./班級：土木五班指導老師：汪蓮學號：20043342菊香：吳勁松日期：一、設計資料1設計基本資料〔1跨徑：標準跨徑13m,計算跨徑：12.6m；全橋共：60+7.5×2×2＝90m,分為8跨,13m×6+6m×2；主梁全長：12.96m；〔2荷載：公路Ⅰ級,人群荷載3.0KN/；〔3橋面凈空：凈—9m,2×1〔4主要材料：鋼筋：主鋼筋用Ⅱ級鋼筋,其他鋼筋用Ⅰ級鋼筋,其技術指標見表-1。表－1種類彈性模量Es抗拉強度標準值?sk抗拉強度設計值?sdR235鋼筋2.1×105MPa235MPa195MPaHRB335鋼筋2.0×105MPa335MPa280MPa混凝土：C35,其技術指標見表-2。表－SEQ表－\*ARABIC2強度等級彈性模量Ec軸心抗壓強度設計值?cd軸心抗拉強度設計值?td軸心抗拉強度標準值?tkC353.15×104MPa16.1MPa1.52MPa2.20MPa〔5地形、地質條件橋址處河道標高為0.0m,橋頭路面標高為為7.5m,河道邊坡為1：2,標準跨徑10m時河底寬度為B＝40m,橋址處4.0m以上為耕植土;4.0m以下為亞粘土,其基本承載力為200KPa,摩擦角為20。〔6設計計算容①擬定橋梁縱橫斷面結構尺寸；②力和配筋計算；③支座設計和計算；④擬定橋梁墩臺結構尺寸。〔7設計依據：①《公路工程技術標準》〔JTGB01-2003；②《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規》〔JTGD62-2004,簡稱《公預規》；③《公路橋涵設計手冊－梁橋〔上冊》〔1998年1月第一版第二次印刷,簡稱《梁橋》；④《公路橋涵設計通用規》〔JTGD60-2004；⑤橋梁工程汪蓮主編工業大學。二、橫斷面及計算簡圖本橋取上部獨立橋梁進行計算,橋面凈寬9+2×1m,兩側為安全護欄,全橋采用9塊1.25米寬的砼空心板,兩邊的邊板分別挑出0.2米安裝護欄。水泥砼鋪裝厚10cm,瀝青砼厚圖1標準橫斷面板的橫截面見圖2。.圖2空心板橫截面橋的縱斷面示意圖如下：圖3大橋縱斷面圖空心板的標準跨徑為13m,計算跨徑l＝12.6m。空心板的具體構造見附圖。三、橫向分布系數的計算1鉸接板法計算采用鉸結板法計算彎矩及L/4截面至跨中截面剪力的〔1截面抗彎慣性距空心板是上下對稱截面,行心軸位于截面中心,故其抗彎慣矩為：＝〔2計算截面抗扭慣性矩將空心板的截面轉換成下圖4中虛線所示的形式。圖4空心板簡化形式圖空心板截面可近似簡化成圖3中虛線所示的薄壁箱形截面來計算,則有：〔3計算剛度參數γ〔4計算跨中荷載橫向分布影響線根據γ值,查教材附錄Ⅰ,在之間插值求得時各塊板軸線處的影響線坐標值如下表<表3>表3影響線縱坐標值板號γ單位荷載作用位置〔第i號板中心12345678910.022361941471130880700570490460.043062321551040700480350260230.028526621015010908006104803903620.021941891601220950750620530490.042322291811210820570400310260.028521020616912208906705304403930.021471601641411100870720620570.041551811951591080740530400350.028515016917714910908106405304840.021131221411521341060870750700.041041211591821511040740570480.028510912214916514110508106706150.020880951101341481341100950880.040700821081511781511080820700.0285080089109141161141109089080〔5計算彎矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc根據前表,用插法求得所加荷載處對應的影響線豎標值,如下圖5所示：圖5荷載對應影響線豎標值②計算荷載橫向分布系數設計車道為2,計算荷載橫向分布系數1號板：汽車荷載：人群荷載：2號板：汽車荷載：人群荷載：3號板：汽車荷載：人群荷載：4號板：汽車荷載：人群荷載：5號板：汽車荷載：人群荷載：綜上所得,汽車橫向分布系數的最大值為,人群荷載的最大值為。2杠桿法計算采用杠桿法計算支點剪力的。用杠桿法計算,各塊板的影響線、布置最不利汽車荷載位置如下圖<圖6>所示。圖6支點處影響線縱坐標圖由圖上可知邊、中板的,。四、活載作用力計算1.荷載橫向分布系數匯總〔1汽車荷載橫向分布系數匯總梁號荷載位置公路－Ⅰ級備注空心板跨中mc0.281按"鉸結板法"計算支點mo0.5按"杠桿法"計算1/4點m1/40.281按"鉸結板法"計算〔2人群荷載橫向分布系數匯總梁號荷載位置公路－Ⅰ級備注空心板跨中mc0.302按"鉸結板法"計算支點mo1.0按"杠桿法"計算1/4點m1/40.302按"鉸結板法"計算2.影響線面積及距離計算表4影響線面積及距離計算類型截面公路－Ⅰ級均布荷載〔KN/m影響線面積〔m2或m影響線距離m影響線圖式10.53.1510.50.510.52.3610.50.753、汽車、人群活載力計算〔1沖擊系數計算根據《公路橋涵設計通用規》<JTGD60—2004>條文說明,簡支梁橋的自振頻率〔基頻可采用下式計算：式中：,,,,將上列數據代入公式根據《公路橋涵設計通用規》<JTGD60—2004>,有：〔2跨中荷載橫向分布系數〔鉸接板法〔3跨中荷載橫向分布系數〔杠桿原理法〔4計算汽車、人群活載力公路－Ⅰ級中集中荷載計算,由教材表1-11查出：計算彎矩效應時：計算剪力效應時：跨中彎矩：支點剪力：變化區荷載重心五、恒載力計算1、結構重力產生的力計算〔1結構重力集度分別考慮預制梁自重〔第一期荷載和濕接縫、橋面鋪裝、人行道欄桿等〔二期荷載重力集度。①空心板自重<一期恒載>②橋面系自重及絞縫重<二期恒載>a、橋面鋪裝：全橋寬鋪裝每延米總重則b、防撞護欄：由橋涵設計通用圖之<<橋涵公用構造圖>>查得,橋上欄桿的荷載密集度為c、鉸縫重：故〔2結構重力產生的力跨中彎矩：支點剪力：2、恒載力計算見表5。表5空心板恒載力計算表項目種類glM<>Q<KN>跨中1/4跨支點1/4跨一期恒載10.875812.6215.83161.8768.5234.26二期恒載7.5712.6150.23112.6747.7023.85恒載合計18.445812.6366.06274.54116.2258.11六、作用效應組合1、跨中、跨及支點處彎矩與剪力計算：由教材式〔1-1可得承載能力極限狀態下作用基本組合的效應組合設計值為：跨中彎矩：支點剪力：截面邊板荷載類型qk<KN/m>Pk<KN>1+μmc或miΩ或yS<KN·m或KN>SiS公路I級10.5210.41.36780.28119.8580.11334.841.36780.2813.15254.7310.5252.481.36780.2811.586.3854.901.36780.2810.548.5210.5210.41.36780.28114.8860.05250.901.36780.2812.36190.8510.5252.481.36780.2813.5414.2987.071.36780.2810.7572.78汽車荷載由公路Ⅰ級荷載在一塊板上的力數值,可以按截面力一般公式計算,即：,兩車道時：人群荷載的計算：截面荷載類型PormcrΩS<kN?m或kN>人群荷載30.30219.8517.9830.3021.581.4330.30214.8813.4830.3023.543.212、計算支點截面汽車荷載最大剪力繪制荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化圖形和支點剪力影響線如圖7所示。圖7支點剪力計算圖示按上圖原理可得出橫向分布系數變化區段的長度：公路－Ⅰ級作用下,支點的最大剪力為：汽車荷載：人群荷載：3主梁力組合鋼筋混凝板橋當按承載力極限狀態設計時采用如下荷載組合：表6主梁力組合序號荷載類別彎矩M<KN·m>剪力Q<KN>梁端四分點跨中梁端四分點跨中1恒載總重0.00274.54366.06116.2258.110.002汽車荷載0.00250.90334.84202.6487.0754.903人群荷載0.0013.4817.9821.003.211.4341.2×10.00329.45439.27139.4669.730.0051.4×20.00351.26468.78283.70121.9076.8661.4×0.8×30.0015.1020.1423.523.601.607作用效應組合0.00695.81928.19446.68195.2378.46七、持久狀況承載力極限狀態計算1、正截面抗彎承載力驗算〔1已知數據及要求見前所述,荷載力見表4。〔2邊板跨中截面的縱向受拉鋼筋計算①確定中性軸的位置形心位置：空心板是上下對稱截面,形心軸位于截面中心,即：形心離下緣高度為30cm,面積為：4183,慣性矩：2763000。②將空心板截面按抗彎等效的原則,換算為等效工字形截面的方法是在保持截面面積、慣性矩和形心位置不變的條件下,將空心板的圓孔〔直徑為D換算為b、h的矩形孔。本板的等效圖形如圖8。圖SEQ圖\*ARABIC8根據變換前后面積和慣性矩不變的條件,可求出等效矩形的b、h分別為：b=456.4mmh=985.2mm在保持原截面高度、寬度及圓孔形心位置不變的情況下,等效工字形截面尺寸為：上翼緣厚度下翼緣厚度腹板厚度換算截面尺寸如右圖9,則有：圖9全截面換算截面〔單位：厘米〔3正截面抗彎計算空心板采用C35混凝土,抗壓設計強度＝16.1MPa,抗拉強度＝1.52MPa,計算彎矩為928.19,由于空心板采用綁扎鋼筋骨架,一層受拉鋼筋。假設=40mm,則有效高度為：=700—40=660mm判斷截面類型： 計算受壓區高度x：由公式：得：則=74mm由公式3-40得到正截面承載力計算為：板的主筋采用HRB335鋼筋,一排布筋,采用9φ28,抗拉設計強度＝280MPa,=5542；箍筋采用R235鋼筋φ8,抗拉設計強度＝195MPa,保護層厚度30mm,板寬1260mm。空心板的有效高度為。截面復核：已設計的受拉鋼筋總面積為5542,＝280MPa,有效高度,則有：〔1、判定T形截面類型：由式3-46得：,則此為第一類型截面。〔2、求受壓區高度：〔3、正截面抗彎承載力：==954.10〉又﹪〉﹪,故截面復核滿足要求。八、持久狀況正常使用極限狀態計算1裂縫驗算〔1荷載組合短期效應組合長期效應組合正常使用極限狀態裂縫寬度計算,采用荷載短期效應組合,并考慮荷載長期效應的影響,有：.1、空心板荷載短期效應組合：2、空心板荷載長期效應組合：.〔2跨中截面裂縫計算其中：鋼筋表面形狀系數,對光面鋼筋,；對帶肋鋼筋,作用〔或荷載長期效應影響系數,,其中和分別按作用〔或荷載長期效應組合和短期效應組合計算的力值〔彎矩和軸向力；與構件受力性質有關的系數,當為鋼筋混凝土受彎構件時鋼筋應力,受彎構件縱向受拉鋼筋直徑。不同鋼筋直徑時縱向受拉鋼筋配筋率,對于混凝土構件,當取當取構件受拉翼緣寬度構件受拉翼緣高度,取裂縫滿足要求2梁跨中撓度驗算〔1T形梁換算截面的慣性矩和的計算：對T梁的開裂截面,由式9-19可得：帶入數據得162.93mm〉則此為第二類T形截面。此時由式9-12決定：則:開裂截面的換算截面慣性矩為：=9966.94T梁的全截面換算截面面積為：受壓區高度為：全截面換算慣性矩為：.=〔2計算開裂構件的抗彎剛度：全截面抗彎剛度：開裂截面抗彎剛度：全截面換算截面受拉區邊緣的彈性抵抗矩為：全截面換算截面的面積矩為：塑性影響系數為：則有,開裂構件的抗彎剛度為：=3.69〔3受彎構件跨中截面處的長期撓度值：短期荷載效應組合下跨中截面彎矩標準值,結構自重作用下跨中截面彎矩標準值,對于混凝土,撓度長期增長系數=1.60,有：=39.83mm在自重作用下跨中截面的長期撓度值為：=26.25mm則按可變荷載頻遇值長期撓度值為：符合《公路橋規》的要求。〔