(20m预应力混凝土空心板桥设计.doc

120m 预应力混凝土空心板桥设计1 设计资料及构造布置1.1 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 级汽车荷载 3. 材料混凝土：强度等级为 C50，主要指标为如下： 426.82.11653.50aacktkddcfMPfE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）φ S15.2mm 钢绞线，其强度指标如下 58126.904.3aafPMpkdpub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5280.1afPEskd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2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：  29852 3.146.547.038A㎝ 2 2.截面重心至截面上缘的距离: ∵4247.038e =99×85×85/2 -[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] ×2 - π×62.5 2/4 ×40∴e=44.993㎝ 3.空心板截面对重心轴的惯性矩：32323 23155604.93725.689854.93121564.9327070.I      2221046.5..93437m-π×62.5 4/64 -π×62.5 2/4(44.993-40)2=3775078.358 ㎝ 4=3.775×1010㎜ 41.4 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+x）/4247.038=44.993X=-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=3067.96286.059×853/12+86.059×85(44.993-85/2)2-bk×hk×(44.993-40+0.951)2=3775078.358得：h k=47.051㎝ b k=65.205㎝4.换算截面板壁厚度：侧壁厚度：t 3=(86.059-65.205)/2=10.427㎝上顶壁厚度：t 1=40-47.051/2-0.951=15.524㎝下顶壁厚度：t 2=45-47.051/2+0.951=22.426㎝5.计算空心板截面的抗扭惯性距： 2123 2244486.0591.4..3..104347129tbhItcm 42123 224486.0591.4..3..104347129tbhItcm 2 作用效应计算2.1 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： 412547.0381.68（KN/m）边板： g 1'=25×5152.038×10-10=12.880（KN/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： 250...24. KN/m（2） 防撞栏杆和防撞墙：经计算得 1.183 KN/m（3）绞缝自重： 21850.9625gKN/m由此得空心板每延米总重力 g 为:gI=(g1×10+g1'×2)/12=10.995KN/m mKN/43.96.5.08.24. 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x Lx剪力的计算公式分别为：Vg=gΩ v=g×(1-2α)L/22/)1(LgMg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《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 Ω M Vg=g Ω VL/2 L/4 L/2 L/4 0Ω M=α(1-α)L 2/2 48.02 36.015 — — —Ω V=(1-2α)L/2 — — 0 4.9 9.8Ig10.955 526.059 394.544 0 53.680 107.3598.430 404.809 303.606 0 41.307 82.614+I19.385 930.868 698.150 0 94.987 189.973510.5qk(N/m)和集中荷载：9688023.4P(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23.41.0k()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 = =0.5oqmi12两行汽车： =1/2 = =0.5i（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：22 22 37508.415.8. 0.19496TTEIbIbGll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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 0.0019 188 161 130 106 086 071 059 053 043 039 036 0342 0.0019 161 157 137 111 091 074 062 052 045 040 037 0363 0.0019 130 137 137 121 099 081 067 057 049 044 040 0394 0.0019 106 111 121 126 112 092 076 064 056 049 045 0435 0.0019 086 089 099 112 118 107 089 075 064 057 052 0506 0.0019 071 074 081 092 107 115 106 089 076 067 062 05967图 3-5 各板横向分布影响线及横向最不利布载图1 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=0.225二列： =1/2 =1/2(0.181+0.129+0.099+0.069)=0.239>0.225cqi取两列： =0.2392 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=0.224二列： =1/2 =1/2（0.160+0.136+0.103+0.072）=0.236>0.224cqi取两列： =0.2363 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 0.286=0.223二列： =1/2 =1/2（0.132+0.137+0.113+0.079）=0.231>0.223cqi取两列： =0.2314 号板：汽车：三列：=1/2 =1/2（0.109+0.123+0.117+0.085+0.067+0.052）=0.277cqmi折减后： =0.78 0.277=0.216二列： =1/2 =1/2（0.109+0.123+0.117+0.085）=0.217>0.216cqi取两列： =0.2175 号板：汽车：三列：=1/2 =1/2（0.095+0.114+0.111+0.083+0.067+0.054）=0.262cqmi折减后： =0.78 0.262=0.204二列： =1/2 =1/2（0.095+0.114+0.111+0.083）=0.202<0.204cqi取三列： =0.2046 号板：汽车：三列：=1/2 =1/2（0.1+0.11+0.109+0.083+0.069+0.060）=0.266cqmi用位置 作用种类8折减后： =0.78 0.286=0.207cqm二列： =1/2 =1/2（0.1+0.11+0.109+0.083）=0.201<0.207i取三列： =0.207cq3-3 各板荷载横向分布系数汇总表：二行汽车 三行汽车一号板 0.239 0.225二号板 0.236 0.224三号板 0.231 0.223四号板 0.217 0.216五号板 0.202 0.204六号板 0.201 0.207由表中数据可以看出，两行汽车、三行汽车作用时，1 号板的横向分布系数最不利，因此，跨中和 L/4 处的荷载横向分布系数偏安全的取下列数值：=0.239cqm(3) 支点到 L/4 处的荷载横向分布系数支点到 L/4 处的荷载横向分布系数按直线内插法求得空心板荷载横向分布系数汇总于表 3-4：3-4 空心板的荷载横向分布系数跨中至 1/4L 处 支点三行 0.225 0.5汽车荷。