橋梁工程課程設(shè)計---12m跨徑裝配式空心板橋設(shè)計

1、<p>　　題目 12m跨徑裝配式空心板橋設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一部分 橋梁工程課程設(shè)計任務(wù)書………………………………………1</p><p>　　第二部分 橋梁工程課程設(shè)計計算書………………………………………2</p><p>　　一 計算空心板截

2、面幾何特性……………………………………………2</p><p>　　二 主梁內(nèi)力計算…………………………………………………………3</p><p>　　三 持久狀況承載能力極限狀態(tài)下的截面設(shè)計、配筋和驗算…………10</p><p>　　四 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度驗算……………………14</p><p>　　五 持久狀況正常使用

3、極限狀態(tài)下的撓度驗算…………………………15</p><p>　　第一部分 橋梁工程課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　學(xué)年學(xué)期：2010-2011-II</p><p>　　專業(yè)班級：2008級1、2、3班（道路橋梁工程方向）</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：周光偉</b></p><p&g

4、t;　　設(shè)計時間：第17、18周</p><p><b>　　學(xué)時周數(shù)：2</b></p><p><b>　　一、設(shè)計目的</b></p><p>　　橋梁工程課程設(shè)計是土木工程專業(yè)道橋方向《橋梁工程》專業(yè)課教學(xué)環(huán)節(jié)的有機組成部分，其目的在于通過橋梁工程設(shè)計實踐的基本訓(xùn)練，深化掌握本課程的實用理論與設(shè)計計算方法，為今后獨

5、立完成橋梁工程設(shè)計打下初步基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、設(shè)計任務(wù)及要求</b></p><p>　　設(shè)計題目：裝配式鋼筋混凝土空心簡支板設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計資料:</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)跨徑：12m（墩中心距離） </p><p>　　橋

6、面凈空：凈-7m＋2×1.5m＝10m</p><p>　　設(shè)計荷載：公路-I級，人群荷載3.0 kN/m2</p><p>　　橋面鋪裝：表層為3cm厚瀝青砼，下為6 cm厚防水砼。</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容：</b></p><p>　　1. 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)</p>&

7、lt;p>　　2. 主梁內(nèi)力計算與內(nèi)力組合</p><p>　　3. 主梁正截面抗彎強度計算與配筋、斜截面抗剪強度核算與配筋；</p><p>　　4. 主梁裂縫寬度驗算</p><p><b>　　5. 主梁變形驗算</b></p><p>　　6.繪制空心板梁一般構(gòu)造圖；</p><p>

8、;　　7.繪制空心板梁配筋圖。</p><p>　　圖幅尺寸按A3圖紙繪制。</p><p>　　第二部分 橋梁工程課程設(shè)計計算書</p><p>　　該橋是橋面凈寬為10m的板橋，由10塊裝配式預(yù)制空心板拼裝而成，混凝土等級為C40，板厚為600mm，寬990mm，板與板之間留有1.11cm的縫隙用于灌注砂漿。中板截面圖如下圖所示：</p><

9、;p>　　一、計算空心板截面幾何特性</p><p><b>　　1、毛截面面積計算</b></p><p><b>　　2、毛截面重心位置</b></p><p>　　全截面對板高處的靜矩為：</p><p><b>　　鉸縫的面積為：</b></p>&

10、lt;p>　　毛截面重心離板高的距離為：</p><p>　　鉸縫重心到板高的距離為：</p><p>　　3、毛截面慣性矩計算</p><p>　　鉸縫對自身重心軸的慣性矩為：</p><p>　　單個挖空孔部分對板高處的慣性矩為：</p><p>　　空心板截面對其重心軸的慣性矩為：</p>&

11、lt;p>　　空心板截面的抗扭剛度可簡化為下圖所示的箱型截面進行近似計算</p><p><b>　　抗扭剛度為：</b></p><p><b>　　二、主梁內(nèi)力計算</b></p><p>　　1、永久作用效應(yīng)計算</p><p>　?。?）空心板自重（一期恒載）：</p>

12、<p><b>　?。?）二期恒載：</b></p><p><b>　　瀝青砼、防水砼：</b></p><p><b>　　鉸接縫自重：</b></p><p><b>　　欄桿自重：</b></p><p><b>　　所以： &

13、lt;/b></p><p>　　由此可以計算出空心板永久作用效應(yīng)：</p><p>　　現(xiàn)在將計算結(jié)果列于下表中： 表1-1</p><p>　　2、可變作用效應(yīng)計算</p><p>　　設(shè)計荷載為公路—Ⅰ，車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：<

14、/p><p><b>　　計算彎矩時：</b></p><p><b>　　計算剪力時：</b></p><p><b>　　（1）沖擊系數(shù)計算</b></p><p><b>　?。ㄆ渲校?lt;/b></p><p>　　由于，，故可按

15、丅式計算汽車荷載的沖擊系數(shù)：</p><p>　　當(dāng)行車道為兩車道是不進行車道折減，故取折減系數(shù)</p><p>　?。?）汽車荷載橫向分布系數(shù)計算：空心板跨中截面和截面處的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　按鉸接板法計算，支點處荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理法計算，支點至截面的荷</p><p>　　載橫向分布系數(shù)按直線變化。</p&

16、gt;<p>　　、跨中及截面處荷載橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　空心板的剛度參數(shù)為：</p><p>　　計算跨中荷載影響線豎標(biāo)值： </p><p>　　荷載橫向分布系數(shù)按丅式計算：</p><p>　　按下圖方式布置荷載為最不利，各板荷載橫向分

17、布系數(shù)計算見表。 </p><p>　　橫向分布系數(shù)匯總?cè)缦拢?lt;/p><p>　　由上表可知，4號板的汽車荷載橫向分布系數(shù)最大，而人群荷載對板梁的作用相比于汽車荷載的作用要小得多，因此，為設(shè)計和施工方便，各空心板設(shè)計成統(tǒng)一規(guī)格，選用4號板的橫向分布系

18、數(shù)作為設(shè)計依據(jù)，跨中和截面處的荷載橫向分布系數(shù)取下列數(shù)值：， </p><p>　　、支點處荷載橫向分布計算：按杠桿原理法計算4號板的荷載荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　所以，4號板在支點處荷載橫向分布系數(shù)為：</p><p><b>　　， </b></p><p>　　、支點到截面處荷載橫向分布系數(shù)按直線

19、內(nèi)插得到。</p><p>　　(3)可變作用效應(yīng)計算</p><p>　　計算車道荷載引起的空心板跨中及處截面的效應(yīng)時，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于影響線中一個最大影響線峰值處。</p><p><b>　　3.1.1跨中彎矩</b></p><p>　　按跨中彎矩

20、影響線，計算得出彎矩影響線的面積為：</p><p>　　沿橋垮縱向與位置對應(yīng)的內(nèi)力影響線最大坐標(biāo)值</p><p><b>　　故得：</b></p><p>　　人群荷載引起的最大彎矩：</p><p><b>　　3.1.2跨中剪力</b></p><p>　　剪力影響

21、線面積：，故：</p><p><b>　　3.2.1截面彎矩</b></p><p>　　彎矩影響線的面積為：</p><p>　　沿橋垮縱向與位置對應(yīng)的內(nèi)力影響線最大坐標(biāo)值</p><p><b>　　故得：</b></p><p>　　人群荷載引起的最大彎矩：</

22、p><p><b>　　3.1.2截面剪力</b></p><p>　　剪力影響線面積：，故：</p><p><b>　　3.3支點截面剪力</b></p><p>　　考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨徑的方向的變化，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值只能作用于相應(yīng)影響

23、線最大豎標(biāo)處。荷載布置如下圖示：</p><p>　　荷載作用匯總?cè)缦卤硭荆?lt;/p><p>　　三、持久狀況承載能力極限狀態(tài)下的截面設(shè)計、配筋和驗算</p><p><b>　　1、配置主筋</b></p><p>　　由持久狀況承載能力極限狀態(tài)要求的條件來確定受力主筋數(shù)量，空心板截面可換算成等效工字形截面來考慮。換

24、算原則是面積相等、慣性矩相同，在本預(yù)制板中令空心板中圓面積及慣性矩與工字形截面開口部分面積和慣性矩相同。</p><p><b>　　即：，</b></p><p><b>　　解得：，</b></p><p>　　空心板等效工字形截面如圖所示：</p><p>　　因此，等效工字形截面的上下翼緣板

25、厚度為：</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　腹板厚度為：</b></p><p>　　假設(shè)截面受壓區(qū)高度，設(shè)有效高度：，則正截面的承載力為：</p><p><b>　　解得：且</b></p><p>　　計算結(jié)果說

26、明受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，因此可安高為，寬為的矩形截面計算配筋。</p><p>　　選用12根22mm的HRB335鋼筋，實配面積為：，配筋如下圖所示：</p><p><b>　　配筋率：</b></p><p><b>　　鋼筋凈距：及</b></p><p>　　2、持久狀況截面承載能力極限

27、狀態(tài)計算</p><p>　　按實際配筋計算截面有效高度為：</p><p>　　則該板實際抗彎極限承載能力為：</p><p>　　滿足截面承載能力要求。</p><p>　　3、斜截面抗剪承載力計算</p><p>　　4號板的跨中剪力和支點剪力分別為：</p><p><b>　

28、　， </b></p><p>　　3.1截面尺寸檢查：</p><p>　　截面有效高度為：，那么</p><p><b>　　截面尺寸滿足要求。</b></p><p>　　3.2檢查是否要根據(jù)計算配筋：</p><p><b>　　，</b></p&g

29、t;<p>　　故可在梁跨中的某一長度范圍內(nèi)按構(gòu)造配筋，其余區(qū)段按計算配筋。</p><p>　　的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為：</p><p>　　，即：由跨中向兩邊3500mm范圍內(nèi)按照構(gòu)造要求配筋，其余區(qū)段按照計算配筋。</p><p><b>　　4、箍筋設(shè)計</b></p><p

30、>　　該預(yù)制板只配置箍筋，不設(shè)彎起鋼筋和斜筋。</p><p>　　距離支座處的剪力值為：</p><p>　　選用直徑10mm的HRB335雙肢箍筋，則箍筋截面面積</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　箍筋間距：</b></p><p>

31、;　　根據(jù)規(guī)范，箍筋間距在支座至一倍梁高的范圍內(nèi)不宜大于100mm，所以箍筋間距取如下值：</p><p>　　在支座中心向跨徑長度方向的1200mm范圍內(nèi)，設(shè)計箍筋間距；爾后至跨中截面統(tǒng)一取箍筋間距。</p><p>　　箍筋配筋率為：，滿足要求。</p><p>　　5、斜截面抗剪承載力復(fù)核</p><p>　　5.1距支座處抗剪承載力驗

32、算</p><p>　　橫坐標(biāo)，正截面有效高度。</p><p>　　取投影長度，則斜截面頂端位置：</p><p>　　頂端對應(yīng)正截面的剪力和彎矩計算如下：</p><p>　　所以，實義剪跨比m及斜截面投影長度為：</p><p><b>　　，</b></p><p>

33、;<b>　　，</b></p><p>　　斜截面抗剪承載力為：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　5.2箍筋間距變化處截面</p><p>　　橫坐標(biāo)，正截面有效高度。</p><p>　　取投影長度，則斜截面頂端位置：</p>

34、;<p>　　頂端對應(yīng)正截面的剪力和彎矩計算如下：</p><p>　　所以，實義剪跨比m及斜截面投影長度為：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　斜截面抗剪承載力為：</p><p><b&

35、gt;　　滿足要求。</b></p><p>　　四、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度驗算</p><p><b>　　（1）帶肋鋼筋系數(shù)</b></p><p>　　荷載短期效應(yīng)組合設(shè)計值</p><p>　　荷載長期效應(yīng)組合設(shè)計值</p><p><b>　　系數(shù)&l

36、t;/b></p><p><b>　　板式受彎構(gòu)件取</b></p><p><b>　?。?）鋼筋應(yīng)力計算</b></p><p><b>　?。?）鋼筋直徑</b></p><p>　?。?）縱向受拉鋼筋配筋率的計算</p><p><

37、b>　　，取</b></p><p>　　（5）最大寬度裂縫計算</p><p>　　，裂縫寬度符合規(guī)范要求。</p><p>　　五、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗算</p><p>　　（1）換算截面的慣性矩和計算</p><p><b>　　換算系數(shù)</b></p

38、><p><b>　　即：，解得：</b></p><p>　　跨中截面為第二類T形截面。這時受壓區(qū)高度由以下式子確定：</p><p><b>　　則</b></p><p>　　開裂截面的換算截面慣性矩為：</p><p><b>　　全截面換算面積為：</b

39、></p><p><b>　　受壓區(qū)高度為：</b></p><p>　　全截面換算慣性矩為：</p><p><b>　　全截面抗彎剛度：</b></p><p><b>　　開裂截面抗彎剛度：</b></p><p>　　全截面換算截面受拉區(qū)

40、邊緣的彈性抵抗矩為：</p><p>　　全截面換算截面的靜矩為：</p><p><b>　　塑形影響系數(shù)為：</b></p><p><b>　　開裂彎矩：</b></p><p>　　開裂構(gòu)件的抗彎剛度為：</p><p>　　永久作用產(chǎn)生的撓度為：</p>

41、<p>　　汽車荷載產(chǎn)生的撓度為：</p><p>　　人群荷載產(chǎn)生的撓度為：</p><p>　　當(dāng)采用C40混凝土的時候，長期撓度增長系數(shù)為：</p><p>　　消除自重后產(chǎn)生的長期撓度值為：</p><p>　　由荷載短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長期撓度為：</p><p>　　故應(yīng)設(shè)置預(yù)