畢業(yè)設計（論文）316m裝配式預應力混凝土簡支空心板橋

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc356227182 第一章 概述 PAGEREF _Toc356227182 h 1 HYPERLINK l _Toc356227183 第二章 方案比較 PAGEREF _Toc356227183 h 1 HYPERLINK l _Toc356227184 2.1方案一：預應力混凝土空心板橋 PAGEREF _Toc356227184 h 1 HYPERLINK l _Toc356227185 2.2方案二：預應力混凝土連續(xù)箱型梁橋 PAGEREF _Toc356227185 h 2 HYPERLINK l _Toc356

2、227186 第一部分 上部結構 PAGEREF _Toc356227186 h 2 HYPERLINK l _Toc356227187 第三章 橋梁設計 PAGEREF _Toc356227187 h 3 HYPERLINK l _Toc356227188 3.1橋梁設計資料 PAGEREF _Toc356227188 h 3 HYPERLINK l _Toc356227189 3.1.1設計基本資料 PAGEREF _Toc356227189 h 3 HYPERLINK l _Toc356227190 3.2橋面總體布置 PAGEREF _Toc356227190 h 4 HYPERLIN

3、K l _Toc356227191 3.3構造型式及尺寸選定 PAGEREF _Toc356227191 h 4 HYPERLINK l _Toc356227192 3.3.1構造形式及尺寸 PAGEREF _Toc356227192 h 4 HYPERLINK l _Toc356227193 3.3.2截面抗彎慣性矩計算 PAGEREF _Toc356227193 h 6 HYPERLINK l _Toc356227194 第四章 作用效應計算 PAGEREF _Toc356227194 h 7 HYPERLINK l _Toc356227195 4.1永久作用效應計算 PAGEREF _T

4、oc356227195 h 7 HYPERLINK l _Toc356227196 4.1.1空心板自重：（邊板重15.343KN/m）。 PAGEREF _Toc356227196 h 7 HYPERLINK l _Toc356227197 4.1.2橋面鋪裝、欄桿及鉸接縫重力計算 PAGEREF _Toc356227197 h 7 HYPERLINK l _Toc356227198 4.1.3恒載內(nèi)力計算 PAGEREF _Toc356227198 h 8 HYPERLINK l _Toc356227199 4.2基本可變作用效應計算 PAGEREF _Toc356227199 h 9 H

5、YPERLINK l _Toc356227200 4.2.1基本可變作用橫向分布系數(shù) PAGEREF _Toc356227200 h 9 HYPERLINK l _Toc356227201 4.2.2杠桿法計算梁端橫向分布系數(shù) PAGEREF _Toc356227201 h 12 HYPERLINK l _Toc356227202 4.2.3活載內(nèi)力計算 PAGEREF _Toc356227202 h 13 HYPERLINK l _Toc356227203 4.3.1按承載能力極限狀態(tài)組合（） PAGEREF _Toc356227203 h 17 HYPERLINK l _Toc356227

6、204 4.3.2正常使用狀態(tài)長期效應組合（） PAGEREF _Toc356227204 h 17 HYPERLINK l _Toc356227205 4.3.3正常使用狀態(tài)短期效應組合 （） PAGEREF _Toc356227205 h 17 HYPERLINK l _Toc356227206 4.3.4彈性階段截面應力計算標準值效應組合（） PAGEREF _Toc356227206 h 18 HYPERLINK l _Toc356227207 第五章 預應力鋼筋設計 PAGEREF _Toc356227207 h 18 HYPERLINK l _Toc356227208 5.1預應力

7、鋼筋數(shù)量的估算 PAGEREF _Toc356227208 h 18 HYPERLINK l _Toc356227209 5.2預應力鋼筋的布置 PAGEREF _Toc356227209 h 20 HYPERLINK l _Toc356227210 5.3普通鋼筋數(shù)量的估算及布置 PAGEREF _Toc356227210 h 20 HYPERLINK l _Toc356227211 5.4換算截面幾何特性計算 PAGEREF _Toc356227211 h 23 HYPERLINK l _Toc356227212 5.4.1換算截面面積A0 PAGEREF _Toc356227212 h

8、23 HYPERLINK l _Toc356227213 5.4.2換算截面重心位置 PAGEREF _Toc356227213 h 24 HYPERLINK l _Toc356227214 5.4.3換算截面慣性矩 PAGEREF _Toc356227214 h 24 HYPERLINK l _Toc356227215 5.4.4換算截面彈性抵抗矩 PAGEREF _Toc356227215 h 24 HYPERLINK l _Toc356227216 5.5承載能力極限狀態(tài)計算 PAGEREF _Toc356227216 h 25 HYPERLINK l _Toc356227217 5.5

9、.1跨中截面正截面抗彎承載力計算 PAGEREF _Toc356227217 h 25 HYPERLINK l _Toc356227218 5.6斜截面抗剪承載力計算 PAGEREF _Toc356227218 h 26 HYPERLINK l _Toc356227219 5.6.1截面抗剪強度上、下限復核 PAGEREF _Toc356227219 h 26 HYPERLINK l _Toc356227220 5.6.2斜截面抗剪承載力計算 PAGEREF _Toc356227220 h 28 HYPERLINK l _Toc356227221 第六章 預應力損失計算 PAGEREF _To

10、c356227221 h 30 HYPERLINK l _Toc356227222 6.1錨具變形、回縮引起的應力損失 PAGEREF _Toc356227222 h 30 HYPERLINK l _Toc356227223 6.2加熱養(yǎng)護引起的溫度損失 PAGEREF _Toc356227223 h 30 HYPERLINK l _Toc356227224 6.3混凝土彈性壓縮引起的預應力損失 PAGEREF _Toc356227224 h 30 HYPERLINK l _Toc356227225 6.4鋼筋松弛引起的應力損失 PAGEREF _Toc356227225 h 31 HYPER

11、LINK l _Toc356227226 6.5混凝土收縮、徐變引起的預應力損失 PAGEREF _Toc356227226 h 32 HYPERLINK l _Toc356227227 6.6預應力損失組合 PAGEREF _Toc356227227 h 35 HYPERLINK l _Toc356227228 第七章 驗算 PAGEREF _Toc356227228 h 35 HYPERLINK l _Toc356227229 7.1正常使用極限狀態(tài)計算 PAGEREF _Toc356227229 h 35 HYPERLINK l _Toc356227230 7.1.1正截面抗裂性驗算 P

12、AGEREF _Toc356227230 h 35 HYPERLINK l _Toc356227231 7.1.2斜截面抗裂性驗算 PAGEREF _Toc356227231 h 37 HYPERLINK l _Toc356227232 7.2變形計算 PAGEREF _Toc356227232 h 40 HYPERLINK l _Toc356227233 7.2.1正常使用階段的撓度計算 PAGEREF _Toc356227233 h 40 HYPERLINK l _Toc356227234 7.2.2預加力引起的反拱度計算及預拱度的設置 PAGEREF _Toc356227234 h 41

13、 HYPERLINK l _Toc356227235 7.3持久狀態(tài)應力驗算 PAGEREF _Toc356227235 h 43 HYPERLINK l _Toc356227236 7.4短暫狀態(tài)應力驗算 PAGEREF _Toc356227236 h 45 HYPERLINK l _Toc356227237 第八章 最小配筋率復核 PAGEREF _Toc356227237 h 51 HYPERLINK l _Toc356227238 第九章 鉸縫的抗剪強度驗算 PAGEREF _Toc356227238 h 52 HYPERLINK l _Toc356227239 9.1鉸縫剪力影響線

14、PAGEREF _Toc356227239 h 52 HYPERLINK l _Toc356227240 9.2作用在鉸縫上的荷載計算 PAGEREF _Toc356227240 h 54 HYPERLINK l _Toc356227241 9.2.1鉸縫剪力計算 PAGEREF _Toc356227241 h 54 HYPERLINK l _Toc356227242 9.2.2鉸縫抗剪強度計算 PAGEREF _Toc356227242 h 55 HYPERLINK l _Toc356227243 第十章、支座計算 PAGEREF _Toc356227243 h 55 HYPERLINK l

15、 _Toc356227244 10.1選定支座的平面尺寸 PAGEREF _Toc356227244 h 56 HYPERLINK l _Toc356227245 10.2確定支座的厚度 PAGEREF _Toc356227245 h 56 HYPERLINK l _Toc356227246 10.3 驗算支座的偏轉(zhuǎn) PAGEREF _Toc356227246 h 57 HYPERLINK l _Toc356227247 10.4 驗算支座的穩(wěn)定性 PAGEREF _Toc356227247 h 58 HYPERLINK l _Toc356227248 10.5支座的選配 PAGEREF _T

16、oc356227248 h 59 HYPERLINK l _Toc356227249 第二部分 下部結構 PAGEREF _Toc356227249 h 59 HYPERLINK l _Toc356227250 第十一章 設計資料 PAGEREF _Toc356227250 h 59 HYPERLINK l _Toc356227251 第十二章 蓋梁計算 PAGEREF _Toc356227251 h 60 HYPERLINK l _Toc356227252 12.1構造型式 PAGEREF _Toc356227252 h 60 HYPERLINK l _Toc356227253 12.2荷載

17、計算 PAGEREF _Toc356227253 h 60 HYPERLINK l _Toc356227254 12.2.1上部結構永久荷載見表4-1 PAGEREF _Toc356227254 h 60 HYPERLINK l _Toc356227255 12.2.2蓋梁自重及作用效應計算（計算結果見表2-2） PAGEREF _Toc356227255 h 61 HYPERLINK l _Toc356227256 12.2.3可變荷載計算 PAGEREF _Toc356227256 h 62 HYPERLINK l _Toc356227257 12.2.4雙柱反力G計算 PAGEREF _

18、Toc356227257 h 68 HYPERLINK l _Toc356227258 12.3內(nèi)力計算 PAGEREF _Toc356227258 h 69 HYPERLINK l _Toc356227259 12.3.1彎矩計算 PAGEREF _Toc356227259 h 69 HYPERLINK l _Toc356227260 12.3.2相應與最大彎矩時的剪力計算 PAGEREF _Toc356227260 h 69 HYPERLINK l _Toc356227261 12.3.3蓋梁內(nèi)力匯總 PAGEREF _Toc356227261 h 70 HYPERLINK l _Toc3

19、56227262 第十三章 橋梁墩柱計算 PAGEREF _Toc356227262 h 70 HYPERLINK l _Toc356227263 13.1荷載計算 PAGEREF _Toc356227263 h 71 HYPERLINK l _Toc356227264 13.1.1恒載計算 PAGEREF _Toc356227264 h 71 HYPERLINK l _Toc356227265 13.1.2汽車荷載計算 PAGEREF _Toc356227265 h 71 HYPERLINK l _Toc356227266 13.1.3雙柱反力橫向分布計算 PAGEREF _Toc35622

20、7266 h 71 HYPERLINK l _Toc356227267 13.1.4荷載組合 PAGEREF _Toc356227267 h 72 HYPERLINK l _Toc356227268 第十四章 鉆孔樁計算 PAGEREF _Toc356227268 h 73 HYPERLINK l _Toc356227269 14.1荷載計算 PAGEREF _Toc356227269 h 73 HYPERLINK l _Toc356227270 14.2樁長計算： PAGEREF _Toc356227270 h 743-16m裝配式預應力混凝土簡支空心板橋第一章 概述50年來，新中國橋梁建設

21、取得了突飛猛進的發(fā)展，公路鐵路兩用橋向著大跨度、重荷載、高時速方向發(fā)展。從大橋主跨度上看，武漢長江大橋主跨為128米，而正在建設中的武漢天興洲長江大橋主跨則達到504米，比2000年修建的世界最大公鐵兩用橋丹麥厄勒海峽大橋主跨還長14米。從荷載和時速上看，武漢天興洲長江大橋荷載達到了萬噸，而南京大勝關長江大橋設計時速達到了300公里，成為世界上設計運行速度最高的鐵路橋梁。與此同時，公路橋梁也在朝著美觀、大跨、輕型的方向發(fā)展。發(fā)展交通事業(yè)，實現(xiàn)四通八達的現(xiàn)代化交通，對發(fā)展國民經(jīng)濟，鞏固國防具有非常重要的作用。在公路、鐵路、城市和農(nóng)村道路交通以及水利等建設中，為了跨越各種障礙（如河流、溝谷或其他線

22、路）必建各種類型的橋梁與涵洞，因此，橋涵又成為陸路交通中的重要組成部分。第二章 方案比較 為了獲得適用、經(jīng)濟和美觀的橋梁設計，有關部門進行了深入細致的調(diào)查和研究，并結合有關方面的要求綜合考慮，滿足使用、經(jīng)濟、結構尺寸、構造、施工、美觀上的要求，做出幾種方案，最后通過技術、經(jīng)濟等方面的綜合比較獲得最優(yōu)設計。2.1方案一：預應力混凝土空心板橋本橋上部構造為316m的預應力混凝土空心板，結構簡單，施工容易。 本橋采用預制安裝（先張法）的施工方法：先張法預制構件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進行預應力筋的張拉，并將其臨時固定在張拉臺座上，然后按照支立模板鋼筋骨架成型澆筑及振搗混凝土養(yǎng)護及拆除模板的基本

23、施工工藝，待混凝土達到規(guī)定強度，逐漸將預應力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結作用，使構件獲得預應力。 優(yōu)點： 預應力結構通過高強鋼筋對混凝土預壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結構輕型化，因而預應力混凝土結構具有比鋼筋混凝土結構大得多的跨越能力。 采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點：行車不順，同時橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較高。2.2方案二：預應力混凝土連續(xù)箱型梁橋跨徑分布：224m 。 箱形截面整體性好，結構剛度大，變形小，抗震性能好，主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒

24、適。 施工采用預制安裝的施工方法，設計施工較成熟，施工質(zhì)量和工期能得到有效控制，該種橋型傳力明確，計算簡潔。 箱形截面有較大的抗扭剛度，整體性好。同時主橋線條明確，結構穩(wěn)定，梁的等截面外形和諧，各比例協(xié)調(diào)，造型樸實。表2-1 方案比較表序號 方案類比 別較項目第一方案第二方案預應力混凝土連續(xù)箱型梁橋（224m）預應力混凝土簡支板橋（316m）1工藝技術要求技術先進，工藝要求嚴格，所需設備較少，占用施工場地少。技術較先進，工藝要求嚴格，施工方便，制造工藝簡單。2使用效果屬于超靜定結構，受力較好，主橋橋面連續(xù)，無伸縮縫，行車條件好，養(yǎng)護也容易。主橋線條簡明，結構穩(wěn)定，梁的等截面布置外形和諧，個比例

25、協(xié)調(diào)，造型樸實。屬于靜定結構，受力不如超靜定結構好，但其結構質(zhì)量安全可靠，耐勞性好，計算簡便。橋型流暢美觀，與周圍環(huán)境和諧。3造價及用材箱型截面充分利用材料，節(jié)約材料。鋼材用量大，造價也大。空心板截面可以充分利用材料，經(jīng)濟合理。鋼材用量小，造價低。通過以上三種方案比較，從使用效果、造價、材料等諸多方面看，第二方案優(yōu)點最多。第一方案由于“利民橋”屬于城市橋梁且橋跨較小，造價較高不宜采用；第三方案由于在城市施工，施工場地不宜占大且土方來源困難，不宜采用。所以第二方案最為合理。第一部分 上部結構第三章 橋梁設計3.1橋梁設計資料3.1.1設計基本資料（1）跨徑：標準跨徑16m，計算跨徑：15.6m；

26、橋梁全長163=48m；分為3跨；主梁全長：15.96m；雙幅路，每幅路兩車道。（2）荷載：公路級，安全等級為一級。（3）橋面布置形式：0.5+10.75+1+1+10.75+0.5=24.5m。（4）主要材料：鋼筋：主鋼筋用級鋼筋，其他鋼筋用級鋼筋，其技術指標見表3-1。表3-1種類彈性模量Es抗拉強度標準值sk抗拉強度設計值sdR235鋼筋2.1105MPa235 MPa195MPaHRB335鋼筋2.0105MPa335 MPa280MPa混凝土：C50，其技術指標見表3-2表3-2強度等級彈性模量Ec軸心抗壓強度設計值cd軸心抗拉強度設計值td軸心抗拉強度標準值tk軸心抗拉強度標準值c

27、kC503.45104MPa 22.4 MPa1.83MPa2.65MPa32.4MPa（5）設計計算內(nèi)容 擬定橋梁縱橫斷面結構尺寸；主梁內(nèi)力、配筋計算；主梁配筋圖；橋梁下部結構墩臺計算；出圖。（6）設計依據(jù)：葉見曙.結構設計原理(第二版)M.北京:人民交通出版社,2005.JTG D60-2004.公路橋涵設計通用規(guī)范S.北京:人民交通出版社,2004.JTG D61-2005.公路圬工橋涵設計規(guī)范S.北京:人民交通出版社，2005JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預應力橋梁設計規(guī)范S.北京:人民交通出版社,2004.JTG D60-1985.公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范S. 北京:人

28、民交通出版社,1985.張健仁、朱劍橋編M.鋼筋混凝土與磚石結構。邵旭東.橋梁工程（上、下冊）M.北京:人民交通出版社,2004.顏東煌，李學文.橋梁電算M.長沙:湖南大學出版社,1999.李傳習，夏桂云.大跨度橋梁結構計算理論M.北京:人民交通出版社,2002.周念先.橋梁方案比選M.上海:同濟大學出版社,1997.3.2橋面總體布置預制板標準跨徑：；計算跨徑：；板長：15.96；橋?qū)挘?.5+10.75+1=12.25；公路-級，雙幅路，每幅路兩車道。圖3-1 橋梁立面示意圖3.3構造型式及尺寸選定3.3.1構造形式及尺寸橋?qū)挒椋?.5+10.75+1=12.25；全橋?qū)挷捎?8塊預制預應

29、力空心板，每塊空心板寬124，空心板全長15.96。圖3-2 空心板截面邊板構造及尺寸（尺寸單位）圖3-3 空心板截面中板構造及尺寸（尺寸單位）圖3-4 空心板標準橫斷面圖（尺寸單位）3.3.2截面抗彎慣性矩計算以空心板中板截面為例。構造尺寸如圖3-3：（1）毛截面面積Ah=1240800-250500.52+5050+58050+0.558030-(400760+2801500.5+2801200.5)=992000-85400-325600=581000mm2=58102（邊板為6137cm2）。（2）毛截面重心位置全截面對1/2板高處（即離板上緣400mm處）的靜矩為：S1/2板高=20

30、.55050（400-50/3）+60050（400-600/2）-0.530550（400-200-1/3550）-0.58050（400-2/380）=2888.3333；鉸縫的面積為：A鉸=9342；毛截面重心離1/2板高的距離為：d= S1/2板高/Ah=2888.333/5810=0.5cm(即毛截面重心離板上緣距離為40.5cm)；鉸縫重心對1/2板高處的距離為：d鉸= S1/2板高/A鉸=2888.333/934=3.092cm；（3）毛截面慣性矩計算餃縫對自身重心軸的慣性矩為I1=3514194；空心板毛截面對其重心軸的慣性矩為：I=124803+124800.52-35141

31、9-2934(3.092+0.5)2-(76563/12+76560.52)+21283/36+21280.5(28.5-8/3)2+21583/36+21580.5(27.5-8/3)2=4.0821064（邊板為4.7561064）。第四章 作用效應計算4.1永久作用效應計算4.1.1空心板自重：（邊板重15.343KN/m）。4.1.2橋面鋪裝、欄桿及鉸接縫重力計算橋面鋪裝采用4cm厚度瀝青混凝土抗滑層+6cm厚中粒式瀝青混凝土+10cm厚C50橋面現(xiàn)澆混凝土。（1）則全橋?qū)掍佈b每延米總重： g2=0.12310.75=24.725；（2）10cm厚的C40防水混凝土重：g3=0.110

32、.7525=26.875；圖4-1欄桿圖(尺寸單位)（3）欄桿重：g4=25 (0.209+0.238)0.2890.5+(0.238+0.45)0.5(0.983-0.289-0.366)+0.480.366+0.790.39-0.50.1580.124+0.840.069=0.709367525=17.734；圖4-2空心板間鉸接縫圖(尺寸單位)（4）鉸接縫：g5=258(0.11+21)0.050.5+(0.11+0.17)0.50.55+（0.01+0.17）0.080.5+0.080.12=2.5458=20.36；。由此得空心板的每延米的恒載：；4.1.3恒載內(nèi)力計算表4-1 恒載

33、內(nèi)力計算組合(括號內(nèi)為邊板數(shù)據(jù)) 項目荷載種類g（kN/m）l（m）M（kNm）Q(kN)跨中一期恒載14.525(15.343)15.60441.85(466.734)331.39(350.053)113.3(119.681)56.65(59.84)二期恒載9.96615.60303.17227.3777.7438.87恒載合計24.491(25.309)15.60745.02(769.904)558.76(577.423)191.03(197.421)95.52(98.71)4.2基本可變作用效應計算4.2.1基本可變作用橫向分布系數(shù)空心板的可變作用橫向分布系數(shù)跨中和處按鉸接板法計算，支點

34、處按杠桿原理法計算，支點到之間按直線內(nèi)插求得。（1）計算截面抗扭慣性矩空心板的截面具體尺寸如下圖4-3中所示的形式。圖4-3空心板簡化形式圖(尺寸單位)其中t1=120mm, t2=120mm, t3=240mm, b=1040mm,h=550mm,空心板截面圖4-3中所示的薄壁矩形閉合截面截面來計算，則有：（2）計算剛度參數(shù)（3）計算跨中荷載橫向分布影響線根據(jù)值，查閆志剛鋼筋混凝土及預應力混凝土簡支梁橋結構設計叢書附表A，在之間插值求得時各塊板軸線處的影響線坐標值如下表(表4-2)表4-2 影響線縱坐標值（10-3）板號R單位荷載作用位置（第i號板中心）12345678910.02234 1

35、92 146 111 85 66 52 43 37 0.04306 232 155 103 69 47 32 23 18 0.0251250 202 148 109 81 62 48 39 33 20.02192 188 157 120 92 71 56 46 40 0.04232 229 181 121 81 55 18 18 18 0.0251202 198 163 120 89 67 46 39 34 30.02146 157 162 138 106 82 65 54 46 0.04155 181 195 158 106 72 49 35 27 0.0251148 163 170 143

36、 106 79 61 49 41 40.02111 120 138 148 129 100 80 65 56 0.04103 121 158 180 149 101 69 49 38 0.0251109 120 143 156 134 100 77 61 51 50.0285 92 106 129 142 126 100 82 71 0.0469 81 106 149 175 146 101 72 55 0.025181 89 106 134 150 131 100 79 67 （4）計算彎矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc 影響線縱坐標圖 圖4-4荷載對應影響線豎標值(10-4)計算荷載橫向

37、分布系數(shù)結合老師所給要求及上述布置車道情況，汽車設計車道為2，計算荷載橫向分布系數(shù)。1號板：汽車荷載：；2號板：汽車荷載：；3號板：汽車荷載：；4號板：汽車荷載：；5號板：汽車荷載：；表4-3 各板可變作用橫向分布系數(shù)匯總表 板號橫向分布系數(shù)12345m汽0.3220.3120.2950.2640.222由此可見，分兩行行車時1號板最不利。因此，跨中與/4處的荷載分布系數(shù)：。4.2.2杠桿法計算梁端橫向分布系數(shù)用杠桿法計算，各塊板的影響線、布置最不利汽車荷載位置如下圖(圖4-5)所示。圖4-5 支點處影響線縱坐標圖(10-4)由圖上可知邊板梁端的。 中板梁端的。 空心板橫向分布系數(shù)匯總見表4-

38、4。表4-4空心板的可變作用橫向分布系數(shù)梁號荷載位置公路級備注空心板跨中mc0.322按“鉸結板法”計算支點mo0.5按“杠桿法”計算1/4點m1/40.322按“鉸結板法”計算4.2.3活載內(nèi)力計算（1）均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算表4-5 均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算截面類型公路級均布荷載（KN/m）影響線面積（m2或m）影響線距離m影響線圖式10.53.910.50.510.52.92510.50.75（2）沖擊系數(shù)計算根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范，簡支梁橋的自振頻率（基頻）可采用下式計算：式中：。；，將上列數(shù)據(jù)代入公式；可知自振基頻為：；根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D602004)，

39、有：則；跨中荷載橫向分布系數(shù)：（鉸接板法）；跨中荷載橫向分布系數(shù)：（杠桿原理法）；（3）公路級中集中荷載計算，由教材表1-11查出：計算彎矩效應時：；計算剪力效應時：；（4）跨中及跨彎矩、和剪力Ql/2、Ql/4計算由于雙車道不折減，故 Si= ，計算如下表：表4-6 跨中彎矩與剪力組合表截面荷載類型（kN/m）PK（kN）（1+）mc或miS（kNm或kN）SiSML/2公路I級10.5222.41.3090.32230.42134.63500.22/4=3.9365.59QL/2266.881.958.6364.870.556.24Ml/4222.422.815100.97375.163/

40、16=2.925274.19Ql/4266.884.387519.42103.790.7584.37（5）計算支點截面汽車荷載最大剪力圖4-6 支點剪力計算簡圖m變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標為：；支點剪力：4.3作用效應組合4.3.1按承載能力極限狀態(tài)組合（）表4-7 承載能力極限狀態(tài)組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中 = 1 * GB3 結構自重0558.76745.02191.0395.520 = 2 * GB3 汽車荷載0375.16500.22213.57103.7964.871.2 = 1 * GB3 0670.512894.02422

41、9.236114.62401.4 = 2 * GB3 0525.224700.308298.998145.30690.818Sud=+01195.7361594.332528.234259.9390.8184.3.2正常使用狀態(tài)長期效應組合（）表4-8 正常使用狀態(tài)長期效應組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中 = 1 * GB3 結構自重0558.762745.016191.0395.5150 = 2 * GB3 汽車荷載（不計沖擊力）0286.601382.139163.15579.2949.5570.4 = 2 * GB3 0114.64152.8

42、5665.26231.71619.823 = 4 * GB3 SSD= = 1 * GB3 +0673.4897.876256.292127.23619.8234.3.3正常使用狀態(tài)短期效應組合 （）表4-9 正常使用狀態(tài)短期效應組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中 = 1 * GB3 結構自重0558.762745.016191.0395.5150 = 2 * GB3 汽車荷載（不計沖擊力）0286.601382.139163.15579.2949.557 = 3 * GB3 0.7 = 2 * GB3 0200.620267.497114.2095

43、5.50334.69 = 4 * GB3 SSD= = 1 * GB3 + = 3 * GB3 0759.381012.517305.239151.02334.694.3.4彈性階段截面應力計算標準值效應組合（）表4-10 正常使用狀態(tài)短期效應組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中 = 1 * GB3 結構自重0558.762745.016191.0395.5150 = 2 * GB3 汽車荷載0375.16500.22213.57103.7964.87 = 3 * GB3 SSD= = 1 * GB3 + = 2 * GB3 0933.921245.2

44、4404.6199.3164.87第五章 預應力鋼筋設計5.1預應力鋼筋數(shù)量的估算 本橋設計時它應滿足不同設計狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求，例如承載力、抗裂性、裂縫寬度、變形及應力等要求。在這些控制條件中，最重要的是滿足結構在正常使用極限狀態(tài)下的使用性能要求和保證結構在達到承載能力極限狀態(tài)時具有一定的安全儲備。因此，預應力混凝土橋梁設計時，一般情況下，首先根據(jù)結構在正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性或裂縫寬度限值確定預應力鋼筋的數(shù)量，在由構件的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通綱紀的數(shù)量。本橋以部分預應力A類構件設計，首先按正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預加力Npe。按公預規(guī)6.3.1條，A類預應力

45、混凝土構件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉應力，并符合以下條件：在作用短期效應組合下，應滿足要求。式中: 在作用短期效應組合作用下，構件抗裂性驗算邊緣混凝土的法向拉應力；在初步設計時，和可按公式近似計算： (5-1) (5-2)式中: A,W構件毛截面面積及對毛截面受拉邊緣的彈性抵抗矩； 預應力鋼筋重心對毛截面重心軸的偏心矩，,可預先假定。代入即可求得滿足部分預應力A類構件正截面抗裂性要求所需的有效預加力為： (5-3)式中：混凝土抗拉強度標準值。本預應力空心板橋采用C50，=2.65Mpa,由第四章可得：空心板的毛截面換算面積：假設，則代入得： 則所需的預應力鋼筋截面面積Ap為： (5-4)

46、式中： 預應力鋼筋的張拉控制應力； 全部預應力損失值，按張拉控制應力的20%估算。本橋采用17股鋼絞線作為預應力鋼筋,直徑15.2mm,公稱截面面積139mm,=1860Mpa,=1260Mpa,=Mpa。按公預規(guī),現(xiàn)取=0.70,預應力損失總和近似假定為20%張拉控制應力來估算,則采用4根4-15.2鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積139mm2,則=44139=2224mm2大于Ap=1702.52,滿足要求。5.2預應力鋼筋的布置預應力空心板選用4根4-15.2鋼束布置在空心板兩側(cè)，具體布置圖見圖5-1, 和預應力鋼筋布置應滿足公預規(guī)的要求，鋼絞線凈距不小于25mm,端部設置長度不小于150mm

47、的螺旋鋼筋等。圖5-1 空心板中板跨中截面預應力鋼筋的布置（單位：mm）5.3普通鋼筋數(shù)量的估算及布置在預應力鋼筋數(shù)量已經(jīng)確定的情況下，可由正截面承載能力極限狀態(tài)要求的條件確定普通鋼筋的數(shù)量，暫不考慮在受壓區(qū)配置預應力鋼筋，也暫不考慮普通鋼筋的影響?？招陌褰孛娓鶕?jù)慣性矩相等和面積相等可換算成等效工字形截面來考慮:取空心板受壓翼緣計算寬度=124，且忽略鉸縫。將空心板截面換算成工字形截面來考慮。換算原則是面積相等、慣性矩相同。由2=7656-(158+128) =4040cm2；得； =(76563/12+76560.52)-21283/36-21280.5(28.5-8/3)2-21583/3

48、6-21580.5(27.5-8/3)2=417811.3335cm4； 得 ， ；則等效工字形截面的上翼緣板厚度：；等效工字形截面的下翼緣板厚度：；等效工字形截面的肋板厚度：；等效工字形截面尺寸見下圖：圖5-2 空心板換算等效工字形截面（單位：cm）估算普通鋼筋時，計算簡圖見圖 5-3。圖5-3 普通鋼筋計算簡圖可先假定,則由下列可求得受壓區(qū)的高度，設；由公預規(guī)，高速公路橋梁安全等級取一級, .由表3-9,跨中，查結構設計原理葉見曙版表3-2得知鋼筋種類為HRB335的C50混凝土的相對界限受壓區(qū)高度；代入上式得: 整理得: ,且；說明中和軸在翼緣板內(nèi),可用下式求得普通鋼筋面積（普通鋼筋選用

49、HRB335, ）:0；說明按受力計算不需要配置縱向普通鋼筋，現(xiàn)按照構造要求配置：普通鋼筋選用HRB335, 。由公預規(guī),，普通鋼筋選用。普通鋼筋布置在空心板下緣一帶(截面受拉邊緣),沿空心板跨長直線布置。鋼筋重心至板下緣40mm處,即，見圖 5-4。圖5-4 普通鋼筋布置圖（單位：mm）5.4換算截面幾何特性計算由前面計算已知空心板毛截面的幾何特性，毛截面面積,毛截面重心軸至1/2板高的距離,毛截面對其重心軸慣性。5.4.1換算截面面積A0 (5-5) (5-6) (5-7)代入得5.4.2換算截面重心位置所有鋼筋換算截面對毛截面重心的靜矩為：；換算截面重心至空心板毛截面重心的距離為：（向下

50、移）；則換算截面重心至空心板毛截面下緣的距離為：；則換算截面重心至空心板毛截面上緣的距離為：；換算截面重心至預應力鋼筋重心的距離為：；換算截面重心至普通鋼筋重心的距離為：；5.4.3換算截面慣性矩 5.4.4換算截面彈性抵抗矩下緣： ；上緣： ；5.5承載能力極限狀態(tài)計算5.5.1跨中截面正截面抗彎承載力計算預應力鋼絞線合力作用點到截面底邊的距離，普通鋼筋離截面底邊的距離，則預應力鋼筋和普通鋼筋的合理作用點到截面底邊的距離為。；采用換算等效工字形截面來計算，上翼緣厚度，上翼緣工作寬度，肋寬b=429mm.首先按公式來判斷截面類型：；所以屬于第一類T型，應按寬度的矩形截面來計算其抗彎承載力。由計

51、算混泥土受壓區(qū)高度x: (5-8) ；將代入下式計算出跨中截面的抗彎承載力： =；計算結果表明，跨中截面抗彎承載力滿足要求。5.6斜截面抗剪承載力計算5.6.1截面抗剪強度上、下限復核選取距支點處截面進行斜截面抗剪承載力計算。截面構造尺寸及配筋見圖5.首先進行抗剪強度上、下限復核,按公預規(guī)5.2.9條： (5-9)式中:-驗算截面處的剪力組合設計值(KN),由表3-9得支點處剪力及跨中截面剪力,內(nèi)插得到的距支點=400mm處的截面剪力:；代入數(shù)據(jù)得：；計算結果表明空心板截面尺寸符合要求。按公預規(guī)5.2.10 條 由于，并對照表3-911沿跨長各截面的控制剪力組合設計值，在L/5至支點的部分區(qū)段

52、內(nèi)按計算要求配置抗剪鋼筋，其他區(qū)段可按構造要求配置箍筋。為了構造方便和便于施工，本設計預應力混凝土空心板不設彎起鋼筋，計算剪力全部由混凝土和箍筋承受，則斜截面抗剪承載力按下式計算： (5-10) 式中，各系數(shù)按公預規(guī)5.2.7條規(guī)定采用：,；，箍筋采用雙股，則寫出箍筋間距的計算式為：=；,箍筋采用HRB335，則；取箍筋間距150mm，并按公預規(guī)要求，在支左中心向跨中方向不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距取100mm。故箍筋間距取100mm。配箍率：（按公預規(guī)9.3.13條規(guī)定，HRB335，）。在組合設計剪力值的部分梁段，可只按構造要求配置箍筋，設箍筋仍選用雙肢，配筋率，則可求得構造配筋的箍筋間

53、距；取經(jīng)過綜合考慮和比較，箍筋沿空心板跨長布置如圖6.1。 圖5-1 空心板箍筋布置圖（單位：cm）5.6.2斜截面抗剪承載力計算由圖5-1，我們選取以下兩個位置進行空心板斜截面抗剪承載力計算：距支左中心處截面，距跨中位置；距跨中位置處截面，（箍筋間距變化處）；計算截面的剪力組合設計值，可按表4-1由跨中和支點的設計枝內(nèi)插得到,計算結果見表5-1。表5-1 各計算截面剪力組合設計值截面位置跨中剪力528.234414.984344.88690.818（1）支左中心處截面，由于是直線配筋，故此截面有效高度取與跨中近似相同，由于不設彎起鋼筋，因此,斜截面抗剪承載力按下式計算：；此處,箍筋間距；抗剪

54、承載力滿足要求。（2）距跨中位置處此處，箍筋間距，； 以上計算均表明滿足斜截面抗剪承載力要求。第六章 預應力損失計算 預應力損失與施工工藝、材料性能及環(huán)境影響等有關，影響因素復雜。在無可靠試驗資料的情況下，則按公路橋規(guī)的規(guī)定估算。本橋采用先張法施工。本橋預應力鋼筋采用直徑為15.2mm的17股鋼絞線, ，控制應力取。6.1錨具變形、回縮引起的應力損失預應力鋼絞線的有效長度取為張拉臺座的長度，設臺座長,采用一端張拉及夾片式錨具，有頂壓時，則 (6-1) 6.2加熱養(yǎng)護引起的溫度損失 先張法預應力混凝土空心板采用加熱養(yǎng)護的方法，為減少溫度引起的預應力損失，采用分階段養(yǎng)護措施。設控制預應力鋼絞線與臺

55、座之間的最大溫差；則： =2。6.3混凝土彈性壓縮引起的預應力損失對于先張拉法構件， (6-2) ；由公預規(guī)6.2.8條，先張法構件傳力錨固時的損失為： ；=0.31（0.521379.4/1860-0.26）1379.4=51.99MPa；,；則6.4鋼筋松弛引起的應力損失 (6-3)式中， ；代入得,6.5混凝土收縮、徐變引起的預應力損失 (6-4) ；， 為全部縱向鋼筋截面重心至構件換算截面重心軸的距離，構件受拉區(qū)全部縱向鋼筋重心處，由預應力（扣除相應階段的預應力損失）和結構自重產(chǎn)生的混凝土法向壓應力，其值為： (6-5) ； 預應力鋼筋傳力錨固齡期，計算齡期為t時的混凝土收縮應變 ，加

56、載齡期為，計算考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)。 ；考慮自重的影響,由于收縮徐變持續(xù)時間較長，采用全部永久作用，查表3-6得空心板全部永久作用彎矩,，在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應力為:跨中截面：；： ；支點截面：；則全部縱向鋼筋重心處的壓應力為：跨中截面： ；： ；支點截面： ；公預規(guī)規(guī)定，不得大于傳力錨固時混凝土立方體抗壓強度的0.5倍，設傳力錨固時，混凝土達到C30，則=30MP，0.5=15MP，則跨中、四分點、支點截面全部鋼筋重心處的壓應力為5.42MPa，7.138MPa，11.327MPa，均小于15 MPa，滿足要求。設傳力錨固齡期為7d，計算齡期為混凝土終極值tu，設橋梁所處環(huán)境

57、的大氣相對濕度為75%，由前面計算知，空心板毛截面面積A=581000，空心板與大氣接觸的周邊長度為u，u=2（71+551+113+120）+1240+1040+2（170+144+400）+460+520=6398mm理論厚度h=181.62；查公預規(guī)表6.2.7直線內(nèi)插得到: 把各項數(shù)據(jù)代入計算公式得:跨中截面：；： ；支點截面：；6.6預應力損失組合傳力錨固時第一批損失：；傳力錨固后預應力損失總和:跨中截面：支點截面：各截面的有效預應力：。跨中截面：；： ；支點截面：；第七章 驗算7.1正常使用極限狀態(tài)計算7.1.1正截面抗裂性驗算正截面抗裂性計算是對構件跨中截面混凝土的拉應力進行計算

58、，并滿足公預規(guī)6.3條要求。對于部分預應力A類構件，應滿足兩個要求：第一，在作用短期效應組合下，；第二，在作用長期效應組合下，即不出現(xiàn)拉應力。為在作用短期效應組合下，空心板抗裂驗算邊緣的混凝土法向拉應力空心板跨中截面彎矩，換算截面下緣抵抗矩；為扣除全部預應力損失后的預加力，在構件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的預壓應力， (7-1)； ； (7-2) ；為在作用長期效應組合下，空心板抗裂驗算邊緣的混凝土法向拉應力空心板跨中截面彎矩，換算截面下緣抵抗矩； ； ；符合公預規(guī)對A類構件的規(guī)定。7.1.2斜截面抗裂性驗算部分預應力A類構件斜截面抗裂性驗算是以主拉應力控制，采用作用的短期效應組合。選用支點截面，分別計

59、算支點截面A-A纖維（空洞頂面），B-B纖維（空心板換算截面），C-C纖維（空洞底面）處主拉應力，對于部分預應力A類構件應滿足：；為混凝土的抗拉強度標準值，C50， ；驗算主拉應力（1） A-A纖維： ( ) (7-3)為支點截面短期組合效應剪力設計值；為計算主拉應力處截面腹板的寬度480mm；為空心板A-A纖維以上截面對空心板換算截面重心軸的靜矩：； ； (7-4)為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點。； ；負值表示拉應力。預應力混凝土A類構件，在短期效應組合下，預制構件應符合；現(xiàn)A-A纖維：符合要求。（2）B-B纖維：；S=1240120（413.57-120/2）+240（413.57-120）

60、（413.57-120）/2=73.310mm； ； 為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點， ； ； 負值表示拉應力。B-B纖維，符合公預規(guī)對部分預應力A類構件斜截面抗裂性要求。（3） C-C纖維： ；為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點， ；B-B纖維上述結果表明，本橋空心板滿足公預規(guī)對部分預應力A類構件斜截面抗裂性要求。7.2變形計算7.2.1正常使用階段的撓度計算使用階段的撓度值，按短期荷載效應組合計算，并考慮撓度長期增長系數(shù)，對于C50混凝土，橋梁工程葉見曙版第三章第四節(jié)可知關于的取值：當采用C40C80混凝土時，取為1.451.35，中間強度等級可按直線內(nèi)插取用。計算預應力混凝土簡支梁預加力反拱時，