1、1跨径 16m 预应力混凝土简支空心板桥设计一 设计资料1.道路等级 三级公路（远离城镇）2.设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（道路级）3.桥面跨径及桥宽标准跨径： mlk16计算跨径： 50.桥面宽度： (栏杆）+ (行车道)+ (栏杆 )7m5.0主梁全长： 9.桥面坡度：不设纵坡，车行道双向横坡为 2%桥轴平面线形：直线4.主要材料1)混凝土采用 C50 混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用 C30 混凝土，C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；铰缝采用 C40 混凝土浇注，封锚混凝土也采用 C40；桥面连续采用 C30 混凝土。2)钢筋主要采用 HRB335 钢筋。预应力筋为 股
2、钢绞线，直径 ，截面面71m2.15积 1390 ，抗拉标准强度 ，弹性模量 。采2mMPafpk860MPaEp09用先张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。3）板式橡胶支座采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。5.施工工艺采用先张法施工，预应力钢绞线两端同时对称张拉。6.计算方法及理论 极限状态法设计。7.设计依据 通用规范 公预规 。2二 构造类型及尺寸全桥宽采用 7 块 C50 预应力混凝土空心板，每块 ，板厚 。采用m1.85.0后张法施工，预应力混凝土钢筋采用 股钢绞线，直径 15.2mm，截面面积71，抗拉强度标准值 ，抗拉设计值 ，弹性模2139mMPafpk860
3、MPafpd26量 。C50 混凝土空心板的抗压强度设计值 ，抗PaEp510. c4.拉强度的标准值 抗拉强度设计值 。全桥空心板横ftd.2ftd83.1断面图如图所示，每块空心板截面以及构造尺寸如图所示。图 2-1 桥梁横断面图（单位：cm ）图 2-2 跨中中板断面图(单位：cm)3图 2-3 跨中边板断面图（单位：cm）三 空心板毛截面几何特性计算本设计预制空心板的毛截面的几何特性，采用分块面积累加法计算。先按长和宽分别为版轮廓的长和宽的矩形计算，然后与挖空面积累计，累加时候挖空部分按负面积计算，计算结果以中板为例。表 3-1 预制空心板的毛截面的几何特性计算表分块号 各分块面积 2
4、cmAi重心距上缘 cYi面积矩 3mSi个分块重心距截面重心 cDi42,1cmAIi各分块惯性矩 1I1 -25 1.67 -41.75 42.79 -45774.6 -17.362 -700 35.00 -24500 9.46 -62644.1 -142916.73 -350 46.67 -16334.5 -2.21 -1709.4 -364.124 -50 71.67 -3583.5 -27.21 -37109.2 -48.425 -2826 40.00 -113040 4.46 -56213.7 -6358506 8415 42.50 393762.5 1.96 35592.4 55
5、7830247 5314 44.46 236262.75-167768.64799105预制中板挖空部分以后得到的截面积，其几何特性按以下公式计算。毛截面面积 kiicA对截面上缘面积矩 )()(kiic yS毛截面重心至截面上缘距离 csASy毛截面对自身重心轴的惯性矩 kiiII1）毛截面积 )(64. 5314 )67.15067.450726.(4035.28092cmAk 2）毛截面重心至截面上边缘距离 )(64. 5314 )67.15067.450726.(4035.281092cmAySyics 3）毛截面对重心轴的惯性矩 )(1063.4631.1784905 461 cmI
6、I 5四 作用效应计算1.永久作用效应计算1）空心板自重（一期恒载）)/(285.1305314mkNAgH2）桥面系自重 g2(二期恒载)人行道及栏杆重力参照其他梁桥设计资料，单侧按取 2kN/m 计算。桥面铺装采用等厚度 10cm 厚 C40 防水混凝土，和 5cm 厚沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米总重为 )(9.2430.75240.71 mkN上述自重效应是在各空心板铰接形成整体后，再加在板桥上的，精确地说由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应是不相同的，本例为计算方便设桥面系二期恒载重力近似按各板平均分担来考虑，则将以上重力均分给 11 块板，得每块空心板分摊的每延米桥面系重力为
7、：)(13.47)9.20.(2 mkNg3）恒载内力计算简支梁恒载内力计算结果见表 4-1表 4-1 载内力计算表 )/(mkNMkNQ/荷载 )/(mkNgil82/gl)32(4/l支点 )/(0gl)4/(/l一期恒载 1g13.285 15.5 399.12 299.34 103.00 51.50二期恒载 24.14 15.5 124.03 93.02 32.01 16.01合计 1g+217.42515.5 523.15392.36135.0167.512. 可变作用效应计算本例中汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。 通用规范规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。61）
8、汽车荷载横向分布系数计算空心板跨中 4/l处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算，支点到 点之间按直线内插求得。（1）跨中和 /l点的荷载横向分布系数计算空心板的刚度参数 22)(8.5)(4lbIlbGIErTT式中： 为空心板截面的抗扭TT IcmlccmI ;10.;10;6.刚度。可简化成图 4-1 所示单箱截面。按单箱近似计算 。T图 4-1 计算 的空心板简化图TI )(1083.725.185.42 4621 cmtbhIT 代入刚度参数计算公式的刚度参数 017.28.)150(83.7645)(422 lbGIET按 查姚玲森桥梁工程 （1985 年）附录
9、中 7 块板的铰接板桥荷载横向分布影响线表。由 =0.017 时 1 号至 4 号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表 4-2 中，据表 4-2 中画出各板的何在横向分布影响线，在其上布载。如下图所示。7表 3-9 各板荷载横向分布影响线坐标值表板号r 1 2 3 4 5 6 71 0.0170.231 0.195 0.156 0.127 0.107 0.095 0.0902 0.0170.195 0.191 0.166 0.136 0.115 0.102 0.0953 0.0170.156 0.166 0.172 0.154 0.130 0.115 0.1074 0.01
10、70.127 0.136 0.154 0.165 0.154 0.136 0.127各板的荷载横向分布系数计算式为 。 21qm8图 4-2 各板横向分布影响线及横向最不利加载图1 号板：汽车 30.)98.125.06.2.0(1qm2 号板：汽车 2638943 号板：汽车 .).7.15.(2q4 号板：汽车 93014020m（2）支点处的何在横向分布系数计算支点处的荷载横向分布系数按照杠杆原理法计算，如图 4-3 所示图 4-3 支点处荷载横向分布影响线及最不利加载图支点处荷载横向分布系数如下。9汽车 50.12qm2）横向分布系数沿桥跨的变化支点到四分点的荷载分布按照直线内插进行，
11、见下表表 4-3 空心板的荷载横向分布系数荷载跨中至 处4l支点公路级 0.303 0.5002）汽车荷载内力计算在计算跨中及 4/l截面的汽车荷载内力时，采用计算公式为 )ypq(m1ikkcqS）（式中 S所示截面的弯矩或剪力汽车荷载的冲击系数汽车荷载横向折减系数，8m 桥宽采用双车道，横向分布不折减，故 =1.0；cm汽车荷载跨中横向分布系数kq汽车车道荷载中，每延米均布荷载标准值弯矩、剪力影响线的面积i沿桥跨纵向与集中荷载位置时对应的横向分布系数kP车道荷载中的集中荷载标准值，计算剪力事乘以系数 1.2沿桥跨纵向与集中荷载位置时对应的内力影响线坐标值iy（1）内力影响线面积计算表 4-
12、4 内力影响线面积计算表类型截面影响线面积（或 m）影响线图式2/1M031.85.1/22ll/4102/1Q938.15.10.5/l 1/2 1/24/1M23.22l3l/164/1Q359.421l3/4l/4O7.1（2）公路 II 级荷载计算均布荷载 7.875 kN/mkq集中荷载：计算弯矩效应时 kNp2)5.1(508361kN.7.2计算剪力效应时 k93）计算冲击系数 空心板梁：C50 混凝土 E 取。mkNGmIAmNc 29.1354.0,46.0,531.0,105. 22 2389. NsgGHzEIlfc 072.15.12302 3057n176.0f则 .4）计算 ， （表 3-12,3-13）4/2/4/2/,llll QM汽车荷载内力计算公式 )ypq(m1ikkcqS）（计算结果如图 4-5 至图 4-6 所示。
