空心板钢筋混凝土简支梁桥

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1、华东交通大学理工学院Institute of Technology. East China Jiaotong University 毕 业 设 计（论 文） Graduation Design （Thesis）（20052009年）题 目 10米空心板钢筋混凝土简支梁桥设计 分 院： 土木建筑分院 专 业： 05桥梁工程 班 级： （2）班 学 号： 20053110010604 学生姓名： 邓 菲 指导教师： 方 水 平 起讫日期： 2009.5.17 华东交通大学理工学院毕业设计（论文）原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设

2、计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以

3、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书） 毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要通过平时专业课的学习与课程设计的学习，对桥梁工程的设计有了一定的了解，同时还学习和了解公路勘测设计,路基路面工程,本设计就是把课堂所学运用到实际中，根据地质资料设计一座跨径为10米的空心板钢筋混凝土简支梁桥，通过对所给资料的分析选择出最佳方案进行设计，利用空心板的轻质，经济，实用，钢筋混凝土的抗拉强度设计出合理的钢筋数量，最后验算裂缝宽度，各项要求均符合桥梁规范，最后用老师所给软件进行出图。通过本

4、次设计同时也具有了进行道路设计,试验,施工和管理的初步能力.关键字：设计 空心板 规范 学习English AbstractThrough the usual courses of learning and curriculum design of the study, the design of the bridge with a certain degree of understanding, but also learning and understanding of road survey and design, road works roadbed, the design is to

5、 study the use of the classroom into practice, according to geological data designed for a span of 10 meters of reinforced concrete hollow slab simply supported beam bridge, through the analysis of the data to select the best option for the design, the use of hollow plate light, economic, practical,

6、 the tensile strength of reinforced concrete design reinforced a reasonable number of cracks in the final check the width of the bridge are in line with the requirements of norms, Finally, teachers with a map to the software. At the same time, through the design of this road also has a design, testi

7、ng, construction and management of the initial capacity.Key words: Design Hollow slab Norms Learn目 录摘 要1English Abstract2第一章：桥梁设计资料11.1 设计资料11.1.1 设计基本资料1第二章：上部构造计算32.1、横断面及计算简图32.2、横向分布系数的计算4铰接板法计算4（1） 截面抗弯惯性距4（3）计算刚度参数5（5）计算弯矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc6杠杆法计算82.3、活载作用内力计算92.3.1.荷载横向分布系数汇总9、影响线面积及距离计算10、汽车活载内

8、力计算10、结构重力产生的内力计算12、恒载内力计算见表5。132.5、作用效应组合13、跨中、跨及支点处弯矩与剪力计算：13、计算支点截面汽车荷载最大剪力142.5.3 主梁内力组合152.6、持久状况承载力极限状态计算16、正截面抗弯承载力验算16斜截面抗剪计算17（1）斜截面抗剪计算172.7、持久状况正常使用极限状态计算18裂缝验算18第三章：下部结构计算203.1：下部结构计算表，如下所示20结 论48参考文献49附 录50后 记51引 言在我国高等级公路建设发展初期，有关桥面防水问题还没有引起人们的足够重视，近些年来，由于桥面防水功能以及铺装层早期破坏问题突出，促使我们不可不进一步

9、提高这方面的认识。桥梁是构成现代公路与水运交通的重要结构物，而桥面防水工程则是对桥梁上部结构本体防止水侵害，保证其正常设计使用寿命的重要措施。所以这是以后钢筋混凝土桥梁发展的方向。第一章：桥梁设计资料1.1 设计资料1.1.1 设计基本资料（1）跨径：标准跨径10m，计算跨径：9.6m；全桥共：60+7.5*2*290m，分为8跨；主梁全长： m；（2）荷载：公路级；（3）桥面净空： 11.5m；（4）主要材料：钢筋：主钢筋用级钢筋，其他钢筋用级钢筋，其技术指标见表-1。表1种类弹性模量Es抗拉强度标准值sk抗拉强度设计值sdR235钢筋2.1105MPa235 MPa195MPaHRB335

10、钢筋2.0105MPa335 MPa280MPa混凝土：C35，其技术指标见表-2。表1强度等级弹性模量Ec轴心抗压强度设计值cd轴心抗拉强度设计值td轴心抗拉强度标准值tkC403.25104MPa 19.1 MPa1.71MPa2.39MPa（5）地形、地质条件桥址处河道标高为0.0m ，桥头路面标高为为7.5m，河道边坡为1：2，标准跨径10m时河底宽度为B40m，桥址处4.0m以上为耕植土;4.0m以下为亚粘土，其基本承载力为200KPa，内摩擦角为20。（6）设计计算内容 拟定桥梁纵横断面结构尺寸；内力和配筋计算；支座设计和计算；拟定桥梁墩台结构尺寸。（7）设计依据：公路工程技术标准

11、（JTG B01-2003）；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），简称公预规；公路桥涵设计手册梁桥（上册）（1998年1月第一版第二次印刷），简称梁桥；公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；桥梁工程 汪莲主编 合肥工业大学出版社。第二章：上部构造计算2.1、横断面及计算简图本桥取上部独立桥梁进行计算，桥面净宽7+20.75m，两侧为安全护栏，全桥采用9块1米宽的砼空心板，水泥砼铺装厚10cm，沥青砼厚10cm。标准横断面见图1（尺寸单位：cm）图1 标准横断面板的横截面见图2。图2空心板横截面空心板的标准跨径为10m，计算跨径l9.6m。空心板的具

12、体构造见附图。2.2、横向分布系数的计算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） 截面抗弯惯性距 空心板是上下对称截面，行心轴位于截面中心，故其抗弯惯矩为：（2） 计算截面抗扭惯性矩将空心板的截面转换成下图3中虚线所示的形式。图3空心板简化形式图空心板截面可近似简化成图3中虚线所示的薄壁箱形截面来计算，则有：（3）计算刚度参数（4）计算跨中荷载横向分布影响线根据值，查教材附录，在之间插值求得时各块板轴线处的影响线坐标值如下表(表3)板R单位荷载作用位置（i号板中心）1234567891010.04306232155103694732231820 0.063552541

13、549457352114910 0.0459320 238 155 100 65 43 29 20 15 17 20.04232229181121815538272022 0.06254255193117714427171213 0.0459238 237 185 120 78 52 35 24 18 20 30.041551811951581067249352730 0.061541932181711046439251719 0.0459155 185 202 162 105 70 46 32 24 27 40.0410312115818014910169493842 0.069411717

14、120516310062392730 0.0459100 120 162 187 153 101 67 46 35 39 50.046981106149175146101725561 0.065771104163201162100644449 0.045965 78 105 153 183 151 101 70 52 58 表3 影响线纵坐标值（5）计算弯矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc 影响线纵坐标图(图4)图4 跨中及l/4处影响线纵坐标图计算荷载横向分布系数设计车道为2，行3辆车时汽车横向折减行车系数0.78计算荷载横向分布系数1号板：汽车荷载： 2号板：汽车荷载： 3号板：汽车荷载：

15、 4号板：汽车荷载： 5号板：汽车荷载：设计车道为2，行2辆车时计算荷载横向分布系数1号板：汽车荷载： 2号板：汽车荷载： 3号板：汽车荷载： 4号板：汽车荷载： 5号板：汽车荷载：综上所得，汽车横向分布系数的最大值为。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5)所示。图5 支点处影响线纵坐标图由图上可知边、中板的2.3、活载作用内力计算.荷载横向分布系数汇总（1）汽车荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路级备注空心板跨中mc0.3325按”铰结板法”计算支点mo0.5按”杠杆法”计算1/4点m1/40.3325按”铰结板法”计算、影响线

16、面积及距离计算表4 影响线面积及距离计算 类型截面公路级均布荷载（KN/m）影响线面积（m2或m）影响线距离m影响线图式10.52.410.50.510.51.810.50.752.3.3、汽车活载内力计算（1）冲击系数计算根据公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)条文说明，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根据公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)，有：（2）跨中荷载横向分布系数（铰接板法）（3）跨中荷载横向分布系数（杠杆原理法）（4）计算汽车活载内力公路级中集中荷载计算，由教材表1-11查出：计算弯矩效应时：计算剪力效应时：跨中弯矩：支点剪

17、力：2.4、恒载内力计算、结构重力产生的内力计算（1）结构重力集度分别考虑预制梁自重（第一期荷载）和湿接缝、桥面铺装、人行道栏杆等（二期荷载）重力集度。 空心板自重(一期恒载)桥面系自重及绞缝重 (二期恒载)a、桥面铺装：全桥宽铺装每延米总重65（KN）b、防撞护栏：A=c、铰缝重：故（2）结构重力产生的内力跨中弯矩：支点剪力：、恒载内力计算见表5。表5空心板恒载内力计算表项目 种类glM(KN.m)Q(KN)跨中1/4跨支点1/4跨一期恒载15.06759.6173.5776130.183272.32454.243二期恒载10.55459.6121.587891.1908550.661623

18、7.9962恒载合计25.6229.6295.16544221.3741122.985691.7812.5、作用效应组合、跨中、跨及支点处弯矩与剪力计算：由教材式（1-1）可得承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值为：跨中弯矩： 支点剪力：汽车荷载由公路级荷载在一块板上的内力数值，可以按截面内力一般公式计算，即：，两车道时：截面边板荷载类型qk(KN/m)Pk(KN)1+mc或mi或yS(KNm或KN)SiS公路I级10.5198.41.43280.332511.5257.626284.4711.43280.33252.4226.84610.5238.081.43280.33251.2

19、6.00362.7141.43280.33250.556.71110.5198.41.43280.33258.6443.22213.3541.43280.33251.8170.13410.5238.081.43280.33252.713.50698.5731.43280.33250.7558.067、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图6所示。图 6支点剪力计算图示按上图原理可得出横向分布系数变化区段的长度：变化区荷载重心公路级作用下，支点的最大剪力为：汽车荷载： 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6 主梁内力

20、组合序号荷载类别弯矩M(KNm)剪力Q(KN)梁端四分点跨中梁端四分点跨中1恒载总重0.00221.3741295.16544122.985691.7810.002汽车荷载0.00213.354284.471144.98698.57362.71431.210.00265.6489354.1985147.5827110.13720.0041.420.00298.6956398.2594202.9804138.002287.79965作用效应组合0.00564.3445752.4579350.5631248.139487.79962.6、持久状况承载力极限状态计算、正截面抗弯承载力验算（1）已知数

21、据及要求见前所述，荷载内力见表4。（2）边板跨中截面的纵向受拉钢筋计算 确定中性轴的位置形心位置：空心板是上下对称截面，形心轴位于截面中心，即：形心离下缘高度为30cm，面积为：6027 惯性矩：2231205将空心板截面按抗弯等效的原则，换算为等效工字形截面的方法是在保持截面面积、惯性矩和形心位置不变的条件下，将空心板的圆孔（直径为D）换算为、的矩形孔。本板的等效图形如图8。图 7等效矩形的、分别为在保持原截面高度、宽度及圆孔形心位置不变的情况下，等效工字形截面尺寸为：上翼缘厚度 下翼缘厚度 腹板厚度 （3）正截面抗弯计算空心板采用C40混凝土，抗压设计强度19.1MPa，抗拉强度1.71M

22、Pa，板的主筋采用HRB335钢筋，抗拉设计强度300MPa，；箍筋采用R235，抗拉设计强度210MPa，保护层厚度35mm，板宽1240mm。空心板的有效高度为。判断截面类型： 因为跨中弯距M所以属于第一种（单筋矩形） 已知所以选用因此该截面的抗弯承载力满足要求。斜截面抗剪计算（1）斜截面抗剪计算剪力设计值，根据内力组合画剪力包（2）判别公式：所以得出所以按照构造配箍，配置箍筋不参加计算，设配置箍筋间距100所以只需满足公式：符合条件2.7、持久状况正常使用极限状态计算裂缝验算（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

23、。空心板荷载短期效应组合：空心板荷载长期效应组合：（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，当取当取构件受拉翼缘宽度构件受拉翼缘高度，取裂缝满足要求第三章：下部结构计算3.1：下部结构计算表，如下所示 桥1号桥墩 (2009年5月16日16点32分计算) 设 计 者 复 核 者 审 核 者 原始数据表(单位:kN-m制)

24、桩柱受力模式 盖梁顶至低水位距 盖梁顶至设计线距 盖梁顶与冲刷线距 盖梁顶自由 0.00 0.00 6.20 汽车控制裂缝mm 挂车控制裂缝mm 0.200 0.250 联数 1联孔数 1 2 孔径1 孔径2 10.00 10.00 加载方式 制动系数1 制动系数2 制动系数3 自动加载 1.00 2.00 2.40 汽车荷载 挂车荷载 人群集度 车道数 汽车-超20级 挂车-100 0.000 3 内容布载方式 双孔布载 左孔布载 右孔布载 一列汽车作用制动力(kN) -1.000 -1.000 -1.000 计算墩(台)制动比例系数 0.500 0.500 0.500 注：表中一列汽车作用

25、制动力小于或等于0时将由程序自动计算其制动力。 汽车数据汽车车距汽车轮距汽车前轮重汽车后轮重重车与前车车距重车与后车车距重车轮重 15.00 4.00 70.0 130.0 10.00 10.00 550.0 重车轮轴数 12轮距 23轮距 34轮距 45轮距 5 3.00 1.40 7.00 1.40 第1轮重 第2轮重 第3轮重 第4轮重 第5轮重 30.0 120.0 120.0 140.0 140.0 汽轮与护轮距离 横向轮轴数 12轮距 2车横向间距 0.500 2 1.80 1.30 挂车数据 挂车轮轴数 12轮距 23轮距 34轮距 4 1.20 4.00 1.20 第1轮重 第

26、2轮重 第3轮重 第4轮重 250.0 250.0 250.0 250.0 挂轮与护轮距离 横向轮轴数 12轮距 23轮距 34轮距 1.000 4 0.90 0.90 0.90 摩擦系数、温度力 摩阻力用户选用 左支座摩擦系数 右支座摩擦系数 桥墩温度力(kN) 判断组合 0.250 0.250 0.0 上部横断面宽度数据右偏角(度)桥面净宽左护栏宽左人行宽左隔离栅宽右隔离栅宽右人行宽右护栏宽 90.00 11.50 0.50000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.83000 梁(板)数、梁(板)横向距离 左右排支座 梁板数 中距12 23 34 45 56 67 78 89 9

27、10 对称 10 1.25 1.251.251.251.251.251.251.251.25 恒载反力 恒载反力 1号 2号 3号 4号 5号 6号 7号 8号 9号 10号 合计 左孔支反力 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.01229.9右孔支反力 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.0 123.01229.9 合计 246.0 246.0 246.0 246.0 246.0 246.0 246.0 246.0 246.0 246.02459

28、.7 跨径数据 恒载反力 标准跨径 计算跨径 支座与墩中心距离支座与梁端接头中心距离 左孔数据 10.00 9.60 0.20 0.20 右孔数据 10.00 9.60 0.20 0.20 1号边梁与桥面护栏外侧垂直距离 1号边梁与盖梁端垂直距离 0.79 0.92 基桩数据基桩嵌岩信息桩的特性信息内摩擦角(度)平均土系数m 桩底土系数m1桩的容重桩扣除重 非嵌岩桩 打入桩、沉桩 35.0 9896.7 25000.0 25.0 10.0 桩底 土层数 透水 3 基桩穿过不同土层厚度(m) 土层1 土层2 土层3 1.00 7.30 19.00 不同土层地基土比例系数(kN/m4) 土层1 土

29、层2 土层3 8000 10000 25000 不同土层透水性(0不透水，1透水。) 土层1 土层2 土层3 1 1 1 不同土层极限摩阻力(kPa) 土层1 土层2 土层3 40.0 60.0 120.0 震动沉桩对各土层桩的摩擦力的影响系数 土层1 土层2 土层3 0.711 0.711 0.711 穿过不同土层土的的极限承载力kPa) 土层1 土层2 土层3 220 260 450 墩身结构材料信息 混凝土标号 受力钢筋等级 受力钢筋直径(mm) 保护层厚(m) 最少钢筋根数 30 2 25 0.060 18 桩基结构材料信息 混凝土标号 受力钢筋等级 受力钢筋直径(mm) 保护层厚(m) 最少钢筋根数 30 2 28 0.070 18 稳定时的杆件计算长度系数 柱顶截面 柱底截面 冲刷截面 2.00 2.00 2.00 结构尺寸信息 挡块设置 顺桥挡块盖梁 挡块宽度 挡块高度 左挡块距梁端 右挡块距梁端 两侧设置 齐平 0.40 0.30 0.30