行车道板的计算
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行车道板(悬臂板)计算书计算复核2005年3月目录概况---------------------2 一恒载效应-----------------2 二活载效应-----------------3 三荷载组合-----------------4 四截面配筋计算---------------5 五截面复核-----------------6 六截面剪力验算---------------6 七裂缝宽度验算---------------7 八闽华护栏防撞计算-------------8 九结论――――――――――――――――――10概况:预应力混凝土连续T 梁定行图 跨 径: 35m荷 载: 公路一级桥面宽度: 0.5+12.0+0.5=13m最不利断面:梁肋间距为2.7m ,板净跨为2.5m 桥面铺装:9厘米沥青砼+8厘米C40砼 规 范:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62—2004》、《公路桥涵设计通用规范JTG D60—2004》T 梁上部结构断面图详见下图。
一、恒载效应 (1)成桥以后悬臂板支点剪力:Mo =212341()(0.25)2g g g L g L ⨯++⨯+⨯-悬臂板支点剪力:Qo =1234()g g g L g ++⨯+ g1:沥青层的自重g2:C40砼的自重g3:结构层的自重g4:栏杆的自重Mo =212341()(0.25)2g g g L g L ⨯++⨯+⨯-=212341()(0.25)2g g g L g L ⨯++⨯+⨯-=21(0.150.3)25(0.091240.08125)17.6(10.25)221+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯-⨯ =10.59KN*mQo =1234()g g g L g ++⨯+=(0.150.3)25(0.09240.0825)17.621+⨯⨯+⨯+⨯+⨯=17.39KN 悬臂板恒载效应如下:支点断面恒载弯矩为:010.59*sg M M KN m ==支点断面恒载剪力为:017.39sg Q Q KN ==二、活载效应公路一级产生的内力根据“通用规范”第4.3.1条,后轮的着地宽度2b 及长度2a 为: 20.2a m = 20.6b m =根据“公预规”第4.1.3条,计算整体单向板时,车轮传到板上的荷载分布宽度按下列规定计算。
行车道板的计算一、概述行车道板是直接承受桥梁活载的钢筋混凝土板,它在构造上又与主梁梁肋和横隔板联接在一起(见图1),即保证了桥梁的整体作用,又可将活荷载传递给主梁。
从结构形式上看。
行车道板实际上是周边支承的板。
根据理论研究可知,对于周边支承的板如果其长边与短边之比l a /l b ≥2时,沿长边为跨度方向所传递的荷载不足6%,荷载的绝大部分从短边方向传递。
因此,可视为短边受荷的单向受力板来设计。
在实际工程中,最常遇到的行车道板受力图示为:单向板、悬臂板和铰接悬臂板三种。
图1梁格构造和行车道板支承方式二、板的有效工作宽度(一)单向板跨径为l 、宽度较大的行车道板的受力状态如图(2)。
当荷载以a 1×b 1的分布面积作用在板上时,板除了在计算跨径x方向产生挠曲变形w x 外,在沿垂直于计算跨径的y 方向同时发生挠曲变形w y (图2b )。
这说明在荷载作用下不仅直接承压的宽度为a 1的板条受力,其邻近其邻近的板也参与工作,共同图2 行车道板的受力状态承担车轮荷载所产生的弯矩,其沿y 方向的分布情况如图2a 中m x 所示。
可见,跨中弯矩m x 的实际图形是呈曲线形分布的。
假设,以a ×mx 的矩形来代替此曲线图形,即使得则:得到板的换算宽度为:Mdy m m a x x ==⨯⎰max maxx m M a =式中M ——车轮荷载沿跨径l 产生的总弯矩。
m xmam ——荷载中心处的最大单宽弯矩值,可按弹性板的理论计算。
上式中a 就是我们定义的板的有效工作宽度(或称有效分布宽度),以此板宽来承受车轮荷载产生的总弯矩,既满足了弯矩最大值的要求,计算起来也较方便。
为设计方便,《桥规》对于单向板的有效工作宽度偏安全地作了如下规定:(1)图3板桥的计算跨度为l,当一个集中车轮荷载作用在板中时,其折算为车轮荷载的有效分布宽度b为:a= a1+l / 3 (1)整体式简支板桥,当跨径l>3m时,车轮上两端轮子的有效分布宽度会出现重叠现象(图3),此时的有效分布宽度a为(见图4)a = a2+ 2H+d+l / 3 = a1+ d+l /3 (2)图3 板的有效分布宽度(2)当计算支点剪力时,以荷载位于支承处最为不利。
行车道板的计算
1、荷载分布宽度的计算
根据《桥规》4.1.3条的规定
1、1 平行于板的跨径方向的荷载分布宽度
b=b1+2h=0.6+2×0.2=1m
1、2 垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度
1)单个车轮在板的跨径中部时
a=(a1+2h)+L/3=(0.2+2×0.2)+2/3=1.27m<2L/3=1.33m
2)两个相同车轮在板的跨径中部时
a=(a1+2h)+d+L/3=(0.2+2×0.2)+1.4+2/3=2.67m<2L/3+d=2.73m
3)车轮在板的支承处时
a=(a1+2h)+t=(0.2+2×0.2)+0.22=0.82m
4)车轮在板的支承处时
a=(a1+2h)+t+2x=(0.2+2×0.2)+0.22+2×x
一、内力计算
采用近似方法计算(参考《桥梁设计与计算邵旭东》),即先按相同跨径的简支板进行计算。
1、恒载内力
(1)、每延米板上的恒载g
混凝土桥面铺装 g1=0.2×2×24=9.6KN/m
T梁翼缘板 g2=[0.3×0.16+(0.25+0.16)×0.6/0.2]×2×25=8.55 KN/m 每延米板宽恒载合计 g=g1+g2=18.15 KN/m
(2)、恒载产生的内力
弯矩Mg=1/8×g×Ll2=18.15×2×2/8=9.075KN.m
剪力Qg=0.5×g×L=0.5×18.15×2=18.15KN
2、活载产生的内力
经过分析,汽车荷载作用在两翼板中间时为最不利位置
根据《桥规》4.1.3条的规定
2、1平行于板的跨径方向的荷载分布宽度
b=b1+2h=0.6+2×0.2=1m
2、2垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度
单个车轮在板的跨径中部时
a=(a1+2h)+L/3=(0.2+2×0.2)+2/3=1.27m<2L/3=1.33m
Mop=(1+u) ×P/4a×(L-b/4)=1.3×140/4/1.33×(1-1/4)=25.7KNm
Qop=(1+u) ×P/4a=1.3*140*2/4/1.33=68KN
3、最不利荷载组合:承载能力极限状态下的基本组合
M1=1.2Mg+1.4Mop=1.2×9.075+1.4*25.75=46.94KNm
Q1=1.2Qg+1.4Qop=1.2×18.15+1.4*68=116.98KN
此T梁板厚取25cm,梁高为170cm,25/175<1/4,所以跨中弯矩修正系数为0.5。
即M=0.5M1=0.5×46.94=23.47 KNm
二、配筋与强度验算
1、配筋验算
行车道板的平均高度h=20cm,设保护层厚度为a=2cm,选用12号的HRB335
钢筋,有效高度ho为: ho=h-a-d/2=0.2-0.02-0.00139/2=0.173cm
根据《公预规》第5.2.2条规定
r0×Md<fcd×b×x×(h0-x/2)
23.47<22.4×1000×1×x×(0.173-x/2)
解方程得:x=0.013cm<0.56×0.173=0.0969cm
每米板宽所需钢筋的截面积
A=fcd×b×x/fsd=22.4×1×0.013/280=10.4cm2
设钢筋间距为10cm,每米板内布置10根12号二级钢筋,钢筋截面积为
Ag=11.31 cm2>10.4 cm2
根据《公预规》第5.2.9条规定,T梁抗剪截面应符合下列要求:
116.98KN<0.51×10-3×501/2×1000×173=623.8KN
根据《公预规》第5.2.10条规定,
116.98KN<0.5×10-3×1.25×1.83×1000×173=197.9KN
所以可以不进行斜截面抗剪承载力计算,仅需按照规范9.3.13条构造要求配置箍筋。
板内箍筋采用10号R235钢筋,间距按20cm布置。
2、行车道板强度验算
x=280×11.31×10-4/22.4=0.01414m
Mp=22.4103×1×0.01414×(0.173-0.01414/2)=52.56KNm>23.47KNm
所以,强度验算满足要求。