行车道板计算及配筋指导书

10行车道板计算考虑到主梁翼缘板内配筋是连续的，故行车道板可按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两种情况来计算。10.1悬臂板荷载效应计算由于横隔梁宽跨比大于2，故悬臂板可按单向板计算［6］，悬臂长度为1.15m，计算时取悬臂板宽度为1.0m。10.1.1永久作用（1）主梁架设完毕时桥面板可看成80cm长的单向悬臂板，计算图式见图10-1b。计算悬臂根部一期永久作用效应为：弯矩：22g1111M=0.121250.70.081250.72320.898(kN·m)剪力：110.121250.70.081250.453.52gV(kN·m)（2）成桥后桥面现浇部分完成后，施工二期永久作用，此桥面板可看成跨径为0.9m的悬臂单向板，计算图式如图10-1c、d所示。图中：g1＝0.12×1×25＝3.0（kN/m）,为现浇部分自重；P＝1.5kN，为防撞栏重力。计算二期永久作用效应如下：弯矩：23.00.20(0.90.2/2)1.5gM（0.9-0.10）=－1.643(kN·m)剪力：Vg2＝3.0×0.20+1.5=2.1(kN)（3）总永久作用效应综上所述，悬臂根部永久作用效应为：弯矩：Mg＝－0.898－1.643＝－2.541(kN·m)剪力：Vg=3.5＋2.1＝5.6(kN)a)c)g1b)d)g'1P700900120200700200100200700qr=3.5kN/m250650图10-1悬臂版计算图式（尺寸单位：mm）10.1.2可变作用在边梁悬臂版处，只作用有人群，计算图式为10-1d弯矩：Mr＝213.50.652＝－0.74(kN·m)剪力：Vr=3.5×0.65＝2.275(kN)10.1.3承载能力极限状态作用基本组合按《桥规》4.1.6条：Md＝1.2Mg+1.4×0.8×Mr＝－（1.2×2.541+1.4×0.8×0.74）＝－3.878(kN·m)Vd＝1.2Vg+1.4×0.8×Vr＝1.2×5.6+1.4×0.8×2.275=9.268(kN)10.2连续板荷载效应计算对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实质上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，实际受力很复杂。目前，通常采用较简便的近似方法进行计算。对于弯矩，先计算出一个跨度相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩M0，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点处和跨中截面的设计弯矩。弯矩修正系数可视板厚t与梁肋高度h的比值来选用。本设计121115813.1674th，即主梁抗扭能力较大，取跨中弯矩：Mc＝＋0.5M0；支点弯矩Ms＝－0.7M0。对于剪力，下面分别计算连续板的跨中和支点作用效应值。10.2.1永久作用（1）主梁架设完毕时桥面板可看成80cm长的悬臂单向板，计算图式见图10-1b，其根部一期永久作用效应为：弯矩：Mg1＝－0.898(kN·m)剪力：Vg1＝3.5(kN)（2）成桥后：先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值。根据《公预规》4.1.2条，梁肋间的板，其计算跨径按下列规定取用：计算弯矩时，l＝l0＋t，但不大于l＝l0＋b；本例l＝1.8＋0.12＝1.92(m)计算剪力时，l＝l0；本例l＝1.8m。式中：l——板的计算跨径；l0——板的净跨径；t——板的厚度；b——梁肋宽度。计算图式见图10-2。图10-2中：g1＝3.0kN/m，为现浇部分桥面板的自重；g2＝（0.02+0.113）×1/2×1×25+0.05×1×23＝2.8125kN/m，是二期永久作用，包括混凝土垫层和沥青面层。计算得到简支板跨中二期永久作用弯矩及支点二期永久作用剪力为：Mg2＝（0.38＋0.48）×0.20×3.0＋0.5×1.92×0.48×2.8125＝1.812(kN·m)Vg2＝0.20×3.0＋0.9×2.8125＝3.13(kN)0.380.380.48现浇板g2M200400700200700g11920图10-2简支板二期永久作用计算图式（尺寸单位：mm）（3）总永久作用效应综上所述,支点断面永久作用弯矩为：Msg＝－0.898－0.7×1.812＝－2.166(kN·m)；支点断面永久作用剪力为：Vsg＝3.5＋3.13＝6.63(kN)；跨中断面永久作用弯矩为：Mcg＝0.5×1.812＝0.906(kN·m)．10.2.2可变作用根据《桥规》4.3.1条，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载．根据《桥规》4.3.1-2，后轮着地宽度b1及长度a1为：a1＝0.25m，b1＝0.6m平行于板的跨径方向的荷载分布宽度：b＝b1＋2h＝0.6＋2×0.13＝0.86(m)（1）车轮在板的跨径中部时垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：11.92220.2520.131.15()1.28()333llaahmm,取a＝1.28m，此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠，应求两个车轮荷载的有效分布宽度a＝1.28＋1.2＝2.48(m)，折合成一个荷载的有效分布宽度a＝2.48/2＝1.24(m)。（2）车轮在板的跨径方向荷载的有效分布宽度：a＝a1＋2h＋t＝0.25＋2×0.13＋0.12＝0.63m（1）车轮在板的支承附近，距支点距离为x时垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度：a＝a1＋2h＋t＋2x＝0.63＋2x(m)a的分布见图10-3。200200现浇板Mp=3051190305860P2abp=P2abp'=A2A1A4A3l=1800P2aba'=0.63ma=1.24mVy1y2y3y4p'=P2ab700700l=1920200860740图10-3简支板可变作用（汽车）计算图式（尺寸单位：mm）将加重车后轮作用于板的中央，求得简支板跨中最大可变作用（汽车）的弯矩为：(1)()82opPbMla1400.861.3(1.92)81.24227.34(kN·m)计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘布置。考虑了相应的有效工作宽度后，每米板宽承受的分布荷载如图10-3所示，支点剪力Vsp的计算公式为：Vsp＝（1＋μ）（A1y1＋A2y2＋A3y3＋A4y4）其中：114056.45()221.24PApbkNa224211(')(')(')228'140(1.240.63)9.69()81.240.630.86PAAppaaaaaabkN314074048.57()221.24860PbApbkNab11.80.86/20.76111.8y21.80.305/30.94351.8y30.74/20.20561.8y40.305/20.05651.8y代入上式，得到Vsp＝1.3×(56.45×0.7611＋9.69×0.9435＋48.57×0.2056＋9.69×0.0565)=62.64(kN)综上所述，可得到连续板可变作用（汽车）效应如下：支点断面弯矩：Msp＝－0.7×27.34＝－19.14(kN·m)支点断面剪力：Vsp＝62.64(kN)；跨中断面弯矩：Mcp＝0.5×27.34＝13.67(kN·m)。10.2.3作用效应组合按《桥规》4.1.6条进行承载能力极限状态作用效应基本组合。支点断面弯矩：1.2Msp＋1.4Msg＝－1.2×2.166－1.4×19.14=－29.4(kN·m)支点断面剪力：1.2Vsg＋1.4Vsp＝－1.2×6.63＋1.4×62.64＝95.65(kN)；跨中断面弯：1.2Mcg＋1.4Mcp＝1.2×0.906＋1.4×13.67＝20.23(kN·m)。10.3截面设计、配筋与承载力验算悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需要按其最不利荷载效应配筋，即Md＝－29.4kN·m。其高度为h＝20cm，净保护层a＝3cm。若选用φ12钢筋，则有效高度0h为：00.200.030.006750.163()2dhham按《公桥规》5.2.2条：0d0M()2cdxfbxh1.0×29.4≤22.4×103·x·(0.163－x/2)x＝0.0083(m)验算：ξbh0＝0.40×0.163＝0.0652(m)＞x＝0.0083(m)按《公桥规》5.2.2条：222.41000.836.64()280cdssdfbxAcmf查有关板宽1m内钢筋截面与距离表，当选用φ12钢筋时，需要钢筋间距为17㎝，此时所提供的钢筋面积为：As＝6.65cm2＞6.64cm2。由于此处钢筋保护层与试算值相同，实际配筋面积又大于计算面积，则其承载力肯定大于作用效应，故承载力验算可从略。00.163,20.23dhmM跨中kN·m00()2dcdxMfbxh320.2322.410(0.163)2xx,解得：x=0.0056∴As=222.41000.564.48()280sAcm所以，连续板跨中截面处需在板的下缘配置钢筋间距为24cm的φ12钢筋。为使施工简便，取板上下缘配筋相同，均为φ12@170mm。配筋布置如图10-4。按《公桥规》5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸要符合下列要求。即：330,095.650.51100.5110501000163587.82()dcukVkNfbhkN满足抗截最小尺寸要求。按《公桥规》5.2.10条，30200.5010dtdVfbh，即：0dV≤0.50×10-3×1.25×1.83×1000×163=186.43kN时，不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。4040120170170170200404040170170170120a)支点断面b)跨中断面图10-4行车道板受力钢筋布置图式（尺寸单位：mm）根据《公桥规》9.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，因此本例中板内分布钢筋用φ8@150mm。参考文献［1］．公路工程技术标准（JTGB01-2003）．北京：人民交通出版社，2003．［2］．公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）．北京：人民交通出版社，2005．［3］．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）．北京：人民交通出版社，2004．［4］．城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）．北京：人民交通出版社，1998．［5］．公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ063-2007）．北京：人民交通出版社，2007．［6］．桥梁工程．主编：邵旭东．北京：人民交通出版社，2007．［7］．结构设计原理．主编：叶见曙．北京：人民交通出版社，2005．［8］．基础工程．主编：王小谋．北京：人民交通出版社，2004．［9］．城市桥梁工程．主编：张明君等．北京：中国建筑工业出版社，2000．［10］．桥梁预应力混凝土技术及设计原理．主编：李国平．北京：人民交通出版社，2002．［11］．桥梁设计百问（第二版）．主编：邵旭东、胡建华．北京：人民交通出版社，2005．［12］．桥梁设计与计算．主编：邵旭东、程翔云、李立峰．北京：人民交通出版社，2007．