跨径16m预应力混凝土简支空心板桥设计一设计资料1. 道路等级三级公路（远离城镇）2. 设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（道路II级）3. 桥面跨径及桥宽标准跨径：=16m计算跨径：l=15.50m桥面宽度：0.5m（栏杆）+7m（行车道）+0.5m（栏杆）主梁全长：15.96m桥面坡度：不设纵坡，车行道双向横坡为2%桥轴平面线形：直线4. 主要材料1）混凝土采用C50混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和沥宵混凝土磨耗层；皎缝采用C40混凝土浇注，封锚混凝土也采用C40;桥面连续采用C30混凝土。2）钢筋主要采用HRB33晓冈筋。预应力筋为仆7股钢绞线，直径15.2mm,截面面积1390mm2,抗拉标准强度fpl=1860MPa，弹性模量Ep=1.95乂105MPa。采用先张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。3）板式橡胶支座采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。5. 施工工艺采用先张法施工，预应力钢绞线两端同时对称张拉。6. 计算方法及理论极限状态法设计。7. 设计依据通用规范公预规。二构造类型及尺寸全桥宽采用7块C50预应力混凝土空心板，每块1.1m,板厚0.85m。采用后张法施工，预应力混凝土钢筋采用1乂7股钢绞线，直径15.2mm截面面积139mm2,抗拉强度标准值fpk=1860MPa，抗拉设计值fpd=1260MPa,弹性模量Ep=1.95x105MPa。C50混凝土空心板的抗压强度设计值妇=22.4MPa,抗拉强度的标准值垢=2.56MPa抗拉强度设计值ftd=1.83MPa。全桥空心板横断面图如图所示，每块空心板截面以及构造尺寸如图所示一L700_-SO图2-1桥梁横断面图（单位：cm）图2-2跨中中板断面图（单位：cm）|一f二一|逐一|西图2-3跨中边板断面图（单位：cm）三空心板毛截面几何特性计算本设计预制空心板的毛截面的几何特性，采用分块面积累加法计算。先按长和宽分别为版轮廓的长和宽的矩形计算，然后与挖空面积累计，累加时候挖空部分按负面积计算，计算结果以中板为例。表3-1预制空心板的毛截面的几何特性计算表分块号各分块面积A,；重心距上缘Y/Em面积矩个分块重心距截面重心Di/cm各分块惯m性矩7cm41-251.67-41.7542.79-45774.6-17.362-70035.00-245009.46-62644.1-142916.73-35046.67-16334.5-2.21-1709.4-364.124-5071.67-3583.5-27.21-37109.2-48.425-282640.00-1130404.46-56213.7-6358506841542.50393762.51.9635592.455783027531444.46236262.75-167768.64799105预制中板挖空部分以后得到的截面积，其几何特性按以下公式计算。毛截面面积人=、A-、A,对截面上缘面积矩Sc=（Ay）（Adyki）毛截面重心至截面上缘距离ys=鸟Ac毛截面对自身重心轴的惯性矩Ic=wIi-寸Iki1）毛截面积Ak1098542.5-二30240-(551.6725703570546.6710571.67)5314=44.64(cm)毛截面重心至截面上边缘距离ScWAVv=一=Ac、A_1098542.5*30240-(551.6725703570546.6710571.67)一5314=44.64(cm)3）毛截面对重心轴的惯性矩I =IlMI1=4799105-167768.6=4631336.4：4.631106(cm4)四作用效应计算1.永久作用效应计算空心板自重(一期包载)g1=AH；，J531410言25=13.285(kN/m)1) 桥面系自重g2(二期包载)人行道及栏杆重力参照其他梁桥设计资料，单侧按取2kN/m计算。桥面铺装采用等厚度10cm厚C40防水混凝土，和5cm厚沥宵混凝土，则全桥宽铺装每延米总重为0.107.0240.057.023=24.9(kN.m)上述自重效应是在各空心板皎接形成整体后，再加在板桥上的，精确地说由丁桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应是不相同的，本例为计算方便设桥面系二期包载重力近似按各板平均分担来考虑，则将以上重力均分给11块板,得每块空心板分摊的每延米桥面系重力为：g2=(2.0224.9)-：7=4.13(kN.m)包载内力计算简支梁包载内力计算结果见表4-1表4-1载内力计算表荷载gi/(kN/m)l/mM/(kN，m)Q/kNMl/2(gl2/8)Ml/4(3gl2/32)支点Q(gl/2)CMgl/4)一期g113.28515.5399.12299.34103.0051.50二期包载g24.1415.5124.0393.0232.0116.01合计g1+g217.42515.5523.15392.36135.0167.512.可变作用效应计算本例中汽车荷载采用公路皿级荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。通用规范规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。1) 汽车荷载横向分布系数计算空心板跨中1/4处的荷载横向分布系数按皎接板法计算，支点处按杠杆原理法计算，支点到1/4点之间按直线内插求得。(1)跨中和1/4点的荷载横向分布系数计算_2空心板的刚度参数=一(当2=5.8(-b)24GItlItl式中：It=4.6W06cm4;b=110cm;1=15.5x100cm;It为空心板截面的抗扭刚度。可简化成图4-1所示单箱截面。按单箱近似计算|T。图4-1计算It的空心板简化图4b2h2485272.5264lT=c,_=n=7.83106(cm4)T2h.2b272.5/852t1t212.525代入刚度参数计算公式的刚度参数二2Elb24.3611061102()2=5.8r()2：0.017280.0174GItl7.831061550按查姚玲森桥梁工程(1985年)附录I中7块板的皎接板桥荷载横向分布影响线表。由=0.017时1号至4号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，计算结果列丁表4-2中，据表4-2中画出各板的何在横向分布影响线,在其上布载。如下图所示。各板的荷载横向分布系数计算式为mq=1工表3-9各板荷载横向分布影响线坐标值表板号r123456710.0170.2310.1950.1560.1270.1070.0950.09020.0170.1950.1910.1660.1360.1150.1020.09530.0170.1560.1660.1720.1540.1300.1150.10740.0170.1270.1360.1540.1650.1540.1360.127L54号极的影响线图4-2各板横向分布影响线及横向最不利加载图1号板：汽车ma=(0.222+0.160+0.125+0.098)=0.303q21号板：汽车ma=己(0.194+0.168+0.136+0.106)=0.302a21号板：汽车mq=(0.158+0.171+0.152十0.119)=0.3001号板：汽车ma=己(0.129+0.152+0.164+0.141)=0.293q2(2)支点处的何在横向分布系数计算支点处的荷载横向分布系数按照杠杆原理法计算，如图4-3所示mu图4-3支点处荷载横向分布影响线及最不利加载图支点处荷载横向分布系数如下。、，1汽车m1.00=0.500q22) 横向分布系数沿桥跨的变化支点到四分点的荷载分布按照直线内插进行，见下表表4-3空心板的荷载横向分布系数荷载跨中至处4支点公路I级0.3030.5002)汽车荷载内力计算在计算跨中及1/4截面的汽车荷载内力时，采用计算公式为Sq=(1+E)?(mcq+mipkyi)式中S一所示截面的弯矩或剪力一汽车荷载的冲击系数一汽车荷载横向折减系数，8m桥宽采用双车道，横向分布不折减，故=1.0;mc一汽车荷载跨中横向分布系数*一汽车车道荷载中，每延米均布荷载标准值Q一弯矩、剪力影响线的面积mi沿桥跨纵向与集中荷载位置时对应的横向分布系数Pk一车道荷载中的集中荷载标准值，计算剪力事乘以系数1.2乂一沿桥跨纵向与集中荷载位置时对应的内力影响线坐标值(1)内力影响线面积计算表4-4内力影响线面积计算表截面影响线面积(肘或nj)影响线图式Mi/2Q=l2/8=15.52/8=30.031Qi/2Q=l/8=0.5x0.5x0.55.5=1.9381/2-J1/2M1/4Q=3l2/32=3x15.52/32=22.5237Q1/41 33Q=-xxl=4.3592 443/4l/4QoQ=1x15.5x1=7.7512(2)公路II级荷载计算均布荷载q7.875kN/m集中荷载：计算弯矩效应时Pk=180360-18。(15.5一5)=222kN50-52220.75=166.5kN计算剪力效应时Pk=1.2166.5=199.8kN3) 计算冲击系数卜空心板梁：C50混凝土E取3.551010Nm2,A=0.5314m2,皓=0.046m4,G=0.531425=13.29kNm。Gg-13.299.81=1.355103Ns2,m210f=：=Wj3竺心丝=7.072(Hz2lGg215.5.1.35510-0.176lnf-0.0157=0.330则1=1.330计算Mi/2，Mi/4，Qi/2，Qi/4，(表3-12,3-13)汽车荷载内力计算公式Sq=(1+E)t(mcqq+miPkyi)计算结果如图4-5至图4-6所示表4-5汽车何载M1/2,M1/4,Ql/2,Ql/4计算表截面荷载qk(kNAPkkN1imQS(kN.m)Mi2公路_II级7.875166.51.3300.30330.031355.3093.875Mi422.523266.4642.906Qi2199.81.93846.4090.5Qi44.35974.2220.75图4-5汽车荷载下计算跨中弯矩，剪力布载图图4-6汽车荷载下计算L/4处弯矩布载图5）计算支点截面汽车荷载最大剪力计算支点剪力时，考虑荷载横向分布系数沿桥长的变化，总线最不利布载及相应的剪力影响