整体式钢筋混凝土简支板桥设计(智能)-于永正

数据输入区（新规范）数据输入区（老规范）一、设计标准一、设计标准公路等级：公路等级：设计速度：设计速度：荷载等级：荷载等级：标准跨径：标准跨径：桥面净宽：桥面净宽：车道数：车道数：护轮带宽度：护轮带宽度：沥青铺装：沥青铺装：砼铺装：砼铺装：二、基本资料二、基本资料设计安全等级：设计安全等级：环境条件：环境条件：混凝土强度等级：C40混凝土强度等级：C40钢筋强度等级：钢筋强度等级：混凝土容重γh=kN/m3混凝土容重γh=钢筋砼容重γs=kN/m3钢筋砼容重γs=沥青砼容重γl=kN/m3沥青砼容重γl=三、主要尺寸拟定三、主要尺寸拟定1、设计角度：a=1、设计角度：a=2、桥面净宽：B=2、桥面净宽：B=3、板底宽：B1=3、板底宽：B1=一级公路80Km/h公路-Ⅰ级8.0m247.00m双向2车道0.50m0.10m0.10m2425HRB400一级Ⅱ类环境7.00m7.05m90°一级公路80Km/h公路-Ⅰ级8.0m7.00m双向2车道0.50m0.10m0.10m一级Ⅱ类环境HRB33524252490°7.00m7.05m4、悬臂宽度：B2=4、悬臂宽度：B2=5、悬臂厚度：h1=5、悬臂厚度：h1=6、悬臂根部厚：h2=6、悬臂根部厚：h2=7、支承宽度:b0=7、支承宽度:b0=8、设计板长：l=8、设计板长：l=9、计算跨径：l0=考虑角度后：l0=9、计算跨径：l0=10、行车道板厚：H=10、行车道板厚：H=11、护轮带高度：h=11、护轮带高度：h=12、护轮带体积：A=m312、护轮带体积：A=角度：角度：输入：直径：输入：直径：间距：间距：输出：需要钢筋面积：输出：需要钢筋面积：实配钢筋面积：实配钢筋面积：裂缝宽度：裂缝宽度：承载能力：OK!承载能力：裂缝：OK！裂缝：OK！挠度：OK！挠度：OK！0152025303540450152025252522222220202222201101101201001001101001101101201000152025303540450152025252522222220202222201001001001001001001001001001001003.500.48m0.10m0.20m0.50m7.96m7.59m0.55m0.15m0.20m0.50m7.96m7.59m0.48m0.10m0.099mm²0.55m0.15m3.50斜度纵向直径（mm）间距（mm）斜度纵向直径（mm）间距（mm）90°90°7.59m按新规范计算结果按老规范计算结果按新规范计算251104,849.70mm²4,908.74mm²按老规范计算22110公司指导书结果斜度纵向直径（mm）间距（mm）直径（mm）间距（mm）拟取用结果斜度纵向数据输入区（老规范）kN/m3kN/m3kN/m3考虑角度后：l0=m3需要钢筋面积：实配钢筋面积：OK!OK！OK！25303540452020181818110120100110120253035404520201818181001001001001003,801.33mm²3.5090°7.59m按老规范计算结果0.099mm²按老规范计算221103,561.70mm²公司指导书结果整体式钢筋混凝土简支板桥计算书一、计算依据1、《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）4、《公路桥涵设计手册》梁桥(上册).许光辉，胡明义.人民交通出版社二、设计标准1、公路等级：2、设计速度：3、荷载等级：4、标准跨径：5、桥涵横断面形式1）桥面净宽：2）车道数：3）护轮带宽度：6、桥面铺装形式及厚度1）沥青铺装：2）砼铺装：三、基本资料1、设计安全等级：，结构重要性系数：γo=2、环境条件：，最小混凝土保护层厚度h=3、材料信息：混凝土强度等级：##fck=MPaftk=MPafcd=MPaftd=MPaEc=Mpafcu,k=MPa混凝土容重γh=kN/m3钢筋砼容重γs=kN/m3沥青混凝土容重γh=kN/m3钢筋强度等级：fsk=MPafsd=MPaEs=MPa相对界限受压区高度ξb=四、主要尺寸拟定1、设计角度：a=2、桥面净宽：B=3、板底宽：B1=4、悬臂宽度：B2=一级公路80Km/h7,000mm双向2车道24一级HRB335241.1500mm公路-Ⅰ级8.0m100mm100mm40mmⅡ类环境325004026.82.418.41.65257,000mm7,050mm475mm903352802000000.565、悬臂厚度：h1=6、悬臂根部厚：h2=7、支承宽度:b0=8、板全长：l=9、计算跨径：l0=10、行车道板厚：H=11、护轮带高度：h=12、护轮带体积：A2=m3五、作用及作用效应计算（一）永久作用及其作用效应本桥考虑的永久作用为结构的自重（即板的自重）与桥面铺装的附加重力。1、恒载内力1）各部分恒重主梁：g1=A1×γs=(7.05×0.55+0.475×(0.1+0.2))×25=kN/m护轮带：g2=A2×2×γs=0.63×2×25=kN/m桥面铺装：g3=（h沥×γl+h砼×γs）×B=（0.1×24+0.1×24）×7=kN/m合计：∑g=g1+g2+g3=100.5+31.5+33.6=kN/m2）恒载集度平均每米板宽带的延米重力：g=∑g/B1=165.6/7.05=kN/m3)每米板宽带在恒载作用下梁产生的内力计算Mx=gx/2(l0-x)Qx=gl0/2(1-2x/l0)恒载作用下，χ=m时，截面内力如下：剪力Q=kN弯矩M=kN·m33.6165.623.48989.1190100mm200mm550mm500mm7,960mm7,588mm100.50.6331.5150mm0恒载作用下，χ=lo/4=m时，截面内力如下：剪力Q=kN弯矩M=kN·m恒载作用下，χ=lo/2=m时，截面内力如下：剪力Q=kN弯矩M=kN·m（二）可变作用及其作用效应本桥涵考虑的可变作用为汽车荷载与汽车冲击力。1、   汽车荷载的冲击系数1）每米宽板带的截面惯性矩:I=m42）每米宽板带的延米质量:Mc=kg/m3）每米宽板带的结构基频（Hz）f：根据《公路桥涵设计通用规范》P59(4-3)4)根据《公路桥涵设计通用规范》P29(4.3.2),汽车的冲击系数：当f＜1.5Hz时，μ=0.05当1.5Hz≤f≤14Hz时，μ=0.1767lnf-0.0157当f＞14Hz时，μ=0.45则汽车冲击系数：μ=2、车道折减系数：根据《公路桥涵设计通用规范》,P28,表4.3.1-5本桥为，车道布载的荷载效应考虑多车道折减，同时按双车道及单车道进行验算。单车道布载折减系数：ε=双车道布载折减系数：ε=3、板的有效工作宽度1）车辆荷载后轮着地长度：a2=宽度：b2=0.01392394.41457.7双向2车道1.201.000.60m0.20m0.45126.793.7940169.061.897简支梁桥：=15.16844.559a1=a2+2H=0.2+2×(0.1+0.1)=b1=b2+2H=0.6+2×(0.1+0.1)=2）车轮作用在跨径中间的有效分布宽度：按单车道计算时：因为2L/3=≥1.8m,车辆荷载各轮的分布宽度已重叠，故：b=b2+2H+d+L/3=2L/3=按双车道计算时：因为2L/3=≥1.8m,车辆荷载各轮的分布宽度已重叠，故：b=b2+2H+d+L/32L/3+d=有效分布宽度不得超过桥面净宽，计算分布宽度为≥桥面净宽，故，b=3）车轮作用在板的支承处的有效工作宽度b2+2H+t=b2+2H+L/3=4） 车轮靠近板的支承处的有效工作宽度b'+2x跨中分布宽度4、汽车荷载效应计算采用车道荷载计算：1）．车道荷载（按《通规》4.3.1条有关规定取值）公路—Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为qK＝kN/m集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，PK＝kN；桥梁计算跨径等于或大于50m时,PK＝kN；桥梁计算跨径在5m～50m之间时，PK值采用直线内插求得。公路—Ⅱ级车道荷载的qK和PK按公路—Ⅰ级车道荷载的0.75倍取用。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值PK应乘以的系数。本桥计算跨径为：l0=，经计算,本桥车道荷载为：车道荷载的集中荷载标准值PK=车道荷载的均布荷载标准值qK=2）绘制影响线5.06m5.06m7.00m1.55m3.53m得：b=3.53m1.00m5.33mbx=min{b'=b1+2H+t≮L/3=Max{9.96mb=Max{5.33m5.06m7.588m公路-Ⅰ级b=Max{得：b=0.60m8.43m得：b=9.96m9.96m公路-Ⅰ级10.5kN10.52703601.2275.2kN3)截面内力计算（每米板宽）按单车道计算：根据跨中弯矩的影响线，求得汽车荷载作用下跨中弯矩为：M汽=（1+μ）ξpiyi/bi=（1+0.45）×1.2×(275.2×7.588/4/5.33+10.5×7.588^2/8/5.33)=kN·m根据支点剪力的影响线，求得汽车荷载作用在支点时，支点剪力为：Q汽=（1+μ）ξpiyi/bi=（1+0.45）×1.2×(275.2×1.2×1/5.33+10.5×1.2×0.5×7.588/5.33)=kN按双车道计算：根据跨中弯矩的影响线，求得汽车荷载作用下跨中弯矩为：M汽=（1+μ）ξpiyi/bi=（1+0.45）×1×(2×275.2×7.588/4/7+2×10.5×7.588^2/8/7)=kN·m根据支点剪力的影响线，求得汽车荷载作用在支点时，支点剪力为：Q汽=（1+μ）ξpiyi/bi=（1+0.45）×1×(2×275.2×1.2×1/7+2×10.5×1.2×0.5×7.588/7)=kN（三）作用效应组合（每米板宽）车辆荷载按：190.985326.21549.4985.113279.72470.25123.414123.414247.588156.618序号①②③④汽车荷载布载方式荷载类别恒载车道荷载（含冲击力）车道荷载（不计冲击）承载能力极限状态作用效应组合：基本组合1.2×①+1.4×②采用车道荷载计算跨中弯矩支点剪力跨中弯矩169.058190.985131.71489.119156.618108.012169.058247.588170.75采用车道荷载计算单车道布载双车道布载支点剪力89.119经计算，本桥梁板设计车辆荷载计算时应采用：进行计算。六、截面设计与验算（一）持久状况承载能力极限状态设计—正截面承载力计算1、控制截面：跨中截面；2、截面设计（每米板宽）本桥所处环境条件为：Ⅱ类环境，板保护层厚度为净：，截面有效高度为：ho=t-as=550-40-14.2=计算板宽b=1）求受压区高度χ据《公预规》公式5.2.2-1：γo×Md=fcd×b×χ×（ho-χ/2）1.1×549.493×10^6=18.4×1000×χ×（482-χ/2）解得：χ=χ/ho=73.8/482=＜ξb=(相对受压区高度)，满足要求。2）求钢筋面积AsAs=fcd×b×χ/fsd=18.4×1000×73.8/280=最小配筋率ρmin=max（0.002，0.45×ftd/fsd）=max（0.002，0.45×1.65/280）=max（0.002，0.0027)==配筋率ρ=As/b/ho=4849.7/1000/482=ρ=＞ρmin=，满足要求。取钢筋直径D＝取钢筋间距B＝##mm每米板宽实配根数：根实配钢筋面积AS=OK!（二）持久状况承载能力极限状态设计—斜截面设计1．截面尺寸复核据《公预规》第5.2.9条规定：γo×Vd≤0.51×10-3×fcu,k^1/2×b×hoγo×Vd=1.1×326.208=358.8kN1,000