M簡支裝配式后張法預應力混凝土空心板配束計算書

1、.預應力混凝土公路橋梁通用圖設計成套技術 20m簡支裝配式后張法預應力混凝土空心板計算書預應力混凝土公路橋梁通用圖設計成套技術通用圖設計計算書20m簡支裝配式后張法預應力混凝土空心板配束計算（高速和一級公路） 設計計算人： 日期： 復核核對人： 日期：單位審核人： 日期：項目負責人： 日期： 編制單位：湖南省交通規(guī)劃勘察設計院編制時間：二六年七月20m簡支裝配式后張法預應力混凝土空心板配束計算1 設計依據(jù)及相關資料1.1計算項目采用的標準和規(guī)范1.公路工程技術標準（JTG B01-2003）2.公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）3.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG

2、 D62-2004）1.2參與計算的材料及其強度指標 材料名稱及強度取值表 表1.1材 料項 目參 數(shù)C50 混凝土抗壓標準強度fck32.4MPa抗拉標準強度ftk2.65MPa抗壓設計強度fcd22.4MPa抗拉設計強度ftd1.83MPa抗壓彈性模量Ec34500MPa計算材料容重26kN/m3線膨脹系數(shù)0.00001C40 混凝土抗壓標準強度fck26.8MPa抗拉標準強度ftk2.40MPa抗壓設計強度fcd18.4MPa抗拉設計強度ftd1.65MPa抗壓彈性模量Ec32500MPa計算材料容重26kN/m3線膨脹系數(shù)0.00001s15.2低松弛鋼鉸線抗拉標準強度fpk1860M

3、Pa抗拉設計強度fpd1260MPa抗壓設計強度fpd390MPa彈性模量Ep1.95×105MPa管道摩擦系數(shù)0.225管道偏差系數(shù)k0.0015 張拉控制應力con0.75fpk鋼絲松弛系數(shù)0.3單端錨具回縮值L6mm普通鋼筋HRB335抗拉標準強度fsk335MPa抗拉設計強度fsd280MPa抗壓設計強度fsd280MPa1.3 荷載等級荷載等級：公路級；1.4 作用荷載、荷載組合、荷載作用簡圖1永久作用：結構重力、預加力和混凝土的收縮及徐變作用2可變作用：汽車荷載、溫度作用 整體溫升溫將取20度,負溫差為正溫差的-0.5倍。 圖1.1 豎向梯度溫度(尺寸單位mm)3.作用效

4、應組合（1）承載能力極限狀態(tài) 組合設計值Sud=1.2×永久作用 +1.4×汽車荷載+0.8×1.4溫度汽車荷載計沖擊力，組合值還應乘的結構重要性系數(shù)1.1（2）正常使用極限狀態(tài) 作用短期效應組合：永久作用+0.7×汽車荷載+0.8×溫度梯度+1.0×均勻溫度作用 作用長期效應組合：永久作用+0.4×汽車+0.8×溫度梯度+1.0×均勻溫度作用1.5 計算模式、重要性系數(shù)按簡支結構計算，結構重要性系數(shù)為1.1。1.5 總體項目組、專家組指導意見1在計算收縮徐變時，考慮存梁期為90天。2采用預應力A類構件，

5、考慮現(xiàn)澆層厚度的一半混凝土參與結構受力。1.6 計算單位的審核指導意見2計算2.1 計算模式圖、所采用軟件采用橋梁博士V3.0.2計算，計算共分5個階段，即4個施工階段和1個使用階段，各階段情況見表2.1，各施工階段計算簡圖見圖2.1施工順序表 表2.1階段號工 作 內 容1空心板預制2張拉預應力鋼束3澆注鉸縫混凝土4澆注橋面鋪裝，安裝防撞欄桿5使用階段圖 2.1 施工階段計算簡圖2.2 計算結果及結果分析2.2.1中板計算結果及結果分析1.持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算（1）正截面承載能力極限計算正截面承載能力極限計算見圖2.2：圖 2.2 正截面承載能力極限計算結果由圖2.2可以看出，構件承

6、載力設計值大于作用效應的組合設計值，正截面承載能力極限狀態(tài)滿足公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）4.1.6的要求。（2）受彎構件斜截面抗剪承載力驗算驗算距離支座中心h/2截面和腹板寬度變化處的截面，驗算結果見表2.2 斜截面抗剪承載力驗算結果表 表2.2驗算位置Vcs (kN)Vpb(kN)總抗力(kN)設計剪力(kN)VR/Vd滿足尺寸h/21541.4241.01782.4556.53.203是是腹板寬度變化處1452.3241.01693.4505.83.486是是表中：Vcs斜截面內混凝土和箍筋共同的抗剪承載力設計值，Vpb與斜截面相交的預應力彎起鋼筋抗剪承載力設計值。由

7、表2.2可以看出，構件斜截面抗剪承載力大于作用效應的組合設計值，斜截面抗剪承載能力極限狀態(tài)滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）5.2.0035和5.2.6的要求。2.持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗算（1）預應力混凝土構件截面抗裂驗算a荷載短期效應組合作用下正截面抗裂性驗算荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算見圖2.3圖 2.3 荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算圖從圖2.3中可以看出，短期效應組合作用下沒有出現(xiàn)拉應力滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在短期效應組合下 的要求。b荷載長期效應組合作用下正截面抗裂性驗算荷載短期效應組合

8、作用下抗裂性驗算見圖2.4圖 2.4 荷載長期效應組合作用下抗裂性驗算圖從圖2.4可以看出，長期效應組合作用下沒有出現(xiàn)拉應力滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在長期效應組合下 的要求。c預應力混凝土構件斜截面斜抗裂驗算荷載短期效應組合作用下斜截面抗裂性驗算見圖2.5圖 2.5 荷載短期效應組合作用下斜抗裂性驗算圖從圖2.5可以看出，短期效應組合作用下斜截面主拉應力最大為0.8MPa，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在短期效應組合下預制構件 的要求。（2）變形計算a撓度驗算按短期效應組合并消除結構自重產(chǎn)生的位移，結構的

9、位移見圖2.6。圖 2.6 短期效應組合并消除結構自重產(chǎn)生的位移圖按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中的剛度并考慮撓度長期增長系數(shù)（C50為1.425），計算的撓度為：，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.5.3的要求。b預加力引起的反拱計算及預拱度的設置短期效應組合產(chǎn)生結構的位移見圖2.7。圖 2.7 短期效應組合產(chǎn)生的位移預加力產(chǎn)生的反拱值為0.0195m。從圖2.7可知，在荷載短期效應組合下，跨中的最大撓度為0.0453m，C50混凝土的撓度長期增長系數(shù)為1.425，故考慮荷載長期效應的影響下，最終計算跨中的最大撓度為：0.0453m/0.95×1.425

10、0.0680m。預加力產(chǎn)生的最大反拱值為0.0195m，預加力產(chǎn)生的反拱值長期增長系數(shù)為2.0，故0.0195m×2.00.039m<0.0680m。因為由預加力產(chǎn)生的長期反拱值小于按荷載短期效應組合計算的長期撓度，應設預拱度。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.5.5條預拱度為0.0680m-0.039m0.029m。3.持久狀況應力驗算(1)正截面混凝土的壓應力驗算正截面混凝土的壓應力見圖2.8 圖 2.8 正截面混凝土的壓應力圖從圖2.8看出正截面混凝土的壓應力最大值，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中7.1.5條的要求。(2)預應力鋼筋拉應力驗

11、算預應力鋼束拉應力見表2.3，從表中可以看出鋼束拉應力滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中7.1.5條鋼絞線應力的要求。 鋼束拉應力表 表2.3鋼束號最大應力(MPa)容許最大拉應力(MPa)是否滿足111681209是211841209是(3)斜截面混凝土的主應力斜截面混凝土的主壓和主拉應力見圖2.9：圖 2.9 斜截面混凝土的主壓和主拉應力圖從圖2.9可以看出：混凝土的主壓應力最大值：，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中7.1.6條的要求；混凝土的主拉應力最大為0.9MPa， ,可僅按構造規(guī)定設置箍筋。3.短暫狀況應力驗算短暫狀況第二、三和第四施工階段的應力見圖2.1

12、0、2.11和2.12： 圖 2.10 第二施工階段應力圖 圖 2.11 第三施工階段應力圖 圖 2.12 第四施工階段應力圖從圖2.10、2.10和2.12可以看出最大壓應力：滿足滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中7.2.8條的要求；施工階段沒有出現(xiàn)拉應力。2.2.2懸臂長為0.63m的邊板計算結果及結果分析1.持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算（1）正截面承載能力極限計算正截面承載能力極限計算見圖2.13：圖 2.13 正截面承載能力極限計算結果由圖2.13可以看出，構件承載力設計值大于作用效應的組合設計值，正截面承載能力極限狀態(tài)滿足公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）4

13、.1.6的要求。（2）受彎構件斜截面抗剪承載力驗算驗算距離支座中心h/2截面和腹板寬度變化處的截面，驗算結果見表2.2 斜截面抗剪承載力驗算結果表 表2.4驗算位置Vcs (kN)Vpb(kN)總抗力(kN)設計剪力(kN)VR/Vd滿足尺寸h/21541.5298.61840.0644.12.857是是腹板寬度變化處1440.9298.61739.4590.92.944是是表中：Vcs斜截面內混凝土和箍筋共同的抗剪承載力設計值，Vpb與斜截面相交的預應力彎起鋼筋抗剪承載力設計值。由表2.4可以看出，構件斜截面抗剪承載力大于作用效應的組合設計值，斜截面抗剪承載能力極限狀態(tài)滿足公路鋼筋混凝土及預

14、應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）5.2.5和5.2.6的要求。2.持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗算（1）預應力混凝土構件截面抗裂驗算a荷載短期效應組合作用下正截面抗裂性驗算荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算見圖2.14圖 2.14 荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算圖從圖2.14中可以看出，短期效應組合作用下沒有出現(xiàn)拉應力滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在短期效應組合下 的要求。b荷載長期效應組合作用下正截面抗裂性驗算荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算見圖2.15圖 2.15 荷載長期效應組合作用下抗裂性驗算圖從圖2.15可以看出，長期效應組合作

15、用下沒有出現(xiàn)拉應力滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在長期效應組合下 的要求。c預應力混凝土構件斜截面斜抗裂驗算荷載短期效應組合作用下斜截面抗裂性驗算見圖2.16圖 2.16 荷載短期效應組合作用下斜抗裂性驗算圖從圖2.16可以看出，短期效應組合作用下斜截面主拉應力最大為0.9MPa，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在短期效應組合下預制構件 的要求。（2）變形計算a撓度驗算按短期效應組合并消除結構自重產(chǎn)生的位移，結構的位移見圖2.17。圖 2.17 短期效應組合并消除結構自重產(chǎn)生的位移圖按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土

16、橋涵設計規(guī)范中的剛度并考慮撓度長期增長系數(shù)（C50為1.425），計算的撓度為：，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.5.3的要求。b預加力引起的反拱計算及預拱度的設置短期效應組合產(chǎn)生結構的位移見圖2.18。圖 2.18 短期效應組合產(chǎn)生的位移預加力產(chǎn)生的反拱值為0.0225m。從圖2.8可知，在荷載短期效應組合下，跨中的最大撓度為0.0445m，C50混凝土的撓度長期增長系數(shù)為1.425，故考慮荷載長期效應的影響下，最終計算跨中的最大撓度為：0.0445m/0.95×1.4250.0602m。預加力產(chǎn)生的最大反拱值為0.0225m，預加力產(chǎn)生的反拱值長期增長系數(shù)為2.

17、0，故0.0225m×2.00.045m<0.0602m。因為由預加力產(chǎn)生的長期反拱值小于按荷載短期效應組合計算的長期撓度，應設預拱度。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.5.5條預拱度為0.0602m-0.045m0.0152m。3.持久狀況應力驗算(1)正截面混凝土的壓應力驗算正截面混凝土的壓應力見圖2.19 圖 2.19 正截面混凝土的壓應力圖從圖2.19看出正截面混凝土的壓應力最大值，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中7.1.5條的要求。(2)預應力鋼筋拉應力驗算預應力鋼束拉應力見表2.5，從表中可以看出鋼束拉應力滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝

18、土橋涵設計規(guī)范中7.1.5條鋼絞線應力的要求。 鋼束拉應力表 表2.5鋼束號最大應力(MPa)容許最大拉應力(MPa)是否滿足111611209是211841209是(3)斜截面混凝土的主應力斜截面混凝土的主壓和主拉應力見圖2.20：圖 2.20 斜截面混凝土的主壓和主拉應力圖從圖2.20可以看出：混凝土的主壓應力最大值：，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中7.1.6條的要求；圖2.20中所示跨中截面1.7MPa的拉應力為正截面應力，混凝土的主拉應力最大為1.0MPa， ,可僅按構造規(guī)定設置箍筋。3.短暫狀況應力驗算短暫狀況第二、三和第四施工階段的應力見圖2.21、2.22和2.2

19、3： 圖 2.21 第二施工階段應力圖 圖 2.22 第三施工階段應力圖圖 2.23 第四施工階段應力圖從圖2.21、2.22和2.23可以看出最大壓應力：滿足滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中7.2.8條的要求；施工階段沒有出現(xiàn)拉應力。2.2.3懸臂長為零的邊板計算結果及結果分析1.持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算（1）正截面承載能力極限計算正截面承載能力極限計算見圖2.24：圖 2.24 正截面承載能力極限計算結果由圖2.24可以看出，構件承載力設計值大于作用效應的組合設計值，正截面承載能力極限狀態(tài)滿足公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）4.1.6的要求。（2）受彎構件

20、斜截面抗剪承載力驗算驗算距離支座中心h/2截面和腹板寬度變化處的截面，驗算結果見表2.2 斜截面抗剪承載力驗算結果表 表2.6驗算位置Vcs (kN)Vpb(kN)總抗力(kN)設計剪力(kN)VR/Vd滿足尺寸h/21536.0282.61818.6530.13.431是是腹板寬度變化處1444.7282.61704.6479.13.557是是表中：Vcs斜截面內混凝土和箍筋共同的抗剪承載力設計值，Vpb與斜截面相交的預應力彎起鋼筋抗剪承載力設計值。由表2.6可以看出，構件斜截面抗剪承載力大于作用效應的組合設計值，斜截面抗剪承載能力極限狀態(tài)滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG

21、 D62-2004）5.2.5和5.2.6的要求。2.持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗算（1）預應力混凝土構件截面抗裂驗算a荷載短期效應組合作用下正截面抗裂性驗算荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算見圖2.25圖 2.253 荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算圖從圖2.25中可以看出，短期效應組合作用下沒有出現(xiàn)拉應力滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在短期效應組合下 的要求。b荷載長期效應組合作用下正截面抗裂性驗算荷載短期效應組合作用下抗裂性驗算見圖2.26圖 2.26 荷載長期效應組合作用下抗裂性驗算圖從圖2.26可以看出，長期效應組合作用下沒有出現(xiàn)拉應力滿足公路鋼

22、筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在長期效應組合下 的要求。c預應力混凝土構件斜截面斜抗裂驗算荷載短期效應組合作用下斜截面抗裂性驗算見圖2.27圖 2.27 荷載短期效應組合作用下斜抗裂性驗算圖從圖2.27可以看出，短期效應組合作用下斜截面主拉應力最大為0.8MPa，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.3.1條A類預應力構件在短期效應組合下預制構件 的要求。（2）變形計算a撓度驗算按短期效應組合并消除結構自重產(chǎn)生的位移，結構的位移見圖2.28。圖 2.28 短期效應組合并消除結構自重產(chǎn)生的位移圖按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中的剛度并考慮撓

23、度長期增長系數(shù)（C50為1.425），計算的撓度為：，滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中6.5.3的要求。b預加力引起的反拱計算及預拱度的設置短期效應組合產(chǎn)生結構的位移見圖2.29。圖 2.29 短期效應組合產(chǎn)生的位移預加力產(chǎn)生的反拱值為0.0205m。從圖2.29可知，在荷載短期效應組合下，跨中的最大撓度為0.0422m，C50混凝土的撓度長期增長系數(shù)為1.425，故考慮荷載長期效應的影響下，最終計算跨中的最大撓度為：0.0422m/0.95×1.4250.0633m。預加力產(chǎn)生的最大反拱值為0.0205m，預加力產(chǎn)生的反拱值長期增長系數(shù)為2.0，故0.0205m×2.00.041m<0.0633m。因為由預加力產(chǎn)生的長期反拱值小于按荷載短期效應組合計算的長期撓度，應設預