行车道板悬臂板计算书.docx
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行车道板悬臂板计算书
行车道板(悬臂板)
计算书
计算
复核
2005年3月
概况---------------------2
1恒载效应-----------------2
2活载效应-----------------3
3荷载组合-----------------4
4截面配筋计算---------------5
5截面复核-----------------6
6截面剪力验算---------------6
7裂缝宽度验算---------------7
8闽华护栏防撞计算-------------8
9结论――――――――――――――――――10概况:
预应力混凝土连续T梁定行图
跨径:
35m
荷载:
公路一级
桥面宽度:
0.5+12.0+0.5=13m
最不利断面:
梁肋间距为2.7m,板净跨为2.5m桥面铺装:
9厘米沥青砼+8厘米C40砼
规范:
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62—
2004》、《公路桥涵设计通用规范JTGD60—2004》
T梁上部结构断面图详见下图。
、恒载效应
(1)成桥以后
1
悬臂板支点剪力:
Mo=-(g1g2g3)L2g4(L0.25)
悬臂板支点剪力:
QO=(g1g2g3)Lg4
g1:
沥青层的自重
g2:
C40砼的自重
g3:
结构层的自重
g4:
栏杆的自重
1
Mo=©g2g3)
L2
g4
(L
0.25)
1
=—(g1g2g3)
L2
g4
(L
0.25)
1
=-(0.09124
2
0.08
1
25
(0.150.3)252
)127.6(10.25)
21
=10.59KN*m
Qo=©g2g3)L
g4
(0.150.3)25
=(0.09240.0825)17.6
21
=17.39KN
悬臂板恒载效应如下:
支点断面恒载弯矩为:
MsgM。
10.59KN*m
支点断面恒载剪力为:
QsgQ。
17.39KN
二、活载效应
公路一级产生的内力
根据“通用规范”第431条,后轮的着地宽度b2及长度a2为:
a20.2mb20.6m
根据“公预规”第4.1.3条,计算整体单向板时,车轮传到板上的荷载分布宽度按下列规定计算。
(1)平行于板跨方向的荷载分布宽度
bib22h
(2)垂直于悬臂板跨方向的荷载分布宽度
1)单轮作用在悬臂板时
aa22h2c
当ad,荷载分布重叠,采用多轮作用计算
2)多轮作用在悬臂板时,荷载分布宽度重叠时
aa22hd2c
3)车轮在板的支承附近,按45度角过渡
式中:
L――板的计算跨径;计算跨度1.0m
h——铺装层厚度;本计算铺装层厚度17cm
d――多车轮时外轮之间的中距;本计算中距1.4m
a――垂直于悬臂板跨径的车轮的荷载分布宽度;
c――平行于悬臂板跨径的车轮外缘,通过铺装层45度分布线的外边线至腹板外边缘的距离。
本计算:
b1b22h=0.6+2X0.17=0.94m
a1a22h0.20.1720.54
aa22h2c0.20.1720.4721.48m1.4m
车轮发生重叠:
(取单轮计算)
a(a22h2c1.4)/2(1.481.4)/21.44m
a的分布图如附图
14斗
1羽
k1HQr1J;_k号内
7r%■7
i\
支点处:
p'P14051.71KN
2ab121.440.94
1悬臂板跨中最大荷载弯矩计算
冲击系数:
;按“通用规范”取(1+卩)=1.3
(1)汽车后轮作用在悬臂板时
计算图式见附图
支点产生的弯矩;
c2Mop
(1)P;
式中:
P――车轮重,按“通用规范”P=140K
c2
Mop
(1)P'j
1.351.71
0.472
7.425KN*m
2、悬臂板支点最大剪力计算支点剪力计算公式如下:
Qop
(1)P'c
1.351.710.47
31.6KN*m
悬臂板恒载效应如下:
支点断面活载弯矩为:
MspMop7.425KN*m
支点断面活载剪力为:
QspQsp31.6KN
三、荷载组合:
基本组合:
Mud1.2Msg1.4Msp
Msd
Msg
0.7Msp
1
Msd
Msg
0.4Msp
1
作用短期效应荷载组合:
作用长期效应荷载组合:
荷载组合表
单项荷载
荷载
支点断面弯矩
支点断面剪力
恒载
10.590
17.385
汽车活载
7.425
31.6
基本组合(计汽车冲击)Nud
1.2恒+1.4汽车
23.103
65.102
短期效应组合(不计汽车冲击)Ns
恒+0.7汽车/(1+Q
14.588
无
长期效应组合(不计汽车冲击)Nl
恒+0.4汽车/(1+Q
12.875
四、配筋计算:
根据“公预规”第5.2.2条,矩形截面抗弯承载力计算公式如下:
X
oMdfcdbx(ho^)
fsdAsfcdbx
受压区高度应符合下列要求:
x业
式中:
o――桥梁结构的重要系数。
按“公预规”第5.1.5条取用
Md――弯矩组合设计值,这里取基本组合设计值Mud
fcd――混凝土轴心抗压强度设计值。
按“公预规”表3.1.4采用
fsd――纵向普通钢筋抗拉强度设计值。
按“公预规”表323-1采用
ho截面有效咼度。
x――截面受压区高度。
由以上公式解二次方程得到X值。
并且取xbh0的x值
受拉区钢筋的配筋面积A:
Afcdbx
AS盲
支点截面弯矩配筋:
截面有效咼度:
h0=0.3—0.037=0.263m
X
1.123.10322.410001x(0.263)
x1=0.00435m,x2=0.52165bh)0.1473m(舍去)
受拉区钢筋的配筋面积As:
fcdbx22.41000.4352
A,』==3.48cm
fsd280
实际每米配10①12,As=11.31cm2,满足要求
五、截面复核
实际的下缘配筋面积为As,重新计算截面抗弯强度。
fcdb
结构所能承受的弯矩:
fcdbx(g2
判决弯矩组合设计值Md是否满足要求。
支点截面:
fcdb
2801131
22.410001
=14.14mm
x001414
fcdbx(g|)=22.4114.14(0.263-
=81.048KN*m23.111.1=25.42KN*m
截面强度满足要求
六、剪力验算根据“公预规”第529条和第5210条
1、矩形截面的受弯构件,其抗剪应符合下列要求;
oVd0.511o\fCUTbho(KN)
0.5110Ifkbh^O.5110^.501000163
=948.44KN°Vd=1.165.10=71.61KN
计算满足要求
2、矩形截面受弯构件,当符合下列条件时;
3
0Vd0.50102ftkbh0
可不进行斜截面抗剪承载力的验算。
0.5102ftdbh°=0.51011.831000263
=240.65KN0Vd=1.165.10=71.61KN
所以可不进行斜截面抗剪承载力的验算。
式中:
Vd――验算截面处由作用(或荷载)产生的剪力组合设计值
b——相应于剪力组合设计值处的矩形截面宽度(mm)
七、裂缝宽度验算
桥面板的裂缝宽度允许值为0.1mm
按“公预规"第6.4.3条和第6.4.4条,矩形截面混凝土受弯构件,其最大裂缝宽度Wk可按下列公式计算:
Wk
C1C2C3
ss(30
Es(0.28
d
10
(mm)
ss
As
bh0
0.87Ash。
式中:
C1——钢筋表面形状系数,对光面钢筋,C1=1.4;对带肋钢筋,C1=1.0;
C2――作用(或荷载)长期效应影响系数,C210.5也,其中Nl和Ns分别为按作用(或荷
Ns
载)长期效应组合和短期效应组合计算的内力值(弯矩或轴向力);
C3――与构件性质有关的系数,当为钢筋混凝土板式受弯构件时,C3=1.15,其他受弯构件C3=
1.0,轴心受拉构件C3=1.2,偏心受拉构件C3=1.1,偏心受压构件C3=0.9
ss——钢筋应力;
d――纵向受拉钢筋直径(mm),当有不同直径的钢筋,采用等代直径。
——纵向受拉钢筋的配筋率,对钢筋混凝土构件,当>0.02时,取=0.02;当<0.006时,取
=0.006;对于轴心受拉构件时,按全部受拉钢筋截面面积As的一半计算;
Ms――按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩值。
支点截面:
ss
0.87Ash0
14.591000
0.8711310.263
=56.38MPa
-==0.0043且不小于0.006
bh01000263
NI…厂12.877
C2=10.5=1+0.5=1.441
Ns14.591
Wtk
SS,30
C1C2C3
Es(0.28
10
=11.441
1.15
26.38
2105
(3012)
(0.28100.06)
=0.058mm0.1mm
裂缝满足要求。
八、闽华护栏防撞计算验算
(一)、试验数据(下列有闽华护栏撞击试验得到)
1、新型护栏设计
(1)、设计条件:
18t重的大客车,20度的碰撞角,80km/h的碰撞速度
(2)、跨径:
护栏所受的横向碰撞能量为520kj
2、验算参数取值
(1)、碰撞力:
F=pF'其中卩勻.465〜1.805,F'=336.36KN
(2)、撞击力的作用高度:
H=0.87m(撞击力与桥面的竖直距离)
(3)、碰撞力的分布宽度,b0=5〜6m,并且按45度角扩散。
取b0=5.76m所以碰撞力F=1.643X336.36=552.6KN
碰撞力作用高度:
H0=0.87+a
其中:
a为保护层的厚度。
H0为(撞击力与桥面板的竖直距离)
(二)、本计算采用的数据
1、T梁翼缘板强度验算。
撞击宽度分布图如下:
3
r-
1
X
jf
\
11-
LIEJ
(1)、翼缘外边厚15cm,内边厚30cm,悬臂长度1.0m,护栏宽度0.5m沥青砼厚度9cm,C40砼厚度8cm0
1)、防撞护栏自重产生的弯矩:
Mg17.6(0.5/2d)
2)桥面沥青砼层自重产生的弯矩:
Mg20.0924d2/2
3)桥面C40砼层自重产生的弯矩:
Mg30.0825d2/2
4)桥面板砼层自重产生的弯矩:
Mg40.1525(d0.5)2/20.1525(d0.5)2/6
5)、碰撞力产生的弯矩:
MF1(0.870.16)/b552.6(0.870.16)/b569.2/b
(2)、荷载组合
截面编号
截面位置
截面宽度
截面咼度
Mg1
Mg2
Mg3
Mg4
d(m
b(m
h(m
(KN*M)
(KN*M)
(KN*M)
(KN*M)
1
0
7.84
0.225
1.9
0.27
0.25
0.78125
2
0.25
8.34
0.2625
3.8
0.6075
0.5625
1.757813
3
0.5
8.84
0.3
5.7
1.08
1
3.125
截面编号
恒载弯矩
碰撞力产生的弯矩
荷载组合
M0(KN*M
M1(KN*M
1.2M0+1.1M1(KN*M
1
3.20125
72.60
83.70
2
6.7278125
68.25
83.15
3
10.905
64.39
83.91
注:
恒载的安全系数取1.2、汽车的撞击安全系数取1.1d为验算截面至防撞护栏内侧的距离。
(3)、配筋计算采用①12的钢筋
截面编号
计算配筋率
配筋根数
每米根数
cm2
①12
①12
1
18.65
16.49
17.00
2
15.12
13.37
14.00
3
12.93
11.43
12.00
所以在10①12钢筋里并列增设一根①12钢筋,为20①12
(4)、截面配筋验算
截面编号
每米根数
受压区高度
截面抗力Mu
①12
x(cm)
KN*m
1
20.00
2.8275
114.55
2
20.00
2.8275
138.30
3
20.00
2.8275
162.05
经验算满足要求八、结论:
1、配筋结果:
在10①12钢筋里并列增设一根①12钢筋为20①12,间距为10cm
2、容许局部最厚的铺装厚度:
本计算采用的铺装厚度为17cm,经计算结构最多能承受的最大铺装厚度为40cm,否则强度不满足要求。
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