整体式钢筋混凝土简支板桥设计计算书

一、设计标准

1、公路等级：二级公路

2、设计速度：60km/h

3、路基横断面

1）车道宽度：3.5m

2）车道数：双向2车道

3）右侧硬路肩宽：0.75m

4）左侧硬路肩宽度：0.75m

5）土路肩：0.75m

4、汽车荷载：公路Ⅱ级

5、标准跨径： 

6、桥梁横断面

护轮安全带宽0.25m+硬路肩0.75m+2个行车道7m（20.35m）+

硬路肩0.75m+护轮安全带宽0.25m

7、桥面铺装为厚0.07m水泥混凝土铺装。

二、基本资料

1、安全等级：本桥为小桥，安全等级为三级，结构重要性系数为；

2、环境条件：Ⅰ类，最小混凝土保护层厚度；

3、材料

1）混凝土：C25

，，，，

；

2）钢筋

受力主筋：，，， 

分布钢筋：，直径。

三、设计依据

1、《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）

2、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

4、许光辉，胡明义. 公路桥涵设计手册. 梁桥(上册). 人民交通出版社，2000年7月

四、主要尺寸拟定

1、支承宽度： 

2、伸缩缝宽度： 

3、板长： 

4、计算跨径： 

5、净跨径： 

6、行车道板厚： 

7、护轮安全带高度： 

详细尺寸见板桥的一般构造图。

五、作用及作用效应计算

（一）永久作用及其作用效应

本桥考虑的永久作用为结构的自重（即板的自重）与桥面铺装的附加重力。

1、每米宽板带的延米重力

其中：为钢筋混凝土板的容重，由《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）条文说明永久作用部分取。

2、每米宽板带的桥面铺装延米重力

其中：为水泥混凝土路面的容重，由《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）条文说明永久作用部分取。

3、安全带自重分配到每米宽板带的延米重力

4、每米宽板带的永久作用总集度

5、每米宽板带的永久作用效应

1)跨中弯矩：；

2)支点剪力：。

单位：cm

（二）可变作用及其作用效应

本桥涵考虑的可变作用为汽车荷载与汽车冲击力。

1、汽车荷载的冲击系数

1）每米宽板带的截面惯性矩

2）每米宽板带的延米质量

3）每米宽板带的基频

4）根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），则汽车冲击系数

5）动力系数取值：1.3

2、车道折减系数：

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），双车道不折减

3、板的有效工作宽度

1）车辆荷载后轮着地长度，宽度，则

；

。

2）车轮作用在跨径中间的有效分布宽度计算

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），简支板桥横桥向设计车道数为2，布置双列车辆荷载，四个车轮，车轮间距有1.8m和1.3m两种情况。

由于

1.8m-0.74m<

1.3m-0.74m<

则横桥向各车轮的有效分布宽度均已重叠。

             A）按中载时（如图所示）

则。

平均到单个车轮，则有效工作宽度为。

B）按偏载时（如图所示）

   则。

平均到单个车轮，则有效工作宽度为。

            C）板的有效工作宽度取为

3）车轮作用在板的支承处的有效工作宽度

6）车轮靠近板的支承处的有效工作宽度

7）板的有效宽度沿跨长方向的变化情况如下图：

4、汽车荷载效应计算

1）车道荷载

均布荷载： 

集中荷载： 

2）每米宽条上的车道荷载

有了板的有效工作宽度以后，将布于沿跨径方向的车道荷载除以相应位置的有效工作宽度，作为每米宽简支板上分配的车道荷载来计算板的内力。（注意：一个车道荷载相当于一个车队，在横向布置两列车轮）

跨中部分：        

支点部分：    

               。

3）汽车荷载效应（不考虑冲击系数）

        跨中弯矩：

       支点剪力：

（三）每米宽板带作用效应组合

1、承载能力极限状态作用效应组合

基本组合为

2、正常使用极限状态作用效应组合

短期效应组合为

长期效应组合为

六、截面设计与验算

（一）持久状况承载能力极限状态设计—正截面承载力计算

1、控制截面：跨中截面；

2、截面设计

1）本桥为I类环境条件，绑扎钢筋骨架，假设，则截面有效高度为

2）求受压区高度

3）求钢筋面积

4）选择并配置钢筋

构造要求：受力主钢筋的直径不宜小于10mm，间距不大于200mm，一般也不宜小于70mm。

选择HRB335钢筋：公称直径，外径

钢筋间距选为125mm，则根据《结构设计原理》（叶见曙主编）附表1-7可知，每米宽板内实际钢筋面积为。

        钢筋的混凝土保护层厚度C=

实际，取

实际

配筋率为

   满足要求。

3、截面复核

1）求实际受压区高度

2）求极限弯矩

        满足要求。

4、边缘板带跨中钢筋的布置

构造要求：边缘板带主钢筋数量较中间板带（板宽2/3范围内）增加15%。

钢筋截面积为： 

根据《结构设计原理》（叶见曙主编）附表1-7，边缘板带主钢筋间距取110mm，每米宽板内实际钢筋面积为，与相差在5%以内，满足要求。

5、安全带宽度内钢筋的布置

由于安全带宽度内，自重较大，则主钢筋间距取70mm，主钢筋与板边缘的间距为40mm，边缘钢筋混凝土保护层厚度为40-22.7/2=28.65mm。

6、板内跨中截面钢筋布置见钢筋构造图。

（二）持久状况承载能力极限状态设计—斜截面承载力计算

按构造进行配筋设计即可满足。

构造要求：主钢筋可在跨径的1/4~1/6处按450或300弯起，但通过支点不弯起的主钢筋每米板宽内应不少于3根，并不少于主钢筋面积的1/4。

针对本桥，41根主筋通过支点截面，36根主筋弯起，具体情况见图纸。

（三）持久状况正常使用极限状态设计

1、缝宽度验算

1）钢筋表面影响系数：主筋为HRB335带肋钢筋， 

2）作用长期效应影响系数： 

3）与构件受力性质有关的系数：本桥为板式受弯构件， 

4）纵向受拉钢筋配筋率：本桥截面无受拉翼缘， 

，取

5）由作用短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋在使用荷载作用下的应力： 

6）纵向受拉钢筋的直径：本桥截面纵向受拉钢筋均为同一直径， 

7）最大裂缝宽度计算

满足要求。

2、变形验算

1）开裂截面的截面特性

（1）截面换算系数： 

（2）开裂截面换算截面受压区高度

（3）开裂截面换算截面惯性矩

（4）开裂截面抗弯刚度

2）全截面换算截面的截面特性

（1）全截面换算截面面积

（2）全截面换算截面受压区高度

（3）全截面换算截面惯性矩

（4）全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩

（5）全截面换算截面的面积矩

（6）全截面抗弯刚度

（7）塑性影响系数

3）开裂弯矩

4）开裂构件的抗弯刚度

5）挠度长期增长系数

本桥采用的混凝土为C25，故

6）构件在使用阶段的跨中截面的长期挠度值

7）构件在结构自重作用下跨中截面的长期挠度值

8）按可变作用频遇值计算的长期挠度值

满足要求

9）预拱度设值

，故跨中截面不设预拱度。

（四）短暂状况构件应力验算

本桥为现场整体浇筑，无需进行短暂状况构件应力验算。

七、分布钢筋构造布置

构造要求：

1、直径不小于8mm；

2、间距不应大于200mm；

3、截面面积不宜小于板截面面积的0.1%；

4、在所有主钢筋的弯折处均应设置。

对于本桥，分布钢筋的具体布置见钢筋构造图。

附件：图纸

需进一步的工作：

1、图的绘制；

2、图形的绘制

1）一般构造图

2）钢筋图