222m简支空心板计算书.docx

计算书
设计阶段：施工图

工程名称：漯河市交通路沙河桥加宽加固工程
施工图设计
计算书名称：装配式后张法预应力混凝土简支空心板桥
(城-A级)上部构造—22.2m简支空心板静力计算

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河南省交通科学技术研究院勘察设计所

目录
1． 设计依据及相关资料 1
1.1计算项目采用的标准和规范 1
1.2参与计算的材料及其强度指标 2
1.3 荷载等级 2
1.4 作用荷载、荷载组合 2
1.5 计算模式、重要性系数 3
2．计算 3
2.1桥梁横断面、T梁断面、结构离散图、所采用软件 3
2.2 横向分布系数计算 4
2.3 计算结果及结果分析 4
2.3.1中板计算结果及结果分析（8m路基） 4
2.3.2悬臂0.255m边板计算结果及结果分析（8m路基） 8

1． 设计依据及相关资料
1.1计算项目采用的标准和规范
1.《城市道路设计规范》（CJJ 37-90）
2.《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
3.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
4.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
5.《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》（JTJ 074-94）
6.《城市桥梁设计准则》（CJJ 11-93）
7.《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）
1.2参与计算的材料及其强度指标
材料名称及强度取值表 表1.1
材 料
项 目
参 数
C50 混凝土
抗压标准强度fck
32.4Mpa
抗拉标准强度ftk
2.65Mpa

φs15.2
低松弛
钢铰线

普通钢筋
HRB335

1.3 荷载等级
荷载等级：城市A级
1.4 作用荷载、荷载组合
1．永久作用：结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用；
2．可变作用：汽车荷载、温度作用；
竖向日照正温差 T1=14℃,T2=5.5℃，A=300 mm；
竖向日照反温差 T1=-7℃,T2=-2.75℃，A=300 mm；
3.作用效应组合
（1）承载能力极限状态
组合设计值Sud=1.2×永久作用 +1.4×汽车荷载+0.8×1.4（温度+人群荷载）
汽车荷载计冲击力，组合值还应乘的结构重要性系数1.1
（2）正常使用极限状态
作用短期效应组合：永久作用+0.7×汽车荷载+人群荷载+0.8×温度梯度+1.0×均匀温度作用
作用长期效应组合：永久作用+0.4×汽车荷载+0.4×人群荷载+0.8×温度梯度+1.0×均匀温度作用
汽车荷载不计冲击力
1.5 计算模式、重要性系数
按简支结构，结构重要性系数为1.1。
2．计算
2.1桥梁横断面、T梁断面、结构离散图、所采用软件

图2.1-1 桥梁加宽部分横断面

图2.1-2 空心板边板跨中断面 图2.1-3 空心板中板跨中断面

图2.1-4 结构离散图
采用桥梁博士V3.1.0计算，计算共分4个阶段，即3个施工阶段和1个使用阶段，各阶段情况见表2.1，
施工阶段划分表 表2.1
阶段号
工 作 内 容
1
T梁预制，张拉预应力钢束，架设T梁
2
浇筑湿接缝混凝土
3
浇注桥面铺装，安装人行道板、防撞栏
4
使用阶段
2.2 横向分布系数计算
活载横向分布系数采用G-M法计算。进行结构验算时，为预留一定的安全储备，横向分布系数乘以1.25的增大系数，计算结果见表2.2。汽车冲击系数按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3.2条计算，计算正弯矩和剪力效应时μ＝0.237。
横向分布系数取值表 表2.2
路基宽：8m
梁号
铰接板法
横向分布
系数取用
横向分布
系数*1.25
汽车荷载
人群荷载
满人荷载
1
0.233
0.637
1.821
边板

边板

2
0.177
0.426
1.382
0.233,0.637,1.821

0.291,0.796,2.276

3
0.165
0.383
1.275
中板

中板

4
0.156
0.351
1.178
0.177,0.426,1.382

0.221,0.533,1.728

5
0.146
0.330
1.107
6
0.163
0.369
1.237
2.3 计算结果及结果分析
2.3.1中板计算结果及结果分析（8m路基）
1.持久状况承载能力极限状态验算
（1）正截面承载能力极限计算
正截面承载能力极限计算见图2.3.1-1：

图 2.3.1-1 正截面承载能力极限计算结果
由图2.3.1-1可以看出，构件承载力设计值大于作用效应的组合设计值，正截面承载能力极限状态满足规范要求。
（2）受弯构件斜截面抗剪承载力验算Vpb
验算支点、支点h/2处、支点腹板宽度变化处，验算结果见表2.3.1-1
斜截面抗剪承载力验算结果表 表2.3.1-1
验算位置

V箍筋
V弯起
V预应力
总抗力
设计剪力
VR/Vd
满足
尺寸
支点
最大剪力
996.0
0
0
996.0
13.3
74.959
是
是
最小剪力
996.0
0
0
996.0
145.0
6.870
是
是
支点h/2处
最大剪力
1061.3
0
0
1061.3
513.5
2.067
是
是
最小剪力
1061.3
0
0
1061.3
248.6
4.269
是
是

由表2.3.1-1可以看出，构件斜截面抗剪承载力大于作用效应的组合设计值，斜截面抗剪承载能力极限状态满足规范要求。
2.持久状况正常使用极限状态验算
（1）预应力混凝土构件截面抗裂验算
a荷载短期效应组合作用下正截面抗裂性验算
荷载短期效应组合作用下抗裂性验算见图2.3.1-2

图 2.3.1-2 荷载短期效应组合作用下抗裂性验算图
从图2.3.1-2中可以看出，短期效应组合作用下没有出现拉应力，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.3.1条A类预应力构件在短期效应组合下 的要求。
b荷载长期效应组合作用下正截面抗裂性验算
荷载长期效应组合作用下抗裂性验算见图2.3.1-3

图 2.3.1-3 荷载长期效应组合作用下抗裂性验算图
从图2.3.1-3可以看出，长期效应组合作用下没有出现拉应力满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.3.1条A类预应力构件在长期效应组合下 的要求。
c预应力混凝土构件斜截面斜抗裂验算
荷载短期效应组合作用下斜截面抗裂性验算见图2.3.1-4

图 2.3.1-4 荷载短期效应组合作用下斜抗裂性验算图
从图2.3.1-4可以看出，短期效应组合作用下斜截面主拉应力很小，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.3.1条A类预应力构件在短期效应组合下预制构件 的要求。
（2）变形计算
按短期效应组合结构的位移见图2.3.1-5。

图 2.3.1-5 短期效应组合的位移图
从图2.3.1-5可知，在荷载短期效应组合下，跨中的最大挠度为0.006，C50混凝土的挠度长期增长系数为1.425，故考虑荷载长期效应的影响下，最终计算边跨跨中的最大挠度为：0.006/0.95×1.425＝0.009因为由预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，不设预拱度。
3.持久状况应力验算
(1)正截面混凝土的压应力验算
正截面混凝土的压应力见图2.3.1-6

图 2.3.1-6 正截面混凝土的压应力图
从图2.3.1-6看出正截面混凝土的压应力最大值13.93≤0.5fck=16.2MPa，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.1.5条的要求。
(2)预应力钢筋拉应力验算
预应力钢束拉应力见表2.3.1-2，从表中可以看出钢束拉应力满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.1.5条钢绞线应力的要求。
钢束拉应力表 表2.3.1-2
钢束号
应力(MPa)
容许最大拉应力(MPa)
是否满足
1
1208
1209
是
2
1209
1209
是
3
1209
1209
是
4
1208
1209
是
5
1208
1209
是
6
1208
1209
是
(3)斜截面混凝土的主应力
斜截面混凝土的主压应力见图2.3.1-7：

图 2.3.1-7 斜截面混凝土的主压应力图
从图2.3.1-7可以看出：
混凝土的主压应力最大值：11.51MPa<0.6×32.4=19.44MPa，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.1.6条的要求；
3.短暂状况应力验算
短暂状况第一和二施工阶段的应力见图2.3.1-8、2.3.1-9：

图 2.3.1-8 第一施工阶段应力图

图 2.3.1-9 第二施工阶段应力图
从图2.3.1-8和2.3.1-9可以看出最大压应力：11.45MPa≈=22.68MPa满足满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.2.8条的要求；施工阶段拉应力不会超限。
2.3.2悬臂0.255m边板计算结果及结果分析（8m路基）
1.持久状况承载能力极限状态验算
（1）正截面承载能力极限计算
正截面承载能力极限计算见图2.3.2-1：

图 2.3.2-1 正截面承载能力极限计算结果
由图2.3.2-1可以看出，构件承载力设计值大于作用效应的组合设计值，正截面承载能力极限状态满足规范要求。
（2）受弯构件斜截面抗剪承载力验算Vpb
验算支点、支点h/2处、支点腹板宽度变化处，验算结果见表2.3.2-1
斜截面抗剪承载力验算结果表 表2.3.2-1
验算位置

V箍筋
V弯起
V预应力
总抗力
设计剪力
VR/Vd
满足
尺寸
支点
最大剪力
1103.6
0
0
1103.6
16.4
67.287
是
是
最小剪力
1103.6
0
0
1103.6
156.2
7.065
是
是
支点h/2处
最大剪力
1176.6
0
0
1176.6
656.3
1.793
是
是
最小剪力
1176.6
0
0
1176.6
329.3
3.573
是
是

由表2.3.2-1可以看出，构件斜截面抗剪承载力大于作用效应的组合设计值，斜截面抗剪承载能力极限状态满足规范要求。
2.持久状况正常使用极限状态验算
（1）预应力混凝土构件截面抗裂验算
a荷载短期效应组合作用下正截面抗裂性验算
荷载短期效应组合作用下抗裂性验算见图2.3.2-2

图 2.3.2-2 荷载短期效应组合作用下抗裂性验算图
从图2.3.2-2中可以看出，短期效应组合作用下没有出现拉应力，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.3.1条A类预应力构件在短期效应组合下 的要求。
b荷载长期效应组合作用下正截面抗裂性验算
荷载长期效应组合作用下抗裂性验算见图2.3.2-3

图 2.3.2-3 荷载长期效应组合作用下抗裂性验算图
从图2.3.2-3可以看出，长期效应组合作用下没有出现拉应力满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.3.1条A类预应力构件在长期效应组合下 的要求。
c预应力混凝土构件斜截面斜抗裂验算
荷载短期效应组合作用下斜截面抗裂性验算见图2.3.2-4

图 2.3.2-4 荷载短期效应组合作用下斜抗裂性验算图
从图2.3.2-4可以看出，短期效应组合作用下斜截面主拉应力很小，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.3.1条A类预应力构件在短期效应组合下预制构件 的要求。
（2）变形计算
按短期效应组合结构的位移见图2.3.2-5。

图 2.3.2-5 短期效应组合的位移图
从图2.3.2-5可知，在荷载短期效应组合下，跨中的最大挠度为0.006m，C50混凝土的挠度长期增长系数为1.425，故考虑荷载长期效应的影响下，最终计算边跨跨中的最大挠度为：0.006m/0.95×1.425＝0.009m。因为由预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，不设预拱度。
3.持久状况应力验算
(1)正截面混凝土的压应力验算
正截面混凝土的压应力见图2.3.2-6

图 2.3.2-6 正截面混凝土的压应力图
从图2.3.2-6看出正截面混凝土的压应力最大值17.02MPa≈0.5fck=16.2MPa，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.1.5条的要求。
(2)预应力钢筋拉应力验算
预应力钢束拉应力见表2.3.2-2，从表中可以看出钢束拉应力满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.1.5条钢绞线应力的要求。
钢束拉应力表 表2.3.2-2
钢束号
应力(MPa)
容许最大拉应力(MPa)
是否满足
1
1210
1209
是
2
1209
1209
是
3
1209
1209
是
4
1207
1209
是
5
1207
1209
是
6
1207
1209
是
(3)斜截面混凝土的主应力
斜截面混凝土的主压应力见图2.3.2-7：

图 2.3.2-7 斜截面混凝土的主压应力图
从图2.3.2-7可以看出：
混凝土的主压应力最大值：12.16MPa<0.6×32.4=19.44MPa，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.1.6条的要求；
3.短暂状况应力验算
短暂状况第一和二施工阶段的应力见图2.3.2-8、2.3.2-9：

图 2.3.2-8 第一施工阶段应力图

图 2.3.2-9 第二施工阶段应力图
从图2.3.2-8和2.3.2-9可以看出最大压应力：13.52MPa≤=22.68MPa满足满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中7.2.8条的要求；施工阶段没有出现拉应力。