桥梁课程设计-13m空心板桥

目录一、设计资料................................................................................................................1二、构造形式及尺寸选定............................................................................................3三、空心板毛截面几何特性计算................................................................................4四、作用效应计算........................................................................................................6五、预应力钢筋数量估算及布置..............................................................................17六、换算截面几何特性计算......................................................................................20七、承载力极限状态计算..........................................................................................22八、预应力损失计算..................................................................................................25九、正常使用极限状态计算......................................................................................30十、变形计算..............................................................................................................37十一、持久状态应力验算..........................................................................................41十二、短暂状态应力验算..........................................................................................45十三、最小配筋率复核..............................................................................................50桥梁工程课程设计1一、设计资料1.根据学号尾号为2，选定如下：标准跨径（m）13计算跨径（m）12.6空心板全长（m）12.96空心板高度（m）0.65板端与支点距离（m）0.18桥面宽度（m）净—7+2×0.75m人行道=9m空心板数（块）9预制板宽（m）0.992.设计荷载：公路—II级，人群荷载：3.0kN/m2。3.材料(1)结构：空心板采用C40水泥混凝土，重力密度取γ1=25kN/m3(2)铰缝：铰缝采用C30细集料混凝土，重力密度取γ2=24kN/m3(3)预应力钢筋：采用1×7股钢绞线，公称直径d=12.7mm，单根截面公称面积为98.7mm2，fpk=1860Mpa，张拉控制应力取0.70fpk。预应力钢绞线沿板跨长呈直线型布置。(4)非预应力钢筋：直径大于或等于12mm者采用HRB335级钢筋，直径小于12mm者均采用R235级钢筋。(5)桥面铺装：采用10cm沥青混凝土，重力密度取γ2=23kN/m3(6)人行道：采用C25水泥混凝土，自重单侧1.52kN/m(7)护栏：采用C25水泥混凝土，自重单侧3.6kN/m。4.其它参数及要求本桥设计安全等级为三级，结构重要性系数γ0=0.9，桥梁所处环境条件为I类环境。空心板按全预应力混凝土构件设计。桥梁工程课程设计25.设计依据(1)公路桥涵设计通用规范（JTGD60—2004）（简称《公桥规》）(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62—2004）（简称《公预规》）(3)姚玲森主编．桥梁工程（第二版）．北京：人民交通出版社，2008.7．(4)贾艳敏、高力主编．结构设计原理．北京：人民交通出版社，2004.8．(5)易建国主编．混凝土简支梁（板）桥（第三版）[例一]．北京：人民交通出版社，2006.9．(6)胡兆同等编著．桥梁通用构造及简支梁桥．北京：人民交通出版社，2001.3．桥梁工程课程设计3二、构造形式及尺寸选定本工程桥面净宽为净—7m+2×0.75m人行道，全桥宽采用9块C40的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽为99cm，高为54cm，空心板全长12.96m。采用先张法工艺预制，预应力钢筋：采用1×7股钢绞线，公称直径d=12.7mm，单根截面公称面积为98.7mm2，fpk=1860Mpa，fpd=1260Mpa，Ep=1.95×105Mpa。预应力钢绞线沿板跨长呈直线型布置。C40混凝土空心板的fck=26.8Mpa，fcd=18.4Mpa，ftk=2.4Mpa，ftd=1.65Mpa。全桥空心板横断面布置如图2-1，每块空心板截面及构造尺寸见图2-2。图2-1桥梁横断面（尺寸单位：mm）图2-2空心板截面构造及细部尺寸（尺寸单位：cm）桥梁工程课程设计4三、空心板毛截面几何特性计算1.毛截面面积根据图2-2求得：575.05.275.275.023811219265992A242.3244cm2.毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静矩：37-25.5575.0275.525.27375.525.275.0221板高S392.3122cm铰缝的面积：575.05.275.275.02铰A25.87cm则毛截面重心离1/2板高的距离为：mmcmcmASd77.071.042.324492.231221板高（向下偏移）铰缝重心对1/2板高处的距离为：cmASd43.6287.592.231221铰板高铰桥梁工程课程设计53.空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I=0.0686d4s=0.2122ddd/2s65998888图3-1挖空半圆构造（尺寸单位：cm）图3-2空心板截面简化图（尺寸单位：cm）空心板毛截面对其重心轴的惯性矩：22433382122.0211438213800686.041211382126599I41041078.1423.178315429.96786467.842925.2265656mmcm（忽略了铰缝对自身重力轴的惯性矩）空心板截面的抗扭刚度可简化为图3-2的单箱截面来近似计算：4622212210751.25.4011142913678992876527658994224cmtbthhbIT41010751.2mm4.检验截面效率指标上核心距：cmyAIkxs177.026542.324442.1783154下核心距：cmyAIksx55.167.026542.324442.1783154截面效率指标：55.0,45.052.06555.1617hkkxs所以拟定的截面是合理的。桥梁工程课程设计6四、作用效应计算1.永久作用效应计算(1)空心板自重1gmkNAg/111.8251042.3244411(2)桥面系自重2g人行道自重单侧按1.52kN/m计算，栏杆自重单侧按3.6kN/m计算。桥面铺装采用10cm沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为：mkN/1.162371.0每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：mkNg/927.291.1626.352.12(3)铰缝自重3gmkNhAg/366.010246515.871423铰(4)总自重g第一阶段结构自重：mkNgg/111.81Ⅰ第二阶段结构自重：mkNggg/293.3366.0927.232Ⅱ总自重：mkNggg/404.11293.3111.8ⅡⅠ永久作用效应汇总表表4-1项目作用种类作用gmkN/计算跨径)(ml作用效应)(mkNM作用效应)(kNV跨中281ql41跨2322ql支点ql2141跨ql41Ⅰg8.11112.6160.9480.4751.1025.55Ⅱg3.29312.665.3532.6720.7510.37g11.40412.6226.31113.1671.8535.92桥梁工程课程设计72.可变作用效应计算汽车荷载采用公路—Ⅱ级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成，车道均布荷载采用公路—Ⅰ级相应值的0.75倍，车道集中荷载采用公路—Ⅰ级内插值的0.75倍。另《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路—Ⅱ级的车道荷载由mkNqk/875.75.1075.0均布荷载和kNPk8.15775.055056.12180360180集中荷载两部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，即计算剪力时kNPPkk36.1898.1572.12.1'(1)汽车荷载横向分布系数计算(a)跨中荷载横向分布系数计算空心板的刚度参数：024.012600100010751.21078.18.58.5210102lbIIT从铰接板荷载横向分布影响计算用表的分表，在=0.02～0.04之间按直线内插法求得=0.025的影响线竖标值。计算见下表各板荷载横向分布影响线竖标值表表4-2板号单位荷载作用位置（i号板中心）∑ki12345678910.022361941471138870483526≈10000.0430623215510470483526230.024250202149111846645332520.021941891601229575625349≈10000.0423222918112182574031260.024202197164122927158494430.0214716016414111087726257≈10000.04155181195159108745340350.0241491641701451108468585340.02113122141152134106877570≈10000.041041211591821511047457480.02411112214515813710684716650.0288951101341481341109588≈10000.04708210815117815110882700.02484921101371541371109284桥梁工程课程设计8543210.2470.2000.1190.0820.0470.0260.2030.1970.1310.0900