工作桥计算书.doc

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Ⅳ级建筑物，结构重要系数为r0=0.9
安全级别为Ⅲ级永久荷载分项系数rG=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/mm2 E c=28000N/mm2
Ⅱ级钢筋：fy=310N/mm2
地基承载力[σ]=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Ⅱ级，其它采用Ⅰ级
支座采用La×Lb×H=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。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
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。
(1)短期荷载下的变形 fd<Fl 1/600L
(2)荷载组合作用下的裂缝宽度δd<δl 0.2mm
fL、δl：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
√

√
组合Ⅱ
√
√
√
2.1活荷载计算
人群荷载：qk1=2.5 KN/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1.6m×2.0m考虑）
qk2= 40/2=20KN/m
作用于板上的荷载q k2′= 40/1.6=25KN/m
2.2桥梁恒荷载(20m跨)
2.2.1 T梁恒荷载
gk1=A×r=0.636x25/2=7.95KN/m
2.2.2栏杆自重，与运输荷载不同时考虑
gk2=（3×20×0.024+10×1×0.069）/20=0.1065KN/m
2.2.3桥面铺装层按50mm混凝土考虑
gk3= 0.05×2.5x25/2 =3.125KN/m
2.2.3桥面板计算时按120mm混凝土考虑
gk4=0.12×25 =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）
M0=r0φ（rGgk+rQqk）×L2/8
=0.9×0.95（1.2×25）×1.252/8
=5KN.m
3.1.2支点剪力
Q0= r0φ（rGgk+rQqk）×L/2
=0.9×0.95×（1.05×0.17×25+1.2×25）×1.25/2
=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φ12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）

=1.2×5×106/（12.5×1000×942）
=0.054

=
=0.056

=12.5×1000×94×0.056/310
=213mm2
实配φ10@200 (As=393mm2)
3.2.2裂缝宽度验算

=5×106/0.87/94/393
=156
pte=As/Ate=393/2/30/1000=0.006

=1.0×1.0×1.5×156/200000×（3×20+0.1×10/0.006）
=0.265<0.3满足要求
α1：考虑构件受力特征的系数 受弯构件为1.0
α2：钢筋的表面形状系数 Ⅱ级钢筋1.0
α3：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
ρte：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
σss：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

=0.07×12.5×1000×94+1.25fyvAsvh0/s
=82250+1.25fyvAsvh0/s
1.2Q=1.2×18.5=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
M= r0φrGgk×L2/8+ r0φrQQl0/4
=0.9×0.95×1.05×(7.98+0.1065+3.125)×19.962/8+0.9×0.95×1.2×19.96×40/4
=706KN.m
支座剪力 Q= r0φ（rGgk+rQqk）×L/2
=0.9×0.95×[1.05×（7.98+0.1065+3.125)×19.96/2+1.2×40/2=142KN
4.2T梁配筋计算
按双排配筋考虑 a=70mm
a=70mm h0=1000-70=930mm
确定翼缘计算宽度
/3=19.96/3=6.65m

取bf’=1.25m
hf’/h0=0.12/1.0=0.12>0.1
取bf’=1.25m

rdM=1.2×706=848KN.m
=12.5×1.25×0.12×（1-0.12/2）×103=1762KN.m

属第1种T梁按宽度1.25m的矩形梁计算

=848×106/（12.5×1250×9302）
=0.063

=
=0.065

=12.5×1250×0.065×930/310
=3047mm2
实配7φ25 (As=3436mm2)
4.3裂缝宽度验算

=706×106/0.87/930/3436
=254
pte=As/A=3436/2/30/1250=0.046

=1.0×1.0×1.5×254/200000×（3×30+0.1×25/0.046）
=0.27>0.3满足要求
4.4抗剪计算
支座反力

=0.07×12.5×1250×930+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

=2.7×1010
fc=
=[5×（7.52+1.477）×200004/384+（2.7+27）×200003×103/48] /2.8/10000/2.7/1010
=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/[δ] （3-2-123）
V=100KN见主梁内力计算
[δ]：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 [δ]=100kg/cm2
则Ac=100/1=100cm2
实际选用GJZ系列支座，支座平面尺寸=100mm×200mm
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=△t/tg[r] (3-2-124)
△ t:温度变化等原因产生的水平位移（cm）
△ t=αtL (3-2-112)
α:钢筋混凝土的线膨胀系数，为0.1×10-2
[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=102×30×20×102=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Ⅳ级建筑物，结构重要系数为r0=0.9
安全级别为Ⅲ级永久荷载分项系数rG=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/mm2 E c=28000N/mm2
Ⅱ级钢筋：fy=310N/mm2
地基承载力[σ]=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Ⅱ级，其它采用Ⅰ级
支座采用La×Lb×H=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。

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<Fl 1/600L
(2)荷载组合作用下的裂缝宽度δd<δl 0.2mm
fL、δl：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
√

√
组合Ⅱ
√
√
√
2.1活载计算
人群荷载：qk1=2.5 KN/m
设计值 q1=r0rqqk1=0.9×1.2×2.5=2.7 KN/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1.6m×1.0m考虑）
设计值 q2=r0rqqk1=0.9×1.2×40/2=21.6KN/m
作用于板上的荷载q2’=r0rqqk1=0.9×1.2×40/1.6=27KN/m
2.2桥梁恒荷载(20m跨)
2.2.1 T梁恒荷载
g1= r0rqgk1=0.9×1.05×0.636x25/2
=7.52KN/m
2.2.2栏杆自重，与运输荷载不同时考虑
g2=0.9×1.05×（3×20×0.024+10×1×0.069）/20
=0.1KN/m
2.2.3桥面铺装层按50mm混凝土考虑
g3= r0rqgk1=0.9×1.05×0.05×2.5x25/2
=1.477KN/m
2.2.3桥面板计算时按120mm混凝土考虑
g4= r0rqgk1=0.9×1.05×0.12×25
=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）×0.95×（1.252/8+0.625×1.25-0.625×0.625）
=2.4KN.m
3.1.2支点剪力
Q0=0.95×（2.835+1.477）×2.5/2
=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）×0.95×（1.252/8+0.175×1.25-0.175×0.175）
=10.82KN.m
3.2.2支点剪力
Q0=0.95×（2.7+27）×1.6/2
=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φ12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）

=1.2×（10.82+2.4）×106/（12.5×1000×942）
=0.144

=
=0.156

=12.5×1000×94×0.156/310
=590mm2
实配φ14@200 (As=769mm2)
3.3.2裂缝宽度验算

=（10.82+2.4）/0.87/94/769
=210
pte=As/A=769/2/30/1000=0.013

=1.0×1.0×1.5×210/200000×（3×20+0.1×14/0.013）
=0.26<0.3满足要求
α1：考虑构件受力特征的系数 受弯构件为1.0
α2：钢筋的表面形状系数 Ⅱ级钢筋1.0
α3：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
ρte：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
σss：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

=0.07×12.5×1000×94+1.25fyvAsvh0/s
=82250+1.25fyvAsvh0/s
1.2Q=1.2×（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
M=0.95（g1+g3）l02/8+0.95(q1+q2’) l0/4
=0.95×(7.52+1.477)×202/8+0.95×20×（2.7+27）/4
=568KN.m
支座剪力 Q=0.95（g1+g3）l0/2+0.95(q1+q2’) /2
=0.95×(7.52+1.477)×20/2+0.95×（2.7+27）/2=100KN
4.2T梁配筋计算
按双排配筋考虑 a=70mm
a=70mm h0=1000-70=930mm
确定翼缘计算宽度
/3=20/3=6.667m

取bf’=1.25m
hf’/h0=0.12/1.0=0.12>0.1
取bf’=1.25m

rdM=1.2×568=682KN.m
=12.5×1.25×0.12×（1-0.12/2）×103=1762KN.m

属第1种T梁按宽度1.25m的矩形梁计算

=682×106/（12.5×1250×9302）
=0.05

=
=0.052

=12.5×1250×0.052×930/310
=2428mm2
实配5φ25 (As=2454mm2)
4.3裂缝宽度验算

=568×106/0.87/930/2454
=286
pte=As/A=2454/2/30/1250=0.033

=1.0×1.0×1.5×286/200000×（3×30+0.1×25/0.033）
=0.36>0.3不满足要求
重新配7φ22 (As=2661mm2)

=568×106/0.87/930/2661
=263.8
pte=As/A=2661/2/30/1250=0.03548

=1.0×1.0×1.5×263.8/200000×（3×30+0.1×22/0.03548）
=0.3=0.3满足要求
4.4抗剪计算
支座反力

=0.07×12.5×1250×930+1.25fyvAsvh0/s
=1017187+1.25fyvAsvh0/s
1.2Q=120KN<1017KN
不需单独配置抗剪钢筋
5挠度计算

=2.7×1010
fc=
=[5×（7.52+1.477）×200004/384+（2.7+27）×200003×103/48] /2.8/10000/2.7/1010
=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/[δ] （3-2-123）
V=100KN见主梁内力计算
[δ]：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 [δ]=100kg/cm2
则Ac=100/1=100cm2
实际选用GJZ系列支座，支座平面尺寸=100mm×200mm
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=△t/tg[r] (3-2-124)
△ t:温度变化等原因产生的水平位移（cm）
△ t=αtL (3-2-112)
α:钢筋混凝土的线膨胀系数，为0.1×10-2
[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=102×30×20×102=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