某预应力混凝土空心板桥设计.pdf

安徽建筑 2 0 1 5年第 1期( 总 2 0 1期 ) D Oh 1 6 3 0 0 4 c n k i 1 0 0 7 7 3 5 9 2 0 1 5 0 1 0 4 1 应力混凝土空心板桥设计 De s i g n f o r a Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Ho l l o w Sl a b Br i d g e 潘 俊 ( 中 国 中 铁 上 海 工 程 局 集团 市 政 工 程 有 限 公 司， 上 海 2 0 0 3 3 1 ) 摘要 ：预应力混凝土空心板桥造价低， 施工方便，工期较短，后期营运养护费用 少 ，全 桥 线 条 简洁 明 快 。 本 设 计 采 用 2 5 m+ 2 2 8 m+ 2 5 m预应 力混凝土 空心板桥 。 桥面净空为净 1 5 m + 2 7 m + 1 5 m，全桥 宽采用 1 4块 C4 0的预制 预应 力混凝 土空 心板 ， 每块 空心板 宽 1 1 9 c m， 高 1 2 0 c m， 空心 板全 长 2 4 9 6 m。 下部结构采用桩柱式墩 台， 基础采用钻孔灌 注桩 ， 按摩擦桩设计。然后 拟定截 面尺 寸 ， 布置预应 力钢 束 ， 利 用桥 梁 博士建模， 校核了施工 内力、 活栽内力、 长 ( 短) 期效应组合验算、 钢束验算等。 关键词 ： 空心板桥； 预应力； 应力验算 ； 桥 梁博士 中图分类 号 ： U 4 4 8 3 5 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 1 1 9 0 2 1 工程概况 该 桥 上 部 结 构 采 用 跨 径 为 2 5 m + 2 2 8 i n+ 2 5 i n预应力混凝土空心 板桥， 先简支后桥面连续； 下部结构采 用桩柱式墩台， 基础采用钻孔灌注桩， 按摩擦桩设计。抗震设计烈度为 6度， 设计洪水频率为 1 0 0年一遇。空心板 块为 C 5 0混凝土；铰缝为 C 4 0补偿收 缩混凝土桥面；桥面铺装采用 C 3 0混 凝土； 栏杆及人行道板为 C 2 5混凝土 ； 预应力钢束采用高强度低 松弛钢绞 线 ， 直 径 1 5 2 m m，截 面 面 积 为 1 3 9mm2 2 总体设计方案 预应力混凝土空心板 桥外形 简 单，制作方便。不但外部几何形状简 单， 而且内部一般无需配置抗剪钢筋， 模板及钢筋工作都较省 ，也利于工厂 化成批生产。与其他桥型相比较， 既降 低桥面高度， 又可缩短引道长度。当梁 桥的跨径增大时，实体矩形截面就显 得不甚合理 ，因而将截面中部部分挖 作者简 介 ： 潘俊 ( 1 9 8 2 -) ， 男， 安徽合肥人 ， 毕业于合肥 工业 大学 ， 工程 师 ， 主要 从事 桥 梁施 工和 管理方面的工作 。 I l l 。 研 I 】 1 】 I 图 1 空心板桥型纵向布置图( 连续梁 ) 1 n 7 m 7m 1 n 称 车行 n 志 车 行 道 l g 鲁 ， 人 缱 制 维 撮 稚1 I c t d inI n I nI nI nI nI n nI nl nI nI nl nl nf 图 2 空心板桥型横 向布置 盟 I 卫 I l 图 3 正常使用极 限状态 混凝土正应力包络图 4 6 4e3 图 4 承载能力极限状态抗弯 强度 图 空， 做成空心板， 这样不仅能减轻 自重， 而且能充分合理地利用材料。 空心板的抗弯能力 较强， 配筋数量较少， 混凝土数量与微弯板接近。 南河大桥采用装配式钢筋混凝土空心板。选定桥面净空为净 1 5 m+ 2 7 m+ 1 5 m， 全桥宽采用 l 4块 C 4 0的预制预应力混凝土空心板， 每块空心板宽 1 1 9 c m， 高 1 2 0 c m， 空 心板全长 2 4 9 6 m。采用后张法施工工艺， 预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线， 直径 1 5 2 ra m， 截面面积 1 3 9 mm ， 预应力钢绞线沿板跨长直线布置。全桥空心板横断面布置 如图 2 所示 。 3 上部结构内力计算 3 1恒载内力计算 空心板自重(第一阶段结构自重) g ： g l = M= 6 4 9 91 0 - 4 X 2 6 = 1 6 9 0 ( k N m) 桥面系自重(第二阶段结构自重) ： 人行道及栏杆重力参照其它桥梁设计资料， 单侧按 1 2 0 k N m计算。桥面铺装采用 等厚度 1 0 c m的沥青混凝土， 则全桥宽铺装每延米重力为： 0 1 1 4 X 2 3 = 3 2 2 N m ) 。 上述自重效应是在各空心板形成整体后， 再加至板桥上的， 精确地说由于桥梁横向 ( 下转 第 1 4 4页 ) 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 啊 匡 2 0 1 5 年第 1 期( 总 2 0 1 期) 安徽建筑 结 构 设 计 与 研 究 应 用 安 徽 建 筑 _ 4 结语 随着社会的发展， 建筑物加固已不仅局限于事故处理， 而 出现了更多因使用功能改变而引发的加固， 但我国在建筑加固 的理论研究、 产品开发、 施工工艺等方面还不能满足建筑发展 的要求， 还需要广大的科研工作者、 技术人员和现场施工技术 人员不断的攻关和研究， 以促进我国建筑结构加固事业的进一 步发展 。 参考文献 【 1 11 张宇， 杨烨敢进的加大截面法及其性能研究【J J 城乡建设， 2 0 1 0 ( 3 ) 【 2 】 赵宏强， 赵来顺， 王丽梅 加大截面法加固混凝土构件的动力性能试 验研究 J 】 土工基础 ，2 0 0 9 ( 5 ) 3 】 杨志刚，李晓霞加大截面法整体加固某框架结构的设计【 J 】 施工技 术，2 0 1 2 ( 9 ) ( 上接第 1 1 9页) 永久作用( 自重) 效应值 表 1 荷载类别 可 跨 中截面 四分点截面 M v M v 支点 截面 ( k N m) N )( k N z n ) ( k N ) ( 1 【 N ) 弯曲变形， 各板分配到的自重效应应是不相同的， 本例为计算 方便近似按各板平均分担来考虑 ， 则每块空心板分摊到的每延 米桥面系重力为： g 2 = ( 1 22 + 3 2 2 ) 1 4 = 4 0 1 ( k N m) 铰缝 的面积： 2 ( 49 8 + 0 51 08 + 0 5x9 8 4 ) = 1 2 5 6 e m 铰缝自重( 第二阶段结构 自重) g 3 ： g 3 = ( 1 2 5 6 + 1 1 2 0 、 1 0 2 5 = 3 4 4 ( k N m ) 由此得空心板每延米总重力 g 为： g l =g l = 1 6 9 ( k N m) g =g 2 +g 3 = 4 0 1 + 3 4 4 = 7 4 5 ( k N m) 6 = 1 6 9 + 7 4 5 = 2 4 3 5 ( k N m ) 由此可计算出简支空心板永久作用( 自重) 效应， 计算结果 见 表 1 。 3 2活载内力计算 公路桥涵结构设计按承载能力极限状态和正常使用极限 状态进行作用效应组合【 l,2 1 ， 计算结果如表 2 所示。 4 结构复核计算 根据前面计算所得各分项荷载作用下的内力， 考虑预加力 和混凝土徐变次内力按照规范进行承载能力极限状态和正常 使用极限状态内力组合 ， 组合的结果用来进行承载能力极限强 度 、 正常使用阶段应力的验算【引 ， 采用桥梁博士验算的内容如 下 ： 施工阶段应力验算( 最大悬臂阶段、 边跨合拢阶段、 中跨合 拢阶段 、 桥面铺装阶段) ； 钢束最大拉应力验算； 承载能力极限 状态基本组合正截面强度验算；正常使用极限状态应力验算 ( 包括长期效应组合验算、 短期效应组合验算、 标准值效应组合 应力验算) 。 进行的上述验算， 均满足相关规范的要求 ， 篇幅所限， 仅给 出部分验算结果的数据， 如图3 、 4所示。 5 结论 本设计按照过程主要进行了桥梁方案比选 、 桥梁总体布置 及结构尺寸拟定、 桥博建模 、 桥梁荷载内力计算与组合、 桥梁预 应力钢束的估算与布置 、 桥梁预应力损失、 与主梁截面强度 、 应 力验算 ，其中经过反复的调整结构设计尺寸和预应力钢束信 息， 最终使设计的桥梁模型通过了规范要求的验算项目。 参考文献 1 1 J T G D 6 0 - - - 2 0 0 4 ， 公路桥涵设计通用 规范【 s 】 北京 ： 人民交通出版社， 2 0 0 4 【 2 】 J T G D 6 2 -2 0 0 4 ，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 s 北 京 ： 人 民交通 出版社， 2 0 0 4 【 3 】 叶见曙 结构设计原理( 第二版) 【 M 】 t 京： 人民交通出版社， 2 0 0 5 虽