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钢筋:
R235钢筋需符合GB13013-1991规定要求,GRB335钢筋需GB1499-2019规定要求。
2施工要点:
预制块件在砼强度达75%以后才能起吊。
吊运、安装时要缓慢平稳。
运输和堆放时应在吊点位置下设支点。
浇筑铰缝砼之前,必须凿除结合砼上的浮尘土等杂物,并反预留在侧壁上的连接钢筋混凝土拔出,按设计位置绑扎,用水冲洗后浇筑后震捣结实。
3编制依据
(1)《公路工程技术标准》JTGB01—2019
(2)《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2019
(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2019
第二章横断面及计算简图
本桥按高速公路桥梁设计,取上部独立桥梁讲行计算,桥而净宽11.0m,两侧为安全护栏,全桥采用9块砼空心板,中板为1.27m,边板为1.67m,C30聚丙烯纤维混凝土铺装厚10cm,沥青砼厚10cm。
标准横断面见图2.1
图2.1标准恒断面
板的横截面见图2.2,2.3
图2.2中板横截面
图2.3边板横截面
第三章横向分布系数的计算
1铰接板法计算
采用铰结板法计算弯矩及L/4截面至跨中截面剪力的
1.1截面抗弯惯性距
板的截面尺寸参照图在AUTOCAD中作图量测得到边、中板跨中截面对各自水平形心轴的抗弯惯性矩:
、
1.2计算截面抗扭惯性矩
将空心板的截面转换成下图(3.1、3.2)的形式
图3.1中板简化形式图图3.2边板简化形式
(1)中板跨中截面抗扭惯性矩
(2)边板跨中截面抗扭惯性矩
式中c值由
查表(姚林森桥梁工程表2-5-2,122页)得出。
1.3计算刚度参数γ
(1)中板刚度参数
(2)边板刚度参数
1.4计算各块板影响线坐标
根据γ值,查《梁桥》附表
(二)1-附-23,得各块板轴线处的影响线坐标值如下表(表3.1)
表3.1影响线纵坐标值
1号板
γ
η11
η12
η13
η14
η15
η16
η17
η18
η19
0.03872
302
230
155
105
71
49
36
27
24
2号板
η21
η22
η23
η24
η25
η26
η27
η28
η29
0.02907
214
210
171
122
89
66
50
41
37
3号板
η31
η32
η33
η34
η35
η36
η37
η38
η39
152
179
150
109
81
62
45
4号板
η41
η42
η43
η44
η45
η46
η47
η48
η49
0.02907
167
142
59
5号板
η51
η52
η53
η54
η55
η56
η57
η58
η59
90
140
160
图3.3跨中及l/4处影响线纵坐标图
1.5计算弯矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc
(1)影响线纵坐标图(图3.5)
(2)计算
<
1>
设计车道为2计算
3>
设计车道为3计算(横向折减系数为0.78)
1号板为边板
故边板
取二车道的值
。
2~5号板均为中板且构造相同均
故取其中值最大的一块2号板
故
2杠杆法计算
采用杠杆法计算支点剪力的
用杠杆法计算,各块板的影响线、布置最不利汽车荷载位置如下图(图3.6)所示
图3.4支点处影响线纵坐标图
由图上可知边、中板的
均为
第四章冲击系数计算
1桥梁的自振频率(基频)计算
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2019)条文说明4.3.2,简支梁桥的自振频率(基频)
可采用下式计算:
式中
将上列数据代入公式
2冲击系数计算
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2019)
第五章内力计算
1永久荷载产生的内力
1.1空心板自重
(一期恒载)
1.2桥面系自重
及绞缝重(二期恒载)
(1)桥面铺装
全桥宽铺装每延米总重
(2)防撞护栏
由桥涵设计通用图之<
桥涵公用构造图>
>
查得,桥上栏杆的荷载密集度为
(3)铰缝重
1.3恒载内力计算见表(5.1,5.2)
2可变荷载产生的内力
2.1计算原理
截面汽车、人群作用效应一般计算公式如下
对于汽车荷载,将集中荷载直接布置在内力影响线数值最大的位置,其计算公式为:
表5.1边板恒载内力计算表
项目
种类
g
l
M(KN.m)
Q(KN)
跨中
1/4跨
支点
一期恒载
16.464
12.6
326.73
245.05
103.72
51.86
二期恒载
8.60
170.67
128.00
54.18
27.09
恒载合计
25.06
497.40
373.05
157.90
78.95
表5.2中板恒载内力计算表
12.98
12.6
257.59
193.19
81.77
40.89
8.60
170.67
128.00
54.18
27.09
21.58
428.26
321.19
135.95
67.98
上式中:
——所示截面的弯矩或剪力
——汽车荷载的冲击系数
——汽车荷载横向折减系数
——跨中横向分布系数
——汽车车道荷载中,每延米均布荷载标准值
——弯矩剪力影响线面积
——沿桥跨纵向与集中荷载位置对应的横向分布系娄
——车道荷载中的集中荷载标准值
——沿桥纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值
利用上式计算支点截面剪力或靠近支点截面的剪力时,应另外计及支点附近因荷载横向分布系数变化而引起的内力增(或减)值,即
其中:
——荷载横向分布系数m过渡段长度
——每延米均布荷载标准值
——m变化区荷载重心处对应的内力影响线坐标
2.2荷载横向分布系数汇总
表5.3横向分布系数总汇
梁号
荷载位置
分布系数
备注
边板
0.354
铰接板法
0.5
杠杆法
中板
0.327
2.3跨中及l/4活载的计算
公路-Ⅰ级中集中荷载
计算
计算弯矩效应时:
计算剪力效应时:
表5.4影响线面积及距离
类型
截面
公路-Ⅰ级
均布荷载
(KN/m)
影响线面积(m2或m)
影响线距离m
影响线图式
10.5
3.15
2.36
0.75
表5.5边板内力表
荷载
类型
qk(KN/m)
Pk(KN)
1+μ
mc或mi
Ω或y
S(KN·
m或KN)
Si
S
Ml/2
公路
I级
210.4
1.3445
19.85
99.20
414.64
315.44
Ql/2
252.48
1.58
7.90
60.08
Ml/4
14.88
74.36
310.69
236.33
Ql/4
3.54
17.69
107.82
90.13
表5.6中板内力表
公路I级
1.3500
92.01
384.58
292.57
7.32
63.05
55.73
68.97
288.17
219.20
16.41
100.01
83.60
2.4支点处的活载计算
绘制荷载横向分布系数沿桥纵向变化图形和支点剪力影响线(图5.1)
图5.1横向分布系数变化图形及支点剪力影响线
按上图原理可得出横向分布系数变化区段的长度:
变化区荷载重心
按计算方法有:
边板:
中板:
3主梁内力组合
钢筋混凝板桥当按承载力极限状态设计时采用如下荷载组合
表5.7边板内力组合表
序号
荷载类别
弯矩M(KN·
m)
剪力Q(KN)
梁端
四分点
恒载总重
2>
汽车荷载
310.69
414.64
204.191
107.82
67.98
1.2×
447.66
596.88
189.48
94.74
0.00
4>
1.4×
434.966
580.496
285.867
150.948
95.172
5>
Sud=<
+<
882.626
1177.376
475.347
245.688
95.17
表5.8中板内力组合表
321.19
428.26
135.95
288.17
384.58
203.17
100.01
385.428
513.912
163.14
81.576
403.438
538.412
284.435
140.014
88.27
788.866
1052.324
447.575
221.59
第六章持久状况承载力极限状态计算
1正载面受弯计算
1.1截面换算
空心板腹板是变厚度的,为保持其截面不变将圆孔折算成等效的矩形孔,然后按工字形截面计算。
按面积相等、按惯性矩相等得下式:
解出
上翼厚度:
下翼厚度:
腹板厚度:
计算结果参照右图6.1。
1.2正截面抗弯计算
空心板采用C30混凝土,抗压设计强度fcd=13.8MPa,抗拉强度ftd=1.39MPa,板的主筋采用HRB335钢筋,两排图6.1空心板抗弯等效换算布筋,第一排17φ22,2φ12,第二排3φ22抗拉设计强度fsd=280MPa,As=7828.2mm2;
箍筋采用R235钢筋φ8,抗拉设计强度fsd=195MPa,保护层厚度30mm,板宽1260mm。
空心板的有效高度为
判断截面类型:
计算受压区高度x
x>
h’f,混凝土受压区高度为T形,其正截面承载力计算为:
因此该截面的抗弯承载力满足要求。
2斜截面抗剪计算
2.1斜截面抗剪计算
a.验算截面尺寸是否满足要求
在支点处h0=700-(30+25.1/2)=657.45mmb=126cmfcu,k=30
支点计算剪力Vd0=447.575KN<2314KN
b.验算是否需要进行抗剪强度设计
由《公预规》5.2.10条,可不进行斜截面承载力的验算,仅需按《公预规》9.3.13条构造要求配置箍筋。
2.2箍筋验算
支点剪力组合设计值:
距支点h/2=700/2=350mm处的设计剪力值为:
其中应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为:
箍筋配筋率:
式中:
P-纵向钢筋百分率
-受压翼缘影响系数,取
-箍筋抗拉强度设计值,取
在配筋时取ρsv=0.0018,选用直径为8mm的四肢箍筋,单肢箍筋截面面积
箍筋间距为:
按图中箍筋按22×
10,57×
15,22×
10已经满足受力要求并且满足规范中的构造成要求。
第七章持久状况正常使用极限状态计算
1裂缝验算
1.1荷载组合
短期效应组合
长期效应组合
正常使用极限状态裂缝宽度计算,采用荷载短期效应组合,并考虑荷载长期效应的影响到
中板荷载短期效应组合:
中板荷载长期效应组合:
1.2跨中截面裂缝计算
钢筋表面形状系数,对光面钢筋,
;
对带肋钢筋,
作用(或荷载)长期效应影响系数,
,其中
和
分别按作用(或荷载)长期效应组合和短期效应组合计算的内力值(弯矩和轴向力);
与构件受力性质有关的系数,当为钢筋混凝土受弯构件时
钢筋应力,受弯构件
纵向受拉钢筋直径。
不同钢筋直径时
纵向受拉钢筋配筋率,对于混凝土构件,当
取
当
构件受拉翼缘宽度
构件受拉翼缘高度
裂缝满足要求
2挠度验算
2.1受弯构件刚度计算
开裂构件等效截面的抗弯刚度;
全截面的抗弯刚度,
开裂截面的抗弯刚度,
开裂弯矩;
构件受拉区混凝土塑性影响系数
开裂截面换算截面惯性矩
混凝土轴心抗拉强度标准值
按全截面参加工作计算,取b’f=1132mm,将钢筋截面换算为等效的混凝土截面。
,换算截面面积为:
换算截面尺寸如右图7.1。
图7.1全截面换算截面
由CAD量出
中性轴位于腹板内属于第二类T形截面,换算截面受压区高度和惯性距计算:
由上式计算有:
计算得:
x0=346mm,代入上式中得:
Icr=2.1996×
1010mm4
2.2受弯构件挠度计算
荷载短期作用下跨中截面的挠度为:
长期挠度为:
故结构要设预拱度,预拱度值按结构自重和1/2可变荷截频遇值计算的长期挠度之和采用
消除自重影响后的挠度为
计算挠度小于规范界限值,故挠度满足要求。
实际空心板上浇筑有10cm厚C30聚丙烯纤维砼桥面铺装,在使用时会与空心板共同受力,本计算未考虑此影响,计算结果较实际偏安全。
综上所述,验算结果为:
本空心板(边、中板)满足安全正常使用要求。
计算人:
计算日期:
2019年9月
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