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文檔簡介
1、橋梁工程課程設(shè)計計算說明書題目名稱:18米鋼筋混凝土空心板梁橋設(shè)計姓 名: 班 級: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 2010年07月18日目 錄一、設(shè)計資料(一)橋面凈空2(二)主梁跨徑和全長2(三)公路等級2(四)氣象資料2(五)施工方法2(六)橋面鋪裝2(七)欄桿2(八)材料2(九)計算方法2(十)結(jié)構(gòu)尺寸2二、主梁的計算(一) 主梁的荷載橫向分布系數(shù)4(二)內(nèi)力計算8三、橫梁的計算(一) 橫梁彎矩計算14四、支座的驗算(一)板式橡膠支座的基本設(shè)計數(shù)據(jù)16(二)板式橡膠支座的計算17(三)板式橡膠支座抗滑穩(wěn)定計算19五、參考文獻(xiàn)鋼筋混凝土簡支T型梁橋設(shè)計計算書一、設(shè)計資料(一)橋面凈空凈-人行道(
2、二)主梁跨徑和全長標(biāo)準(zhǔn)跨徑(墩中心距離)計算跨徑(支座中心距離)主梁全長(主梁預(yù)制長度)(三)公路等級公路I級(四)氣象資料橋位處年平均氣溫為21.3ºC,年平均最高氣溫為37.4ºC,年平均最低氣溫為5.8ºC。(五)施工方法采用焊接鋼筋骨架設(shè)計。施工方法如下:預(yù)制部分主梁,吊裝就位后現(xiàn)澆接縫混凝土形成整體,最后進(jìn)行橋面系施工。(六)橋面鋪裝 8cm鋼筋混凝土7cm瀝青混凝土(七)欄桿 采用普通鋼筋混凝土立柱和花色欄板,單側(cè)寬度30cm,其單側(cè)欄桿集度3KN/m。 (八)材料鋼筋:主筋采用HRB335(級螺紋鋼筋),其它則采用R235(級光圓鋼筋)。混凝土:C3
3、0普通混凝土(九)計算方法極限狀態(tài)法(十)結(jié)構(gòu)尺寸如圖:二、主梁的計算(二)主梁的荷載橫向分布系數(shù)1, 跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)(1) 主梁的抗彎和抗扭慣矩求主梁截面的重心位置:平均板厚:主梁腹板的抗扭慣矩:其中:c截面抗扭剛度系數(shù)(查表)b、t矩形的寬度與厚度。查表可知:單位抗彎及抗扭慣矩:(2) 橫梁抗彎和抗扭慣矩翼板有效寬度計算:橫梁長度取為兩邊主梁的軸線間距,即橫梁翼板的寬度(單邊):橫梁平均寬度:根據(jù)比值可查表1,求得所以,表10.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.9830.9360.8670.7890.7100.6350.5680.50
4、90.4590.416求橫梁截面重心位置:橫梁的抗彎慣矩和橫梁腹板的抗扭慣矩:其中,查表,可得所以,橫梁的單寬抗彎慣矩和單寬抗扭慣矩為:總上述:(3) 計算抗彎參數(shù)和扭彎參數(shù)其中,B取橋?qū)挼囊话隠取計算跨徑。所以,(4) 計算荷載彎矩橫向分布影響線坐標(biāo)已知,查GM圖表,可得表2中的數(shù)值。表2梁位荷載位置B3/4BB/2B/40-B/4-B/2-3/4B-B較核k100.92 0.94 0.98 1.05 1.08 1.05 0.98 0.94 0.92 7.94 B/40.97 1.08 1.09 1.09 1.03 0.98 0.92 0.85 0.80 7.93 B/21.25 1.21
5、1.19 1.09 1.00 0.91 0.82 0.75 0.70 7.95 3/4B1.49 1.38 1.23 1.09 0.98 0.85 0.75 0.69 0.61 8.02 B1.80 1.52 1.28 1.08 0.90 0.79 0.57 0.60 0.51 7.90 k000.75 0.90 1.00 1.12 1.18 1.12 1.00 0.90 0.75 7.97 B/41.60 1.50 1.35 1.25 1.10 0.90 0.63 0.38 0.15 7.99 B/22.42 2.10 1.78 1.40 0.99 0.62 0.24 -0.07 -0.47
6、 8.04 3/4B3.35 2.76 2.10 1.49 0.91 0.39 -0.15 -0.60 -1.20 7.98 B4.30 3.20 2.40 1.60 0.80 0.15 -0.45 -0.90 -1.69 8.11 用內(nèi)插法求各梁位處值:如右圖:對于號梁:它位于1/2B和1/4B之間,且距離1/2B和1/4B均為6m。所以:對于號梁,它位于0點(diǎn)處,所以:由此,列表計算號梁和號梁的橫向分布影響線坐標(biāo)值(表3):表3梁號算式荷載位置B3/4B1/2B1/4B0"-1/4B"-1/2B"-3/4B"-B2K1'1.111.1451.1
7、41.091.0150.9450.870.80.75K0'2.011.81.5651.3251.0450.760.4350.155-0.16K1'-K0'-0.9-0.655-0.425-0.235-0.030.1850.4350.6450.91(K1'-K0')a-0.120-0.087-0.057-0.031-0.0040.0250.0580.0860.121Ka1.8901.7131.5081.2941.0410.7850.4930.241-0.039i=Ka/50.3780.3430.3020.2590.2080.1570.0990.048-0.
8、0083K1'0.920.940.981.051.081.050.980.940.92K0'0.750.911.121.181.1210.90.75K1'-K0'0.170.04-0.02-0.07-0.1-0.07-0.020.040.17(K1'-K0')a0.0230.005-0.003-0.009-0.013-0.009-0.0030.0050.023Ka0.7730.9050.9971.1111.1671.1110.9970.9050.773i=Ka/50.1550.1810.1990.2220.2330.2220.1990.1810.
9、155(5) 繪制橫向分布影響線圖,求橫向分布系數(shù)汽車荷載距離緣石邊緣距離不小于0.5m,由此在橫橋向布置車輛荷載,求橫向分布系數(shù)。本設(shè)計中,橋面橫向為凈9,故最多可以布置兩個車道。注意,在布置多車道求橫向分布系數(shù)時,乘以多車道折減系數(shù),根據(jù)規(guī)范,兩車道的折減系數(shù)取1.0。可以看出,由于兩車道的折減系數(shù)取1.0,故最不利的橫向分布系數(shù)肯定發(fā)生在兩車道加載時。下圖為橫向影響線加載的最不利情況:由上圖得:對于2號梁:對于3號梁:由此可以看出,2號梁的受力情況較3號梁為不利,故內(nèi)梁均按2號梁配筋,只算2號梁。取2,梁端剪力橫向分布系數(shù)的計算(按杠桿法)(二)內(nèi)力計算1恒載內(nèi)力(1),恒載:假定橋面構(gòu)
10、造個部分重量平均分給各主梁(只算中梁)表4構(gòu)件名荷載性質(zhì)構(gòu)件簡圖及尺寸單元構(gòu)件體積及算式容重kN/m3每延米重量(kN/m)主梁一期恒載(1.6-0.16)0.1+0.161.3+0.090.03=0.3547269.22二期恒載(1.8-0.16)0.1+0.161.3+0.090.03=0.37479.74橫隔板一期恒載0.88(0.14+0.16)/22(0.82-0.1) 5/17.5=0.05431261.41二期恒載0.88(0.14+0.16)/220.825/17.5=0.05511.63橋面鋪裝二期恒載瀝青混凝土:0.071.8=0.126243.024鋼筋混凝土(平均11.
11、375cm):0.113751.8=0.205255.12欄桿部分總3kN/m每根梁:32/5=1.2kN/m1.22號梁的恒載匯總于下表:表5項目一期恒載kN/m二期恒載kN/m主梁橫隔板橋面鋪裝欄桿數(shù)值9.741.638.1441.2各期恒載的和11.379.344總恒載20.714(2).恒載內(nèi)力計算:影響線面積計算見表6:表6項目計算圖式影響線面積w0Ml/2Ml/4Ql/2Ql/4Q0恒載內(nèi)力計算表見表7:表7ML/2ML/4QL/4Q0qw0qw0qw0qw0qw0qw0qw0qw020.71438.2790.8620.71428.7594.7020.7144.3890.62420
12、.7148.75181.252活載內(nèi)力計算汽車沖擊系數(shù)計算采用C40混凝土梁的基頻: 沖擊系數(shù):活載內(nèi)力計算:公路I級車道荷載值的確定:由通用規(guī)范:在計算剪力效應(yīng)時,采用。現(xiàn)將汽車荷載的計算列表如下,其中:為均布荷載產(chǎn)生的荷載效應(yīng);為集中荷載產(chǎn)生的荷載效應(yīng)。為計汽車沖擊力后汽車荷載產(chǎn)生的總效應(yīng)。表8項目計算圖Pk對應(yīng)效應(yīng)S1qk對應(yīng)效應(yīng)S2(1+u)(S1+S2)ML/4408.29163.09725.6526ML/2544.38217.45967.5241QL/4111.9927.95177.7238Q0176.3626.51257.6449Q'L/4111.9924.58173.4
13、439M'L/4408.29122.32673.87473內(nèi)力組合表9內(nèi)力ML/2ML/4M'L/4QL/4Q0Q'L/4恒載790.86594.70594.7090.62181.25101.91活載967.52725.65673.87177.72257.64173.44承載能力極限狀態(tài)基本組合2303.571729.551657.06357.56578.20365.12正常使用極限狀態(tài)短期組合1327.14996.91968.21189.13324.05198.05長期組合1097.31824.54808.14146.91262.85156.854、裂縫寬度驗算由規(guī)范
14、,裂縫寬度計算公式:其中,采用鋼筋,鋼筋直徑, 所以,裂縫寬度:查公預(yù)規(guī),由第條,對于I類環(huán)境,裂縫寬度限值為0.2mm綜上述,裂縫寬度通過驗算。5、撓度驗算根據(jù)公預(yù)規(guī)第6.5.3條:鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的長期撓度值,在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度后,梁式橋主梁的最大撓度處不應(yīng)超過計算跨徑的1/600.根據(jù)公預(yù)規(guī)第條計算主梁的剛度:式中,開裂構(gòu)件等效截面的抗彎剛度;全截面抗彎剛度,;開裂截面的抗彎剛度,;開裂彎矩;構(gòu)件受拉區(qū)塑性影響系數(shù),全截面換算截面慣性矩;開裂截面換算截面慣性矩;混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。本設(shè)計中:換算截面的形心:換算截面全截面抗彎慣矩:全截面換算重心軸以上部分面積對重心軸的面
15、積矩:換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗矩:構(gòu)件受拉區(qū)塑性影響系數(shù):開裂彎矩;全截面抗彎剛度:計算開裂截面:假設(shè)開裂后中性軸在腹板以內(nèi),則有:即:解上述方程,得:所以,假設(shè)成立,開裂慣性矩:開裂截面的抗彎剛度:開裂構(gòu)件等效截面的抗彎剛度:根據(jù)公預(yù)規(guī)第條規(guī)定:受彎構(gòu)件得撓度長期增長系數(shù),當(dāng)采用C40C80混凝土?xí)r,本設(shè)計采用C40混凝土,故。由此,計算在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生得長期撓度后梁式橋主梁的最大撓度:所以,變形滿足規(guī)范要求。6、設(shè)置預(yù)拱度根據(jù)公預(yù)規(guī)第條規(guī)定:對于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,當(dāng)由荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長期撓度不超過計算跨徑的1/1600時,可不設(shè)預(yù)拱度。當(dāng)不滿足此條件時,應(yīng)
16、設(shè)預(yù)拱度,預(yù)拱度的值應(yīng)按結(jié)構(gòu)自重和1/2可變荷載頻遇值計算的長期撓度值之和采用。在本設(shè)計中:荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長期撓度:所以,需要設(shè)置預(yù)拱度。預(yù)拱度的值按結(jié)構(gòu)自重和1/2可變荷載頻遇值計算的長期撓度值之和:由此,可看出,梁底緣通過點(diǎn)(0,0), (8.75,0.018), (17.5,0)計算預(yù)拱度方程:三、橫梁的計算(二) 橫梁彎矩計算本設(shè)計中,橋梁具有3片內(nèi)橫梁,由于主梁跨中處的橫梁受力最大,橫梁跨中截面受力最不利。故只計算跨中橫梁的內(nèi)力,其它橫梁可偏安全的仿此設(shè)計。1,計算橫梁橫向影響線從主梁計算已知:當(dāng)時,查GM法圖表,并進(jìn)行內(nèi)插計算,列入表11內(nèi)(荷載位置從
17、0到B間的各項數(shù)值與0到B間數(shù)值對稱,表中從略):計算項目荷載位置B3/4B1/2B1/4B0u0-0.23-0.115-0.0210.1180.24u1-0.085-0.0320.020.090.2u1-u00.1450.0830.041-0.028-0.04(u1-u0)a0.01930.01110.0055-0.0037-0.0053ua=u0+( u1-u0)a-0.2107-0.1039-0.01550.11430.2347Bua(m)-0.9481-0.4677-0.06990.51421.0560Buaa(m2)-4.1478-2.0464-0.30592.24974.6201繪
18、制橫梁跨中截面的彎矩影響線,加載求:橫梁的最大正彎矩發(fā)生在兩車道加載時(多車道折減系數(shù)取1.0):橫梁的最大負(fù)彎矩發(fā)生在如右圖加載時:2,計算荷載峰值按照主梁計算,公路I級荷載:對于均布荷載:對于集中荷載:所以3,計算跨中橫隔梁跨中截面的彎矩:根據(jù)1和2計算的值以及計算跨中橫隔梁跨中截面的彎矩:最大正彎矩:最大負(fù)彎矩:4,荷載組合:因為橫梁彎矩影響線的正負(fù)面積很接近,并且橫梁系預(yù)制架設(shè),所以恒載的絕大部分不產(chǎn)生內(nèi)力,故組合時不計恒載內(nèi)力。根據(jù)3計算得出的,進(jìn)行荷載組合:荷載標(biāo)準(zhǔn)組合:四、支座的驗算選用板式橡膠支座:此支座的構(gòu)造:根據(jù)公預(yù)規(guī)第8.4條計算支座:(一)板式橡膠支座的基本設(shè)計數(shù)據(jù)由規(guī)范1 支座實用階段的平均壓應(yīng)力限值:2 常溫下橡膠支座剪變模量:本設(shè)計橋梁處于年平均氣溫21.3ºC的環(huán)境中,故橡膠支座剪變模量按常溫取3 橡膠支座抗壓彈性模量和支座形狀系數(shù)矩形支座式中支座抗剪彈性模量(MPa)支座剪變模量;支座形狀系數(shù);矩形支座加勁鋼板短邊尺寸;矩形支座加勁鋼板長邊尺寸;支座中間層單層橡膠厚度。在本設(shè)計中:4 橡膠支座彈性體積模量5 支座與接觸面的摩擦系數(shù)本設(shè)計中,支座直接與混凝土接觸,故6 橡膠支座剪切角正切值限值:當(dāng)不計制動力時,(二)板式橡膠支座的計算由規(guī)范1板式橡膠支座有效承壓面積式中,支座有效承壓面積(承壓加勁鋼板面積
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