1、结构布置平面图1-1剖面图1-22、基本资料**大坝闸坝段交通桥兼做弧形闸门的安装平台,净跨9m ,中墩宽1.5m ,边墩宽1m ,采用现浇整体式梁板结构;设计荷载标准:汽-20挂100。
交通桥的主梁长m l 74.10=,宽mm b 300=,高mm h 1000=;次梁宽mm b 2501=,高mm h 7001=;板厚mm h 1502=,跨中板两主梁间板的净跨m l n 3=;悬挑板的挑长mm l 4502=。
砼强度等级为C25,c f =12.52mm N ;Ⅱ级钢筋:y f =3102mm N ,Ⅰ级钢筋:y f =2102mm N ;钢筋砼的重度:1γ=253m KN ,检修荷载:2γ=202m KN ,人群荷载:3γ=32m KN 。
结构建筑物安全级别为Ⅱ级,所以结构重要性系数0γ=1.0;设计状况系数:ϕ=1.0(持久状况)、0.95(短暂状况)、0.85(偶然状况);荷载分项系数G γ=1.05, Q γ=1.20及Q γ=1.10(可控制的可变荷载);结构系数d γ=1.20。
当交通桥作为安装平台时,考虑吊车的的车轮荷载及其起吊荷载, 车轮荷载设计值:KN P 45.512.148.95.17=⨯⨯=, 起吊荷载设计值:KN Q 96.992.128.917=⨯⨯=。
一、跨中板的计算3.1、荷载计算自重: 标准值k g =2h 1γ=0.15×25=3.752m KN设计值g =G γk g =1.05×3.75=3.9382m KN检修荷载 标准值k q =202m KN设计值q =Q γk q =1.2×20=242m KN由集中荷载引起的均布力:设计值1q =yx l l G P +=37.33.396.9945.51⨯+=36.482m KN4.1、内力计算 因为02.133003370==x yl l <2,故跨中板按双向板计算。
(1)、在检修荷载作用下的内力计算跨中板所受到的均布力的设计值:938.2724938.3=+=+q g 2m KN 979.033703300==y x l l 所以查《水工钢筋混凝土结构学》第三版,河海大学、大连理工大学、西安理工大学、清华大学合编,中国水利水电出版社;得双向板所受内力设计值:跨中弯矩:m KN M x ∙=⨯⨯⨯⨯=87.53.3938.270227.085.00.12m KN M y ∙=⨯⨯⨯⨯=301.53.3938.270205.085.00.12支座弯矩:m KN M x ∙=⨯⨯⨯⨯=223.143.3938.270550.085.00.120m KN M y ∙=⨯⨯⨯⨯=654.133.3938.270528.085.00.120(2)、在汽车荷载作用下的内力计算考虑车轮荷载和起吊荷载均布在单跨板内,由此计算板的内力值。
跨中板所受到的均布力的设计值:418.4048.36938.3=+=+q g 2m KN 跨中弯矩:m KN M x ∙=⨯⨯⨯⨯=492.93.3418.400227.095.00.121 m KN M y ∙=⨯⨯⨯⨯=572.83.3418.400205.095.00.121支座弯矩:m KN M x ∙=⨯⨯⨯⨯=998.223.3418.400550.095.00.1201 m KN M y ∙=⨯⨯⨯⨯=078.223.3418.400528.095.00.1201 故以支座弯矩m KN M x ∙=998.2201确定跨中板的配筋量。
5.1、配筋计算交通桥为二类环境,砼保护层厚c =25mm,由于所受到的弯矩较大,估计钢筋直径d =10mm ,排成一排,所以查表可得:a =30mm ;故截面的有效高度:0h =h -a =150-30=120mm ;=⨯⨯⨯⨯==262012010005.1210998.222.1bh f M r a c d s 0.153 =⨯--=--=153.0211211s αε0.167〈b ε=0.544,满足要求。
ρ=εyc f f =0.167×3105.12=0.675% > 0.15%,满足要求。
所以,S A =ρb 0h =0.00675×1000×120=8092m m故选用8φ12(S A =9042m m )。
二、悬挑板的计算3.2、荷载计算自重: 标准值k g =2l 2h 1γ=0.45×0.15×25=1.688m KN设计值g =G γk g =1.05×1.688=1.772m KN人群荷载 标准值k q =2l 3γ=0.45×3=1.125m KN设计值q =Q γk q =1.2×1.125=1.3m KN4.2、内力计算悬挑板所受到的均布力的设计值:122.335.1772.1=+=+q g m KN 。
由结构力学求解器求得悬挑板所受的弯矩:m KN M ∙=32.0<22.998m KN ∙ 由于悬挑板的配筋计算和跨中板一样,采用单宽计算,而悬挑板所受到的弯矩远小于跨中板的弯矩,故和跨中板的配筋相一致。
5.2、配筋计算跨中板的钢筋延伸到悬挑板并作为悬挑板的受力筋。
故选用8φ12(S A =9042m m )。
三、次梁的计算3.3、荷载计算自重: 标准值k g =1b 1h 1γ=0.25×0.7×25=4.375m KN设计值g =G γk g =1.05×4.375=4.594m KN检修荷载 标准值k q =1b 2γ=0.25×20=5m KN设计值q =Q γk q =1.2×5=6m KN板传来的力:因为是双向板,故板传给次梁的力是三角形分布的,求三角形荷载的最大值。
自重 标准值1k g =yn l 2h 1γ=3×0.15×25=11.25m KN设计值1g =G γ1k g =1.05×11.25=11.813m KN检修荷载 标准值1k q =yn l 2h 1γ=3×20=60m KN设计值1q =Q γ1k q =1.2×60=72m KN吊车工作时作用在交通桥上的集中力:车轮荷载 标准值KN G k 875.4248.95.17=⨯= 设计值KN G 45.51875.422.1=⨯= 起吊荷载 标准值KN G k 3.8328.9171=⨯=设计值KN G 96.993.832.11=⨯=4.3、内力计算(1)、在检修荷载作用下的内力计算取计算跨度:m l 3.3=均布荷载设计值:594.106594.4=+=+q g m KN三角形分布荷载设计值:m KN q g /813.8372813.1111=+=+由结构力学求解器求得内力组合值:支座弯矩:m KN M ∙=15.571跨中弯矩:m KN M ∙=33.332剪力:KN V 63.861=(2)、在汽车荷载作用下的内力计算考虑汽车中轴车轮对称的作用在次梁上,后轴车轮集中力传给次梁的集中力设计值,按单向板计算得:KN G 86.332=均布荷载设计值:594.41=g m KN三角形分布荷载设计值:m KN g /813.112=中轴车轮集中荷载设计值:KN G 31.8586.3345.51=+=由结构力学求解器求得的弯矩组合值:支座弯矩:m KN M ∙=18.593跨中弯矩:m KN M ∙=73.194剪力:KN V 49.1242=(当车轮荷载靠近支座时求得)所以由以上计算可得,次梁按对称配筋,取弯矩为m KN M ∙=18.593,剪力KN V 49.1242=。
弯矩设计值m KN M ∙=⨯⨯=221.5618.5995.00.1剪力设计值KN V 266.11849.12495.00.1=⨯⨯=5.3、配筋计算(1)、抗弯纵筋的计算人行桥为二类环境,砼保护层厚c =35mm ,估计钢筋直径d =20mm ,排成一排,所以查表可得:a =45mm ;故截面的有效高度:0h =1h -a =700-45=655mm ;=⨯⨯⨯⨯==26206552505.1210221.562.1bh f M r a c d s 0.0503 =⨯--=--=0503.0211211s αε0.0517〈b ε=0.614,满足要求。
ρ=εyc f f =0.0517×3105.12=0.208% > 0.15%,满足要求。
所以,S A =ρb 0h =0.00208×250×655=3412m m故选用3φ14(S A =4622m m )。
(2)、抗剪腹筋的计算1、截面尺寸验算d γV =1.2×118.266=141.919KN截面腹板高度:w h =0.655m, bh w =3.0655.0=2.18<4.0, 0.250bh f c =0.25×12.5×250×655/1000=511.719KN >d γV =141.919KN ,所以不会出现斜压破坏。
2、验算是否需按计算确定腹筋C V =007.0bh f c=07.0×12.5×250×655/1000=143.28KN >d γV =141.919KN ,所以按构造确定腹筋。
初选双肢箍筋,选用φ8@150,即:sv A =1012m m ,s =150mm ≤max s =350mm 。
sv ρ=bs A sv =150250101⨯=0.269%>0.12%满足箍筋最小配筋率的要求。
最后箍筋选配双肢φ8@150。
四、主梁的计算3.4、荷载计算自重: 标准值k g =b h 1γ=0.3×1.0×25=7.5m KN设计值g =G γk g =1.05×7.5=7.875m KN检修荷载 标准值k q =b 2γ=0.3×20=6m KN设计值q =Q γk q =1.2×6=7.2m KN跨中板传来的力:按均布荷载考虑。
自重 标准值1k g =xn l 2h 1γ/2=3×0.15×25/2=5.625m KN设计值1g =G γ1k g =1.05×5.625=5.906m KN检修荷载 标准值1k q =xn l 2γ/2=3×20/2=30m KN设计值1q =Q γ1k q =1.2×30=36m KN悬挑板传来的力自重 标准值2k g =2l 2h 1γ=0.45×0.15×25=1.688m KN设计值2g =G γ2k g =1.05×1.688=1.772m KN人群荷载 标准值2k q =2l 2γ=0.45×3=1.35m KN设计值2q =Q γ2k q =1.2×1.35=1.62m KN次梁传来的集中力均布荷载引起的集中力:设计值11Q G +=2)(xn l q g +=23)6594.4(⨯+=15.891KN三角形荷载引起的集中力:设计值22Q G +=4)(11xn l q g +=43)72813.11(⨯+=62.86KN吊车工作时作用在交通桥上的集中力:车轮荷载 标准值KN G k 875.4248.95.17=⨯=设计值KN G 45.51875.422.1=⨯=起吊荷载 标准值KN G k 3.8328.9171=⨯= 设计值KN G 96.993.832.11=⨯=4.4、内力计算(1)、在检修荷载作用下的内力计算取计算跨度:m l 10=均布荷载设计值:373.6062.1772.136906.52.7875.7=+++++=+q g m KN集中荷载设计值:KN Q G 75.78=+由结构力学求解器求得弯矩设计值:m KN M ∙=⨯⨯=298.85388.100385.00.11剪力设计值:KN V 245.2977.34985.00.11=⨯⨯=(2)、起吊工况下的内力计算考虑起吊荷载和中后轴的单个车轮荷载作用在主梁上,当最危工况,即中轴作用在主梁中点时,此时主梁所受的弯矩最大;当吊车在靠近支座附近起吊时,此时所受的剪力最大。