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淮海工学院二00七届本科毕业设计共57页
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第一部分上部结构计算
1、设计资料
标准跨径:
计算跨径:
桥面净宽:净—12+2×
设计荷载:公路—Ⅰ级
材料:预应力钢筋:Ryb=1860MP高强度钢绞线。
非预应力钢筋采用热轧Ⅰ级(箍筋)和Ⅱ级钢筋(受力筋)。
主梁、栏杆及人行道板为40号混凝土。
桥面铺装采用30号混凝土。
2、构造形式与尺寸
该设计的横断面布置如图1—1。全桥采用13块预制预应力空心板,中心相隔1m,,留1cm施工缝。板块的断面及构造尺寸见图1—2。
图1—1
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图1—2
3、内力计算
(恒载)作用下
1、栏杆、防撞墙:参照其他梁桥取用,单侧为13KN/m
桥面铺装:×23+×24=
=+=
2、行车道板:主梁:
恒载内力计算见表1-1
表1-1
荷载
g
L
(m)
M(KNm)
Q(KN)
中点
跨
支点
跨
一期恒载
二期恒载
(活载)作用下
荷载横向分配系数
参照《公路桥梁荷载横向分布计算》(1977年版第94页)本设计为13块铰接板,可分成10个板组,即,。
(1)跨中和四分点的荷载横向分配系数
空心板的截面竖向抗弯惯矩I
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空心板的截面抗扭惯矩
板的抗弯与抗扭刚度比例参数r
则
按查《桥梁工程》(1985年)附录Ⅰ之表得个板组的横向分配影响线竖坐标值,见表1-2。
表1—2
板号
r
p=1位置(板块中心
**********
1
2
5
288222153105735237282320
222219175121845943322523
7384106144167141101755952
图为1号板
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图为2号板
图为5号板
汽车荷载作用下:
按照三车道设计所以:
板组1
汽车荷载:
板组2
汽车荷载:
板组5
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汽车荷载:
由上列计算看,板组2在二列汽车作用是的横向分布系数最大,为设计和施工简便各板设计成同一规格并以3号板进行设计。
3号板的横向分布系数:
(2)支点的荷载横向分布系数:
(3)荷载横向分布系数汇总(下表)
梁号
荷载位置
公路—Ⅰ级
人群体荷载
备注
3号梁
跨中
不考虑
铰接板法
支点
不考虑
用杠杆法计算
、活载内力计算
(1)均布荷载和内力影响线面积计算(下表)
类型
截面
公路—Ⅰ级
KN/m
影响线面积
(或m)
影响线图式
(2)公路一级集中荷载计算
计算弯距效应时:
计算剪力效应时:
(3)计算冲击系数
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C30的混凝土E取
则:
(4)跨中弯距、跨中剪力计算见下表计算公式
截面
荷载类型
或
或y
S
(或)
公路—Ⅰ
238
公路—Ⅰ
因二车道折减系数为
(5)计算支点截面汽车荷载最大剪力
绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如下图:
横向分布系数变化区段的长度:
变化区的荷载重心处的内力影响线坐标为:
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利用公式:
则公路—Ⅰ级作用下,3号梁支点的最大剪力为:
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主梁内力组合(如下表)
荷载类别
序号
弯距(kN·m)
剪力kN
梁端
四分点
跨中
梁端
跨中
一期横栽标准值
(1)
0
0
二期荷载标准值
(2)
0
0
汽车荷载标准值
(不计冲击系数)
(3)
0
汽车荷载标准值
(计荷载冲击系数)
(4)
0
承载能力极限状态的计算的基本组合(+)
(5)
0
正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的可变荷载设计值()
(6)
0
正常使用极限状态按作用长期效应组合计算的可变荷载设计值()
(7)
0
注:表内数值(5)栏中的荷载考虑冲击系数;(6)(7)不计冲击系数。
4、钢筋设计
(1)、按使用阶段的应力要求估算钢束数
全截面重心至梁顶的距离:
则:
:
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则预应力钢筋的合力作用点至截面重心距为:
全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗距为:
正常荷载状态下短期效应荷载组合计算的弯距值
有效预加合力为:
预应力的张拉控制应力为:预应力损失按张拉控制应力的20%估算则可的需要预应力钢筋的面积为:
取此时与非预应力钢筋间隔布置
2、钢束的布置
14根钢筋在板横截面中呈均匀分布,预应力钢筋沿板方向呈直线变化,保持不变。
按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量,空心板截面可等效成工字形截面来考虑:此时上下翼缘板厚度
设非预应力钢筋的重心与预应力钢筋的重心在同一直线上即则有:
按第一类T型截面,有公式计算受压区高度x,即
求得:
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则正截面承载力计算需要的非预应力钢筋截面为
所以不需配置非预应力钢筋只需配置构造筋即可
5、换算截面几何特性计算
其中,,
代入得:
钢筋换算截面对毛截面重心的静距
=
换算截面重心对毛截面重心的偏距
换算截面重心至截面下缘距离
换算截面重心至截面上缘距离
钢筋重心至换算截面重心的距离