广东高速公路设计标准化宣贯PPT（装配式预应力混凝土空心板）

中交公公路规规划设设计院院有限限公司司2014年8月27日广东省省高速速公路路设计计标准准化宣宣贯装配式式预应应力混混凝土土空心心板汇报提纲广东省省高速速公路路设计计标准准化宣宣贯装配式式预应应力混混凝土土空心心板第一章章调调研分分析第二章章空空心板板上部部结构构通用用图编编制第三章章空空心板板上部部结构构计算算第四章章空空心板板上部部结构构通用用图优优化调调整内内容第五章章空空心板板通用用图经经济指指标分分析第六章章使使用中中的注注意事事项及及适用用范围围第一章调研分析通用图图设计计现状状及对对比分分析2005年，交交通运运输部部专家家委员员会依依托原原交通通部科科研项项目““预应应力混混凝土土公路路桥梁梁通用用设计计图成成套技技术研研究””，组组织国国内部部分设设计院院，在在对标标准图图全国国性调调研的的基础础上，，开展展针对对性的的关键键技术术研究究，编编制《公路桥桥梁上上部结结构通通用图图》。该通用用图内内容涉涉及装装配式式钢筋筋混凝凝土简简支板板桥上上部构构造、、装配配式先先张法法和后后张法法预应应力混混凝土土简支支空心心板桥桥上部部构造造、装装配式式预应应力混混凝土土T梁桥上上部构构造（（简支支体系系、先先简支支后结结构连连续)、现浇浇等截截面和和装配配式预预应力力混凝凝土箱箱形连连续梁梁等四四大类类常用用结构构。该该项目目编制制的通通用图图经多多方审审核和和审定定，已已于2008年5月前全全部正正式出出版发发行，，合计计184册。第一章章调调研分分析通用图图设计计现状状及对对比分分析广东省省地区区采用用的空空心板板通用用图种种类繁繁多，，主要要有三三类，，一类类为广广东省省院编编制的的通用用图，，此类类主要要为板板宽为为1.6m的大空空板；；一类类为公公规院院编制制的通通用图图，此此类主主要为为板宽宽为1.5m的空心心板，，结构构体系系主要要为简简支、、后张张法；；另一一类为为早期期采用用较多多的窄窄板，，结构构体系系以先先张法法、简简支为为主。。第一章章调调研分分析通用图图设计计现状状及对对比分分析08版通用用图涵涵盖了了中小小跨径径桥梁梁中常常见的的钢筋筋混凝凝土和和预应应力混混凝土土结构构形式式，在在现阶阶段被被多家家设计计单位位参照照进行行设计计，或或改造造成自自己的的企业业标准准图和和项目目通用用图，，应用用较为为广泛泛。但但经过过近年年来的的使用用，也也陆续续发现现08版通用用图也也存在在一些些突出出的问问题：：1)部分技技术指指标不不统一一：相同路路基宽宽度对对应的的T梁与装装配式式空心心板、、箱梁梁的桥桥梁宽宽度不不同，，T梁较空空心板板、组组合箱箱梁窄窄25cm，内外外侧护护栏型型式也也不一一致。。（见见下图图，以以路基基宽度度33.5m为例））。第一章章调调研分分析通用图图设计计现状状及对对比分分析2)部分设设计参参数规规定不不合理理：08版通用用图中中分布布钢筋筋基本本采用用φ6或φ8钢筋，，该类类钢筋筋目前前较难难采购购，实实际中中一般般用大大直径径钢筋筋（φ12）代替替，造造成保保护层层厚度度不够够，结结构耐耐久性性不足足，易易发生生混凝凝土剥剥落、、钢筋筋锈蚀蚀。3)08版通用用图仅仅涵盖盖桥梁梁上部部结构构构造造，缺缺少桥桥梁下下部结结构的的图纸纸。4)空心板板采用用4块支座座：由于施施工误误差、、养护护不足足等原原因，，许多多空心心板梁梁在使使用过过程中中发生生了支支座脱脱空现现象，，形成成“3条腿””受力力现象象。5)内侧空空心板板边板板悬臂臂长度度为零零，不不适应应曲线线桥梁梁，且且无对对应分分离式式路基基通用用图。。6)体系繁繁琐，，使用用不方方便：：空心板板跨径径涵盖盖了6、8、10、13、20m，板宽宽分99cm和124cm，预应应力体体系分分先张张法和和后张张法，，结构构体系系又分分先简简支后后桥面面连续续体系系和先先简支支后结结构连连续体体系，，图纸纸量大大，使使用不不方便便。第一章章调调研研分析析序号项目长度（Km）技术标准采用空心板建成通车时间1广珠西一期14.748设计车速为100km/h板宽为1.0m、1.25m后张板2004年6月2广珠西二期45.486设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板，板宽为1.5m后张板2010年6月3梅龙高速12.220设计车速为80km/h板宽为1.0m先张板2003年12月4汕梅高速51.874设计车速为80km/h板宽为1.25m后张板2003年12月5天汕高速65.350设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板，板宽为1.5m后张板2007年6汕揭高速55.241设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板，板宽为1.5m后张板2006年7深汕西146.55设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板1996年12月8西二环南段41.564设计车速为100km/h板宽为1.25m后张板2007年12月9广河高速156设计车速为120km/h板宽为1.60m后张板2011年10新台高速52.92设计车速为100km/h板宽为1.25m后张板2001年第一章章调调研研分析析2012年7月、8月，通通用图图编制制组分分别调调研了了广东东省正正在运运营的的10条高速速公路路（详详见下下表））。通通过调调研收收集了了部分分项目目桥梁梁定期期检查查报告告，与与管养养人员员进行行了座座谈，，了解解空心心板桥桥典型型病害害及对对桥梁梁设计计的建建议和和意见见，实实地查查看桥桥梁的的使用用状况况。通车运运营项项目调调研情情况底板纵裂第一章章调调研研分析析通车运运营项项目调调研情情况第一章章调调研研分析析底板纵裂通车运运营项项目调调研情情况第一章章调调研研分析析孔洞漏筋通车运运营项项目调调研情情况第一章章调调研研分析析板端开裂通车运运营项项目调调研情情况第一章章调调研研分析析底板横裂通车运运营项项目调调研情情况铰缝脱落、渗水结晶第一章章调调研研分析析通车运运营项项目调调研情情况局部破损第一章章调调研研分析析通车运运营项项目调调研情情况支座脱空、移位剪切变形第一章章调调研研分析析通车运运营项项目调调研情情况第一章章调调研研分析析通车运运营项项目调调研情情况第一章章调调研研分析析空心板板病害害原因因分析析1、空心心板病病害汇汇总铰缝损损伤：：铰缝损损伤主主要表表现为为铰缝缝混凝凝土松松散、、破碎碎、剥剥落以以及铰铰缝构构造钢钢筋断断裂等，铰铰缝损损伤到到一定定程度度，引引起对对应位位置的的桥面面铺装装层出出现纵纵向裂裂缝。。梁体结结构损损伤：：主要表表现为为板底底出现现纵横横向裂裂缝，，通常常中梁梁损伤伤较大大，边边梁损损伤较较小。。桥面铺铺装破破损：：铺装层层破损损现象象非常常普遍遍，主主要有有桥面面破损损、坑坑槽、、以及及明显显的横横向裂缝和和纵向向裂缝缝等。。耐久性性损伤伤：主要表表现为为表层层混凝凝土发发生碳碳化、、钢筋筋锈蚀蚀、外外露、、以及及混凝凝土保保护层层胀裂或或剥落落等。。支座其其他损损伤：：空心板板支座座脱空空、支支座剪剪切变变形等等。第一章章调调研研分析析空心板板病害害原因因分析析第一章章调调研研分析析空心板板病害害原因因分析析2、空心心板病病害原原因分分析空心板板梁的的病害害不是是独立立的，，而是是相互互影响响、相相互制制约的的。譬譬如最最常见见的病病害支支座脱脱空危危害较较大，，支座座脱空空势必必造成成其他他支座座反力力增大大，超超过支支座承承载能能力，，易引引起支支座本本身的的损坏坏；支支座脱脱空会会大大大增加加板梁梁横向向弯矩矩，易易引起起板梁梁板底底纵裂裂；支支座脱脱空对对铰缝缝的工工作状状况会会产生生不利利影响响，会会加剧剧铰缝缝损坏坏，进进而会会形成成单板板受力力，最最终造造成对对板梁梁本身身的损损伤。。第一章章调调研研分析析空心板板病害害原因因分析析设计原原因对铰缝缝的验验算理理论不不完善善，原原设计计中采采用铰铰接板板理论论计算算铰缝缝剪力力较实实际作作用偏偏小忽略了了铰缝缝与预预制空空心板板接触触面之之间的的粘结结作用用。空心板板铰缝缝破损损引起起的““单板板受力力”问问题是是空心心板简简支梁梁桥最最常见见同时时也是是最致致命的的病害害。这这一病病害不不仅直直接导导致梁梁体开开裂，，降低低结构构的承承载能能力与与耐久久性，，同时时还会会引起起和加加速桥桥梁其其他病病害的的产生生和发发展。。在我国国，目目前还还没有有明确确规定定铰缝缝如何何进行行抗剪剪计算算，在在以往往的计计算中中，通通常是是以将将铰缝缝混凝凝土看看作圬圬工材材料，，按圬圬工结结构(《圬圬工规规范》》)直接受受剪来来计算算铰缝缝抗剪剪强度度。由由于《圬工规规范》未考虑虑铰缝缝属于于先后后浇混混凝土土粘结结，导导致铰铰缝抗抗剪承承载力力计算算值往往往远远远大大于其其设计计值。。第一章章调调研研分析析空心板板病害害原因因分析析施工原原因铰缝浅浅而窄窄，不不利于于铰缝缝混凝凝土的的振捣捣，导导致混混凝土土不密密实，，强度度达不不到要要求。。板梁铰铰缝接接触面面混凝凝土未未进行行粗糙糙处理理，或或凿毛毛后没没有清清除松松动混混凝土土块，，从而而降低低了预预制板板与铰铰缝混混凝土土间的的粘结结强度度。铰缝混凝凝土浇注注前，应应将梁体体侧面湿湿润，否否则新老老混凝土土接触面面粘结性性能较差差。第一章调调研研分析空心板病病害原因因分析施工原因因支座安装装不平导导致支座座脱空，，形成“三条腿”现象。车车辆通过过时造成成空心板板的振动动，使铰铰接缝混混凝土处处于很不不利的受受力状态态，久而而久之，，铰接缝缝混凝土土逐渐破破碎脱落落。施工时对对整体化化层内的的钢筋网网位置控控制不准准等原因因对铰缝缝也有不不利影响响第一章调调研研分析空心板病病害原因因分析2、空心板板病害原原因分析析运营阶段段因素重载运输输现象越越来越严严重，重重载车辆辆对小跨跨径桥梁梁的影响响尤为显显著。板梁损伤伤降低板板梁刚度度，又会会反过来来影响荷荷载的横横向分布布，从另另一方面面增大铰铰缝的内内力行车轨迹迹固定，，车辆荷荷载的反反复作用用下某些些预制板板铰缝更更易发生生疲劳破破坏。第一章调调研研分析空心板病病害原因因分析3、拟采用用的对策策铰缝设计计和构造造改进研研究根据铰缝缝的受力力特点，，有针对对性的改改进铰缝缝的构造造要求，，如增大大铰缝宽宽度、改改变铰缝缝配筋构构造或形形式等。。优化支座座布置支座布置置是否合合理不仅仅影响支支座自身身受力，，也同样样影响主主梁受力力。常规规简支空空心板一一般布置置4个支座。。在使用用过程中中，常常常出现支支座脱空空现象。。本项目目拟分别别针对4支座布置置、3支座布置置和2支座布置置等不同同形式建建立有限限元模型型，分析析支座布布置形式式对支座座受力和和梁体受受力的影影响。加大桥面面整体化化层厚度度增加桥面面整体化化层厚度度，可提提高空心心板梁桥桥整体性性。提出改善善空心板板梁力学学性能的的成套综综合改进进措施通过结构构的仿真真模拟，，计算分分析，综综合比选选各方案案，提出出可有效效改进空空心板结结构受力力的成套套综合改改进措施施。研究究采用综综合改进进措施的的空心板板梁与现现有空心心板梁间间的区别别与具体体改善效效果。提出施工工及运营营中的注注意事项项针对可预预见的混混凝土常常见病害害，提出出预制和和吊装空空心板时时相关注注意事项项，保证证成桥质质量。第二章通用图编制第二章空空心心板上部部结构通通用图编编制1、通用图图编制技技术标准准第二章空空心板板上部结结构通用用图编制制2、通用图图编制体体系根据广东东省高速速公路设设计标准准化的要要求，装装配式预预应力混混凝土空空心板通通用图编编制体系系如下表表：第二章空空心板板上部结结构通用用图编制制2、通用图图编制体体系根据本体体系要求求，装配配式预应应力混凝凝土空心心板编制制内容见见下表，，共涉及及6种路基宽宽度，3种跨径，，两种预预应力体体系（后后张法和和先张法法），三三种角度度，共编编制了36册上部结结构图纸纸文件，，空心板板结构体体系均采采用先简简支后桥桥面连续续体系。。第二章空空心板板上部结结构通用用图编制制3、横断面面布置第二章空空心板板上部结结构通用用图编制制3、横断面面布置第二章空空心板板上部结结构通用用图编制制3、主要结结构尺寸寸本次标准准图编制制，空心心板顶底底面均水水平，空空心板板板宽按124cm设计。对对于后张张法空心心板，跨跨中区段段空心板板腹板厚厚度为16cm，顶板、、底板厚厚度均采采用12cm，端部腹腹板厚度度加厚为为32cm，底板厚厚度加厚厚为25cm。对于先先张法空空心板，，跨中区区段空心心板腹板板厚度为为16cm，顶板、、底板厚厚度均采采用12cm，端部腹腹板厚度度加厚为为24cm，底板厚厚度加厚厚为25cm。第二章空空心板板上部结结构通用用图编制制3、主要结结构尺寸寸第二章空空心板板上部结结构通用用图编制制4、主要材材料1、混凝土土：预制制板梁、、铰缝混混凝土、、现浇桥桥面整体体化层及及封端混混凝土均均采用C50，桥面铺铺装采用用沥青混混凝土。。2、普通钢钢筋：根根据有关关会议纪纪要精神神，本次次标准图图编制普普通钢筋筋均采用用HRB335钢筋。3、其他材料：：1）钢板：预埋埋配件采用Q235NH钢材，其性能能应符合耐候候结构钢(GB/T4171-2008)的规定。2）锚具：预制制空心板正弯弯矩钢束采用用YM15-4、YM15-3圆形锚具及其其配套的配件件，锚具及其其配套的配件件（含锚垫板板、锚下螺旋旋筋等）必须须采用工厂定定型产品，并并应符合JT／T329——2010《《公路桥梁预应应力钢绞线用用锚具、夹具具和连接器》的要求。3）预应力管道道：采用预埋埋圆形金属波波纹管成孔,圆形金属波纹纹管符合JG225-2007《预应力混凝土土用金属波纹纹管》的要求。4）支座：采用用板式橡胶支支座，应采用用氯丁橡胶（（CR）生产，其材材料和力学性性能均应符合合《公路桥梁板式式橡胶支座》（JT/T4-2004）的规定，支支座安装应按按厂家要求进进行。第二章空心心板上部结构构通用图编制制5、设计要点1．本标准图结构构体系为先简简支后桥面连连续的体系，，按部分预应应力混凝土A类构件设计。。150mm桥面C50混凝土整体化化现浇层中计计入75mm参与结构受力力。2．结构设计采采用不同的软软件进行分析析，荷载横向向分配系数按按铰接板、刚刚接板法两种种计算方法进进行对比分析析，取大值控控制设计。第三章结构计算第三章空空心板上部结结构计算采用的规范主要标准和规规范：《公路工程技术术标准》JTGB01-2003《公路桥涵设计计通用规范》JTGD60-2004《公路钢筋混凝凝土及预应力力混凝土桥涵涵设计规范》JTGD62-2004《公路工程混凝凝土结构防腐腐蚀技术规范范》JTG/TB07-01-2006《公路桥涵施工工技术规范》JTGTF50-2011《公路交通安全全设施设计技技术规范》（JTGD81-2006)《钢筋混凝土用用钢第二部部分：热轧带带肋钢筋》（GB1499.2-2007）《碳素结构钢》(GB/700－2006)《预应力混凝土土用钢绞线》（GB/T5224-2003）《预应力混凝土土用金属波纹纹管》(JG225-2007)……………………………………技术指标（以16m跨径，路基宽宽度33.5m为例）第三章空空心板上部结结构计算公路等级高速公路路基宽度(m)33.5（整体式）16.75（分离式）汽车荷载等级公路－Ⅰ级行车道数63桥面宽度(m)2×16.251×16.25跨径(m)16斜度(°)0、15、30单幅桥梁板片数12板间距（m）1.25预制板高（m）0.85预制板最大吊装重量（kN）边板：318；中板：252设计安全等级一级环境类别Ⅰ类环境作用等级B级第三章空心心板上部结构构计算结构布置与构构造上部结构标准准横断面图（（34.5m整体式路基））上部结构标准准横断面图（（33.5m整体式路基））第三章空心心板上部结构构计算上部结构主梁梁的施工分为为三个阶段：：预制主梁：1）后张法：首首先预制空心心板梁，待空空心板混凝土土强度和弹性性模量达到设设计强度的85％后，且混凝凝土龄期不小小于7d时，方可张拉拉预应力钢束束。2）先张法：首首先张拉预应应力束，然后后浇筑预制空空心板，待混混凝土立方体体强度达到设设计混凝土强强度等级的85%后，且混凝土土龄期不小于于7天时，方可放放张。板梁安装，现现浇绞缝和整整体化层：存存梁60～90天后，安装板板梁，并浇筑筑绞缝和整体体化层等。沥青混凝土桥桥面铺装和附附属设施的安安装。施工方案1．混凝土混凝土：预制制板梁、铰缝缝混凝土、现现浇桥面整体体化层及封端端混凝土均采采用C50，桥面铺装采采用沥青混凝凝土。2．预应力钢绞绞线预应力钢绞线线采用抗拉强强度标准值=1860MPa、公称直径d=15.2mm的低松弛高强强度钢绞线，，其各项技术术性能应符合合《预应力混凝土土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。对对进厂(场)钢绞线按批号号进行拉伸试试验、弹性模模量试验。钢钢绞线弹性模模量的偏差尚尚应满足同批批≤5GPa，各批≤10GPa的规定。3．普通钢筋普通钢筋采用用HRB400钢筋，钢筋应应符合国家标标准《钢筋混凝土用用钢第2部分：热轧带带肋钢筋》（GB1499.2-2007）的规定。所用材料及指指标第三章空空心板上部结结构计算第三章空心心板上部结构构计算根据结构的施施工方案特点点，按照下述述内容进行结结构受力分析析：施工阶段段由预制空心心板梁承担自自重、预应力力、绞缝和现现浇整体化层层重量等作用用效应；成桥阶段，考考虑绞缝和一一半厚度的整整体化层（75mm）参与结构受受力，承担桥桥面铺装、栏栏杆、汽车荷荷载和温度荷荷载作用。采用midascivil计算分析程序序建立单梁模模型进行分析析计算，并用用桥梁博士计计算程序对结结果进行了校校核；平面杆系采用用荷载横向分分布系数的方方法将空心板板简化为单块块板进行计算算，荷载横向向分布系数采采用铰接板法法和刚接板法法计算。验算内容按预预应力混凝土土A类构件的有关关规定执行。。计算要点第三章空心心板上部结构构计算1）混凝土：重重力密度γ=26.0kN/m3；2）沥青混凝土土：重力密度度γ=24.0kN/m3；3）年平均相对对湿度：80％；4）锚下控制张张拉力：；5）锚具变形与与钢束回缩值值（一端）：：△L＝6mm；6）管道摩阻系系数：μ＝0.25；7）管道偏差系系数：κ＝0.00151/m；8）钢束松弛系系数：ζ＝0.3；9）梯度温度：：竖向日照正正温差的温度度基数按110mm沥青混凝土铺铺装层，考虑虑一半厚度的的混凝土整体体化层折减后后采用；竖向向日照反温差差为正温差乘乘以-0.5；10）存梁时间：：30～90d。主要设计参数数第三章空空心板上部结结构计算1）永久作用：：结构重力、、预加力和混混凝土的收缩缩及徐变作用用2）可变作用：：汽车荷载、、温度梯度作作用3）作用效应组组合（1）承载能力极极限状态组合设计值Sud=1.2×永久作用+1.8×汽车荷载+0.8×1.4温度汽车荷载计冲冲击力，组合合值还应乘的的结构重要性性系数1.1（2）正常使用极极限状态作用短期效应应组合：永久久作用+0.7×汽车荷载+0.8×温度梯度作用长期效应应组合：永久久作用+0.4×汽车+0.8×温度梯度作用类别和作作用效应组合合第三章空心心板上部结构构计算空心板梁整体体化现浇层厚厚度150mm，考虑整体化化现浇层的一一半厚度参与与结构受力，，并按设计图图纸中桥面布布置情况，建建立以下横桥桥向计算模型型。以16m跨径，33.5m路基宽度为例例，计算模型型见下。其他他跨径计算方方法相同横向分布系数数计算空心板梁横向向分布计算模模型（单位：：mm）第三章空心心板上部结构构计算荷载横向分配配系数采用铰铰接板法和刚刚接板法两种种计算方法对对比分析，取取其中大值进进行控制设计计。横向分布系数数计算第三章空心心板上部结构构计算按照最新规范范规定，采用用结构基频法法来计算桥梁梁结构的冲击击系数，中板板、边板都采采用整体横断断面（考虑整整体化层）同样，以16m跨径预应力混混凝土空心板板为例：自振频率f1按照简支梁桥桥的简化计算算公式计算由结构基频按按照下面公式式计算结构的的冲击系数可可得计算结果：边边板——0.335；中板——0.338比较中板和边边板的冲击系系数计算结果果，统一按照照μ=0.338进行计算冲击系数计计算第三章空空心板上部部结构计算算以16m跨径，33.5m路基宽度装装配式后张张法预应力力混凝土板板梁为例，，其主要计计算过程包包括以下部部分：基于结构基基本数据，，将简支空空心板结构构划分为20个单元21个节点，见见下图。选选择跨中截截面、L/4截面和支点点截面（剪剪力为距支支点一个梁梁高处）作作为计算控控制截面。。主梁内力计计算单元离散图图第三章空空心板上部部结构计算算主梁内力计计算中板主梁内内力计算结结果（单位位：kN·m（M）；kN（V））跨中截面L/4截面支点截面Mmax相应的VVmax相应的MMmax相应的VVmax相应的MVmax一期恒载标准值G1（预制空心板梁）384.300.000.00384.30286.00-51.40-51.40286.00-103.60二期恒载标准值G2整体化层及桥面铺装及栏杆326.900.000.00326.90243.90-43.80-43.80243.90-86.80汽车荷载标准值（不计冲击系数)325.0143.66-43.66-12.91242.2520.23-69.96-19.31-98.56汽车荷载标准值（计入冲击系数1.338）434.8758.42-58.42-17.28324.1327.07-93.61-25.84-131.87基本组合1.1*（1.2*恒+1.8*汽车）1799.83115.67-115.67904.571341.25-72.07-311.01648.30-512.43作用短期效应组合（1.0*恒+0.7*汽车）938.7130.56-30.56702.16699.47-81.04-144.17516.38-259.39作用长期效应组合（1.0*恒+0.4*汽车）841.2117.46-17.46706.03626.80-87.11-123.19522.18-229.82第三章空空心板上部部结构计算算主梁内力计计算边板主梁内内力计算结结果（单位位：kN·m（M）；kN（V））跨中截面L/4截面支点截面Mmax相应的VVmax相应的MMmax相应的VVmax相应的MVmax一期恒载标准值G1（预制空心板梁）491.600.000.00491.60366.01-65.76-65.76366.01-131.76二期恒载标准值G2整体化层及桥面铺装及栏杆327.530.000.00327.53243.89-43.79-43.79243.89-86.77汽车荷载标准值（不计冲击系数)365.2847.58-47.58-13.70272.2621.73-77.19-20.46-109.92汽车荷载标准值（计入冲击系数1.338）488.7563.66-63.66-18.33364.2929.08-103.28-27.37-147.07基本组合1.1*（1.2*恒+1.8*汽车）2048.98126.05-126.051044.961526.36-87.03-349.10750.88-579.66作用短期效应组合（1.0*恒+0.7*汽车）1074.8333.30-33.30809.54800.49-94.34-163.58595.58-295.47作用长期效应组合（1.0*恒+0.4*汽车）965.2419.03-19.03813.65718.81-100.86-140.43601.72-262.50第三章空空心板上部部结构计算算持久状况承承载能力计计算正截面抗弯弯承载力验验算取弯矩最大大的跨中截截面进行正正截面抗弯弯承载力计计算荷载基本组组合表达式式板号截面位置最大M最小M是否满足规范要求(kN·m)(kN·m)(kN·m)(kN·m)边板跨中2048.9821071044.962107满足中板跨中1799.831837904.571837满足正截面抗弯弯承载能力力验算第三章空空心板上部部结构计算算持久状况承承载能力计计算斜截面抗剪剪承载力验验算按照《公路桥规》规定，对于于预应力混混凝土简支支梁应选取取截面变化化点和距支支点h/2处的截面进进行斜截面面抗剪承载载力验算，，结合本桥桥实际构造造特点和配配筋情况，，选择L/4截面和支点点截面作为为验算控制制截面。斜截面抗剪剪承载能力力验算板号截面位置最大V最小V是否满足规范要求(kN)(kN)(kN)(kN)边板支点58012312131231满足中板支点51213901951390满足第三章空空心板上部部结构计算算短暂状况和和持久状况况构件应力力计算短暂状况构构件的正应应力验算预制裸梁在在预加力和和自重作用用下的截面面边缘混凝凝土的法向向压应力应应符合《公路桥规》的相关规定定。斜截面抗剪剪承载能力力验算（压压应力为负负，拉应力力为正）中板边板跨中L/4截面支点跨中L/4截面支点上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘预加力NP-4.56-4.56-4.53-4.53-2.86-2.86-4.01-4.01-3.99-3.99-2.90-2.90NP·ePn6.12-5.696.09-5.650.88-0.795.62-7.025.59-6.981.06-1.17自重Mg1-3.593.34-2.672.480.02-0.02-2.953.69-2.242.800.02-0.02总和-2.03-6.91-1.11-7.70-1.96-3.67-1.34-7.34-0.64-8.17-1.82-4.09压应力限值-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68拉应力限值1.861.861.861.861.861.861.861.861.861.861.861.86是否满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足第三章空空心板上部部结构计算算短暂状况和和持久状况况构件应力力计算持久状况的的正应力验验算1）截面混凝凝土的正应应力验算：：对于预应力力混凝土简简支梁桥，，选择跨中中、l/4和支点处的的截面进行行验算，本本阶段计算算特点：预预应力损失失已全部完完成，有效效预应力最最小，计算算时作用取取其标准值值，汽车荷荷载计入冲冲击系数，，预加应力力效应考虑虑在内，所所有荷载分分项系数均均取为1.0，2）持久状况况下预应力力钢筋的应应力验算：：按《公预规》要求，正常常使用阶段段预应力钢钢筋的应力力要求如下下：N1钢束：——满足要求N2钢束：——满足要求第三章空空心板上部部结构计算算短暂状况和和持久状况况构件应力力计算持久状况下下截面混凝凝土的正应应力验算中板边板跨中L/4支点跨中L/4支点上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘预加力NP-4.56-4.56-4.53-4.53-2.86-2.86-4.01-4.01-3.99-3.99-2.90-2.90NP·ePn6.11-5.706.08-5.670.88-0.795.62-7.025.59-6.981.06-1.17自重Mg1-3.433.21-2.612.440.02-0.02-2.953.69-2.242.800.02-0.02绞缝和整体化层-1.941.81-1.461.360.000.00-1.071.34-0.811.010.000.00桥面铺装、栏杆等-0.720.77-0.530.580.000.00-0.510.72-0.390.540.000.00汽车荷载-2.562.79-1.902.070.000.00-2.112.96-1.572.200.000.00总和-7.10-1.69-4.95-3.75-1.96-3.67-5.03-2.32-3.41-4.42-1.82-4.09截面正应力限值-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20是否满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足注：表中压压应力为负负，拉应力力为正第三章空空心板上部部结构计算算短暂状况和和持久状况况构件应力力计算持久状况的的正应力验验算3）持久状况况下混凝土土主应力验验算：取剪力和弯弯矩都较大大的L/4处和近支点点处的截面面进行主应应力计算，，验算结果果见下表：：中板边板L/4截面距支点h处L/4截面距支点h处主压应力-6.40-4.76-6.07-5.21主拉应力0.140.530.140.56是否满足规范要求满足满足满足满足使用阶段混混凝土主拉拉、主压应应力验算（（单位：MPa）第三章空空心板上部部结构计算算持久状况正正常使用极极限状态计计算抗裂性验算算短期效应组组合下跨中中处正截面面抗裂性验验算（单位位：Mpa）截面下缘正应力中板边板NP-4.56-4.01NP·ePn-5.69-7.02合计-10.25-11.03自重3.213.69绞缝和现浇层1.811.34桥面铺装等0.770.72汽车荷载频遇值2.792.96温度梯度频遇值0.280.31合计7.537.61-2.72-3.42是否满足满足满足第三章空空心板上部部结构计算算持久状况正正常使用极极限状态计计算抗裂性验算算长期效应组组合下跨中中处正截面面抗裂性验验算（单位位：Mpa）截面下缘正应力中板边板NP-4.56-4.01NP·ePn-5.69-7.02合计-10.25-11.03自重3.213.69绞缝和现浇层1.811.34桥面铺装等0.770.72汽车荷载准永久值0.830.88温度梯度准永久值0.000.00合计6.626.63-3.63-4.40是否满足满足满足第三章空空心板上部部结构计算算持久状况正正常使用极极限状态计计算抗裂性验算算取剪力和弯弯矩都较大大的L/4处和近支点点处的截面面进行斜截截面抗裂性性计算，验验算结果见见下表短期荷载组组合效应下下斜截面抗抗裂性验算算（单位：：Mpa）中板边板L/4截面距支点h处L/4截面距支点h处主拉应力0.100.250.140.23是否满足规范要求满足满足满足满足第三章空空心板上部部结构计算算持久状况正正常使用极极限状态计计算主梁变形计计算根据主梁截截面在各个个阶段混凝凝土正应力力验算结果果，可知主主梁在使用用荷载作用用下截面不不开裂。按按照结构力力学方法，，采用midas计算程序，，计算主梁梁在不同荷荷载标准值值作用下的的挠度荷载标准值值作用下主主梁竖向挠挠度计算（（单位：mm）作用荷载中板边板自重-6.11-6.22二期恒载-4.35-3.46预应力12.0812.87汽车荷载-2.82-2.68正温度梯度2.792.89负温度梯度-1.39-1.44第三章空空心板上部部结构计算算持久状况正正常使用极极限状态计计算主梁变形计计算1）荷载短期期效应作用用下的主梁梁挠度验算算考虑荷载长长期效应的的影响，荷荷载短期效效应组合的的可变荷载载挠度值应应满足规范范规定。中板：=4.40mm<L/600=24.73mm边板：=4.31mm<L/600=24.73mm均满足规范范要求。第三章空空心板板上部结结构计算算持久状况况正常使使用极限限状态计计算主梁变形形计算2）预拱度度的设置置梁在预加加力和荷荷载短期期效应组组合共同同作用下下并考虑虑长期效效应的挠挠度值为为中板：边板：由上述计计算结果果可知：：可不设预预拱度。。第三章空心心板上部结构构计算室内板（单向向板）计算空心板梁室内内板按照单向向板计算，计算图示见下下图，其跨中截面面为弯矩控制制截面，对其其进行承载能能力极限状态态验算。空心板梁室内内单向板计算算图（单位：：mm）第三章空心心板上部结构构计算室内板（单向向板）计算（1）恒载作用包括现浇混凝凝土层、沥青青混凝土铺装装、桥面板自自重作用，得得到每延米板板上的恒载集集度g=9.13kN/m则每米宽板条条跨中截面的的恒载内力弯矩（2）车辆荷载产产生的内力不考虑现浇整整体化层参与与工作，沥青青混凝土层厚厚110mm，现浇混凝土土层厚150mm，可得：H=110+150=260mm，车轮荷载（（a2×b2=200×600mm）经厚度为H的桥面铺装传传递后，作用用于桥面板上上的均布荷载载为：a1×b1；第三章空心心板上部结构构计算室内板（单向向板）计算冲击系数：1+μ=1.3计算可得：MAp=-8.48kN·m（3）荷载组合基本组合：（4）承载能力极极限状态验算算取宽1000mm，高120mm的矩形截面进进行验算。板板内横向配有有直径12mm的钢筋，钢筋筋种类为HRB335，钢筋间距150mm，钢筋中心距距下缘距离为为30mm。则其抗弯承载载力Mu=18.3kN·m>所以，抗弯承载力满满足要求。第三章空心心板上部结构构计算悬臂板计算根据悬臂板的的计算图示可可知，应选择择悬臂根部作为控控制截面进行行验算，其承承受荷载包括两部部分，一是恒恒载，即防撞撞栏杆自重、钢筋筋混凝土和沥沥青混凝土现现浇层及悬臂自重重，二是可变变荷载，即汽汽车撞击作用，下下面首先计算算上述各项荷荷载作用产生的内内力大小，空空心板悬臂根根部截面的的弯距距，考虑取纵纵桥向1m计算，不考虑混凝土土现浇层参与与受力。（1）恒载作用对于防撞栏参参考相关资料料，取荷载集集度g1=4kN/m150mm整体化现浇层110mm沥青混凝土铺装(碰撞力)第三章空心心板上部结构构计算悬臂板计算（2）汽车撞击作作用悬臂板按护栏栏防撞等级为为SS级进行设计配配筋，根据《公路交通安全全设施设计规规范》(JTGD81-2006)5.1款可知，碰撞撞力P的碰撞荷载标标准值为140kN/m，荷载分布长长度为5m，其力作用点点见上图所示示，则汽车撞撞击作用下，，纵向1m长度悬臂板根根部截面弯矩矩为：Mq=140×1×（1.050+0.11+0.15）=183.4kN·m（3）荷载组合则偶然荷载组组合（4）承载能力极极限极限状态态验算根据悬臂板内内配筋情况，，取宽1000mm，高240mm的截面进行验验算，其抗弯弯承载力Mu为204.1kN·m由上述计算结结果可知：Mu=204.1<，但相差不到1%，基本满足要要求。第三章空心心板上部结构构计算锚固区局部承承压计算根据对两束预预应力钢筋锚锚固点的初步步分析，N1钢束的锚固端端局部承压条条件最不利，，现对锚固端端进行局部承承压验算，下下图为N1钢束锚固端的的计算图。由由于设计图中中缺少预应力力锚固端和钢钢垫板的详细细尺寸，因此此参考类似工工程的设计资资料，假定钢钢垫板尺寸为为160mm××160mm。AbN1N2D=56Al第三章空心心板上部结构构计算锚固区局部承承压计算1）局部受压尺尺寸要求配置间接钢筋筋的混凝土构构件，其局部部受压区的尺尺寸应满足下下列锚下混凝凝土抗裂性计计算的要求：：计算结果=1233.202×103N=1233.2kN>计算表明，局部承压尺寸寸满足要求。第三章空心心板上部结构构计算锚固区局部承承压计算2）局部抗压承承载力验算配置间接钢筋筋的局部受压压构件，其局局部抗压承载载力计算公式式为且需满足计算结果所以，局部抗压承载载力计算通过过第三章空心心板上部结构构计算支座区局部承承压计算空心板梁中板板和边板支座座局部区域配配筋相同，根根据上部结构构计算结果可可知，边板支支座反力较大大，因此选择择对边板支座座区进行局部部承压计算，，建立支座区区局部承压计计算图。AlAb支座中心线Ab第三章空心心板上部结构构计算支座区局部承承压计算1）局部受压尺尺寸要求配置间接钢筋筋的混凝土构构件，其局部部受压区的尺尺寸应满足下下列锚下混凝凝土抗裂性计计算的要求：：计算结果=13024×103N=13024kN>>计算表明，局部承压尺寸寸满足要求。第三章空心心板上部结构构计算支座区局部承承压计算2）局部抗压承承载力验算配置间接钢筋筋的局部受压压构件，其局局部抗压承载载力计算公式式为且需满足计算结果所以，局部抗压承载载力计算通过过第三章空心心板上部结构构计算支点反力及转转角、预拱度度、钢束伸长长量1）支点反力及及转角考虑汽车荷载载冲击系数，，支点处横向向分布系数按按照杠杆法计计算，见下表表2）预拱度为了防止预制制板上拱过大大，及预制板板与桥面现浇浇层由于龄期期差别而产生生过大收缩差差，存梁期不不超过90d，存梁期密切切注意梁的累累计上拱值，，若超过10mm，应采取控制制措施。不同同存梁期上拱拱值（计算值值）见下表（（表中各位移移以向上为正正，反之为负负）。项

目反力（kN）转角（rad）恒载恒+汽汽车边板支点反力255.6255.6+244.3=499.90.00136中板支点反力223.2223.2+203.5=426.70.00134第三章空心心板上部结构构计算支点反力及转转角、预拱度度、钢束伸长长量预制梁上拱值值表单位：mm3）钢束引伸量量（两端之和和）梁位预制梁上拱值（理论值）二期恒

载挠度钢束张拉时存梁30d存梁60d存梁90d边梁6.6611.6012.3913.02-3.45中梁5.9710.4511.1511.71-4.34N1（mm）N2（mm）110.1109.0第三章空心心板上部结构构计算跨径10m后张法预应力力混凝土简支支空心板梁第三章空心心板上部结构构计算跨径10m先张法预应力力混凝土简支支空心板梁第三章空心心板上部结构构计算跨径13m后张法法预应应力混混凝土土简支支空心心板梁梁第三章章空空心板板上部部结构构计算算跨径13m先张法法预应应力混混凝土土简支支空心心板梁梁第三章章空空心板板上部部结构构计算算跨径16m后张法法预应应力混混凝土土简支支空心心板梁梁第三章章空空心板板上部部结构构计算算跨径16m先张法法预应应力混混凝土土简支支空心心板梁梁第四章优化设计内容第四章章空空心心板上上部结结构通通用图图优化化调整整内容容1、跨径径和斜斜交角角度★从调研研的情情况来来看，，各地地已逐逐渐减减少空空心板板结构构的采采用，，例如如四川川省已已取消消空心心板在在高速速公路路项目目上的的使用用，采采用多多种跨跨径的的小箱箱梁结结构代代替空空心板板。★广东正正在开开展勘勘察设设计工工作的的几个个项目目也很很少采采用空空心板板结构构。★本次标标准化化已编编制了了6m孔径的的涵洞洞。6m和8m的空心心板已已很少少采用用。★20m跨径的的桥梁梁的上上部结结构已已多数数采用用小箱箱梁和和T梁，20m跨径的的小箱箱梁和和T梁的病病害均均低于于空心心板。。因此此，结结合广广东省省的实实际情情况，，对于于本次次标准准图设设计空空心板板标准准跨径径的选选择上上，只只考虑虑10m、13m、16m跨径的的空心心板标标准图图编制制工作作，角角度仍仍参照照部颁颁通用用图，，按0°、15°°、30°°进行编编制。。第四章章空空心心板上上部结结构通通用图图优化化调整整内容容2、空心心板结结构体体系先张法法施加加预应应力，，需要要设置置规模模较大大的张张拉台台座，，如果果空心心板数数量较较少，，则先先张板板预制制场的的建设设费用用不能能有效效分摊摊。本本次通通用体体编制制，从从体系系上考考虑，，编制制了先先张法法预应应力混混凝土土空心心板。。第四章章空空心心板上上部结结构通通用图图优化化调整整内容容对于桥桥梁结结构是是采用用简支支结构构还是是连续续结构构，由由于空空心板板桥梁梁规模模较小小，一一般采采用3跨桥梁梁的规规模已已属于于比较较长的的桥梁梁，而而且采采用结结构连连续，，增加加了结结构体体系转转换工工序，，施工工难度度加大大，因因此，，对于于本次次通用用图编编制，，空心心板均均采用用先简简支后后桥面面连续续体系系。综合以以上分分析，，对于于本次次空心心板标标准图图的编编制，，分别别采用用后张张法和和先张张法施施加预预应力力，并并采用用先简简支后后桥面面连续续体系系。3、空心心板板板高综合对对空心心板通通用图图及相相关设设计资资料的的调查查结果果，相相同跨跨径空空心板板的板板高，，不同同设计计院多多采用用不同同值，，即使使在同同一个个设计计院，，不同同的时时期，，其板板高也也略有有变化化。早早期的的空心心板板板高比比近几几年的的板高高要低低一些些，空空心板板板高高总的的来看看，逐逐渐加加高。。在04““规范””中，，计算算桥梁梁结构构由温温度引引起的的效应应时，，梯度度温度度作用用增大大。考虑当当前施施工队队伍水水平参参差不不齐、、施工工误差差等。。04规范对对汽车车效应应的型型式及及冲击击系数数的计计算较较85规范有有较大大变化化，对对结构构的作作用效效应也也不同同，跨跨中荷荷载效效应增增加15~20%。本本次次通用用图编编制，，适当当增加加了空空心板板高度度，以以保证证空心心板的的安全全储备备，同同时可可以增增大刚刚度，，减小小挠度度。本本次标标准图图编制制，10m、13m、16m预应力力混凝凝土空空心板板的板板高分分别采采用65cm、75cm、85cm，较08版部颁颁通用用图板板高增增加了了5cm。第四章章空空心心板上上部结结构通通用图图优化化调整整内容容4、空心心板单单板宽宽度◆国内装装配式式空心心板宽宽度，，主要要有99cm，120cm，124cm，135cm，144cm，148cm六种种，，另另外外，，广广东东院院编编制制有有1.60m宽的的空空心心板板。。◆根据据《通规规》第4.3.1的规规定定，，为为避避免免单单板板上上横横向向同同时时分分配配到到两两个个车车轮轮荷荷载载，，空空心心板板合合理理的的理理论论宽宽度度应应小小于于1.3m。在在相相同同的的横横向向分分布布系系数数下下，，实实现现板板宽宽最最大大化化，，提提高高单单板板承承载载力力。。◆从单单辆辆汽汽车车的的横横向向布布置置来来看看，，其其横横向向轮轮距距为为1.8m，则则空空心心板板合合理理的的宽宽度度应应小小于于1.8m，在在相相同同横横向向分分布布系系数数的的情情况况下下，，实实现现板板宽宽最最大大化化，，这这在在概概率率方方面面是是合合理理的的，，在在断断面面经经济济性性上上也也是是合合理理的的。。但但是是如如此此宽宽的的空空心心板板，，其其顶顶板板、、底底板板厚厚度度需需要要增增加加，，内内腔腔的的型型式式及及尺尺寸寸的的选选择择亦亦成成为为问问题题，，自自重重对对运运输输、、吊吊装装亦亦产产生生影影响响，，会会增增加加施施工工的的成成本本，，故故其其经经济济性性会会打打折折扣扣。。◆参考考08版部部颁颁通通用用图图以以及及有有关关设设计计院院的的通通用用图图，，综综合合考考虑虑施施工工难难易易程程度度、、模模板板重重复复利利用用率率和和经经济济性性等等因因素素。。空空心心板板标标准准图图编编制制选选定定124cm作为为10m、13m、16m预应应力力混混凝凝土土空空心心板板的的宽宽度度。。第四四章章空空心心板板上上部部结结构构通通用用图图优优化化调调整整内内容容5、空空心心板板顶顶底底板板及及腹腹板板厚厚度度的的确确定定考虑虑到到顶顶板板上上有有现现浇浇整整体体化化层层，，顶顶板板厚厚度度仍仍按按采采用用12cm。底板板尺尺寸寸拟拟定定:对于于跨跨中中区区段段，，仍仍布布设设一一层层钢钢筋筋，，下下底底板板厚厚度度可可取取为为12cm。由由于于空空心心板板考考虑虑采采用用单单支支座座，，端端部部底底板板厚厚度度适适当当加加厚厚。。腹板板尺尺寸寸拟拟定定：：经经过过对对腹腹板板裂裂缝缝的的分分析析以以及及综综合合考考虑虑““04规范”荷荷载的变变化，同同时兼顾顾经济、、合理的的原则，，考虑预预应力钢钢束布置置的因素素，跨中中腹板厚厚度采用用16cm，端部考考虑预应应力钢束束锚固的的需要，，腹板厚厚度加厚厚。第四章空空心心板上部部结