨯ππ=0.325 l 0/i =11.2/0.325=34.46>17.5 ∴应考虑偏心矩增大系数η η=1+212000)(/14001ξξhl h eh 0=r +r s =0.65+0.59=1.24m h =2r =2×0.65=1.3mξ1=0.2+2.700h e =0.2+2.7×24.19826.0=2.34>1.0∴取 ξ1=1.0ξ2=1.15-0.01hl 0=1.15-0.01×3.12.11=1.064>1.0∴取 ξ2=1.0η=1+0.10.1)3.12.11(24.1/9826.0140012⨯⨯⨯=1.067ηe 0=1.067×0.9826=1.048m由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)附录C 有 配筋率 ρ=DgrCe Ae Br f f sd cd --⋅00'f cd =13.8MPa f sd ’ =280MPag =r s /r =0.59/0.65=0.9077 假定ξ=0.33,A =0.6631,B =0.4568,C =-0.8154,D =1.7903 ρ=65.09077.07903.1048.18154.0048.16631.065.04568.02808.13⨯⨯-⨯-⨯-⨯⨯=0.01027N d ≤Ar 2f cd +C ρr 2f sd ’Ar 2f cd +C ρr 2f sd ’=0.6631×0.652×13.8×103-0.8154×0.01027×0.652×280×103=2875.5kN>N d =2834.4kN ∴纵向钢筋面积A s =ρπr 2=0.01027×π×0.652=0.01363m2选用28φ25HRB335钢筋,A =0.001374m 2> A s =0.01363m2(五)桩身截面内力及配筋计算1、内力计算作用于地面处桩顶的外力为N 0=2834.4kN ,H 0=390.0kN ,M 0=2785.0kN •m 1) 桩身弯矩M y =α2EI(x 0A 3+αφ0B 3+EI M 20αC 3+EIH 30αD 3)x 0=EIM EI H 2030625.1441.2αα+=626310567.53321.0625.10.278510567.53321.0441.20.390⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=0.01204mφ0=)751.1625.1(020EIM EI H αα+- =)10567.53321.0751.10.278510567.53321.0625.10.390(662⨯⨯⨯+⨯⨯⨯- =-0.00367A 3、B 3、C 3、D 3由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)附表6.12查得,计算见下表桩 身 弯 矩 M y 计 算yh =αA 3B 3C 4D 4M yy(m) (m) (kN*m) 00 0.00000 0.00000 1.00000 0.00000 2785.0 0.3010.1 -0.00017 -0.00001 1.00000 0.10000 2901.2 0.6020.2 -0.00133 -0.00013 0.99999 0.20000 3010.9 0.9030.3 -0.00450 -0.00067 0.99994 0.30000 3108.4 1.2040.4 -0.01067 -0.00213 0.99974 0.39998 3189.6 1.5060.5 -0.02083 -0.00521 0.99922 0.49991 3251.3 1.8070.6 -0.03600 -0.01080 0.99806 0.59974 3291.1 2.1080.7 -0.05716 -0.02001 0.99580 0.69935 3307.8 2.4090.8 -0.08532 -0.03412 0.99181 0.79854 3300.7 2.7100.9 -0.12144 -0.05466 0.98524 0.89705 3270.5 3.0111 -0.16652 -0.08329 0.97501 0.99445 3217.4 3.3121.1 -0.22152 -0.12192 0.95975 1.09016 3142.83.6131.2 -0.28737 -0.17260 0.93783 1.18342 3048.4 3.9141.3 -0.36496 -0.23760 0.90727 1.27320 2936.1 4.2161.4 -0.45515 -0.31933 0.86573 1.35821 2808.1 4.5171.5 -0.55870 -0.42039 0.81504 1.43680 2679.4 4.8181.6 -0.67629 -0.54348 0.73859 1.50695 2514.8 5.1191.7 -0.80848 -0.69144 0.64637 1.56621 2354.3 5.4201.8 -0.95564 -0.86715 0.52997 1.61162 2187.8 5.7211.9 -1.11796 -1.07357 0.38503 1.63969 2017.7 6.0222 -1.29535 -1.31361 0.20676 1.64628 1846.4 6.6252.2 -1.69334 -1.90567 -0.27087 1.57538 1508.0 7.2272.4 -2.14117 -2.66329 -0.94885 1.35201 1187.5 7.8292.6 -2.62126 -3.59987 -1.87734 0.91679 896.3 8.4312.8 -3.10341 -4.71748 -3.10791 0.19729 643.1 9.0333 -3.54058 -5.99979 -4.68788 -0.89126 433.4 10.5393.5 -3.91921 -9.54367 -10.34040 -5.85402 109.7 12.045 4 -1.61428 -11.73066 -17.91860 -15.07550 53.1 y =2.108m 处,弯矩最大,M y =3307.8 kN •m垂直力: N d =2834.4+202.5/2+4π×1.52×2.108×25=3028.8kN2、截面配筋计算偏心矩: e 0=M d /N d =3307.8/3028.8=1.092m构件计算长度:l 0=0.7×α4=0.7×3321.04=8.431mi =A I =4/5.164/5.124⨯⨯ππ=0.375 l 0/i =8.431/0.375=22.48>17.5∴应考虑偏心矩增大系数ηη=1+212000)(/14001ξξhl h e h 0=r +r s =0.75+0.66=1.41mh =2r =2×0.75=1.5mξ1=0.2+2.700h e =0.2+2.7×41.1092.1=1.09>1.0 ∴取 ξ1=1.0ξ2=1.15-0.01h l 0=1.15-0.01×5.1431.8=1.094〉1.0∴取 ξ2=1.0η=1+0.10.1)5.1431.8(41.1/092.1140012⨯⨯⨯=1.029 ηe 0=1.029×1.092=1.124m由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)附录C 有配筋率 ρ=Dgr Ce Ae Br f f sd cd --⋅00'f cd =11.5MPaf sd ’ =280MPag =r s /r =0.66/0.75=0.88假定ξ=0.32,A =0.6351,B =0.4433,C =-0.8656,D =1.7721 ρ=75.088.07721.1124.18656.0124.16351.075.04433.02805.11⨯⨯-⨯-⨯-⨯⨯=0.00731N d ≤Ar 2f cd +C ρr 2f sd ’Ar 2f cd +C ρr 2f sd ’=0.6351×0.752×11.5×103-0.8656×0.00731×0.752×280×103=3111.7kN>N d =3028.8Kn∴纵向钢筋面积A s =ρπr 2=0.00731×π×0.752=0.01292m 2选用28φ25HRB335钢筋,A =0.001374m 2> A s =0.01292m 2。
先法预应力混凝土简支空心板设计一、设计资料(一)设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载(公路—I级),人群荷载为3.5KN/m2(二)桥面跨径及净宽标准跨径:L k=20m计算跨径:L=19.50 m桥面净宽:净—9.0+2×0.75m主梁全长:19.96m。
(三)主要材料1.混凝土采用C50混凝土浇注预制主梁,栏杆和人行道板采用C30混凝土,C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层;铰缝采用C40混凝土浇注,封锚混凝土也使用C40;桥面连续采用C30混凝土。
2.钢筋普通钢筋主要采用HRB335钢筋,预应力钢筋为钢绞线。
3.板式橡胶支座采用三元乙丙橡胶,采用耐寒型,尺寸根据计算确定。
(四)施工工艺先法施工,预应力钢绞线采用两端同时对称拉。
(五)计算方法及理论极限状态法设计。
(六)设计依据《公路桥涵设计通用规》(JTG D60-2004),以下简称《通用规》。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTG D60-2004)。
二、构造布置及尺寸(一)桥梁横断面空心板的横断面具体尺寸见图1。
三、板的毛截面几何特性计算本设计预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算,先按长和宽分别为板轮廓的长和宽的巨型计算,然后与图2中所示的挖空面积叠加,叠加时挖空部分按负面积计算,最后再用AutoCAD 计算校核,计算成果以中板为例,如表1。
预制中板的截面几何特性挖空部分以后得到的截面,其几何特性用下列公式计算: 毛截面面积: ∑∑-=ki i c A A A对截面上缘面积矩: ())(ki ki i i c y A y A S ∑∑-= 重心至截面上缘的距离: ccs A S y =毛截面对自身重心轴的惯性矩:∑∑-=ki i c I I I四、主梁力计算(一)永久荷载(恒载)产生的力 1.预制空心板自重1g (一期恒载)中板: 069.121057.48272541=⨯⨯=-g KN/m 2.板间接头(二期恒载)21g中板: 8844.210)57.482757.6012(24421=⨯-⨯=-g KN/m 3.桥面系自重(二期恒载)(1) 单侧人行道8cm 方砖: 104.1236.008.0=⨯⨯KN/m 5cm 沙垫层: 0.05×0.6×20=0.600 KN/m 路缘石: 26.12435.015.0=⨯⨯KN/m 17cm 二灰土: 938.1196.017.0=⨯⨯KN/m10cm 现浇混凝土: 620.12415.005.0246.01.0=⨯⨯+⨯⨯KN/m人行道总重: 522.6620.1938.126.1600.0104.1=++++KN/m 取6.5KN/m 。
8m钢筋混凝土空心板简支梁计算书8m钢筋混凝土空心板简支梁桥上部结构计算书一、设计基本资料1、跨度和桥面宽度标准跨径:8m计算跨径:7.6m桥面宽度:4.5m,净宽:3.9m2、技术标准设计荷载:公路Ⅱ级×0.7,人群荷载取3kN/m2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C30混凝土;桥面铺装采用10~12cm C40混凝土。
混凝土的重度按26 kN/m2计算。
二、构造形式及截面尺寸本桥为C30钢筋混凝土简支板,由4块宽度为0.99m的空心板连接而成。
桥上横坡根据桥面铺装来进行控制。
空心板截面参数:单块板高0.42m,宽0.99m,板件预留1cm的缝隙用于灌注砂浆。
C30混凝土空心板抗压强度标准值f=20.1Mpa,抗压强度设计值ckf=13.8Mpa,抗拉强度标准值tk f=2.01Mpa,抗拉强度设计值cf=1.39Mpa,C30混凝土的弹性模量为c E=3×104Mpa。
t图1 桥梁横断面构造及尺寸图式(单位:cm)三、空心板截面几何特性计算1、毛截面面积计算空心板剖面图详见图2,A=83×42+(4×26/2+4×8/2+12×8-3.14×222/4)×2=3054.12cm2图2 中板截面构造及尺寸(单位:cm)2、毛截面中心位置2834221(426/2(262/316)48/2(41/312)1283054.126 3.1422/423)2d ⨯⨯+⨯⨯⨯++⨯⨯⨯++⨯⨯-⨯⨯⨯==19.90cm (即毛截面重心离板下边缘距离为19.90cm )3、毛截面惯性矩计算324221183428342(2119.90)2(2222/4(2319.90))1264I ππ=⨯⨯+⨯⨯--⨯⨯⨯+⨯⨯- =4.86×105cm 4空心板截面的抗扭刚度可简化为如图3所示的箱型截面近似计算所以得到抗扭刚度为:2222641244(9918)(428) 1.731022(428)(9918)22818T b h I cm h b t t ⨯-⨯-===⨯--+⨯+⨯图三 抗扭惯性矩简化计算图(单位:cm )四、 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)G 1 G 1=3054.12×10-4×26=7.94kN/mb 、桥面自重(二期结构自重)G 2桥面栏杆自重线密度可按照单侧8kN/m 计算。
[转]20m简支空心板梁手算[转] 20m简支空心板梁手算一、预制板截面尺寸为了计算各个施工阶段受力,截面的特性计算分别要计算边、中板毛截面积、抗弯弹性模量、截面重心到顶板距离。
(1、不含绞缝混凝土;2、含绞缝混凝土;3、考虑5cm桥面现浇层。
)二、汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算1、跨中横向分布系数本桥虽有100mm现浇桥面整体化混凝土,但基本结构仍是横向铰接受力,因此,汽车荷载横向分布系数按截面8块板铰接计算。
边板、中板的抗弯、抗扭刚度均不等,计算是只考虑了边板抗弯惯矩的增大,而近似假设其抗扭惯矩和中板一样,以简化计算。
2、支点横向分布系数:按杠杆法布载分别计算边、中板的横向分布系数3、车道折减系数双车道车道折减系数为1。
(查通规:表4.3.1-4)4、冲击系数本结构属于简支板结构,基频则《通规》条文说明4公式求出该结构计算基频。
通过计算出来的基频,按照《通规》第4.3.2条相应条件,可计算出冲击系数。
三、作用效应组合1、作用的标准值(作用)我们可以理解为荷载,主要包括:恒载、汽车荷载2、永久荷载标准值(恒载)手动计算时,恒载两为两类,一种是施工阶段恒载,别一种是桥二恒(桥面铺装、铰缝、护栏等)。
分成两类主要在施工阶段与运营阶段应力分析用。
确实恒载后,就可以把恒载效应标准值计算出来,主要跨中、1/4截面两种恒载计算弯矩各1/4截面支点剪力3、汽车荷载效应标准值(汽车荷载)根据《通规》第4.3条,公路—Ⅰ级车道荷载均布标准值为10.5kn/m2,集中荷载标准值:当计算跨径小于5m时,180KN;当计算跨径等于或大于50m,360KN。
计算剪力时则放大1.2倍。
计算跨中、1/4截面荷载效应标准值两列车布载控制设计,横向折减系数,A为内力影响线面积,y为内力影响线竖标值。
为了计算出汽车荷载效应,我们先要计算出:跨中、1/4、支点截面汽车荷载内力(剪力和弯矩)影响线(理论模糊的可参照结构力学)。
箱梁模板计算书一、主要技术参数1、Q235的弹性模量:E=2.1×105Mpa;2、Q235的抗弯强度:[σ]=145Mpa;3、Q235的抗剪强度:[σ]=85Mpa;二、荷载安全系数1、砼的超方系数:1.05;2、砼的浇筑冲击系数:1.2。
三、内模计算1、侧压力计算新浇砼对模板侧面的压力按下式计算(《路桥施工计算手册》P173):P m=k·γ·h当v/T>0.035时: h=1.53+3.8v/T当v/T∠0.035时: h=0.22+24.9v/T式中: P m——新浇筑砼对侧面模板的最大压力,kPa;h——有效压头高度,m;T——砼入模时的温度,℃;K——外加剂影响修正系数,不加时,K=1;掺缓凝外加剂时,K=1.2;v——砼的浇筑速度,m/h;γ——砼的容重,kN/m3。
空心梁按3小时浇筑完成计算速度:v=1.55÷3=0.52m/h;砼入模时的温度:T=20℃。
则,v/T=0.52÷20=0.026∠0.035h=0.22+24.9v/Th=0.22+24.9×0.026=0.87m故,P m=k·γ·h=1.2×25×0.87=26.1kPa。
根据《路桥施工计算手册》表8-1,倾倒砼产生的冲击荷载取:P冲=2.0kPa;根据《路桥施工计算手册》表8-2,振捣砼对侧面模板的压力取:P压=4.0kPa。
侧面模板的总压力:P=26.1+2+4=30.1kPa。
2、面板计算(1)面板内模面板采用3mm厚钢板;横肋采用63×6mm角钢,布置间距为30cm;纵肋采用60mm×8mm钢带,布置间距为30cm。
选用板区格中三面固结、一面简支的最不利受力情况进行计算。
lx/ly=1.0,查《路桥施工计算手册》附表2-18得:Km x0=-0.0600, Km y0=-0.0550, Km x=0.0277, Km y=0.0168, K f=0.0016。
18m预应力简支空心板梁桥设计计算Ⅰ、设计资料河北境内某一级公路k15+022处建公路桥一座,上部结构采用了三跨先张法预应力混凝土空心板,先标准跨径18m,桥面净空9+2×1。
15。
24钢铰线,其标准强度空心板,铰缝及桥面铺装混凝土采用C40,其余采用C30,预应力钢筋用j为1860Mpa,非预应力钢筋采用Ⅰ,Ⅱ级钢筋。
空心板构造如图1所示:图1 空心板截面构造(尺寸单位cm)Ⅱ、设计依据及参考书1.桥涵设计通用规范(JTJ D60—2004);2.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ D62—2004);3.公路桥涵施工技术规范(JTJ041—2000);4.公路工程抗震设计规范(JTJ004—89);5.公路桥涵设计手册:梁桥(上册),人民交通出版社;6.桥梁工程(上册):范立础,人民交通出版社;7. 桥梁工程:姚玲森,人民交通出版社;8. 结构设计原理:叶见曙,人民交通出版社;9. 桥梁计算示例集:易建国,梁桥,人民交通出版社;Ⅲ、设计过程全桥宽采用12块预制预应力混凝土空心板,每块空心板宽99cm ,全长17。
96m ,计算跨径17。
56m ,用先张法施工工艺,预应力钢筋采用 15.24钢铰线,沿跨长直线配筋. 一.毛截面几何特性计算(参见图1) 1. 毛截面面积Ah=99×90—2×36×30-2×3.14× 2182×[1/2×(5+3)×8+1/2×5×7]=4616cm 2 2.毛截面重心位置 ( 如图取1—1截面)对该截面求静矩:对称部分均消法 即只计算铰及下部结构静矩 S=2×[3×8+(15+14+7+8/2)+2×8×1/2×(29+7+8/3) +5×7×1/2×(29+2/3×7)]+2×99×(15+18+12) =12627cm 3毛截面中心对该线的距离 d=Ah S =461612627=2。
前言本次毕业设计的主要目的是培养综合运用所学知识和技能,分析解决实际问题的能力。
通过毕业设计使我形成经济、环境、市场、管理等大工程意识,培养实事求是、谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。
毕业设计过程中复习以前所学习的专业知识,同时也锻炼了学生将理论运用于实践的能力。
桥梁的设计需要综合考虑各个方面的因素,其中包括桥址处地形、地貌、气象、水文条件、工程地质、以及周围所处的环境等等,除此之外,任何一个设计都必须要考虑的问题就是怎样将经济、实用、美观三者都融于设计之中。
本毕业设计内容是:临沂沂河大桥的施工图设计。
设计主要包括二个部分:一是桥梁桥跨结构设计,二是桥墩台基础的结构设计。
桥跨结构即上部结构主要是行车道板、主梁的计算;墩台基础即下部结构的设计主要是盖梁、桩柱的内力计算、截面配筋、强度验算等。
通过方案比选后确定本桥为简支空心板桥,桥长60.00米。
计算过程中主要参考了《公路桥涵设计手册——梁桥(上册)》、《钢筋混凝土简支梁(板)桥》、《桥梁工程》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵设计通用规范》等书籍;此次毕业设计除了有详细的计算书外,还按照设计要求绘制了一定量的施工图纸。
通过毕业设计,达到基本知识、基础理论、基本技能(三基)和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质(三个素质)的训练,培养了运用所学的专业知识和技术,研究、解决本专业实际问题的初步能力。
1 方案拟订与比选1.1 设计资料(1)技术指标:(2)设计洪水频率:百年一遇;(3)通航等级:无;(4)地质资料:地下水位埋深:5.40-6.10m。
地基土自上而下分两层:1杂填土2层卵石(稍密-中密)以石灰岩为主,含薄层亚粘土及少量细-中砂。
场地土类型:中硬场地土,场地类别为II类,属山前冲洪积平原地貌单元,无不良地质作用,场地稳定,适宜一般工程建设场地。
(5)地震动参数:地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期0.40s,相当于原地震基本烈度6度。
预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计摘要本次设计的题目是预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计。
本设计采用装配式预应力混凝土简支空心板桥,主梁形式为预应力简支空心板,基础采用双柱式钻孔灌注桩基础。
本文阐述了该桥的设计和验算过程。
首先进行对主桥进行了总体结构设计,然后对上部结构进行内力、配筋计算,再进行强度、应力及变形验算,最后进行了预拱度的设置分析。
具体包括以下几个部分:1.桥型布置,结构各部分尺寸拟定;2.选取计算结构简图;3.恒载内力计算;4.活载内力计算;5.荷载组合;6.配筋计算;7.预应力损失计算;8.截面强度验算;9.截面应力及变形验算。
关键词预应力装配式空心板桥内力计算目录第1章绪论 (1)第2章方案比选及空心板的特点 (2)2.1方案比选 (2)2.2空心板设计特点 (3)2.3空心板受力特点 (3)2.4空心板构造特点 (3)第3章截面尺寸拟定及特性计算 (4)3.1基本设计资料 (4)3.2截面尺寸的拟定 (5)3.3毛截面几何特性计算 (6)第4章内力组合 (8)4.1恒载内力计算 (8)4.2活载内力计算 (9)4.3内力组合 (15)第5章预应力钢筋的估算及布置 (17)5.1控制截面钢束面积估算 (17)5.2钢束的布置 (18)5.3换算截面的几何特性 (18)第6章空心板强度计算 (20)6.1正截面强度计算 (20)6.2箍筋设计 (21)6.3斜截面抗剪强度验算 (23)第7章预应力损失及有效预应力计算 (24)7.1预应力损失的计算 (24)7.2各阶段预应力损失值的组合 (26)第8章应力验算 (27)8.1短暂状况的正应力验算 (27)8.2使用阶段空心板截面应力验算 (28)第9章抗裂性验算 (32)9.1正截面抗裂性验算 (32)9.2斜截面抗裂验算 (33)第10章变形验算 (34)10.1预加力引起的挠度 (34)10.2使用荷载作用下的挠度 (34)10.3预拱度的设置 (35)第11章板式橡胶支座的计算 (34)11.1确定支座的平面尺寸 (34)11.2确定支座的厚度 (34)11.3验算支座偏转情况 (35)11.4验算支座底抗滑稳定性 (35)第12章变形验算 (34)12.1桥墩墩柱的计算 (34)12.2钻孔灌注桩的计算 (34)结语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 (39)第1章绪论我国幅员辽阔,大小山脉和江河湖泽纵横全国,在已通车的公路路线中尚有大量渡口需要改建为桥梁,并且随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现,还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁,在此我们广大桥梁工程技术人员将不断面临着设计和建造各类桥梁的光荣而艰巨的任务。
计算书设计阶段:施工图工程名称:漯河市交通路沙河桥加宽加固工程施工图设计计算书名称:装配式后张法预应力混凝土简支空心板桥 (城-A级)上部构造—22.2m简支空心板静力计算计算:日期:复核:日期:审核:日期:河南省交通科学技术研究院勘察设计所目录1.设计依据及相关资料 (2)1.1计算项目采用的标准和规范 (2)1.2参与计算的材料及其强度指标 (2)1.3 荷载等级 (2)1.4 作用荷载、荷载组合 (2)1.5 计算模式、重要性系数 (3)2.计算 (3)2.1桥梁横断面、T梁断面、结构离散图、所采用软件 (3)2.2 横向分布系数计算 (4)2.3 计算结果及结果分析 (5)2.3.1中板计算结果及结果分析(8m路基) (5)2.3.2悬臂0.255m边板计算结果及结果分析(8m路基) (8)1.设计依据及相关资料1.1计算项目采用的标准和规范1.《城市道路设计规范》(CJJ 37-90)2.《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)3.《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)4.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)5.《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ 074-94)6.《城市桥梁设计准则》(CJJ 11-93)7.《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ 77-98)1.2参与计算的材料及其强度指标1.3 荷载等级荷载等级:城市A级1.4 作用荷载、荷载组合1.永久作用:结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用;2.可变作用:汽车荷载、温度作用;竖向日照正温差 T1=14℃,T2=5.5℃,A=300 mm;竖向日照反温差 T1=-7℃,T2=-2.75℃,A=300 mm;3.作用效应组合(1)承载能力极限状态组合设计值Sud=1.2×永久作用 +1.4×汽车荷载+0.8×1.4(温度+人群荷载)汽车荷载计冲击力,组合值还应乘的结构重要性系数1.1(2)正常使用极限状态作用短期效应组合:永久作用+0.7×汽车荷载+人群荷载+0.8×温度梯度+1.0×均匀温度作用作用长期效应组合:永久作用+0.4×汽车荷载+0.4×人群荷载+0.8×温度梯度+1.0×均匀温度作用汽车荷载不计冲击力1.5 计算模式、重要性系数按简支结构,结构重要性系数为1.1。
空心板面积计算公式在工程设计和建筑施工中,空心板是一种常见的结构材料,它由两个平行的混凝土面板之间夹着一层薄的钢筋混凝土,通常用于楼板、屋顶和桥梁等结构中。
空心板的设计和施工需要精确的计算和测量,其中面积计算是一个重要的步骤。
本文将介绍空心板面积计算的公式和方法,希望能对相关领域的工程师和施工人员有所帮助。
空心板面积计算公式。
空心板的面积计算公式可以根据其几何形状来确定。
一般来说,空心板可以分为矩形、梁形、T形等不同的截面形状,每种形状都有相应的面积计算公式。
以下是常见空心板形状的面积计算公式:1. 矩形空心板。
矩形空心板的面积计算公式为:A = (b1 b2) h。
其中,A为矩形空心板的面积,b1和b2分别为上下板的宽度,h为空心板的高度。
2. 梁形空心板。
梁形空心板的面积计算公式为:A = (b1 b2) h + b2 t。
其中,A为梁形空心板的面积,b1和b2分别为上下板的宽度,h为空心板的高度,t为梁的宽度。
3. T形空心板。
T形空心板的面积计算公式为:A = b1 h1 + b2 h2。
其中,A为T形空心板的面积,b1和b2分别为上下板的宽度,h1和h2分别为上下板的高度。
以上公式是针对常见的空心板形状而设计的,实际应用中还需要根据具体情况进行调整和修正。
另外,在计算空心板面积时,还需要考虑到板的厚度和边缘的倒角等因素,以确保计算结果的准确性。
空心板面积计算方法。
除了使用上述的面积计算公式外,还可以通过测量和计算来确定空心板的面积。
具体方法如下:1. 测量空心板的尺寸。
首先需要使用测量工具(如尺子、测量尺或激光测距仪)来准确测量空心板的各个尺寸,包括上下板的宽度和高度,梁的宽度等。
在测量时要尽量减小误差,确保数据的准确性。
2. 计算空心板的面积。
根据测量得到的尺寸数据,可以使用上述的面积计算公式来计算空心板的面积。
在计算过程中,要注意单位的转换和数据的精度,以避免计算错误。
3. 考虑边缘因素。
简支空心板计算说明(路基宽度12m-l=16m)(总14页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--公路桥梁空心板设计计算书装配式先张法预应力混凝土简支空心板桥上部结构计算(路基宽度12m,跨径16m,交角0°)设计计算人:复核核对人:单位审核人:项目负责人:编制单位:编制时间:二○一五年八月目录一、设计资料 (1)1.主要技术指标 (1)2.计算依据 (1)3.所用材料及指标 (1)二、结构形式及尺寸的选定 (2)三、计算要点 (3)1.主要设计参数 (3)2.作用类别和作用效应组合 (3)3.施工方案 (4)4.程序计算要点 (4)四、桥梁模型的建立 (4)1.空心板截面的整体化 (4)2.横向荷载分布系数的计算 (5)2.冲击系数计算 (6)3.空心板有限元模型的建立 (6)五、持久状况承载能力极限状态计算 (7)1.正截面抗弯承载力验算 (7)2.斜截面抗剪承载力验算 (8)六、持久状况正常使用极限状态计算 (8)1.正截面抗裂验算 (8)2.斜截面抗裂性验算 (9)3.挠度验算 (9)七、短暂状况和持久状况构件的应力计算 (10)1.短暂状况构件的应力验算 (10)2.持久状况预应力混凝土构件的应力验算 (11)一、设计资料1.主要技术指标桥梁主要的技术指标汇总后,详见表1:表1 桥梁主要技术指标2.计算依据(1)《公路工程技术标准》JTG B01-2014;(2)《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004;(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004;(4)《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011;(5)《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003;(6)《公路交通安全设施设计技术规范》JTG D81-2006;(7)《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18-2003;(8)《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006。
3.所用材料及指标上部空心板混凝土采用C50,桥面整体化层混凝土采用C50(厚度15cm),普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋,预应力钢束采用低松弛高强度钢绞线,主要材料力学指标见表2。
表2 上部结构主要材料力学指标抗拉强度标准值f MPa 抗压设计强度f MPa 抗拉设计强度f MPa预应力钢绞线标准强度f MPa1860弹性模量E MPa抗拉设计强度f MPa1260HPB300标准强度f MPa300弹性模量E MPa抗拉设计强度f MPa270抗压设计强度f’MPa270HRB400标准强度f MPa400弹性模量E MPa抗拉设计强度f MPa330抗压设计强度f’MPa330二、结构形式及尺寸的选定预应力混凝土简支梁跨径为16m,预制梁长,计算跨径;上部结构净空为+11m+,全桥采用9块C50的预制混凝土空心板,预制空心板梁梁高,中板宽,边板宽;预制梁就位后浇筑绞缝和整体化层,整体化层厚度推荐采用。
全桥空心板横断面布置如图1,每块空心板的截面及构造尺寸见图2。
图1 上部结构标准横断面图(单位:m)(a)中板断面图(b)边板断面图图2 空心板截面构造及尺寸(单位:cm)三、计算要点1.主要设计参数(1)混凝土:重力密度γ=m3;(2)沥青混凝土:重力密度γ=m3;(3)年平均相对湿度:80%;(4)锚具变形与钢束回缩值(一端):△L=6mm;(5)管道摩阻系数:μ=;(6)管道偏差系数:κ= 1/m;(7)钢束松弛系数:ζ=;(8)梯度温度:竖向日照正温差的温度基数按9cm沥青混凝土铺装层,考虑一半厚度的混凝土整体化层折减后采用;竖向日照反温差为正温差乘以;(9)混凝土收缩徐变:按相对湿度80%,徐变终极值取预应力束张拉以后3650天计。
存梁期按30~90天计(按不利的存梁期控制);(10)结构重要性系数:一级,桥梁结构的重要性系数。
2.作用类别和作用效应组合(1)永久作用:结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用;(2)可变作用:汽车荷载、温度梯度作用;(3)作用效应组合1)承载能力极限状态组合设计值Sud=×永久作用+×汽车荷载+×温度2)正常使用极限状态作用短期效应组合:×永久作用+×汽车荷载+×温度梯度作用长期效应组合:×永久作用+×汽车荷载+×温度梯度3.施工方案根据上部结构特点,主梁的施工分为三个阶段:(1)预制主梁:首先预制空心板梁,待混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的85%后,且混凝土龄期不小于7天时,张拉预应力束;(2)板梁安装,现浇绞缝和整体化层:存梁60~90天后,安装板梁,并浇筑预制梁的顶面、锚固断面、绞缝和整体化层等;(3)桥面铺装和附属设施的安装。
4.程序计算要点(1)根据结构的施工方案特点,按照下述内容进行结构受力分析:施工阶段由预制空心板梁承担自重、预应力、绞缝和现浇整体化层重量等作用效应;成桥阶段,考虑绞缝和一半厚度的整体化层()参与结构受力,承担桥面铺装、栏杆、汽车荷载和温度荷载作用。
(2)采用midas civil计算分析程序建立单梁模型进行分析计算;(3)平面杆系采用荷载横向分布系数的方法将空心板简化为单块板进行计算,荷载横向分布系数采用铰接板法计算。
(4)混凝土强度达到85%时且混凝土龄期达到7天以上允许张拉预应力钢束;(5)预应力钢筋传力锚固时刻的混凝土龄期:7d;(6)验算内容按预应力混凝土A类构件的有关规定执行。
四、桥梁模型的建立1.空心板截面的整体化考虑浇筑湿接缝和15cm厚混凝土整体化层参与结构受力,将一半厚的整体化层、浇筑湿接缝和预制空心板融为一个整体模拟实际结构的受力。
得到中板和边板断面尺寸在有限元程序模拟中的数值如图3所示。
图3 空心板截面构造及尺寸(单位:cm)2.横向荷载分布系数的计算根据以上截面几何性质,空心板梁预制梁高85cm,整体化现浇层推荐厚度15cm,考虑整体化现浇层的一半厚度参与结构受力,并按设计图纸中桥面布置情况,建立以下横桥向计算模型,如图4所示。
1# 2# 3# 4# 5#6# 7# 8# 9#图4 空心板横向分布系数计算模型(单位:cm)(1)支点截面的横向分布系数当荷载位于支点时,应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数,计算结果见表3。
表3 各板支点截面处荷载横向分布系数梁号1#2#3#4#5#6#7#8#9#分布系数(2)跨中截面处横向分布系数按照铰接板法计算各个板梁的横向分布系数,计算结果见表4。
表4 各板跨中截面处荷载横向分布系数梁号1#2#3#4#5#6#7#8#9#分布系数(3)最终采用的横向分布系数通过上述分析,对单梁进行计算分析时,其横向荷载分布系数按最大值选用,如表5所示。
表5 边板和中板的荷载横向分布系数荷载位置支点1/4跨跨中边板0. 5中板2.冲击系数计算按照规范规定,采用结构基频法来计算桥梁结构的冲击系数,中板、边板都采用整体横断面(考虑整体化层),计算过程见下:(1)边板的冲击系数自振频率f1按照简支梁桥的简化计算公式计算:(1)式(1)中,l为结构的计算跨径,取; E为C50混凝土的弹性模量,取为m2;I c为边板结构跨中截面的截面惯矩,取为;m c为结构跨中处的单位长度质量,取为×1×26×1000/10=m;计算得f1=。
因此可由式(2)计算得到结构的冲击系数:u = f - = (2)(2)中板的冲击系数同边板冲击系数的计算方法,得到中板的冲击系数u=。
(3)冲击系数选取综合中板和边板的冲击系数计算结果,统一按照u =进行计算分析。
3.空心板有限元模型的建立基于结构基本数据,将简支空心板结构划分为20个单元21个节点,如图5所示,利用Midas civil有限元分析软件建立起中板和边板的分析模型,见图6。
选择跨中截面、L/4截面和支点截面作为计算控制截面,对计算模型进行承载能力极限状态和正常使用极限状态进行验算。
图5 梁单元离散图(单位:cm)a)中板模型图b)边板模型图图6 空心板有限元计算模型五、持久状况承载能力极限状态计算1.正截面抗弯承载力验算取弯矩最大的跨中截面进行正截面抗弯承载力计算,计算结果见表6:表6 正截面极限承载能力计算注:表中γ0M d表示弯矩作用效应组合值;M ud表示抗弯承载能力设计值。
2.斜截面抗剪承载力验算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的规定,对于预应力混凝土简支梁应选取截面变化点和距支点h/2处的截面进行斜截面抗剪承载力验算,结合本桥实际构造特点和配筋情况,选择支点截面作为验算控制截面验算结果见表7:7 正截面极限承载能力计算表六、持久状况正常使用极限状态计算1.正截面抗裂验算对于预应力混凝土简支梁桥,取跨中处进行正截面抗裂性验算,截面下缘混凝土的正应力计算结果见表8:表8 正截面极限承载能力计算2.斜截面抗裂性验算对于斜截面的抗裂验算取剪力和弯矩都较大的L/4处和近支点处的截面进行斜截面抗裂性计算,验算结果见表9。
表9 斜截面抗裂性验算3.挠度验算根据主梁截面在各个阶段混凝土正应力验算结果,可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。
主梁计算跨径L=,C50混凝土弹性模量E c=。
按照结构力学方法,采用Midas civil计算程序,计算主梁在不同荷载标准值作用下的挠度见表10。
表10 荷载标准值作用下主梁竖向挠度计算(单位:mm)数。
(1)荷载短期效应作用下的主梁挠度验算考虑荷载长期效应的影响,荷载短期效应组合的可变荷载挠度值应满足规范规定。
边板:考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为w ql=×(×+×)=<L/600=中板:考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为w ql=×(×+×)=<L/600=满足规范要求。
(2)预拱度的设置梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为边板:w l=+××=(↑)中板:w l=+××=(↑)由上述计算结果可知:可不设预拱度。
七、短暂状况和持久状况构件的应力计算1.短暂状况构件的应力验算预应力空心板梁在制作、运输及安装等施工阶段,混凝土强度等级为C50。
预制裸梁在预加力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力应符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的相关规定。
构件预加应力阶段的梁跨中截面正应力验算见表11。
表11 预加应力阶段(短暂状况)截面正应力验算(单位:MPa)2.持久状况预应力混凝土构件的应力验算(1)正截面的压应力验算对于预应力混凝土简支梁桥,选择跨中、L/4和支点处的截面进行验算,本阶段计算特点:预应力损失已全部完成,有效预应力最小,计算时作用取其标准值,汽车荷载计入冲击系数,预加应力效应考虑在内,所有荷载分项系数均取为,计算结果见表12。