简支空心板梁桥计算实例.pdf

-LX.刖百本次毕业设计的主要目的是培养综合运用所学知识和技能，分析解决实际问题的能 力。通过毕业设计使我形成经济、环境、市场、管理等大工程意识，培养实事求是、谦 虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。毕业设计过程中复习以前所学习的专 业知识，同时也锻炼了学生将理论运用于实践的能力。桥梁的设计需要综合考虑各个方面的因素，其中包括桥址处地形、地貌、气象、水 文条件、工程地质、以及周围所处的环境等等，除此之外，任何一个设计都必须要考虑 的问题就是怎样将经济、实用、美观三者都融于设计之中。本毕业设计内容是：临沂沂河大桥的施工图设计。设计主要包括二个部分：一是桥 梁桥跨结构设计，二是桥墩台基础的结构设计。桥跨结构即上部结构主要是行车道板、主梁的计算；墩台基础即下部结构的设计主要是盖梁、桩柱的内力计算、截面配筋、强 度验算等。通过方案比选后确定本桥为简支空心板桥，桥长60.00米。计算过程中主要 参考了公路桥涵设计手册一一梁桥（上册）、钢筋混凝土简支梁（板）桥、桥梁工 程、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范、公路桥涵设计通用规范等书 籍；此次毕业设计除了有详细的计算书外，还按照设计要求绘制了一定量的施工图纸。通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能（三基）和运用知识能力、网 络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务 素质（三个素质）的训练，培养了运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际 问题的初步能力。陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥1方案拟订与比选1.1设计资料(1)技术指标：汽车荷载：公路-II级桥面宽度：净2X3.75+2X1.0m(人行道)(2)设计洪水频率：百年一遇；(3)通航等级：无；(4)地质资料：地下水位埋深：5.40-6.10mo地基土自上而下分两层：1杂填土2层卵石(稍密-中密)以石灰岩为主，含薄层亚粘土及少量细-中砂。场地土类型：中硬场地土，场地类别为H类，属山前冲洪积平原 地貌单元，无不良地质作用，场地稳定，适宜一般工程建设场地。(5)地震动参数：地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期0.40s,相当 于原地震基本烈度6度。场地土类型为中硬场地土，场地类别为 II类，属山前冲洪积平原地貌单元，无不良地质作用，场地稳定,适宜一般工程建设场地。1.2 设计方案鉴于临沂沂河大桥地质地形情况，该处地势平缓，桥全长较短，故比选方案主要采 用简支梁桥和连续梁桥形式。根据安全、适用、经济、美观的设计原则，初步拟定了四 套方案。1.2.1 方案一：预制加现浇整体化预应力混凝土工字梁桥上部构造：2 x30m的预应力混凝土工字梁，主梁梁高1/20L(1.5m)配筋选用后张 高强钢筋。工艺技术：水平先进，工艺要求严格，平面布置较易处理，但起吊易侧弯，难度大。使用效果：受力性能同T梁，横向联系较好。工期：较长。工程数量：钢筋用量较少造价适中。1.2.2 方案二：钢筋混凝土简支空心板桥上部构造：5 x12m的钢筋混凝土空心板，主梁梁高0.6L(3.6m)配筋选用绑扎钢 筋骨架。工艺技术：施工工艺简单且施工设备较少，承载能力有限且无法使用高强材料。2使用效果：主梁带裂缝工作，会使构件刚度下降，对于不允许开裂的场合受限使用。工期：较短。工程数量：钢筋水泥用量大（适用性较差）。1.2.3 方案三：预应力混凝土简支空心板桥上部构造：3 x20m的预应力混凝土空心板，主梁梁高1/20L（1m）配筋选用先张 钢绞线。工艺技术：施工方便，制作工艺简单。使用效果：结构安全可靠性较好，设计计算方便，适用中小跨径桥梁。工期：较短。工程数量：造价低经济适用。1.2.4 方案四：钢筋混凝土简支T型梁桥上部构造：3 x20m的预应力混凝土空心板，主梁梁高1/12L（1.33m）配筋选用焊 接钢筋骨架。工艺技术：施工技术成熟，工艺水平先进。使用效果：整体性较好，外形比例较协调，造型朴实适用，截面形式充分利用了材 料，极大节省材料用量。工期：较短。工程数量：水泥用量少，自重轻。1.3 方案比选优选方案三（预应力混凝土简支空心板桥）空心板质量轻，运输安装方便，且其建筑高度又较同跨径T梁小，能充分利用材 料，使得空心板梁式桥更加实用。1.4 桥梁施工方案拟定1、桥梁基础施工（扩大基础）：机械开挖基坑浇筑法2、桥梁墩台施工（埋置式肋墙型桥台：砌筑）（柱式轻型桥墩：就地浇筑）3、桥梁上部结构施工：预制安装施工法（+提升施工法）陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥2 毛截面几何特性计算2.1 基本资料2.1.1 主要技术指标桥跨布置：3x20 m标准跨径：20.00 m计算跨径：19.60 m 一跨全长：19.96 m桥面总宽：9.5m=2X3.75（车行道）+2X1.0 m（人行道）桥梁上部结构横向9块板，共长：9X1.00m,单侧悬臂：0.25m单 板宽：1.00m（实际长度：0.99m+板与板间隙0.01m）设计荷载：公路TI级设计安全等级：二级（结构重要性系数%=1.。）I类环境条件2.1.2 材料规格及性能指标1、混凝土：预制空心板与较缝：C50现浇铺装层：C40护栏：C302、预应力钢绞线：1x7钢绞线，d=15.2mm,截面面积139.0mm2,弹性摸量 二1.95x105m外,抗拉强度标准值x 1860皿3,抗拉强度设计值/.1260 MPa。3、普通钢筋HRB335抗拉强度标准值加二335 MPa,抗拉强度设计值几Y80MPaE5.0X105 MPao4、普通钢筋R235抗拉强度标准值加二235 MPa,抗拉强度设计值加二195MPa 纭 N 1X105 明。5、混凝土C50,弹性模量取3.45X 104皿抗拉强度标准值Y2.4 MPa,抗拉强度设计值几65 MPao混凝土C40,弹性模量取3.25X 104皿为 抗拉强度标准值=18.4 MPa,抗拉强度设计值/N 40 MPao混凝土C30,弹性模量取3.00X 104械 抗拉强度标准值=13.8 MPa,抗拉强度设计值几01 MPao42.1.3 设计要点（1）按先张法部分预应力混凝土A类构件设计。桥面铺装8cm的C40混凝土（不参与截面组合作用）。（2）预应力张拉控制应力值=0.75/混凝土强度达到80%时才弟许放张窗应力钢筋。2.1.4设计规范（1）JTJ01-1997.公路工程技术标准S.北京:人民交通出版社,1997简称标准（2）JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范S.北京:人民交通出版社,2004.简称桥规（3）JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范S.北京:人民交通出版 社,2004.简称公预规（4）JTG D60-1985.公路桥涵地基与基础设计规范S.北京:人民交通出版社，1985.（5）邵旭东,桥梁工程（上、下册）M.北京:人民交通出版社,2004.2.2截面几何尺寸图本桥主梁采用99cm空心板，桥宽9.5m,选用7片主梁和2片边梁。2.2.1桥面横断面布置图桥梁横断面图2.1横断面图陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥2.2.2板块结构几何尺寸(b)边板跨中截面图2.2截面几何尺寸图2.3中板毛截面几何特性计算2.3.1毛截面面积4=99x100(25x55)x10(31+55)x10 56x551 1 1?-2x-x(10+5)x5 x 2x(5+10)x73-2x-xl0 xl0=4720cm22 2 22.3.2毛截面重心位置全截面对1/2板高的静矩:6i 9 1 73 1 10$=2x x5x5x(45+x5)+2x5x78x(50 39)2x x5x73x(28)-2x-xl02x(28+)2 板高 2 3 2 3 2 31 1&+-X(25+55)xl0 x(50-12-5)-X(31+55)x10 x(50-12-5)=4326.7cm3毛截面中心离1/2板高距离：d二色卫二个肛=0.917。9mm（向下移）A 4720钱缝的面积：&=2x【Lx（5+10）x5+!x10 x10+x（5+10）x73=1270cm2为 2 2 2校缝重心对1/2板高处的距离：4交=出工=3.4。机钱 12702.3.3空心板毛截面对其重心轴的惯矩,99xl003“cc2 55x563 一“八上I=-1-99x100 x0.9-+55x56x0.912 12-x(25+55)x10 x(33+0.9)2-x(31+55)x10 x(33-0.9)2-1270 x(3.4x0.9)22 2=6.524375 x 1()6)=6524 x IO。(如叫(忽略了钱缝对自身重心轴的惯性矩)空心板的抗扭刚度可简化为图2-3的单箱截面近似计算（采用面积矩等效的方法）:图2.3计算/7的空心板简化图（尺寸单位：cm）_ 4b2h2 _ 4x(99-8.5)2x(100-12)2It=2b Jh=2x(99 8.5)+2x(100-12)八 12 8.5=7.0888 xlO10(mm4)刚度参数:I b 9/=5.8x x(y)=5.8义0.06524/1、-x(-)0.070888 19.62.4边板毛截面几何特性计算陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥2.4.1毛截面面积 1 1 1 9 1 9=4720+-x(5+10)x5+-x(5+10)x73+-xl02+-x(12+24)x25=5805cm22.4.2毛截面重心位置全截面对1/2板高的静矩:Si-板高 21+X2i 9 1 73 i=-x5x5x(45+jx5)+5x78x(50-39)-x5x73x(28-y)-xl02 x(28+(25+55)xl0 x(50-12-5)-1x(31+55)x10 x(50-12-5)+12x25x(50-6)+毛1&-xl2x25x(50-18)=19668.33cm3截面中心离1/2板高距离：d=1966833=3.39cm（向下移）A 5805钱缝的面积：&=gx 1270=635”?校缝重心对1/2板高处的距离：4交=1966833=30.97cm 乂 6352.4.3空心板毛截面对其重心轴的惯矩_ 99xl003”个人2 55x56“_.2I=-i-99xl00 x3.42-+55x56x3.4212 12-x(25+55)xl0 x(33+3.4)2 21 I?x253 1-x(31+55)x10 x(33-3.4)2-635x(30.97+3.4)2+12x25x(44+3.4)2+-xl2x25x(32+3.4)=6.744703 xlO6(cm4)=6.524 xlO10(加叫(忽略了钱缝对自身重心轴的惯性矩)空心板的抗扭刚度可简化为图2-3的单箱截面近似计算（采用面积矩等效的方法）:图2.3计算的空心板简化图（尺寸单位：cm）84b之方2b A1+h x(一+一)Zj t2 t34=4x(99-4.25-13.25)2 x(100-12)22x(9*：3.2=。心心+石=7.5485 xlO10(mm4)刚度参数：Z=5.8 x x(-)2=5.8 x 0-067447 x(=0.0144IT I 0.070888 19.6陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥3 主梁内力计算及作用效应组合3.1 永久作用效应计算3.1.1 空心板自重(一期恒载)中板0二AX r=4720X 10-4 X25=11.8(kN/m)边板=AX r=5805X 10-4 X25=14.5(kN/m)3.1.2 桥面系自重(二期恒载)g2桥面铺装采用：5cm的硅防水铺装层：0.05X7,5X25=9.38(kN/m)10cm沥青混凝土：0.1X7.5X23=17.25(kN/m)人行道采用C30混凝土，则单侧人行道自重：1X0.2X24=4.8(kN/m)单侧栏杆：1X25.0X0.2(kN/m)为计算方便近似各板平均分担考虑,则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：9.38+17.25+(4.8+5)x2 4、g2 二-三-二 4.87(左N/m)3.1.3较缝自重(第二阶段结构自重)g3因为钱缝自重采用C40混凝土，因此其自重为：g3=(635+1X 100)X 10-4 X24=1o 764(kN/m)由此得空心板每延米总重力g为：中板 gi=gi=lL8(kN/m)gn=g2+g3=4.87+1.764 X 2=8.40(kN/m)g=gi+gn=20.2(kN/m)边板=14.5(kN/m)gn=g2+g3=4.87+1.764=6.63(kN/m)iog=+gn=21.13(kN/m)由此可计算出简支空心板的恒载(自重效应)，计算结果见表3-1 o表3-1永久作用效应汇总表截面板号弯矩剪力计算式作用效应Af(kN/m)计算式作用效应丫(kN)跨中中板-g/2 8566.64403.37边板696.29318.371/4L中板-gl2 32424.98302.5357.8241.16边板522.22238.7871.0832.49支点中板115.64142.10边板82.3264.973.2可变作用效应计算本桥汽车荷载采用公路一H级荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。桥规规定 桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路一II级车道荷载由q0.75X10.5=7.875(kN/m)的平均荷载和180+(360-180)x(19.6-5)-(50-5)x0.75=178.8(W/m)集中荷载两部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值以应乘以L2的系数，即计算剪力 2Pk=1.2X178.8=214.56(kN/m)按桥规车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上,集中荷载标准值只作用在相应影响线中一个最大影响线峰值处。本桥采用双车道，应考 虑折减，7=1.0。1.汽车荷载横向分布系数计算跨中和四分点的横向分布系数按较接板法计算。支点按杠杆法计算荷载横向分布系 数；支点到四分点间按直线内插求得。(1)跨中和四分点的荷载横向分布系数：陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥首先计算空心板的刚度系数：7=2辿昌2=5.8/&2由前面计算得到：r4GIT I IT I中板/=0.0139 边板/R.0144（为简化计算取中板）求得刚度系数后，由桥梁工程第二版：钱接板（梁）桥荷载横向分布系数影 响线表，由/二0.01与/=0.02内插得=0.0139时1号至5号板在车道荷载作用 下荷载横向分布影响线如下表：表3-2各板的横向分配影响线竖标值表板号y单位荷载作用位置（i号板中心）1#2#3#4#5#6#7#8#9#10.0118516213611508908607707206910000.022361941471130880700570490460.013920517414011409408006906306020.0116315814111910209008107507210000.021941891601220950750620530490.013917417014812009908407406606330.01136141142129111097087081077 10000.021471601641411100870720620570.013914014815113411109308107406940.0111511912913312310809709008610000.021131221411521341060870750700.013911412013414012710709308408050.0109810211112313112311110209810000.020880951101341481341100950880.0139094099111127138127111099094根据表3-2作出影响线:121007501001号杈图3-1影响线图及布载位置陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥根据各板的横向分布影响线图，在上加载求得各种作用下的横向分布系数如下:(双车道横向折减系数为1.0)汽车荷载作用下：m3=l/2E nin,m人二5人板号 1：uh汽=1/2(0.182+0.126+0.097+0.073)=0.239m 人=0.2213+0.059=0.272板号 2：叱汽=1/2(0.171+0.133+0.102+0.078)=0.241m人=0.175+0.062=0.237板号 3：叱汽=1/2(0.146+0.142+0.114+0.085)=0.244m 人=0.138+0.068=0.206板号 4：uh汽=1/2(0.119+0.137+0.129+0.098)=0.242m人=0.H3+0.079=0.192板号 5：uh汽=1/2(0.098+0.120+0.136+0.117)=0.236m人=0.093+0.093=0.186见表3-3：表3-3车道荷载作用下的横向分布系数表板号1#2#3#4#5#n)2汽0.2390.2410.2440.2420.236加人0.2720.2370.2060.1920.186综上所得：中板：汽车荷载横向分布系数最大值：uh汽二0.244。人群荷载横向分布 系数最大值：mA=0.237,在设计中偏安全的取其值计算边板：汽车荷载横向分布系数最大值：电汽二0.239。人群荷载横向分布 系数最大值：mA=0.272支点的荷载横向分布系数，则按杠杆法计算，由图上4得3-4板的支点荷载横向分14布系数如下:1号板2号板3号板4号板5号板2 号板 m汽二0.5X1.00=0.50 m产2 253 号板 m=0.5X1.00=0.50以二陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥4 号板 m=0.5X1.00=0.50 mA=05 号板 mn=0.5X1.00=0.50 m人二0边板 m=0.5X0.25=0.125 mA=l.25支点到四分点处的荷载横向分布系数按内插法求得。故由以上计算可知，取3号板作为设计板，其荷载横向分布系数如下。表3-4 3#板的荷载横向分布系数荷载位置中板边板种荷载类跨中至L/4处支点跨中至L/4处支点汽车荷载0.2440.50.2390.125人群荷载0.23700.2721.2503.2.2汽车荷载冲击系数计算桥规规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数按结构基频f的不同而不同,对于简支板桥:f=J 2Z2EIC当/14&时，二0.45;当 1.5HZW/W14HJ寸，/=0.1767 In/-0.0157.其中：/=19.60m,石=3.45x104%,i6.5244X10-2m4“二上二20200.0=2.0591x03N/m09.81 9.81代入得：片票S.S*】。隈黑黑2751（如所以，二0.1767 In/-0.0157=0.1767 In 4.2751-0.0157=0.2410161+=1.2410(可取 0.25)3.2.3可变作用效应计算(中板)(1)车道荷载效应跨中截面(见图3.4)弯矩：M汽=4n(%Q左+pkyk)(不计冲击时)两车道荷载：不计冲击 加汽=m(qkClk+pkyk)=1 x 0.244 x(7.875 x 48.02+178.8 x 4.9)=306.04 kN m计入冲击/汽=(1+)夕*q左+pkyk)=1.2410 x1x0.244x(7.875x48.02+178.8x4.9)=379.80kN m剪力：y气告gq左+pkyk)(不计冲击时)两车道荷载：不计冲击+Pkyk=1X 0.244X(7.875x 2.45+214.56x0.5)=30.88(kN)计入冲击 Y气=(i+相(/。左+以%)=1.2410 x 1 x 0.244 x(7.875 x 2.45+214.56 x 0.5)=38.33(kN)跨中戳面弯矩影响线R=214.56跨中裁面剪力影响线图3.4简支空心板跨中截面内力影响线及加载图1/4截面（参照图3.5）弯矩：/汽=3n（q0+P左以）（不计冲击时）陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥两车道荷载：不计冲击 汽=m(qkClk+p左”)=1 x 0.244x(7.875 x 36.015+178.8x 3.675)=229.53 kN m计入冲击M汽=(1+/加(/。左+p左”)=1.2410 x1x0.244x(7.875x36.015+178.8x3.675)=284.85kN m剪力：7汽=m(qkClk+pkyk)(不计冲击时)两车道荷载：不计冲击 7汽=m(qkClk+p左”)=1x0.244x(7.875x5.513+214.56x3/4)=49.86(kN)计入冲击7汽=(1+)切。女+必”)=1.2410 x1x0.244x(7.875 x 5.513+214.56 x 3/4)=61.87(kN)1/4裁面弯矩影响线1/4裁面重力影响线图3.5简支空心板1/4截面内力影响线及加载图支点截面剪力计算支点截面由于车道荷载产生的效应时，考虑横向分布系数沿空心板跨长的变 化，同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利的同号影响线上，集中荷载标准值 只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处，见图3.6O两车道荷载:18不计冲击/=mqklk+pkyk）代入数据有:1H2lx0.244x7.875x19.6%x(0.5-0.244)x 4.9 x 7.875 x+214.56x1x0.5-131.05(kN)计入冲击Y汽=（1+4）匕+PJk）代入数据有:1.2410 x1 x0.244x7.875x19.6%1+-x 2(0.5-0.244)x4.9x7.875x+214.56x1x0.5=162.63(kN)图3.6简支空心板支点截面内力影响线及加载图（2）人群荷载效应人群荷载是一个均布荷载，当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准 值为3.0 kN/人行道板宽为净宽1m,因此q人=lX3=3kN/m。跨中截中:弯矩:mA=0.237X3X48.02=34.14 kN/m剪力:V人=0.237X3X2.45=1.74 kN/m四分点截面：弯矩：m人=0.237X3X36.015=25.61 kN/m剪力：V人=0.237X3X5.513=3.92 kN/m陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥支点截面：剪力：V 人=0.237X3X9.80-,义生型 X(0.272-0)X3X(+)人 2 4 12 12=6.00KN(注：边板的可变作用计算方法同中板类似)可变作用效应汇总表3-5中：表3-5-1可变作用效应汇总表(中板)跨中弯矩M(kN m)剪力V(kN)跨中L/4处跨中L/4处支点车道荷载两行不计冲击306.04229.5330.8849.86131.05计入冲击系数379.80284.8538.3361.87162.63人群荷载34.1425.611.743.926.00表3-5-2可变作用效应汇总表(边板)跨中弯矩M(kN m)剪力V(kN)跨中L/4处跨中L/4处支点车道荷载两行不计冲击299.77224.8330.2548.8472.30计入冲击系数371.04279.0137.5460.6089.72人群荷载39.1829.391.744.5015.213.3作用效应组合按桥规公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应 组合，并用不同的计算项目。3.3.1 承载能力极限状态按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为：丫41td=y0(1.2SGK+1-4Sq1k+sk)式中：r0结构重要性系数，本桥属大桥，九二1.0；S11d效应组合设计值；Sgk永久作用效应标准值；20汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。Sqk 人群荷载效应的标准值3.3.2正常使用极限状态按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：作用短期效应组合表达式：Ssd=SgK+S/K 式中：%作用短期效应组合设计值；Sgk永久作用效应标准值；Sqm不计冲击的汽车荷载效应标准值。S邠人群荷载效应的标准值作用长期效应组合表达式：Ssd=Sgk+0.7S）k+Sk式中：各符号意义见上面说明。桥规还规定结构构件当需要弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合,即此时效应组合表达式为：Sgd=s*+SQ1K+SqK式中：s 标准值效应组合设计值；Sgk，SQik永久作用效应，汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。根据计算得到的作用效应，按桥规各种组合表达式可求得各效应组合设计值，现将计算汇总于表3-6中。表3-6-1空心板作用效应组合计算汇总表（中板）序号作用种类弯矩M(kN m)剪力V(kN)跨中L/4跨中L/4支点作用效 应标准 值永久作 用效应gl419.08424.98057.82115.64gl+g-970.01727.51098.98180.61可变作 用效应车道荷载不计冲击与次306.04229.5330.8849.86131.05x(l+)S册379.80284.8538.3361.87162.63人群荷载S少34.1425.611.743.926.00陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥承载能 力极限 状态基本组 合1.2%(1)1164.01873.010118.78216.73531.72398.7953.6686.62227.680.8X1.4S。%38.2428.681.954.396.725=(1)+(2)+(3)1733.371300.4O55.61209.79451.13正常使 用极限 状态作用短 期效应 组合%Sgk 970.01727.51098.98180.610.7S如214.23160.6721.6234.9091.74s少34.1425.611.743.926.005鼠二（4）+（6）1218.38913.7923.36137.80278.35使用长 期效应 组合Sgk 970.01727.51098.98180.610.4S 如（8）122.4291.8112.3519.9452.424S13.6611.470.701.572.4S/,二+(8)+(9)1106.09830.7913.05120.49235.43弹性阶 段截面 应力计 算标准值 效应组合SSgk(1)970.01727.51098.98180.61，Qlk(ID379.80284.8538.3361.87162.63、Qk（12）34.1425.611.743.926.005=(10)+(11)+(12)1394.031037.9n40.07164.77349.24表3-6-2空心板作用效应组合计算汇总表（边，板）序号作用种类弯矩M(kN m)剪力V(kN)跨中L/4跨中L/4支点作用效 应标准 值永久作 用效应gl696.29522.22071.0882.32g=gl+gn(SGK)1014.66761.000103.57147.29可变作 用效应车道荷载不计冲击均次299.77224.8330.2548.8472.30X(1+4)Sqi 左371.04279.0137.5460.6089.72人群荷载s少39.1829.392.004.5015.21承载能 力极限 状态基本组 合兀L2Sgk 1217.59913.200124.28176.751.4%左 519.46390.6152.5684.84125.610.8X1.4(3)43.8832.922.245.0417.04兀二(1)+(2)+(3)1780.931336.7Q54.8A214.16319.40作用短Sgk 1014.66761.000103.57147.2922正常使 用极限 状态期效应 组合%0.7S 如209.84157.3821.1834.1950.61S Qjk39.1829.392.004.5015.21“=+（6）1263.68947.7723.18142.26213.11使用长 期效应 组合Sid，GK 1014.66761.000103.57147.290.4Sk（8）119.90889.9312.119.5428.924S Qk15.6711.760.801.802.40S/,二+（8）+（9）1150.24862.6912.90124.91178.61弹性阶 段截面 应力计 算标准值 效应组 合SSgk（1。）1014.66761.000103.57147.29Qlk（11）371.04279.0137.5460.6089.72S徽（12）39.1829.392.004.5015.21S=（10）+（11）+（12）1424.881069.4 n39.54168.67252.223.4绘制内力包络图陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥4预应力钢束的估算及布置4.1预应力钢筋数量的估算本桥设计时它应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂 性、裂缝宽度、变形及应力等要求。在这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使 用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全 储备。因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状 态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量，在由构件的承载能力极限状态 要求确定普通纲纪的数量。本桥以部分预应力A类构件设计，首先按正常使用极限状态 正截面抗裂性确定有效预加力Npeo按公预规6.3.1条，A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向 拉应力，并符合以下条件：在作用短期效应组合下，应满足/要求。式中：/在作用短期效应组合加力作用下，构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉 应力；在初步设计时，.和可按公式近似计算：式中：A,W构件毛截面面积及对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩；lp预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心矩，?=4可预先假定。代入4厂%,V0.70力即可求得满足部分预应力A类构件正截面抗裂性要求所需的 有效预加力为：式中：ftk混凝土抗拉强度标准值。预应力空心板桥采用C50,九二2.65Mpa,由表3-6 得中板加鼠=1223.42xlO67V-mm 边板=1263.68xlO67V-mm中板的毛截面换算面积：24A=4720 xl02mm2,W=652438义10%加=l3293xlc=i32.93xl06 y 下(100/2-0.917)。以彳取设因=40mm,=y下一%=1000/29.1740=450.83mm,贝U1218.38xl06 cr -0.7 x 2.65代入得：Npe=132：3x10_=1457379.89(iV)-T-Z4720 xlO2 132.93xl06则所需的预应力钢筋截面面积Ap为：，所一十式中：一预应力钢筋的张拉控制应力；卬全部预应力损失值，按张拉控制应力的20%估算。本桥采用1X7股钢绞线作为预应力钢筋,直径15.2mm,公称截面面积139mm2fpk=1860Mpa,fpd=1260Mpa,=1.95xl05 Mpa o 按公预规名 所 0.75/左，现取?。广。70 fpk,预应力损失总和近似假定为20%张拉控制应力来估算,则4二1 conNpeNpe bco02bc0 n1457379.88-0.8x0.70 x1860=1399.17(mm2)采用12D5.2钢绞线，单根钢绞线公称面积139mm；则A,二12X139=166812满足 要求。同理可得：边板&二1445.24（相机2）采用即，15.2钢绞线也满足要求。4.2预应力钢筋的布置预应力空心板选用125.2钢绞线布置在空心板下缘，ap=40mm,沿空心板跨长直线布置，即沿跨长与二401111Tl保持不变，见图4.1.预应力钢筋布置应满足公预规的要求，钢绞线净距不小于25mm，端部设置长度不小于150mm的螺旋钢筋等。钢筋中心离板底边缘是巨离4=4.0+1.52=4.76cm,取5cm2陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥图4.1空心板中板跨中截面预应力钢筋的布置4.3普通钢筋数量的估算及布置在预应力钢筋数量已经确定的情况下，可由正截面承载能力极限状态要求的条件确 定普通钢筋的数量，暂不考虑在受压区配置预应力钢筋，也暂不考虑普通钢筋的影响。空心板截面根据惯性矩相等和面积相等可换算成等效工字形截面来考虑：由 4为=(g x(25+55)x 10+；x(31+55)x 10+56 x 55)x：=1955 cm2_Lb,h=X 15.5X 103+15.5X 10X(+28)+X 12.5X 103+12.5X 10X([phone]+X 103 X 15+-X 15X 10X(+28)+X 12X 103+-X 12X 10X(-+28)+X12 2 3 12 2 3 1227.5X563=419946.6667求得=50.77 cm,%=38.51cm等效工字形截面上翼缘板厚度%=y上-_aZZ=24.62cm。25cm cm/上 2 2 2等效工字形截面的下翼缘板厚度为：26hfv hky下一了100 50.77-2 T=25 cm等效工字形截面的肋板厚度b:b=b？-2b,=99-2X38.51=21.98cm=22c机等效工字形截面尺寸见图4.2:图4.2空心板换算等效工字形截面（尺寸单位:cm）估算普通钢筋时，计算简图见图4.3图4.3普通钢筋计算简图可先假定?则由下列可求得受压区的高度，设4=h-as=1000-40=960mm由公预规，4=1.0,fcd=22AMPa.由表3-6,跨中边板：=1780.93KN-m=1780.93N-mm,bf=990mm,hf=250mm 陈浩：临沂沂河大桥施工图设计一一3*20m预应力混凝土简支空心板桥nMud V fcdb，f-f）代入上式得：1.0X 1780.93 X106 18.4X 990X XX（960-1）整理得:%2-1920%+160618 0 x=S7Jmmhf=250mm,且 633.6mm2普通钢筋6贝2布置在空心板下缘一带（截面受拉边缘），沿空心板跨长直线布置。钢筋重心至板下缘40mm处，即4=40%相，见图4.3。（同理中板普通钢筋选用6以2也符合条件）。板横断面配筋布置图毛板面更心线位通285换算截面几何特性计算(以中板截面特性计算)由前面计算已知空心板毛截面的几何特性，毛截面面积A=472000加2,毛截面重 心轴至1/2板高的距离d=9加%毛截面对其重心轴惯性/=6.5244x101。mn?5.1换算截面面积A。A)=A+(功D4+(a&_l)AEp 1.95xl05 _A_ 人 Ik。2aFn 二二-=5.65 A=1668mmEp Ec 3.45 xlO4 pp 7 n x 1 n50Ces=J=5.80 A=679mm2es Ec 3.45 xlO4 s代入得 4=472000+(5.65-1)x1668+(5.8-l)x 679=483015.4mm25.2换算截面重心位置所有钢筋换算截面对毛截面重心的静矩为：S01=(%1)4x(1000/2940)+(1)4x(1000/2940)Si=(5.651)x 1668 x 451+(5.8 1)x 679 x 451=4937854.68mm3换算截面重心至空心板毛截面重心的距离为：7 Sg 4937854.68/心七工夕、41=-=10.2mm(向下移)01 4 483015.4则换算截面重心至空心板毛截面下缘的距离为：为”=1000/2-9-10.2=480.8mm则换算截面重心至空心板毛截面上缘的距离为：为山=1000/2-9+10.2=501.2mm换算截面重心至预应力钢筋重心的距离为：e01p=480.8-40=440.8