(20m预应力混凝土空心板桥设计.doc

20m20m 预应力混凝土空心板桥设计预应力混凝土空心板桥设计1 设计资料及构造布置设计资料及构造布置 1.1 设计资料设计资料 1 . 桥梁跨径及桥宽标准跨径：20m（墩中心距） ；主桥全长：19.96m；计算跨径：19.60m；桥面净宽：2×净—11.25m 见桥梁总体布置图护栏座宽：内侧为 0.75 米，外侧为 0.5 米桥面铺装：上层为 9 厘米沥青混凝土，下层跨中为 10 厘米厚混凝土，支点为 12 厘米钢筋混凝土 2 . 设计荷载采用公路—I I 级汽车荷载 3. 材料混凝土：强度等级为 C50，主要指标为如下：426.82.418.41.653.25 10aacktkaacdtdacfMPfMPfMPfMPEMP强度标准值，强度设计值，性模弹量 预应力钢筋选用 1×7（七股）φS15.2mm 钢绞线，其强度指标如下5186012601.95 100.40.2563aaafMPfMPEMPpkpdppub抗拉强度标准值抗拉强度设计值性模弹量 相对界限受压区高度，普通钢筋及箍筋及构造钢筋采用 HRB335 钢筋，其强度指标如下53352802.0 10aaafMPfMPEMPsksds抗拉强度标准值抗拉强度设计值性模弹量 4 . 设计依据交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)，简称《桥规》 ；交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)，简 称《公预规》 。

《公路工程技术标准》(JTG —2004)《〈公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范〉(JTG D60—2004)条文应用算 例》《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》(按新颁 JTG D60—2004 编写) 《公路桥涵设计手册—梁桥（上册） 》 1.2 构造形式及尺寸选定构造形式及尺寸选定 全桥空心板横断面布置如图，每块空心板截面及构造尺寸见图图 3-1 跨中边板断面图 图 3-2 中板断面图图 3-3 绞缝钢筋施工大样图 图 3-4 矩形换算截面1.3 空心板的毛截面几何特性计算空心板的毛截面几何特性计算 预制中板的截面几何特性挖空部分以后得到的截面,其几何特性用下列公式计算: 1.毛截面面积： 299 8523.14 62.5 44247.038A    ㎝㎝2 2 2.截面重心至截面上缘的距离: ∵4247.038e∵4247.038e =99×85×85/2=99×85×85/2 - -[ [0.5×10×5×(70+5/3)+0.5×5×65×(65×2/3+5)0.5×10×5×(70+5/3)+0.5×5×65×(65×2/3+5) +5×5×1/2×5/3+5×70×70/2+5×5×1/2×5/3+5×70×70/2] ] ×2×2 - - π×62.5π×62.52 2/4/4 ×40×40 ∴e=44.993㎝∴e=44.993㎝ 3.空心板截面对重心轴的惯性矩：2 32 3 2 32 32 3155 365 1044.99370231255 365 6544.993655238599 8599 8544.9932122155 5 365 544.99323705 70 125 7044.9932I          22210462.5 6462.5 444.993403.775 10 mm-π×62.54/64 -π×62.52/4(44.993-40)2 =3775078.358 ㎝4=3.775×1010㎜41.4 内力计算内力计算 1.空心板简化图计算： 设板宽为 b 则：85b=4247.038+3067.962 解得： b=86.059㎝ 2.保持空心板截面重心位置不变，设换算截面空心板形心轴距原空心形心位置的距离 为 X 则:86.059×85×85/2-3067.962×(40+x86.059×85×85/2-3067.962×(40+x））/4247.038=44.993/4247.038=44.993X=-0.951㎝X=-0.951㎝ （注：空心位置较原位置上移 0.951cm） 3.保证截面面积和惯性距相等，设空心截面换算为矩形时宽为高为，如图kbkhbk×hk=3067.962 86.059×853/12+86.059×85(44.993-85/2)2-bk×hk×(44.993- 40+0.951)2=3775078.358 得：hk=47.051㎝ bk=65.205㎝ 4.换算截面板壁厚度： 侧壁厚度：t3=(86.059-65.205)/2=10.427㎝ 上顶壁厚度：t1=40-47.051/2-0.951=15.524㎝ 下顶壁厚度：t2=45-47.051/2+0.951=22.426㎝ 5.计算空心板截面的抗扭惯性距：221232 244 1124 86.059 10.43421186.059 10.43415.51922.42104344771723.941tb hIhbtttcm   221232 244 1124 86.059 10.43421186.059 10.43415.51922.42104344771723.941tb hIhbtttcm     2 作用效应计算作用效应计算 2.1 永久荷载（恒载）产生的内力永久荷载（恒载）产生的内力 1.预制空心板自重 (一期恒载) 1g中板： 4 125 4247.038 1010.618g（（KN/mKN/m）） 边板： g g1 1'=25×5152.038×10'=25×5152.038×10-10-10=12.880=12.880（（KN/mKN/m）） 2．桥面系自重（二期恒载） （1） 桥面铺装采用厚 10 厘米现浇混凝土，9 厘米沥青混凝土，则桥面铺装每延米重为：2125 0.1 11.250.09 11.2523 124.284gKN/m （2） 防撞栏杆和防撞墙：经计算得 1.183 KN/m（3）绞缝自重：4 2255021 8510252.9625g KN/m 由此得空心板每延米总重力 g 为: g gI I=(g=(g1 1×10+g×10+g1 1'×2)/12=10.995KN/m'×2)/12=10.995KN/m mKNg/430. 89625. 2655. 0528. 0284. 4 3．上部恒载内力计算 计算图式如图 3，设为计算截面离左支座的距离，并令,则：主梁弯矩和xLx 剪力的计算公式分别为：Vg=gΩv=g×(1-2α)L/22/)1 (2LggMMg其计算结果如表 3-1： 表 3-1 恒载内力汇总表2.2 可变荷载（活载）产生的内力可变荷载（活载）产生的内力 《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。

公路—I 级的车道荷载由均布荷载：内力Mg=g ΩMVg=g ΩV L/2L/4L/2L/40ΩM=α(1-α)L2/248.0236.015———ΩV=(1-2α)L/2——04.99.8Ig10.955526.059394.544053.680 107.359g8.430404.809303.606041.30782.614 g+Igg19.385930.868698.150094.987 189.97310.5q k(kN / m )和集中荷载：19.65180180238.4505Pk(kN ) 两部分组成 而在计算简力效应时，集中荷载标准值应乘以 1.2 的系数，即计算剪力时 238.4 1.2286.08P k(kN )1.汽车荷载横向分布系数计算（1）支座处的荷载横向分布系数m0的计算（杠杆法） 支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算 由图 3-4，3～10 号板的横向分 部系数计算如下： 图 3-4 支点处荷载横向分布影响线三行汽车： =1/2==0.5oqm i121两行汽车： =1/2==0.5oqm i121（2）跨中及 L/4 处的荷载横向分布系数 预制板间采用企口缝连接，所以跨中的荷载横向分布系数按铰接板法计算。

首先计算空心板的刚度系数 γ：22223775078.3341005.85.80.011944771723.941 1960TTEIbIb GIlIl求得刚度系数后，从>(上册)中的铰接板荷载横向分布影响线用 表(附表)中查表，在γ=0.01 和γ=0.02 内插求得γ=0.0119 对应的影响线竖标值,计 算结果如表 3-2： 根据影响线竖标值绘制影响线竖标图，再在竖标图上布载，在计算汽车荷载时， 考虑多车道折减，三车道的折减系数，ξ=0.78，影响线加载图如图 3-5表 3-2 跨中及 L/4 处影响线竖标值 单位荷载作用位置（I 号板中心）板 号123456789101112 10.0019188161130106086071059053043039036034 20.0019161157137111091074062052045040037036 30.0019130137137121099081067057049044040039 40.0019106111121126112092076064056049045043 50.0019086089099112118107089075064057052050 60.0019071074081092107115106089076067062059图 3-5 各板横向分布影响线及横向最不利布载图1 1 号板号板： 汽车：三列： =1/2=1/2(0.181+0.129+0.099+0.069+0.055+0.042)=0.288cqmi折减后：=0.78 0.288=0.225cqm二列： =1/2=1/2(0.181+0.129+0.099+0.069)=0.239>0.225cqmi取两列：=0.239cqm2 2 号板号板： 汽车：三列： =1/2=1/2（0.160+0.136+0.103+0.072+0.057+0.044）=0.287cqmi折减后：=0.78 0.287=0.224cqm二列： =1/2=1/2（0.160+0.136+0.103+0.072）=0.236>0.224cqmi取两列：=0.236cqm3 3 号板号板： 汽车：三列： =1/2=1/2（0.132+0.137+0.113+0.079+0.062+0.048）=0.286cqmi折减后：=0.78 0.。