16m鋼筋混凝土空心簡支板橋設(shè)計

1、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計16m鋼筋混凝土空心簡支板橋設(shè)計16m of reinforced concrete hollow simplysupported bridge on design2012屆高等技術(shù)學(xué)院專業(yè)道路橋梁學(xué)號20095126學(xué)生姓名朱建明指導(dǎo)教師趙曼完成日期2012年5月25日畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名朱建明學(xué)號20095126班級高 0906-1專業(yè)道路橋梁工程技術(shù)畢業(yè)設(shè)計題目16m鋼筋混凝土空心簡支板橋設(shè)計指導(dǎo)教師姓名趙曼指導(dǎo)教師職稱講師評定成績指導(dǎo)教師得分評閱人得分答辯小 組組長得分成績：院長（主任）簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書16m鋼筋混凝土空心簡支板橋設(shè)計學(xué)生姓名朱建明學(xué)號

2、20095126班級承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位土木工程學(xué)院導(dǎo)師姓名0906-1 專業(yè)道路橋梁工程技術(shù)趙曼導(dǎo)師職稱 講師一、基本設(shè)計資料1. 橋位地形圖、地質(zhì)圖、地質(zhì)勘查資料2. 技術(shù)標準（1）設(shè)計荷載：公路級（2）橋面寬度：上下行各兩車道3. 主要材料（1）混凝土：混凝土空心簡支板和較縫采用C40混凝土（2）鋼材：采用R235鋼筋、HRB335鋼筋二、設(shè)計內(nèi)容1. 方案比選；2.結(jié)構(gòu)尺寸的擬定；3. 內(nèi)力計算；4.內(nèi)力組合和配筋；5.結(jié)構(gòu)強度、撓度和裂縫寬度計算6.設(shè)計支座；7. midas電算；&下部結(jié)構(gòu)（視時間而定）三、基本要求1. 畢業(yè)設(shè)計說明書：不少于10000字2. 繪圖要求：CAD繪

3、圖不少于2張A3圖紙，手工繪圖1張A33. 英文翻譯不少于3000中文4. 查閱期刊文獻不少于10篇四、應(yīng)收集的資料及參考文獻1.中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范S.北京：人民交通出 版社，20042中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范S. 北京：人民交通出版社，20043. 易建國.混凝土簡支梁（板）橋M.北京：人民交通出版社，20064. 葛俊穎.橋梁工程ML北京：中國鐵道出版社，2007五.査閱文獻，完成英文翻譯和開題報告 擬定結(jié)構(gòu)尺寸，完成內(nèi)力計算5. 沈蒲生.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理M.北京：人民交通出版

4、社，2006 進度計劃第1周第1周第2周第4周結(jié)構(gòu)配筋和驗算 繪圖、文整和答辯教研室上任簽字畢業(yè)設(shè)計開題報告題目16m鋼筋混凝土空心簡支板橋設(shè)計學(xué)生姓名朱建明 學(xué)號20095126班級 0906-1 專業(yè)道路橋梁工程技術(shù)一、文獻綜述橋梁是一種功能性的結(jié)構(gòu)物，從古至今，人類從未停止過對橋梁美學(xué)的追求，很多 橋梁被建成令人賞心悅目的藝術(shù)品，具有鮮明地時代特征，至今仍被人們所贊頌。隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，四通八達的交通網(wǎng)路變得越來越迫切。這樣各種跨河、跨峽谷、 跨海峽以及城市立交橋亟畫修建。為了能夠迅速的熟悉設(shè)計及施工的設(shè)計流程，快速的適應(yīng) 外部設(shè)計環(huán)境，需要我們具備良好的設(shè)計能力，同時在學(xué)握前人技術(shù)的

5、基礎(chǔ)上，做到有所創(chuàng) 新。此外，通過設(shè)計，還能夠提高我們的綜合能力：1、培養(yǎng)分析和解決問題的獨立工作能力。2、提高繪圖、計算、査閱文獻、使用規(guī)范手冊和編寫技術(shù)及計算機輔助設(shè)計計算等基 本技能，使學(xué)生了解生產(chǎn)設(shè)計的主要內(nèi)容和要求。3、掌握小型橋梁設(shè)計原則、設(shè)計方法和要求。4、樹立正確設(shè)計思想以及嚴謹負責(zé)、實事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的作風(fēng)，為橋梁 建設(shè)事業(yè)服務(wù)。二、設(shè)計現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢板式橋是公路橋梁中量大、面廣的常用橋型，它構(gòu)造簡單、受力明確，可以采用鋼筋凝土 和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；可以做成實心和空心，就地現(xiàn)澆為適應(yīng)冬種形狀的彎、坡、斜橋，因 此，一般公路、高等級公路和城市道路橋梁中廣泛采用。尤其是

6、建筑高度受到限制和平原區(qū) 高速公路上的中、小跨境橋梁，特別受歡迎，從人可以減低路堤填土高度，少占耕地和節(jié)省 土方工程星。實心板一般用于跨徑13M以下的板橋。因為板高較小，挖空量較小，空心折模 不便，可做成鋼筋混凝土實心板，立?，F(xiàn)澆或預(yù)制拼裝均可。空心板用于等于或大于13M跨 徑，一般采用先張或后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。先張法用鋼絞線和冷拔鋼絲；后張法可用單根 鋼絞線、多根鋼絞線群錨或扁錨，立?，F(xiàn)澆或預(yù)制拼裝。成孔采用膠囊、折裝式模板或一次 性成孔材料如預(yù)制薄壁混凝土或其他材料。鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土板橋，其發(fā)展趨勢為: 采用高標號混凝土，為了保證使用性能盡可能采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力方式和錨

7、具多 樣化；預(yù)應(yīng)力鋼材一般釆用鋼絞線等。板式橋出現(xiàn)在現(xiàn)在橋梁技術(shù)中，鋼板梁橋和鋼桁架板橋出現(xiàn)的最早，以后混凝土橋梁以其 經(jīng)濟性和便于維護的優(yōu)勢，得到了長足的發(fā)展。1984年建成的湖北省沙洋汗江橋是首座跨徑 超過100米的連續(xù)板橋，跨徑超過100米的連續(xù)板橋還有廣州大橋、江門海外橋、惠州東江 橋、貴州省思南烏江橋等。我國的鋼管混凝土板橋的應(yīng)用與發(fā)展已引起國外關(guān)注，成為了一 個橋梁大國強國。三、預(yù)期達到的目標(1) 學(xué)會搜集資料，尋求幫助，及綜合運用資料的能力。(2) 養(yǎng)成獨立思考，分析問題，解決問題的能力。(3) 對空心板橋有一定了解，學(xué)會一套橋梁設(shè)計計算的軟件，并會運用來設(shè)計計算。(4) 通過

8、設(shè)計了解空心板橋的一些優(yōu)缺點，對空心板橋的結(jié)構(gòu)有充分的認識了解。(5) 圓滿完成設(shè)計，在設(shè)計的時候能有所創(chuàng)新，有所收獲。四、本設(shè)計的主要工作及采用的方法1、合理選擇橋型，正確擬定結(jié)構(gòu)尺寸；2、內(nèi)力計算及成果匯總；3、配筋設(shè)計以及強度驗算；4、剛度及穩(wěn)定性驗算；5、正確的使用橋梁計算軟件；6、正確使用規(guī)范和手冊。五、進度計劃第1周第1周 査閱文獻，完成英文翻譯和開題報告第2周第4周 擬定結(jié)構(gòu)尺寸，完成內(nèi)力計算第5周第6周 結(jié)構(gòu)配筋和驗算第7周第8周 繪圖、文整和答辯時間年 月 日該橋為北京市某公路上的一座橋梁，橋梁跨越河塘，無通航要求。該橋運用所學(xué) 的理論知識及結(jié)合畢業(yè)實習(xí)的現(xiàn)場實際經(jīng)驗，通過計

9、算及運用計算機應(yīng)用軟件，釆用 計算機及手繪出圖。該工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)合形成及各種原材料計算使用對本人有很大的啟發(fā), 完成一座橋梁的設(shè)計必需先進行調(diào)查研究，了解設(shè)計深度，對不同設(shè)計方案的比較, 采用可行的經(jīng)濟合理的方案，考慮各種荷載，得出該橋梁的結(jié)構(gòu)可靠度，按照國家設(shè) 計及施工規(guī)范、強制性條文的要求，利用所學(xué)知識，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，根據(jù)不同 的結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)計算單元，進行荷載計算、豎向荷載作用下內(nèi)力計算、水平荷載作 用下的內(nèi)力和彎矩計算、截面設(shè)計、主梁設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計（采用鉆孔樁基礎(chǔ)計算配筋）， 確定截面的配筋還應(yīng)滿足構(gòu)造要求。施工圖中，結(jié)構(gòu)及構(gòu)件尺寸的標注要齊全,受力鋼 筋、箍筋及構(gòu)造鋼筋

10、的編號清楚、正確。受力鋼筋的錨固、連接及截斷位置清楚正確。 通過本次的畢業(yè)設(shè)計，使我對橋梁工程的形成及起步初始階段怎樣利用所學(xué)的知識進 行一個綜合認識，為今后涉或進入該行業(yè)打好良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 橋梁，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)力，計算配筋。AbstractThis bridge's for Beijing some development zone main yang or male principle on bridge, bridge spanning river pond, nonnavigation request. This bridge utilization studies t

11、he theoretical knowledge and the union graduation fieldwork's scene practical experience, through the computation and the utilization computer application software, uses the computer to leave the charThis project reinforced concrete structure's union forms and each raw material computation u

12、se has the very big inspiration to myself, completes a bridge the design to probably conduct the investigation and study first, understands the designed depth, to the different design proposal's comparison, uses the feasible economical reasonable plan, considered that each kind of Dutch carries,

13、 obtains this bridge structure reliability, according to the national design and the job specification, the compulsory article's request, uses studies the knowledge, in instructs under teacher's teaching with skill and patience, according to the different structure, the choice structure comp

14、uting element, carries on the load computation, under the vertical load function the endogenic force computation, under the horizontal load function's endogenic force and the bending moment computation, the section design, the king post design, the foundation design (use drill hole pile foundati

15、on computation reinforcing bars), true decides the section the reinforcing bars also to satisfy the structure request. In the construction drawing, the structure and component size's labelling must be complete, the working reinforcement, the stirrup and the structural reinforcement serial number

16、 is clear, is correct. Working reinforcements anchor, connects and interrupts the position clearly correct, through this time graduation project, will cause me the knowledge which how to use to bridge building's formation and the start preliminary stage studies to carry on a synthesis understand

17、ing, is the present fords or enters this profession to build the good foundation.Keywords: Bridges, reinforced concrete structure, the internal force, the calculation of reinforcement.目錄第1章設(shè)計依據(jù)11.1工程概況：11.2技術(shù)標準11.3地質(zhì)條件11.4主要材料11.5方案比選1第2章 總體布置和結(jié)構(gòu)尺寸52.1設(shè)計資料52.1.1橋梁跨徑和橋?qū)?2.1.2設(shè)計荷載52.2主梁截面尺寸擬定5第3章結(jié)構(gòu)內(nèi)力計

18、算73.1內(nèi)力計算說明73.2幾何特性計算73. 2.1毛截面面積力73. 2. 2毛截面重心位置73. 2. 3空心板毛截面對其重心軸的慣矩I83.3作用效應(yīng)計算93. 3.1永久作用效應(yīng)計算93. 3.2可變作用效應(yīng)計算103.4作用效應(yīng)組合20第4章 截面配筋和復(fù)核計算234.1配置主筋234.2持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算254.3斜截面抗剪承載力計算264.4持久狀況斜截面抗彎極限承載能力驗算30第5章 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度驗算31第6章 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗算33第7章支座計算367.1確定支座平面尺寸367.2確定支座的厚度377.3驗算支座偏轉(zhuǎn)

19、情況387.4驗算支座的抗滑穩(wěn)定性39第8章邁達斯電算圖40第9章結(jié)論42參考文獻43致謝44附錄外文資料翻譯45石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第1章設(shè)計依據(jù)1.1工程概況：本橋為北京市某公路上的一座橋，無通航要求。設(shè)計全橋全長48米，橋兩邊與 公路平穩(wěn)連接，以保證車輛運行的舒適平穩(wěn)性。1.2技術(shù)標準1）路線道路等級：一級道路2）設(shè)計行車速度：60km/h3）橋面總寬，雙向四車道，兩側(cè)設(shè)人行道、安全帶4）車輛荷載標準：汽車荷載按公路【I級，人群荷載為3.0kN/m25）通航標準：無通航要求6）設(shè)計洪水頻率：100年一遇4）橋面坡度：橫坡1.5%、縱坡2%或參考規(guī)范設(shè)計1.3地質(zhì)條件該處的地質(zhì)條件較差，

20、表層4米的范圍內(nèi)為沙爍石土，接著為2.5米的粘土，中 層有5米以上沙爍石土，下層為灰延。1.4主要材料1）混凝土：混凝土空心簡支板和較縫采用C40混凝土2）鋼材：采用R235鋼筋、HRB335鋼筋1.5方案比選在橋梁方案比選中，要注意以下四項主要標準：安全、功能、經(jīng)濟與美觀。其 中以安全與經(jīng)濟為重。安全標準可從行車安全、通航安全、基礎(chǔ)地質(zhì)條件的安全與施 工安全等幾個方面考慮。行車安全主要通過橋面設(shè)施的布置來實現(xiàn)。橋梁的功能包括 兩個方面：一是跨越障礙（河流、山谷或線路），二是承受/荷載。在比選方案時，應(yīng) 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計選擇傳力路線直接、簡捷的結(jié)構(gòu)形式，以保證結(jié)構(gòu)受力的合理性。過去對橋下

21、的功能 重視不夠，現(xiàn)在由于航運事業(yè)的發(fā)展，需要十分重視橋下的通航凈空。經(jīng)濟性主要從 造價、工期及養(yǎng)護維修方面考慮。造價：主要包括材料費、人工費及機具設(shè)備費；人 工費和機具設(shè)備費的標準各地區(qū)有很大差別，可根據(jù)概預(yù)算定額標準進行估算：養(yǎng)護 及維修：橋梁在規(guī)定使用期限內(nèi)經(jīng)常維修費用的多少需要考慮，混泥土橋的養(yǎng)護和維 修費用比剛橋要低得多，當(dāng)遭受軍事或自然因素破壞后的修復(fù)，梁式橋比拱式橋方便。 至于橋梁美觀，我國基本建設(shè)的方針是“經(jīng)濟、適用和在可能條件下注意美觀”，大 量的公路橋和鐵路橋設(shè)計時應(yīng)遵守這一要求，但在特大橋'城市橋以及位于風(fēng)景區(qū)的 橋梁，應(yīng)注意選擇美觀的橋型方案。鑒于地質(zhì)、地形情況

22、。該處地勢平緩，故比選方案主要釆用簡支梁橋和連續(xù)梁橋 形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟、美觀的設(shè)計原則，我初步擬定了三個方案。方案一：混凝土簡支T型梁橋本橋的橫截面采用T型截面。防收縮鋼筋采用下密上疏的要求布置所有鋼筋的焊 縫均為雙面焊，因為該橋的跨度較大，預(yù)應(yīng)力鋼筋釆用特殊的形式布置，這樣不僅有 利于抗剪，而且在拼裝完成后，在橋面上進行張拉，可防止梁上緣開裂。優(yōu)點：制造簡單，整體性好，接頭也方便，而且能有效的利用現(xiàn)代高強材料，減 少構(gòu)件截面，與鋼筋混凝土相比，能節(jié)省鋼材，在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫等。缺點：預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，使橋面鋪裝加厚等。施工方法：采用預(yù)制拼裝法（后張法）施工，即

23、先預(yù)制T型梁，然后用大型機械 吊裝的一種施工方法。其中后張法的施工流程為：先澆筑構(gòu)件混凝土，并在其中預(yù)留 孔道，待混凝土達到要求強度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入預(yù)留的孔道內(nèi)，將千斤頂支承與 混凝土構(gòu)件端部，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，使構(gòu)件也同時受到反力壓縮。待張拉到控制拉力 后，即用夾片錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持其預(yù)壓應(yīng) 力。最后，在預(yù)留孔道內(nèi)壓注水泥漿。使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土粘結(jié)成為整體。方案二：混凝土連續(xù)箱形梁橋本橋采用單箱單室的截面形式及立面圖，因為跨度很大（對連續(xù)梁橋），在外載 和自重作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩大 于跨中截面的正彎矩，因此

24、，采用變截面梁能符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，變截面梁的變 化規(guī)律采用二次拋物線。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平順舒適，伸縮縫少，抗震能力強，線條明快 簡潔，施工工藝相對簡單，造價低，后期養(yǎng)護成本不高等。缺點：橋墩處箱梁根部建筑髙度較大，橋梁美觀欠佳。超靜定結(jié)構(gòu)，對地基要求 高等。施工方法：采用懸臂澆筑施工，用單懸臂一連續(xù)的施工程序，這種方法是在橋墩 兩側(cè)對稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋，移動機具、 模板繼續(xù)施工。方案三：混凝土空心板橋本橋橫斷面采用8快空心混凝土板優(yōu)點：預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過高強鋼筋對混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特 性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)

25、輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡單，制作方便， 方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。鉄點：行車不順，同時橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較高。施工方法：釆用預(yù)置裝配（先張法）的施工方法，先張法預(yù)制構(gòu)件的制作工藝是 在澆筑混凝土之前先進行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，并將其臨時固定在張拉臺座上，然后按照 支立模板一一鋼筋骨架成型一一澆筑及振搗混凝土一一養(yǎng)護及拆除模板的基本施工 工藝，待混凝土達到規(guī)定強度，逐漸將預(yù)應(yīng)力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間 的黏結(jié)作用，使構(gòu)件獲得預(yù)應(yīng)力。表11方案比選表方案設(shè)計方案一設(shè)計方案二

26、設(shè)計方案三適用性各梁受力相對獨立，避免超靜定梁的復(fù)雜問題，行車較舒適。箱形截面抗扭剛度大， 可以保證其強度和穩(wěn)定 性，有效的承擔(dān)正負彎 矩，橋梁的結(jié)構(gòu)剛度大， 變形小，行車平穩(wěn)舒適?？招陌褰孛?，減輕了自 重，而且能充分利用材 料，構(gòu)件外形簡單，制 作方便，方便施工，施 工工期短。美觀性構(gòu)造簡單，線條簡潔全橋線條簡潔明快，與用 圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，W 型美觀全橋線條簡潔，但橋孔0 度多，因此顯得有些繁自 影響橋型美觀上表施工難易等跨徑布賈,細部尺寸 相同，可以重復(fù)利用模 板預(yù)制，施工較為方 便。相對簡支梁橋的施工 要更復(fù)雜。相對于簡支T型梁和連 續(xù)箱形梁施工較簡單。經(jīng)濟性等截面形式能大壘節(jié) 約模

27、板，加快建橋進 度，簡易經(jīng)濟，但不能 充分利用截面作用，基 礎(chǔ)設(shè)計雖大。連續(xù)梁剛度大，變形小，伸! 能充分利用高強材料的特性 結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力強。充分發(fā)揮了高強材料的 特性，而且提高了混凝 的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕 型化。后期養(yǎng)護成本較 高從安全性來講，三方案均能滿足行車安全和通航要求，但是混凝土簡支空心 板橋的施工技術(shù)更加成熟，施工安全性能高。從功能性來講，混凝土T形梁橋的行車 條件好，更加平順，且承載能力好。從經(jīng)濟性來講，混凝土簡支空心板橋使用的設(shè)備 少，鋼材使用量相對較少，不像混凝土連續(xù)箱型梁橋跟鋼構(gòu)橋那樣多，造價上面也較 低。從美觀性來講，很顯然箱型更加漂亮。因為橋梁比選的四個主要標準

28、中安全跟經(jīng)濟放在首要位置，所以盡管箱型梁 橋更加漂亮，我們還是選擇外觀不是那么耀眼但是安全性跟經(jīng)濟性更加好的混凝土空 心簡支板橋。12第2章 總體布置和結(jié)構(gòu)尺寸2.1設(shè)計資料2.1.1橋梁跨徑和橋?qū)挊蜷L：48m梁髙:80cm跨徑：標準跨徑人=16.00m；計算跨徑/ = 15.60m o橋面凈空：1.0m+ 12.0m + 1.0m2.1.2設(shè)計荷載汽車荷載：公路二級；人群荷載：3.0kN/m2o2.2主梁截面尺寸擬定取橋面凈空為凈1.0m + 2x6.0m+1.0m,全橋?qū)挷捎?塊C40預(yù)制混凝土空心板, 每塊空心板寬174cm,空心板全長15.96m。全橋空心板橫斷面布宣和每塊空心板截 面

29、及構(gòu)造尺寸如下圖。圖21 橋梁橫斷而圖（尺寸單位：cm）圖22中跨空心板截而構(gòu)造及尺寸（尺寸單位：cm）圖23邊跨空心板截而構(gòu)造及尺寸（尺寸單位：cm）第3章結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算3.1內(nèi)力計算說明橋梁的內(nèi)力計算包括多個方面，主要作用就是為了計算在各種條件下橋梁所能承 受的負重，以及什么情況下達到橋梁的極限狀態(tài)，從而保證施工和使用的安全。橋梁 的內(nèi)力計算主要包括行車道板的內(nèi)力計算、 主梁內(nèi)力計算。下面來做具體介紹。3.2幾何特性計算3.2.1毛截面面積AA = 174x70-2x46x14-4x-2x(-!-x5x2.5 + 5x2.5 + -x9x5)2 2 2=7485.8cm23.2.2毛截面重心

30、位置全截面對1/2板高處的靜矩:洛。上® »(嚴 + 3。) + 5><2.5心3+嚴56(3嚀=2828.3cm2餃縫的面積:= 2x(1x5x9,2.5x94x2.5x5) = 102毛截面重心離1/2板高處的距離為:鵲心映向下移）錢縫重心離1/2板高處的距離為:2828.3-102.5=27.6cm323空心板毛截面對其重心軸的慣矩I由圖3-4,每個挖空的半圓面積為A ：=1/?2=-x232= 83 lcm22 2半圓重心軸:4R4x233兀=97.6mm半圓對其自身重心軸00的慣矩為I：T =000686d4 = 0.00686 x464 =30715

31、cm4由此得空心板毛截面對重心軸的慣矩I：174X7O3r 46x431I = -174x70x0.382-2x +46x14x0.3* -2xl662x9.76212 12 .=2.48xl0lomm4(忽略了較縫對自身重心軸的慣矩)空心板截面的抗扭剛度可簡化為圖4的單箱截面來近似計算：_ 4b2h2 _ 4x(174-8)2x(70-7)2T= 2h 功二 2x(70-7) 2x(174-8) 3022= 166.2xlOl(,cm4O圖31挖空半圓構(gòu)造（尺寸單位：cm）圖3-2計算Ip的空心板截而簡化圖（尺寸單位：cm）3.3作用效應(yīng)計算3.3.1永久作用效應(yīng)計算空心板自重（第一階段結(jié)構(gòu)

32、自重）幻& =Ay=7485.8x 10如25= 18.71 KN/m橋面系自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）g2人行道板及欄桿重力參照其他橋梁設(shè)計資料，單側(cè)重力取用12KN/mo橋面鋪裝上層6cm瀝青混凝土，下層采用采用等厚度10cm水泥混凝土，則全橋 寬鋪裝每延米總重為：（0.06x23+0.1x25） xio=38.8KN/m上述自重效應(yīng)時在各空心板形成整體后，再加至板橋上的，精確地說由于橋梁橫 向彎曲變形，各板分配到的自重效應(yīng)應(yīng)是不相同的，本橋為計算方便近似按各板平均 分擔(dān)來考慮，則每塊空心板分攤到的每延米橋面系重力為：12x2+38.8g2=-=7.85KN/m餃縫重（第二階段結(jié)構(gòu)自重

33、）亦=（102.5 + 1x60）x10 x24 = 0.39KN/m由此得空心板的每延米總重力&為:g 1=91=1 &7lkN/m （第一階段結(jié)構(gòu)自重）g【=g2+g3=7.85+0.39=&24KN/m （第二階段結(jié)構(gòu)自重）纖&=g +g【|=l&71+8.24=26.95KN/m莊此可計算出簡支空心板永久作用（自重）效應(yīng)，計算結(jié)果見表3.1。表3.1永久作用效應(yīng)匯總表項目作用效應(yīng)M（kNm）作用效應(yīng)Q（kN）荷載種類g(KN/m)l(m)跨中1/4跨支點1/4跨跨中一期宜載18.7115.60506.8380129.9564.970二期恒載&am

34、p;2415.60169.74127.343.521.760恒載合計26.9515.60676.54507.4173.586.7303.3.2可變作用效應(yīng)計算本橋汽車荷載采用公路一11級荷載，它由車道荷載及車輛荷載組成。橋規(guī)規(guī) 定橋梁結(jié)構(gòu)整體計算采用車道荷載。公路一I級的車道荷載由均布荷載和集中荷載兩 部分組成，分別為：qk=10.5x0.75=7.875KN/mPk=180+（360警15.6-5） x0 75=166 8KN/皿的而在計算剪力效應(yīng)時，集中荷載標準值人應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，即計算剪力時Pk =1.2xPk=l .2x 166.8=200.16KN按橋規(guī)車道荷載的均布荷載應(yīng)滿布于

35、使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上, 集中荷載標準值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值處。多車道橋梁上還應(yīng)考 慮多車道折減，四車道折減系數(shù)為0.67。（1）汽車荷載橫向分布系數(shù)計算i_空心板的荷載橫向分布系數(shù)跨中和懇處按較接板法計算，支點處按杠桿原理法計 算，支點至4舟之間按直線內(nèi)插求得。1）跨中及2處的荷載橫向分布系數(shù)計算首先計算空心板的剛度系數(shù)人由前面計算:4Glr/=2.48xlO,ow/n4/T = 166.2xlO,omm4h = 175cm = 1740/zz/w/ = 15.6/w = 15600""將以上數(shù)據(jù)代入，得:y=5.82.48 xlO10166

36、.2 x IO10x(174015600)2 =0.0011求得剛度系數(shù)后，即可按其査公路橋涵設(shè)計手冊（梁橋）上冊第一篇附錄（二） 中8塊板的較接板橋荷載橫向分布影響線表。由內(nèi)插得到r=0.0011時1號至4號板 的荷載橫向分布影響線值，計算結(jié)果列于表3.2中。由表3.2畫出各板的橫向分布影 響線，并按橫向最不利位置布載，求得二車道下各板在不同荷載作用下的橫向分布系 數(shù)。各板的橫向分布影響線及橫向最不利布載見圖36。由于橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)對稱， 所以只需計算1號至4號板的橫向分布影響線坐標值。1號板隔汽=*工7 汽=£(0.220+0.140 + 000+0.078) = 0.265人群

37、荷載:表3. 2各板荷載橫向分布影響線坐標值表作用位置板號1234567810.2410980.1510.1170.0920.0750.0650.06020.1980.1940640.1270.1000.0820.0700.06530.1510.1640690.1480.1160.0950.0820.07540.1170.1270.1480.1590.1430.1160.1000.092各板荷載橫向分布系數(shù)計算如下（參照圖3-3）加人=人=0.260+0.052 = 0.3122號板叫汽=5 工 汽=*(090+060+0.120+0.080)= 0.275人群荷載：加人=y % 人=0.22

38、0 + 0.060 = 0.2803號板叫汽=丄工久汽=-(0.160 + 0.160 + 0.130 + 0.090)= 0.2702 2人群荷載:加人=工久人=030+0.070 = 0.2054號板叫汽工 =£( 020+055 + 06() + 004)= 0.270人群荷載:加人=> a 人=0.100+0.084 = 0.184石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計16L-CLO.；35 U51316C3弭吐分偽毗圖33各板橫向分布影響線及橫向最不利布裁圖（尺寸單位：cm）各板橫向分布系數(shù)計算結(jié)果匯總于表3.3。由表3.3中數(shù)據(jù)可以看出：兩行汽車 作用時，2號板為最不利。為設(shè)計和施

39、工方便，各空心板設(shè)計成統(tǒng)一規(guī)格，同時考慮 到人群荷載與汽車荷載效應(yīng)相組合，因此，跨中和1/4處的荷載橫向分布系數(shù)偏安全 地取下列數(shù)值：加人=0.280表3.3各板荷載橫向分布系數(shù)匯總表板號橫向分布系數(shù)1234叫汽0.2650.2750.2700.270加人0.3120.2800.2050.1842）車道荷載作用于支點處的荷載橫向分布系數(shù)計算支點處的荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理法計算。由圖3-7, 34號板的橫向分布系數(shù)計算如下：圖3-4支點處荷載橫向分布影響線及最不利加載圖（尺寸單位：cm）兩行汽車：m?汽十1.0 = 0.5人群荷載：m人=03）支點到%處的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插求得空心板

40、的荷載橫向分布系數(shù)匯總于表3.4。表3.4空心板的荷載橫向分布系數(shù)作用位置作用種類跨中至%處支點汽車荷載人群荷載0.2750.2800.5000汽車荷載沖擊系數(shù)計算橋規(guī)規(guī)定汽車荷載的沖擊力標準值為汽車荷載標準值乘以沖擊系數(shù)"；“按 結(jié)構(gòu)基頻/的不同而不同，對于簡支板橋：當(dāng) / < 1.5Hz 時， = 0.0 ;當(dāng) />14H 時，“=0.4 ;當(dāng) 1 .5Hf<14 時，/ = 0.1767yift0. o式中：I結(jié)構(gòu)的計算跨徑（m）；E結(jié)構(gòu)材料的彈性模N/m2；/c結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩m4；叫結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量，叫= G/£；g重力加速度，g=

41、9.81m/s<>由前面計算，G = 22.243 / m = 22.24 xlN/mI = 15.6mIc =2.48xlOlo?nm4 =2.48xl0"2m4p25xl04xl0“x248xlo"V 22.24X103 9.81由公預(yù)規(guī)査得C40混凝土的彈性模量E = 3.25xlO4Mpa,代入公式得: = 3.85(Hz)則:“ =0.1767 In 3.85 - 0.0157 = 0.2221 I “ = 1.222可變作用效應(yīng)計算石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計1)車道荷載效應(yīng)計算車道荷載引起的空心板跨中及齊截面的效應(yīng)(彎矩和剪力)時，均布荷載 qk應(yīng)滿布于

42、使空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載Pk (或人)只作用 于影響線中一個最大影響線峰值處，見圖35?？缰薪孛鎻澗兀?quot;汽=+ Pkyk)(不計沖擊時)車道荷載：不計沖擊：M汽=lx0.275x(105x30.42 + 222.4x3.9) = 326.4(kN/m)計入汽車沖擊“汽=(1 +“)舸仏以+也)=1.222 x 1x 0.275 x (105x 30.42+222.4x 3.9)= 398.8(KN/m)剪力：除=£m( q 尸(不計沖擊時)車道荷載：不計沖擊除+= lx0.275x 105xl.95 + 266.9x=42.3(KN)計入沖擊喩=(l+

43、“)§m仏依+ R%)(= 1.222xlx0.275x 105x 1.95+ 266.9 x-l2丿= 51.7(kN)"4截面(參照圖35)彎矩：M汽(幺依+ %)(不計沖擊時)兩行車道荷載：不計沖擊 M汽=1 x 0.275 x(105x 22.82 + 222.4 x 2.925 ) = 244.8 (kN/m)計入汽車沖擊M汽+= 1.222xlx0.275x(10.5x 22.82 + 222.4 x 2.925)=299.1 (kN/m)剪力：除=m( q GR+ 了(不計沖擊時)兩行車道荷載：不計沖擊除=§m(弘依+ RyJ= lx0.275x(1

44、05x5.8 + 266.9x 扌=71.8(kN)計入沖擊除=(1 +“)舸仏俄+ R%)=1.222x1 x0.275xf 10x5.84-266.9x2I4丿= 87.7(kN)支點截面計算支點截面由于車道荷載產(chǎn)生的效應(yīng)時，考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨長的變 化，同樣均布荷載標準值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載 標準值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線的峰值處，見圖36。不計沖擊K. = 1 x 0.275 x 105 x 7.8+* X (0.5 0.275) x 罟 x 10.5 + 266.9 x 1 x 0.5 = 160.6 (kN)計入沖擊 V=1.222

45、x 156.3 = 192.8(kN)2)人群荷載效應(yīng)人群荷載是一個均布荷載，其大小按橋規(guī)取用為3.5kN/m2o本橋人行道寬度 為凈寬1.0m,因此A=3.5xl.0 = 35(kN/m)o人群荷載產(chǎn)生的效應(yīng)計算如下(參照 圖35及圖3-6 )<>跨中截面彎矩：M人二m 人q人0耐=0280x35 x30.42 = 29.8(kN / m)剪力：= mAq人必=0.280x35xl.95 = 1.91(kN)石家莊鐵道人學(xué)畢業(yè)設(shè)計Pk=222 4kNI I II I I I I I I I I I 5kN/m靜啊腸強1/4=3. 9mQ =30. 42m2P k=266. 9kN

46、/P-z7.finl/P-7BrrTr*1圖35簡支空心板跨中截而內(nèi)力影響線及加載圖ll I U 5 'IQ =5. 85mi/4sX9r圖3-6簡支空心板/4截面內(nèi)力影響線及加載圖丄截面彎矩：冊人=0.280x35x22.82 = 22.4(kN/m)剪力：=0.280x35x5.85 = 5.1(kN)支點截面剪力以=0.280x35 x 7.8 一£ x 號 x( 0.28-0)x35 = 956(3)可變作用效應(yīng)匯總于表3.5中V 14.fi/7H4I丨丨丨丨丨丨I I丨丨I I I丨丨丨丨丨I g1312二"1 _ J人恥岸.如劇M圖37支點剪力計算簡圖表

47、3. 5可變作用效應(yīng)匯總表彎矩M(kNm)剪力N（冊）跨中"4跨中"4支點車道荷載（兩行）不計沖擊系數(shù)326.4244.842.371.8160.6x(l + “)398.8299.151.787.7192.8人群荷載29.822.41.9159.563.4作用效應(yīng)組合按橋規(guī)公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行效 應(yīng)組合，并用于不同的計算項目。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的基本組合表達式為:yoSitd =乙(1.2Sc +1 ASQlk +O.8xl.4S0Jt)式中：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋?qū)傩?=0.9;S"d效應(yīng)組合設(shè)計值;S依永久作用效應(yīng)

48、標準值;Sg汽車荷載效應(yīng)(含汽車沖擊力)的標準值;S外人群荷載效應(yīng)的標準值。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合：、作用短期效應(yīng)組合表達式：Sy =S& +0.7xSolt +10xSm式中：Sm作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值;永久作用效應(yīng)標準值;不計沖擊的汽車荷載效應(yīng)標準值;S®人群荷載效應(yīng)的標準值。作用長期效應(yīng)組合表達式：qig+ 0.4x5式中：各符號意義見上面說明。橋規(guī)還規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)需進行彈性階段截面應(yīng)力計算時，應(yīng)釆用標準值效應(yīng)組合，即此時效應(yīng)組合表達式為：s = s鼻 + SQlk + S 妙式中：S標準值效應(yīng)組合設(shè)計值；Sg“Sq“,S呼

49、永久作用效應(yīng)、汽車荷載效應(yīng)（計入汽車沖擊力）、人群荷載效應(yīng)的標準值。根據(jù)計算得到的作用效應(yīng)，按橋規(guī)各種組合表達式可求得各效應(yīng)組合設(shè)計值,現(xiàn)將計算匯總于表3.6中。序號作用種類彎矩（冊脫）剪力（冊）跨中Z/4跨中"4支點作用 效應(yīng) 標準 值永久作用效應(yīng)gl506.8380.1064.97129.95gn169.74127.3Q21.7643.5g =+(%)676.54507.4Q86.73173.5可變作用效應(yīng)車道荷載不計沖擊326.4244.842.371.8160.6x(1 + ")Sq“398.8299.151.787.7192.8人群荷載抵29.822.41.915

50、.19.56承載 能力 極限 狀態(tài)基本組 合九(1)811.8608.90104.1208.2叫(2)558.3418.772.4122.8269.9().8 x 145郎(3)33.425.12.15.710.7s迪=(1)+(2)+(3)1403.51052.774.5232.6488.8正常使用極限作用短期效應(yīng)組合幾S碰676.54507.4086.73173.507Su(5)228.5171.429.650.3112.4狀態(tài)Sa(6)29.822.41.915.19.56s辺=（4）+（5）+（6）934.8701.231.5142.1295.5使用長 期效應(yīng) 組合孔Sg(7)676.

51、54507.4086.73173.5°4S的(8)130.697.916.928.764.2（）戀s11.928.960.7642.043.824S“=(7)+(8)+(9)819.0614.317.7117.5241.6彈性階段 截面 應(yīng)力 計算標準值效應(yīng)組合SSe(10)676.54507.4086.73173.5Sg(11)398.8299.151.787.7192.8S"(12)29.822.41.915.19.56S=(10)+(ll) + (12)1105.1828.953.6179.5375.966第4章 截面配筋和復(fù)核計算4.1配置主筋由持久狀況承載能力極限

52、狀要求的條件來確定受力主筋數(shù)量，空心板截而可換算 成等效工字型截面來考慮。換算原則是面積相等、慣性矩相同，本設(shè)計令空心板中圓 面積及慣性矩與工字型截面中開口部分面積和慣性矩相同。由bkhk = £ x 462 + 8 x 46 = 2030 (cm2)2030cth2右族=畀,+ 2 x 0.00686 x464+2x831x(8.06 + 4)2 =305121(cm)4把b嚴代入丄儀尼= 305122加° ,求得=4 2 £： , bk =2030404=47.8(cm) o則得等效工字形截面的上翼緣板厚度hf:叫=y上一牛二 35-罟=13.8(cm)等效工

53、字形截面的下翼緣板厚度知:hf =JT-y = 35-竽= 13.8 (cm)等效工字形截面的肋板厚度：b = bf -2bk =174-2x47.8 = 78.4(cm)等效工字形截面尺寸見圖4J。估算普通鋼筋時，可先假定x<hf ,則由下式求得受壓區(qū)高度X ,設(shè) 九）=方-ajts =7 0-4= 6© c）mQ60 ）。由公預(yù)規(guī)，/0 = 0.9, C40, fcJ =18.4MPa «由表 3.6A/hJ =14035kN/m = 14035xl06N/mm, hf = 1740mm ,代入上式得：0.9x14035x106<18.4x1740xx660-|整理后得：x2 - 1320x+78907 <0求得：x = 62.8mm < hf = 138mm > 且 x v 芻九）=0.4人）=264mm圖41空心板換算等效工字形截面（尺寸單位：cm）說明中和軸在翼緣板內(nèi)，可用下式求得普通鋼筋面積人：=7180mm4b； _ 18.4x1740x62.8P= 280說明按受力計算不需要配置縱向鋼筋，現(xiàn)按構(gòu)造要求配置。選用24根直徑為20mm的HRB335鋼筋A(yù).=24x 兀；L =7536mm2>718