附件:天河潭2标大道7米跨便桥计算书
1、便桥概述
便桥梁体总长度5.7m,宽度4m, 两侧桥台各搭0.35m,采用C40混凝土。计算长度5m,取一块板宽度1m来计算。
2、荷载分析
根据现场施工需要,便桥按最大载荷90t,通过速度1.5km/h设计。便桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q,及车辆荷载F两部分组成,其中车辆荷载为主要荷载。如图1所示:
图1
为简便计算方法,桥梁自重荷载按均布荷载考虑,车辆荷载按集中荷载考虑。以单片混凝土板受力情况分析确定q、F值。
⑴ q值确定
查表可知C40混凝土为2.5×103kg/m3,估算单片混凝土板需要约10×103kg,则q=20KN/m2。
⑵ F值确定
根据施工需要,便桥按能通过单侧履带(或车轮)重为90t的重卡,单侧履带全部作用在单个板上,则单个板压力为F=450KN。
由于便桥设计通过车速低于5km/h,故车辆对桥面的冲击荷载较小,故取冲击荷载系数为0.2,计算得到F=450KN×(1+0.2)=540KN。
3、结构强度检算
已知q=20KN/m2,F=540KN,混凝土桥计算跨径L=5m,计算宽度1.0m。
⑴、计算最大弯矩及剪力
Mmax=(ql2/8)+(FL/4)
=(20×52/8)+(540×5/4)
=737.2(KN.m)
Vmax=(ql/2)+F/2
=(20×5/2)+540/2
=320KN
(2)混凝土板尺寸、配筋设计及正截面抗弯承载力验算
根据实际情况本次设计采用C40混凝土,HRB335钢筋,直径为30mm,混凝土保护层厚度为40mm。根据《路桥施工计算手册》查得C40混凝土抗压强度设计值为fc=19.1N/mm2,抗拉强度设计值ft=1.71 N/mm2,HRB335钢筋抗拉强度设计值为fy=300 N/mm2。
假设板宽度b=1m,高度h=0.8m,配筋率为ρ=0.011。
根据以上条件得:
板实际面积A=1.0 ×0.8=0.8m2
板有效面积Ay=1.0 ×(0.8-0.04-0.016)=0.744 m2
钢筋截面As=Ay*ρ=0.744×0.011=0.008184m2
力的平衡方程:fy*As=fc*b* X                             ①
力矩方程:M=fy*As*(h-0.04-0.016-X/2)≥Mu=1412.5(KN.m) ②
由①计算得X=300000*0.008148/19100/1=0.128m
ξ=X/( h-0.04-0.016)=0.172≦ξb=0.550,所以不会超筋。
根据适配筋最小配筋率最小配筋率
ρmin=max(0.2%,0.45ft/ fy)=0.0025
由于ρ=0.011>0.0026,所以不会少筋。
由②计算得M=1669.5>1412.5,所以满足正截面抗弯承载力。
钢筋根数:n=0.008184/3.14/0.0162=10.14,取11根
综上所述该设计尺寸及配筋满足正截面抗弯要求,根据多次试比,此截面尺寸及配筋最为经济合理,即:b=1.0m,h=0.6m,C32HRB335钢筋11根,按单排布置。
(3)箍筋配筋及斜截面抗剪承载力验算:
箍筋采用A16HPB300@10布置,根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTD D62-2012),若符合以下公式要求看,则不需要进行斜截面抗剪强度计算,而仅按构造要求配置箍筋:
γ0Vd≦0.50×10-3α2ftdbh0
其中:
γ0—结构重要性系数,取1.0;
Vd  —剪力组合设计值;
α2—预应力提高系数,混凝土板取1.0;
ftd—混凝土抗拉强度设计值;
计算得:
γ0Vd=320≦0.5×10-3×1.0×1.65×1000×744=613.8KN
由于满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTD D62-2012)要求,所以箍筋配置满足构造要求即可,本次设计采用A16HPB330@10钢筋布置完全符合斜截面抗剪承载力要求。
(5)挠度计算及验算:
根据《路桥施工计算手册》查得简支梁桥
均布荷载跨中挠度计算公式为:f=5qL4 /384EI,
集中荷载跨中挠度计算公式为:f=pL3/48EI。
其中:   f--简支梁跨中挠度;
E--C40混凝土弹性模量;
I--截面惯性矩
查表得:E=3.25×104 MPa;
计算得:I=bh3/12=1×0.83 /12=0.0427
则计算得荷载作用下总挠度为:
f=5×20×54 /384/3.25/104/0.0427+1080×53/48/3.25/104 /0.0427
=0.00113m满足规范要求f≦L/400=0.0125m。4、验算结果分析
根据以上验算,可见本便桥可通过的最大载重为90吨,但根据进出工地车辆统计,一般车辆重不超过80吨,所以本次天河潭2标大道7米跨混凝土便桥尺寸及配筋设计符合承载力要求。