16m后张空心板计算书设计说明书

1 16m 后张空心板计算书设计说明书 第 部分 上部结构 I、设计资料 一、设计标准及材料 标准跨径： 16m 计算跨径： 面净宽： 9+2 设计荷载：汽 20，挂 100 材料：预应力钢筋： 铰线，后张法施工。 非预应力钢筋： 钢筋和 级螺纹钢筋 混凝土：空心板为 心板铰逢为 面铺装为 杆、人行道采用 二、构造与尺寸 50 900/2 2% 图 1梁横断面 （尺寸单位： 图 1面构造及尺寸 （尺单位： 三、设计依据与参考书 结构设计原理叶见曙主编，人民交通出版社 桥梁计算示例集（梁桥）易建国主编，人民交通出版社 桥梁工程（ 1985）姚玲森主编，人民交通出版社 2 公路桥涵标准图公路桥涵 标准图编制组，人民交通出版社 公路桥涵设计规范（合订本） (民交通出版社 公路砖石及混凝土桥涵设计规范（ 部结构的设计过程 一、毛截面面积计算（详见图 1 990 3063 33 77 127） =一 )毛截面重心位置 全截面静距：对称部分抵消，除去下部 357/2（ 2/37 14） +38（ 21 8/2） 28/2（ 21 8/3） 993（ 3/2） =13365 =面积： 2（ 1/275 1/228 38） =99面积的重心及位置为： (向下 ) 则重心距下边缘的距离为： 14 18 上边缘距离为： 90 重心对除去下部 3： 9=(二 )毛截面对重心的惯距 每个挖空半圆 (图 1面积： A=1/282=心： y=4R/(3)=418/(33 半圆对自身惯距： I=A84/8 此可得： 9903/12 9990236293/12 3629 42（ 29/2 2 （ 29/2 22（ 1/12833 1/36283 1573/36） 99（ 2 =、内力计算 （一）、永久荷载（恒载）作用下 1. 桥面系 安全带、栏杆：单侧为 m 桥面铺装： 2（ 3=kN/m (+10=kN/m 2. 铰和接缝： 99+190)104=kN/m 3. 行车道板： 05=kN/m 恒载总重力： g=g1+g2+m 恒载内力计算见表 1 表 1荷载 g (kN/m) L (m) M(kN*m) Q(跨中1/8（二）、基本可变荷载（活载）作用下 1. 荷载横向分布系数 跨中和四分点的横向分布系数按铰接板法计算。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： 4 刚度系数 r=24(b/l)2=b/l)2 式中 I=b=100 L=00T板截面的抵抗 扭刚度。 图 1略去中间肋板） b(1/)+2h/4892（ 90 11/2 7） 2/89（ 1/11 1/14） 2(90 11/2 7)/10=r=002/4342=1 10 10 90 14 99 图 1尺寸单位： 5 按 梁工程（ 1985）附录 表 1 说明： 1、表中值为小数点后三位有效数字。 2、表中 I， 3、竖标值应该绘在板的中轴线处 表 1荷载位置 板号 r ij i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 00 100 100 100 100 100 100 100 100 100 81 158 131 110 093 080 070 063 058 056 59 142 123 107 095 085 078 073 069 068 2 00 100 100 100 100 100 100 100 100 100 58 154 137 114 097 083 073 065 060 058 42 139 127 110 098 088 080 074 071 069 3 00 100 100 100 100 100 100 100 100 100 31 137 137 123 104 090 078 070 065 043 23 127 127 117 103 093 084 078 074 058 4 00 100 100 100 100 100 100 100 100 100 10 114 123 127 116 100 087 078 073 070 1 1 1 1 1 0 0 0 0 6 073 07 10 17 20 12 00 91 84 80 78 5 00 100 100 100 100 100 100 100 100 100 93 097 104 116 123 114 100 090 083 080 95 098 103 112 117 110 100 093 088 085 根据所求得数值作影响线： (如图 1根据各板影响线，在其上加载求得各种荷载作用下 的横向分布系数如下： 汽车荷载作用下： 挂车荷载作用下： 板号 1： 三行汽车 1/2（ 二行汽车： 1/2（ = 100 1/4（ =号 2： 三行汽车： 1/2（ =行汽车： 1/2（ = 100 7 1/4（ =号 3： 三行汽车： 1/2（ =行汽车： 1/2（ = 100 1/4（ =号 4： 三行汽车： 1/2（ =行汽车： 1/2（ = 100 1/4（ =号 5： 三行汽车： 1/2（ =行汽车： 1/2（ = 100 1/4（ = 支点、支点到四分点的荷载横向分布系数 按杠杆法计算（图 1点荷载横向分布系数求得如下 : 1/21/4（ =点到四分点的荷载横向分布系数按直线内插进行。 8 横向分布系数汇总于表 1 表 1荷载 跨中到四分点 支点 三行汽 行汽 2挂 =、活载内力计算 弯矩 汽 汽车 =（ 1+） i中 :（ 1+）为冲击系数，（ 1+） =1+，两列车取 荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和跨中及 1/4点的弯矩影响线（见图 1 跨中弯矩的计算： 60120202汽 =60120120挂 =50(： 60120200130=2汽 =60120200130=9 250 =2)、剪力计算 跨中剪力近似按同一个跨中荷载横向分布系数计算见图 13汽车 =（ 1+） i120120602汽车 =（ 1+） i12012060挂 =25025025050=点剪力： 剪力影响线及横向分布系数见图 1支汽 =（ 1+） i20200 30=支挂 =50505050=： （ 1+） i202060=挂 =505050 50=10 (3)内力组合 内力组合按 “公预规第 规定进行 ，恒载产生的效应与活载产生的效应同号时： 则 荷载组合 S=载组合 S=中： 载重力产生效应 序号 荷载类型 弯 矩 (剪 力 (跨中 1/4处 支点 跨中 1/41 恒载 汽 挂 载 S=4+5 S=4+6 (2)/(1)+(2) 49 53 56 100 54 S 提高（ %） 3 0 0 0 0 10 (3)/(1)+(3) 55 58 61 100 55 11 S 提高（ %） 2 2 3 3 2 11 提高后 S 2 提高后 S 制设计内力 中提高系数详见结构设计原理荷载效应组合 三 、预应力钢筋的设计 (一 )、预应力钢筋截面积的估算 根据桥预规定 ,预应力梁应满足使用阶段应力要求和承载力极限状态的强度条件。故按承载力极限状态来估算，这时预应力钢筋达到抗拉设计强度，砼达到抗压设计强度。后张法预应力砼空心板可以近似地简化。按下列公式来估算预应力钢筋面积： y=h（ 取设计经验值为 则 用直径为 铰线，且采用后张法施工。 n=03/1860140= 按施工和使用阶段估算，钢束数也为 9束左右，选定钢束数 n=9束 二）、预应力钢筋布置 后张法预应力钢筋的布置按 “公 预规 ”的要求，取预应力钢束净距保护层为 束截面重心到板下边缘距离为 9束钢束在板横截面中呈不均匀分布，详见 图1应力钢束沿板跨方向呈直线变化，即保持 四、净截面和换算截面的几何特性计算 （一）换算截面积 h+(y=中 n钢筋弹性模量与砼弹性模量之比 12 n=h=05/04=二）换算截面的重心位置 钢筋换算截面对毛截面重心净距 =算截面对毛截面重心的距偏离： g/算截面重心到截面下缘距离： 算截面重 心到截面上缘距离： 筋重心到换算截面重心距离： 三）换算截面惯距 h+四）截面抗弯模量 I0/0上 =I0/加应力阶段净截面几何特性计算： 假设砼达到 重心距板顶距离 y=板顶边的面积矩 Ahy=220959身惯性矩 留管道面积 1652/4= 重心距板顶距离 y=板顶边的面积矩 A0y=13 混凝土净截面对板顶边的面积矩 94037 凝土净截面 0=j=194037/截面惯性矩 x= i( = =s=x=y=、截面强度验算 以跨中正截面强度验算为例 顶板平均宽： A/ (93 89)/2*7+(89+2*3/11=(详见图 1顶板厚为： 11 8601664 231=说明部分腹板砼参加工作。 由 a(b)近似矩形） x=Ra(b) 186023（ 210 ） 11/23（ 7 210） =符合要求 式中 “公预规 ”取用 14 六、预应力损失计算 按公路桥规规定采用 k=860=1395一）预应力钢束与管道之间摩擦引起的预应力损失 按 “公预规 ”规定计算 k1+=1。 001512。 93)= 二）锚具变形、钢铰线回缩引起的应力损失 L/05/2394=中 *2=12表示预应力钢筋有效长度 05三 )分批张拉时砼弹性压缩引起的应力损失 2my/j ky =（ 1395 53255325103/02+15325 10304=2m16(216)(四 )钢筋松驰引起的预应力损失 395=五）砼收缩徐变损失 按 “公预规 ”附录九计算 t， ） +t， ） /（ 1+15A） 应力损失值 15 计算截面上全部受力钢筋重力处由预加力（扣除相应阶段应力损失），产生的砼法向应力 表示配筋率 =（ y） /A A=1+r2 eA=（ t， ）表示加载龄期为 时砼的徐变系数终值，相对湿度为 75%， =28天查得 =（ t， ）表示自龄期为 时开始计算的收缩徐变终值取用 代入计算得： =（ y） /A=+（ 2= 050 3） /（ 1 15 =六）永存预应力 第一批应力损失 (预加应力阶段 )： s =二批应力损失 (使用荷载作用阶段 )： s =03s=s +s =03=存预应力 y=、跨中截面应力验算 （一）施工阶段正应力验算 1、跨中截面正应力 施工阶段构件在预期应力和自重作用下截面上下缘砼正应力验算 应力限值：混凝土标号 0号，张拉时 R=2号，由附表 1 16 y=( ) +(,s ) A,y =(1260=03/02 030306/03 = 运输、安装阶段正应力计算 03/031 03+06/03 = 2、使用阶段正应力验算 =(yw( ss)Ay =260=荷载组合 : y / (p)/17 =03/(02)+（ 0603(03)+(102/(03) =荷载组合 ： p=y / (p)/03/(02)+（ 0603(03)+ 02/(03) =二）预应力钢筋最大应力 荷载组合 ： y + 0 =（ 06104 =209载组合 ： y + 0 =（ 1395 0604=30