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1、整体式钢筋混凝土空心简支板设计计算书2007 年 9 月一、技术标准1、设计荷载：行车道：城-A级人行道：3.OKN/H22、桥长：根据实际情况及公路桥涵设计通用规范 JTJ D602004第条的新 建桥梁跨径的要求，确定为跨径等于14.5m的单跨钢筋混凝土空心简支板桥。桥 梁全长43.5m,跨径组合为三等跨3 x 14.5m3、桥面宽度：桥全宽20m中间双向四车道，两侧人行道桥面横向布置为：2X 4 +12 =20 m4m人行道+12m机动车道+4m人行道4、桥面横坡：双向1.5%5、人行道横坡：1.5%&设计安全等级：二级7、 结构重要系数：o =1.08、主要设计材料：(1) 混
2、凝土强度等级：主梁拟用C 30;(2)钢材初步选取:fck =20.1MPaftk =2.01MPafccj =14.3MPaftd =1.43MPaEc =3.00 104MPa混凝土容重:24kN/m3,钢筋混凝土容重25kN/ m3。直径大于或等于 12mn时寸采用HRB335级扌曰标：fyk =335MPafy = fy =300MPaEs=2.0 105 MPa直径小于12mnfl寸采用HPB235级钢筋，指标:fyk =235MPa-210MPaEs =2.1 105MPa9、设计依据：(1) 公路桥涵设计通用规范JTJ D602004(2) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规
3、范JTJ D62-2004(3) 城市桥梁设计荷载标准CJJ 77 98二、结构简介：三等跨混凝土简支空心板桥， 桥梁全长3X14.5m=43.5m桥面宽度20m。施 工方式为整体式现浇，在已有桥墩上设置支座。桥面横坡1.5%，梁高80cm,顶板厚10cm，底板厚10cm，隔板厚度15cm。隔梁及空心由跨中向支座对称布置， 空心长度1m,间距18cm，横隔梁厚度为15cm，两端设有端横隔梁，。计算跨径:l 计二min l°；.05lnI。T150040 11900 mmIn =117001290 =12990mm故:I计二min l°；.05ln Amin 12990;；.
4、05 11900 A12495mm截面面积：A=15.8425-25 X 0.282744=8.7739m2惯性矩：1=0.8437-25 X 0.0063=0.6862 m4四、主梁内力计算（一）、恒载内力计算恒载集度主梁：g1 = 8.7739 25.0 = 219.3475 kN/m横隔板：12.495= 63.36kN/m栏杆:g3 =3.5 2=7kN/m人行道：g4 = 1.48 25 2 = 74 kN/m桥面铺装：g5 =4.1407 23 =95.2361 kN/m合计：g = 458.9436 kN/m : 460kN/m恒载作用下梁产生的内力计算g=460kN/mMx46
5、0 12.4952= 2873.85kN(l 一 x)xx _g x 2Qx哼-g "家）恒载内里计算结果：内力截面剪力Q (kN)弯矩 M (kN m)/ = 02873.850卑l上=3.1237541436.9256732.892壮l* = =6.2475208977.189（二）、活载内力计算采用直接加载求活载内力，公式为：S =（1 + 均上-E mi R y .S所求截面的弯矩或剪力;me =G g式中I 结构计算跨径（m）;结构材料的弹性模量（N/怦），Ie 结构跨中截面惯矩（m4 ）；me 结构跨中处的单位长度质量（kg/m）；G结构跨中处延米结构重力（N/m）;重力
6、加速度，g=9.81(m/s 2)上3.143.0 汉104 汉10° 汇 0.6862汉 9.81fi2 12.4952 .226.4161 103f<14HZ= 9.5HZl>1.5HZL据通规条 = 0.1767 In f -0.0157 =0.38多车道桥涵的汽车荷载折减系数；本桥面为双向四车道，但实际上横向仅能布置三车道，故=0.78 ;mi沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数，整体式现浇板 mi =1.0;P 车辆荷载的轴重或车道荷载；yi 沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。1、跨中截面140kN22.5kN/m12.495跨中弯矩影响线12 49
7、512495Mq =1.38 0.78 3 (14022.5 12.495) = 4248.2kN m4412 495M人=2 (3.0 4 12. 495) = 936.8kN m4140kN37.5kN/mB12.4951*-跨中剪力影响线Qq =1.38 0.78 3 (140 0.5 37.5 0.53 12.495) = 415.2kNQ 人=2 (3 4 0.532、支点截面M q 二 0kN mV Jr | 1f 11 ,F 1! 1f 11 V.""1 1112.495140kN37.5kN/m1.0支点截面处剪力影响线BQq =1.38 0.78 3 (1
8、40 137.5 0.5 1 12.495) =1208.7kNQ 人=2 (3.0 4 0.5 1 12.495) =150.0kN(三) 、内力组合序 号何载类别弯矩(KN/m)剪力(KN)梁端支座跨中梁端支座跨中恒载08977.22873.90车道何载04248.21208.7415.2人群何载0936.8150.037.51.2X010772.73448.701.4 X(+)07259.01902.2633.8+018031.75350.9633.8五、截面设计及强度复核（一）正截面设计：以跨中截面为控制截面，据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D62-2004第条,板底
9、主筋保护层厚度30m,由于荷载较大， 拟配双层筋，则取:as = 55mm, 800-55=745mm1、判断截面类型：hfG b hf （h。一 ）= 14.3 103 20 0.10 （0.745 一 罟）= 19877KN m18031.7KN m故属第一类受弯截面2、求受压区咼度X据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D622004公式 1:X0 Md 二 fcd b x 处-2）3X即：1.0 18031.7 =14.3 103 20 x （0.745）整理：0.5 2_0.7450.06533224解得:Z =1.396m（大于梁高，不满足要求）© =0.09
10、35704n1 23、求钢筋面积Asfcd b xfy14.3 20000 93.5704123002=89203.8mm选用451根直径16mn的HRB335级钢筋（分两层，底层285根，二层166 根），其面积为 AS =90696.1 mm2'sv90696.120000 745.0687 -25 2827441.158%0.2%45主二 0.215%结论：满足最小配筋率的要求。戸300於= 1.158%0.243：0.5514.3结论：满足适用条件要求。（二）斜截面设计JTJ D622004 第1、截面尺寸复核：据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范529 条:一.Vd =
11、1.0 5350.9 =5350.9kN0.51 10* G,k A= 0.51 10". 30(20000 745.1 -25 282744)= 21881.7kN其中：Vfd 验算截面处由作用（或何载）产生的剪力组合设计值（kN）；结论：截面尺寸符合设计要求。2、检查是否需要根据计算配置箍筋：据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D62-2004第条:一.Vd =1.0 5350.9 =5350.9kN0.50 1O：2ftdA= 0.50 10 1.25 1.43 （20000 745.1 -25 282744）其中：2 预应力提高系数，对钢筋混凝土受弯构件为1.0
12、；ftd 混凝土抗拉强度设计值；1.25板式受弯构件提高系数；结论：可不进行斜截面抗剪承载力的验算。六、板梁的正常使用极限状态验算：（一）、板梁的施工阶段应力复核：由于采取整体现浇法施工，无需吊装，不用进行施工阶段应力复核（二八板梁的最大裂缝宽度验算：据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D62-2004第条，最大裂缝宽度计算公式：Wfk - C1ss c2 c3 q 2 3 E s0.28 10 '钢筋表面形状系数，带肋钢筋，取 1.0;作用（或荷载）长期效应影响系数，“1 °5斜1 °5 診小3845其中：短期效应组合:4248 2Ns =8977.
13、2 0.71.0 936.8 = 12068.9KN m1.38长期效应组合:42482N, =8977.2 0.40.4 936.8 = 10583.3KN m1.38C3 与构件受力有关的系数，钢筋混凝土板式受弯构件取1.15;匚ss 钢筋应力，按桥规JTJ D622004第条计算;Ms0.87 As h。612068.9 100.87 90696.1 (800 -54.93)= 205.2876d钢筋换算直径；Z nid：104 汉(252 +222)d 23.596送 nidi104(25 + 22)据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D62-2004第30 16条，钢筋
14、混凝土构件容许最大裂缝宽度：Wfk = 1.0 疋 1.43845迸 1.15工 205.2876x（30*16）2.0 1050.28 10 0.01158=0.197mm< W 】=0.2mm结论：板梁的最大裂缝宽度满足规范要求。（三八板梁的变形验算：据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D62-2004第6.5 条:板梁挠度验算公式为：2M lof =S -B其中:S 挠度系数,5/48;lo 计算跨径,12.495m;BoBcrB刚度。B。-a.2旦.Ms其中：受压区高度：=93.6mmEsEC2.0 1053.0 104:6.67全截面换算截面惯性矩bh3 bh(-
15、 h 一 x)12 2(ns -1)乓(九-x)2-25 D4-D2(- -x)2|64422= 2414369.286 1 06mm4全截面抗弯刚度：Bo =0.95EClo =0.95 3.0 104 2414369.286 106 = 6880952.465 10 N mm2开裂截面换算截面的惯性矩：Icr(h：.- )2320000 93.636.67 90696.1 (745.1 - 93.6)264= 262236.251 10 mm开裂截面抗弯刚度:Bcr =EClcr =3.0 104 262236.251 106-786708.753 10 N mm2构件受拉区混凝土塑性影响
16、系数:8.7739I06+ (6.67 1)汉 90696.12 丿Wo20000 8002600325 -163.654开裂弯矩:Mcr 二ftkWo= 3.654 2.01= 7881028026N mm代入公式求得：23 20000沢8002“ K x 6003-25x16丿I,r 7881028026N mm1 - 也12068.9KN m= 4650697.955 1010N mm2B 2 7881028026N mm L 12068.9 KN m 丿6880952465 10 N mm26880952465 10 N mm2786708.753 10 N mm2neM lo2B= 1.60 -5 12068.9 106 124952484650697.955X0=6.752mmlo 12495 =7.81mm 1600 1600结论：挠度满足规范要求，无需设置预拱度