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工作桥计算书
1基本情况
该桥为输水洞放水塔工作桥。
桥的上部结构型式为1-20米钢筋混凝土简支梁。
桥长20米,单跨跨径为20米。
建筑物级别为W级建筑物,结构重要系数为ro=O.9
安全级别为川级永久荷载分项系数8=1.05可变荷载分项系数rQ=1.1
结构环境为二类环境
结构系数rd=1.2
设计荷栽:
40KN
桥面宽度:
2.5米
地震烈度:
6°
C25砼:
fc=12.5N/mm2Ec=28000N/mm2
U级钢筋:
fy=310N/mm2
地基承载力[(T]=1MPa
主要材料:
混凝土:
桥面铺装层采用C30,其于采用C25
钢筋主筋采用U级,其它采用I级
支座采用LaxLbxH=100x200x14mm的板式橡胶支座设计原则:
采用极限状态设计,结构进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。
承载能力极限状态计算以塑性理论为依据,设计原则:
荷载效应不利组合设计值小于或等于结构抗力效应的设计值。
Sd(rgG;r/'Q^rbRd(Rc;翌)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
rcrs
计规范》
G:
永久荷载(结构重力);rg:
永久荷载(结构重力)安全系数
Q:
可变荷载及永久荷载中混凝土收缩、徐变影响力、基础变位影响力
Rq:
荷载Q的安全系数Rc:
混凝土强度设计值
Sd:
荷载效应函数
rc:
在混凝土强度设计采用值基础上的混凝土安全系数
Rs:
钢筋强度设计采用值
rs:
钢筋强度设计采用值基础上的钢筋安全系数
rb:
结构工作条件系数Rd:
结构抗力函数
正常使用极限状态计算以弹性理论或塑性理论为基础,进行下列两项校核。
⑴短期荷载下的变形fd (2)荷载组合作用下的裂缝宽度Sd<5l0.2mmfL、Sl: 变形、裂缝宽度的限值 2•荷载计算 荷载组合 结构自重 闸门自重 人群 组合I V V 组合U V V V- 2.1活荷载计算 人群荷载: qki=2.5KN/m 运输荷载(根据金属结构要求,最大块件重量40KN,运输接触面积按1.6mx2.0m考虑) qk2=40/2=20KN/m 作用于板上的荷载qk2‘=40/1.6=25KN/m 2.2桥梁恒荷载(20m跨) 2.2.1T梁恒荷载 gki=Axr=0.636x25/2=7.95KN/m 2.2.2栏杆自重,与运输荷载不同时考虑 gk2=(3X20x0.024+10Xix0.069)/20=0.1065KN/m 2.2.3桥面铺装层按50mm混凝土考虑 gk3=0.05X2.5x25/2=3.125KN/m 2.2.3桥面板计算时按120mm混凝土考虑 gk4=0.12x25=3KN/m 3桥面板计算 3.1内力计算 3.1.1恒载弯矩及剪力(取1m板宽计算) 3.1.1跨中简支弯矩(因为结构对称,且对T梁对称所以跨中弯矩计算不考虑恒 荷载) 2 M0=r。 ©(rGgk+rQqk)xL/8 =0.9X0.95(1.2X25)x1.2自8 =5KN.m 3.1.2支点剪力 Q0=r0©(rGgk+rQqk)xL/2 =0.9X0.95X(1.05X0.17X25+1.2x25)x1.25/2=18.5N 3.2板截面配筋计算 3.2.1跨中主筋 保护层厚度c=20mm初拟©12的受力筋(不考虑铺装层)h0=h-c-d/2=120-20-6=94mm 按单筋矩形截面计算(取1m板宽计算) 2 : s二rdM/(fcbho) =1.2x5x10/(12.5x1000x94) =0.054 =1-」匚2二 =1-1-20.144 =0.056 As二fcbhc/fy =12.5x1000x94x0.056/310 2 =213mm 实配©10@200(As=393mm2) 3.2.2裂缝宽度验算 二ss=Ms/(0.87h0As) 6 =5x10/0.87/94/393 pte=As/Ate=393/2/30/1000=0.006 cssd 垃(3c0.1) ESPte =1.0X1.0X1.5X156/200000x(3X20+0.1X10/0.006) =0.265<0.3满足要求 a1: 考虑构件受力特征的系数受弯构件为1.0 a2: 钢筋的表面形状系数U级钢筋1.0 a3: 考虑荷载长期作用影响的系数荷载短期组合为1.5 d: 钢筋直径10 Pte: 纵向受拉钢筋的有效配筋率 Ae: 有效受拉混凝土的截面面积 A: 受拉区有效受拉纵向钢筋截面积 css: 按荷载效应短期组合计算的构件纵向受拉钢筋应力 3.2.3抗剪计算 Vcs=0.07fcbh01.25fyvAsvh0 s =0.07X12.5X1000X94+1.25fyvAsvho/s =8225O+1.25fyvAsvho/s 1.2Q=1.2X18.5=22KN<82.25KN 不需单独配抗剪钢筋 4主梁内力计算 4.1内力计算 跨中弯矩 2 M=r°©rGgkXL/8+r°©rQQIo/4 2 =0.9X0.95X1.05X(7.98+0.1065+3.125)X19.962/8+0.9X0.95X1.2X19.96 X40/4 =706KN.m 支座剪力Q=r0©(rGgk+rQqk)XL/2 =0.9X0.95X[1.05X(7.98+0.1065+3.125)X19.96/2+1.2X 40/2=142KN 4.2T梁配筋计算 按双排配筋考虑a=70mm a=70mmh°=1000-70=930mm 确定翼缘计算宽度 bf=l°/3=19.96/3=6.65m bf二bsn=0.181.25=1.43m取bf'=1.25m hf'/h0=O.12/1.O=O.12>O.1 取bf'1.25m rdM=1.2X706=848KN.m fcbfhf(h0-hf)=12.5X1.25X0.12X(1-0.12/2)X103=1762KN.m rdM: : fcbfhf’®。 一hf‘/2) 属第1种T梁按宽度1.25m的矩形梁计算 : s=「dM/(fcbhf) =848X106/(12.5X1250X9302) =0.063 -J-2s =1-1-20.063 =0.065 As二fcbhc/fy =12.5X1250X0.065X930/310 2 =3047mm 一2 实配7©25(As=3436mm2) 4.3裂缝宽度验算 二ss=Ms/(0.87h0As) =706X106/0.87/930/3436 =254 pte=As/A=3436/2/30/1250=0.046 ▽ssd wmax-: 1: 2: 3——(3c0.1) EsPte =1.0X1.0X1.5X254/200000X(3X30+0.1X25/0.046)=0.27>0.3满足要求 4.4抗剪计算 支座反力 A Vcs=0.07fcbh01.25fyvsvh0 s =0.07X12.5X1250X930+1.25fyvAsvh0/s =1017187+1.25fyvAsvh0/s 1.2Q=170.4KN<1017KN 不需单独配置抗剪钢筋 5挠度计算 11801000310003/、/、3 1=[1250-(1250-180)(1000/2-120)3] 388 10 =2.7X10 fc=也工384EI48EI 43310 =[5X(7.52+1.477)X20000/384+(2.7+27)X20000X10/48]/2.8/10000/2.7/10=6.55mm<20000/600=33mm满足要求 7橡胶支座的计算 7.1支座的平面尺寸的计算 Ac=V/[S](3-2-123) V=100KN见主梁内力计算 [S]: 橡胶支座的容许应力,对硬度(邵氏硬度)为55°~60。 的氯丁橡胶支 座[S]=100kg/cm2 则Ac=100/1=100cm2 实际选用GJZ系列支座,支座平面尺寸=100mmX200mm 支座承载力为200KN抗滑最小承载力为52KN 7.2支座厚度的计算橡4胶支座中橡胶片的总厚度d d=At/tg[r](3-2-124) △t: 温度变化等原因产生的水平位移(cm) △t=atL(3-2-112) a: 钢筋混凝土的线膨胀系数,为0.1X10-2 [r]: 橡胶支座的容许剪切角,对橡胶支座tg[r]=0.2~0.3 L: 梁的计算跨径(cm) 建桥区平均温度变化幅度按-10°C~40°C考虑,安装温度+10°C+10°C最大温差t=30°C,则温度变化引起的水平位移 △t=102X30X20X102=0.6cm 两端用相同支座,每个支座的水平位移为△t/2 支座厚度d=△t/2/tg[r]=0.6/2/0.3=1cm 实际选用支座厚度d=14mm 1基本情况该桥为输水洞放水塔工作桥。 桥的上部结构型式为1-20米钢筋混凝土简支梁。 桥长20米,单跨跨径为20米。 建筑物级别为W级建筑物,结构重要系数为ro=O.9 安全级别为川级永久荷载分项系数8=1.05可变荷载分项系数rQ=1.1结构环境为二类环境 结构系数rd=1.2设计荷栽: 40KN桥面宽度: 2.5米地震烈度: 6°C25砼: fc=12.5N/mm2Ec=28000N/mm2 U级钢筋: fy=310N/mm2地基承载力[(T]=1MPa 主要材料: 混凝土: 桥面铺装层采用C30,其于采用C25钢筋主筋采用U级,其它采用I级 支座采用LaxLbxH=100x200x14mm的板式橡胶支座 设计原则: 采用极限状态设计,结构进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。 承载能力极限状态计算以塑性理论为依据,设计原则: 荷载效应不利组合设计值小于或等于结构抗力效应的设计值。 Sd(rgG;冷'Q)丄rb尺(;—) rcrs G: 永久荷载(结构重力);rg: 永久荷载(结构重力)安全系数 Q: 可变荷载及永久荷载中混凝土收缩、徐变影响力、基础变位影响力 Rq: 荷载Q的安全系数Rc: 混凝土强度设计值 Sd: 荷载效应函数 rc: 在混凝土强度设计采用值基础上的混凝土安全系数 Rs: 钢筋强度设计采用值 rs: 钢筋强度设计采用值基础上的钢筋安全系数 rb: 结构工作条件系数 Rd: 结构抗力函数 正常使用极限状态计算以弹性理论或塑性理论为基础,进行下列两项校核。 (1)短期荷载下的变形fd (2)荷载组合作用下的裂缝宽度Sd<5l0.2mm fL、Sl: 变形、裂缝宽度的限值 2•荷载计算 荷载组合 结构自重 闸门自重 人群 组合I V V 组合u V V V 2.1活载计算 人群荷载: qki=2.5KN/m 设计值qi=r°rqqki=0.9x1.2x2.5=2.7KN/m 运输荷载(根据金属结构要求,最大块件重量40KN,运输接触面积按1.6mx1.0m考虑) 设计值q2=r0rqqk1=0.9x1.2x40/2=21.6KN/m 作用于板上的荷载q2'=「qqk1=0.9x1.2x40/1.6=27KN/m 2.2桥梁恒荷载(20m跨) 2.2.1T梁恒荷载 g1=r0rqgk1=0.9x1.05x0.636x25/2 =7.52KN/m 2.2.2栏杆自重,与运输荷载不同时考虑 g2=0.9x1.05x(3x20x0.024+10x1x0.069)/20 =0.1KN/m 2.2.3桥面铺装层按50mm混凝土考虑 g3=r°rqgk1=0.9x1.05x0.05x2.5x25/2 =1.477KN/m 223桥面板计算时按120mm混凝土考虑 g4=rorqgki=0.9X1.05X0.12X25=2.835KN/m 3板计算 3.1计算弯矩 3.1.1恒载弯矩及剪力(取1m板宽计算) 3.1.1跨中简支弯矩 M0=(2.835+1.477)X0.95X(1.252/8+0.625X1.25-0.625X0.625)=2.4KN.m 3.1.2支点剪力 Q0=0.95X(2.835+1.477)X2.5/2 =5.12KN 3.2活载弯矩及剪力(取1米板宽计算) 3.2.1跨中简支弯矩 M0=(2.7+27)X0.95X(1.25/8+0.175X1.25-0.175X0.175)=10.82KN.m 3.2.2支点剪力 Q0=0.95X(2.7+27)X1.6/2 =22.572KN 3.3板截面配筋计算 3.3.1跨中主筋 保护层厚度c=20mm初拟©12的受力筋(不考虑铺装层) h0=h-c-d/2=120-20-6=94mm 按单筋矩形截面计算(取1m板宽计算) : s=rdM/(fcbho) =1.2X(10.82+2.4)X106/(12.5X1000X942) =0.144 =1-J-2s =1-1-20.144 =0.156 As二fcbhg/fy =12.5X1000X94X0.156/310 2 =590mm 实配©14@200(As=769mm2) 3.3.2裂缝宽度验算 二ss=Ms/(0.87h0As) =(10.82+2.4)/0.87/94/769 =210 pte=As/A=769/2/30/1000=0.013 CTd wmax=: 123竺(3c0.1) EsPte =1.0X1.0X1.5X210/200000X(3X20+0.1X14/0.013)=0.26<0.3满足要求 a1: 考虑构件受力特征的系数受弯构件为1.0 a2: 钢筋的表面形状系数U级钢筋1.0 a3: 考虑荷载长期作用影响的系数荷载短期组合为1.5 d: 钢筋直径14 Pte: 纵向受拉钢筋的有效配筋率 Ate: 有效受拉混凝土的截面面积 As: 受拉区有效受拉纵向钢筋截面积 css: 按荷载效应短期组合计算的构件纵向受拉钢筋应力 3.3.3抗剪计算 A Vcs=0.07fcbh°1.25fyv竺h0 s =0.07X12.5X1000X94+1.25fyvAsvho/s =8225O+1.25fyvAsvho/s 1.2Q=1.2X(5.12+22.572)=33.23KN<82.25KN 不需单独配抗剪钢筋 4主梁内力计算 4.1内力计算 跨中弯矩 2 M=0.95(g1+g3)l0/8+0.95(q1+q2'0) 2 =0.95X(7.52+1.477)X20/8+0.95X20X(2.7+27)/4 =568KN.m 支座剪力Q=0.95(g1+g3)l0/2+0.95(q1+q272) =0.95X(7.52+1.477)X20/2+0.95X(2.7+27)/2=100KN 4.2T梁配筋计算 按双排配筋考虑a=70mm a=70mmh°=1000-70=930mm 确定翼缘计算宽度 bf=l°/3=20/3=6.667m bf=bsn=0.181.25=1.43m 取bf'=1.25m hf'/h0=0.12/1.0=0.12>0.1 取bf'=1.25m rdM=1.2X568=682KN.m fcbfhf(h0-hf)=12.5X1.25X0.12X(1-0.12/2)X103=1762KN.m rdM: : fcbf'hf’g-hf‘/2) 属第1种T梁按宽度1.25m的矩形梁计算 -s二「dM/(fcbho) =682X10/(12.5X1250X930) =0.05 =1-、1匚2匚 =1-1-20.05 =0.052 As二fcbg/fy =12.5X1250X0.052X930/310 =2428mm 实配5©25(As=2454mm2) 4.3裂缝宽度验算 匚ss=Ms/(O.87h0As) 6 =568X10/0.87/930/2454 =286 pte=As/A=2454/2/30/1250=0.033 assd wmax=: 1: 2: 3——(3c0.1) EsPte =1.0X1.0X1.5X286/200000X(3X30+0.1X25/0.033)=0.36>0.3不满足要求 重新配7©22(As=2661mm2) 二ss=Ms/(0.87h0As) =568X106/0.87/930/2661 =263.8 pte=As/A=2661/2/30/1250=0.03548 Jd wmax-: 1j2_: : 3——(3c0.1) EsPte =1.0X1.0X1.5X263.8/200000X(3X30+0.1X22/0.03548)=0.3=0.3满足要求 4.4抗剪计算 支座反力 Vcs=0.07fcbh01.25fyvAvh0 s =0.07X12.5X1250X930+1.25fyvAsvh0/s =1017187+1.25fyvAsvh0/s1.2Q=120KN<1017KN不需单独配置抗剪钢筋 5挠度计算 11801000310003/、/、3 I[1250-(1250-180)(1000/2-120)3] 388 10 =2.7X1010 fc=出豆384EI48EI 43310 =[5X(7.52+1.477)X20000/384+(2.7+27)X20000X10/48]/2.8/10000/2.7/10=6.55mm<20000/600=33mm满足要求 7橡胶支座的计算 7.1支座的平面尺寸的计算 Ac=V/[S](3-2-123) V=100KN见主梁内力计算 [S]: 橡胶支座的容许应力,对硬度(邵氏硬度)为55°~60。 的氯丁橡胶支 2 座[S]=100kg/cm 则Ac=100/1=100cm2 实际选用GJZ系列支座,支座平面尺寸=100mmX200mm 支座承载力为200KN抗滑最小承载力为52KN 7.2支座厚度的计算橡4胶支座中橡胶片的总厚度d d=At/tg[r](3-2-124) △t: 温度变化等原因产生的水平位移(cm) △t=atL(3-2-112) a: 钢筋混凝土的线膨胀系数,为0.1X10-2 [r]: 橡胶支座的容许剪切角,对橡胶支座tg[r]=0.2~0.3 L: 梁的计算跨径(cm)建桥区平均温度变化幅度按-10°C~40°C考虑,安装温度+10°C+10°C最大温差t=30°C,则温度变化引起的水平位移 22 △t=102X30X20X102=0.6cm 两端用相同支座,每个支座的水平位移为△t/2 支座厚度d=△t/2/tg[r]=0.6/2/0.3=1cm实际选用支座厚度d=14mm
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