毕业设计-宁津新河中桥施工图设计--6x16m预应力混凝土简支空心板桥

2015届毕业生毕业论文（设计）完整CAD，三维模型设计图纸请联系本人Q68661508，参见豆丁备注。HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219题目宁津新河中桥施工图设计6X16M预应力混凝土简支空心板桥院别交通土建工程学院专业土木工程班级学号姓名指导教师二一五年六月原创声明本人程浩郑重声明所呈交的论文“616预应力混凝土简支空心板桥施工图设计”，是本人在导师徐向锋的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。论文作者签字日期2015年6月4日摘要预应力混凝土空心板桥在我国桥梁建筑上占重要的地位，在目前，对于中小跨径桥梁，无论是公路桥梁或者城市桥梁，都在尽量采用预应力混凝土空心板桥，因为这种桥梁具有就地取材，工业化施工，耐久性好，适应性强，整体性好等多种优点，从而决定了本设计中桥型的选择，整个计算的方法。本设计采用预应力简支梁结构，跨径组成为M，其上部结构由主梁，桥16面部分和支座等组成，主梁是桥梁的主要承重构件。桥面部分包括桥面铺装和栏杆等组成，这些构造虽然不是桥梁的主要承重构件，但它们的设计与施工直接关系到桥梁整体的功能与安全，这里在本设计中也给予了详细的说明。下部由盖梁、桥墩等组成，共同支撑了整个下部结构。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在施工及使用过程中恒载以及活载的作用力，采用整体的自重荷载集度进行恒载内力的计算。按照新规范公路级车道荷载进行布置活载，并进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度，正应力及主应力的验算。在设计中通过主梁荷载计算、内力计算、应力钢筋的布置、主梁截面强度与应力验算、支座等设计，完整地构造了一座预应力混凝土简支梁桥，本设计主要计算主跨结构，边跨均以构造图进行设计。关键词预应力，简支空心板梁，先张法,预应力损失,应力验算ABSTRACTPRESTRESSEDCONCRETEHOLLOWSLABBRIDGEPLAYSANIMPORTANTROLEINTHEBRIDGECONSTRUCTIONINOURCOUNTRYATPRESENT,WHENWEESTABLISHTHESMALLANDMEDIUMSPANPERMANENTBRIDGES,NOMATTERHIGHWAYBRIDGESORCITYBRIDGES,WEPREFERTOTHEPRESTRESSEDCONCRETEHOLLOWSLABBRIDGEASITOWNSTHEADVANTAGESOFLOCALMATERIALS,INDUSTRIALIZEDCONSTRUCTION,LONGDURABILITY,WELLADAPTEDANDGOODINTEGRALITYBECAUSEOFTHEADVANTAGES,ICHOOSEPRESTRESSEDCONCRETEHOLLOWSLABBRIDGEINMYPROJECTICHOOSEPREFABRICATEDPRESTRESSEDBEAMSTRUCTUREINMYPROJECT,THESPANOFTHEBRIDGEIS,THEUPPERSTRUCTUREOFTHEBRIDGEISCOMPOSITEDWITHTHEMAIN61MGIRDER,THEBRIDGEDECKSECTIONANDTHEBEARING,THEMAINGIRDERISTHEPRINCIPALBEARINGELEMENTBRIDGEDECKPAVEMENTANDHANDRAILMAKESUPTHEBRIDGEDECKSECTION,THISSECTIONSARENOTTHEPRINCIPALBEARINGELEMENTS,BUTTHEDESIGNANDTHEEXECUTIONHASTHEDIRECTBEARINGONTHESECURITYANDTHEFUNCTIONOFTHEWHOLEBRIDGEANDISHOWTHEDETAILEDINSTRUCTIONSOFTHISSECTIONSINMYPROJECTCAPPINGBEAMSANDPIERSCONSTITUTETHELOWERSTRUCTUREOFTHEWHOLEBRIDGEINTHISPROJECT,THECALCULATIONOFTHEUPPERBRIDGEANALYZEDTHELOADFORCESOFDEADLOADANDLIVELOADEMPHATICALLYWEWILLMEETINTHEPROCESSOFCONSTRUCTIONANDSERVICE,IUSEDTHEWHOLESETOFGRAVITYLOADDEGREETOCALCULATETHEDEADLOADIUSEDTHENEWSTANDARDLANEHIGHWAYIILEVELLOADTOARRANGETHELIVELOAD,CALCULATEREINFORCEMENTOFTHEBRIDGE,ESTIMATETHELOSSOFPRESTRESSDSTEELSTRANDANDCHECKTHESTRENGTH,THENORMALSTRESSANDPRINCIPALSTRESSOFMAINGIRDERCROSSSECTIONINTHEPRESTRESSEDPHASEANDSERVICEPHASEINMYPROJECTOFTHEBRIDGE,ITOTALLYCONSTRUCTEDAPREFABRICATEDPRESTRESSEDCONCRETESIMPLYSUPPORTEDHOLLOWSLABBRIDGEBYCALCULATINGTHEMAINGIRDERLOAD,INTERNALFORCEANDARRANGINGTHESTRESSREINFORCEDANDCHECKINGTHESTRENGTHOFTHEMAINGIRDERANDTHESTRESSANDDESIGNINGTHEBEARINGICALCULATEDTHEMAINSPANSTRUCTUREINMYPROJECTANDDESIGNEDTHESIDESPANSTRUCTUREBYTHESTRUCTUREMAPKEYWORDSPRESTRESSED,SIMPLEHOLLOWBOARDBEAM,PRETENSIONINGMETHOD,PRESTRESSEDPHASE,STRESSCHECK目录前言11预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计11方案比选2桥梁设计原则2111适用性2112舒适与安全性2113经济性2114美观212根据截面，对桥梁综合评估2121连续单箱梁截面2122空心板（梁）截面2123T型梁截面313设计资料3设计依据及参考书314构造及尺寸选定315空心板毛截面几何特性计算4151毛截面面积A（参见图12）4152毛截面重心位置4153空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I516作用效应计算6161永久作用效应计算6162可变作用效应计算7163汽车荷载的横向分布系数计算7164跨中及L/4处的荷载横向分布系数计算8165车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算12166汽车荷载冲击系数计算12167可变作用效应计算13168人群荷载效应15169作用效应组合1717预应力钢筋数量估算及布置19171预应力钢筋数量的估算19172预应力钢筋的布置21173普通钢筋数量的估算及布置2118换算截面几何特性计算23181换算截面面积23182换算截面重心位置24183换算截面惯性矩24184换算截面弹性抵抗矩2419承载能力极限状态计算25191跨中截面正截面抗弯承载力计算25192斜截面抗剪承载力计算26110预应力损失计算301101锚具变形、回缩引起的应力损失301102加热养护引起的温差损失301103预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失301104混凝土弹性压缩损失引起的预应力损失311105混凝土收缩、徐变引起的预应力损失321106预应力损失组合34111正常使用极限状态计算351111正截面抗裂性验算351112斜截面抗裂性验算39112变形验算441121正常使用阶段的挠度验算441122预加应力引起的反拱度及预拱度的设置45113持久状态应力验算471131跨中截面混凝土法向压应力验算48KC1132跨中截面预应力钢绞线拉应力验算48P1133斜截面主应力验算49114短暂状态应力验算521141跨中截面531142L/4截面541143支点截面55115铰缝计算591151铰缝剪力计算591152铰缝抗剪强度验算62116预制空心板吊环计算62117栏杆计算631171栏杆的构造及布置63118支座计算641181选定支座的平面尺寸641182确定支座的厚度661183验算支座的偏转661184验算支座的稳定性672预应力混凝土简支空心板桥下部结构计算6921设计资料69211设计标准及上部构造69212材料69213桥墩尺寸6922盖梁69221荷载计算69222内力计算83223截面配筋设计与承载力校核85224斜截面抗剪承载能力验算8923、桥墩墩柱设计90231作用效用计算90232截面配筋计算及应力验算92结论95参考文献96致谢97前言选择本课题主要是根据建设单位的对于桥梁的功能要求进行设计，满足该桥梁的特定功能，同时考虑到建设成本的等众多因素，桥面上面通行的公路荷载，由于与桥梁连接的道路的等级比较高，既要满足车辆的通行安全，同时必须考虑汽车等的通行顺畅。在接受设计任务时除考虑以上条件，还是需要安全适用，经济，美观，环保。设计时首先依照建设单位设计要求和场地的具体情况，进行方案比选，确定桥梁的整体形式；选取截面形式和具体的尺寸；根据材料的性质，取出截面的最大设计荷载；用承载能力设计值对构件进行配筋；用正常使用设计值进行校核计算；再对桥面板，伸缩缝，支座等细部构件进行配筋验算；最后对下部结构进行拟定尺寸，配筋计算，抗倾覆，抗滑移等验算。本设计的上部构造为616M的预应力混凝土空心板，结构简单，施工容易。本设计采用预制安装（先张法）的施工方法先张法预制构件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照支立模板钢筋骨架成型浇筑及振捣混凝土养护及拆除模板的基本施工工艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用，使构件获得预应力。优点预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便，方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。缺点行车不顺，同时桥梁的运营养护成本在后期较高。1预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计11方案比选简支桥梁的截面形式可以考虑板桥、肋式桥、箱梁桥、T形桥。四种作为比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多反面比选，最终确定桥梁形式。桥梁设计原则111适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。112舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及部分构件，再制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。113经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合考虑到发展远景及将来的养护和维修等费用。114美观一座桥梁，尤其是坐落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应该把美观片面的理解为豪华的装饰。12根据截面，对桥梁综合评估121连续单箱梁截面连续单箱梁截面方案的结构整体性强，坑扭刚度大，适应性强。景观效果好。该方案需要就地浇筑，现场浇筑混凝土及张拉预应力工作量大，全线施工时技术要求较高。122空心板（梁）截面无论对钢筋混凝土还是预应力混凝土板桥来说，跨径增大，实心矩形截面就显得不合理。因而将截面中部部分挖空，做成空心板，不仅减轻自重，而且对材料的充分利用也和理。钢筋混凝土空心板目前使用范围在820M。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便。空心板桥有形状简单，施工方便，建筑高度小等优点，因而在使用较广泛。123T型梁截面T型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大，施工可采用预制吊装的方法，施工进度快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状，景观效果差。相比之下，空心板桥有形状简单，施工方便，建筑高度小，经济等优点，因而在使用较广泛，且施工技术成熟，造价适中，因此，结合工程特点和施工条件，选择空心板截面。13设计资料跨径标准跨径1600M；KL计算跨径L1560M；桥面宽度3754152；设计荷载汽车荷载公路级荷载；人群荷载30KN/M；2环境标准类环境；材料预应力钢筋17钢绞线，直径127MM；非预应力筋采用HRB335，HRB235；空心板混凝土采用C40混凝土；铰缝为C30细集料混凝土；桥面铺装采用C40沥青混凝土；栏杆采用汉白玉栏杆，人行道板为C25混凝土。设计依据及参考书（1）公路桥梁设计通用规范（JTGD602004）；（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（TGD622004）；（3）公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD632007）；（4）公路工程技术标准（JTGB012003）；（5）公路圬工桥涵设计规范（JTGD612005）；（6）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范条文应用算例，袁伦一，鲍卫刚编著，人民交通出版社，2005；（7）钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计原理张树仁，郑绍珪等编著，人民交通出版社，2004；（8）公路小桥涵设计示例刘培文，周卫等编著，人民交通出版社，2005。14构造及尺寸选定本设计桥面净宽为3754152，全桥采用18块C40的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽度为99CM,高62CM,空心板全长1596M。采用先张法施工工艺，预应力钢筋采用17股钢绞线，直径127MM，截面面积。2987M，,预应力钢绞线延板跨长布置。860PKAFM260PDAF5190PEMPAC40混凝土空心板的,，。全8CK4FCD24TKF165TDAFMP桥空心板横断面布置如图11，每块空心板截面及构造如图12。图11上部结构横断面标准布置图图12空心板构造及尺寸尺寸单位（CM）15空心板毛截面几何特性计算151毛截面面积A（参见图12）219196238472575342ACM（）（）152毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静距12771725425452433S板高（）（）21817（CM）3铰缝的面积2112572758ACM铰（）（）则毛截面重心离1/2板高的距离为向下移）12S806374DC板高铰缝重心对1/2板高处的距离为985M铰153空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I由图13，设每个挖空的半圆面积为AR19IIY图13挖空半圆构造尺寸单位（CM）圆空半圆构造尺寸（尺22213856718ADCM半圆重心轴4806806YCM半圆对其自身的重心轴OOERRORNOBOOKMARKNAMEGIVEN的惯性矩I444068031IDC则空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I为3322292780741301567804164597I1042015CMCMM忽略了铰缝对自身重心轴的惯性矩）空心板截面的抗扭惯矩I可简化为图14的单箱截面来近似计算T8962图14计算I的空心板简化图尺寸单位（CM）T2221249869TBHITM10645210645616作用效应计算161永久作用效应计算空心板自重（第一阶段结构自重）G1413710257936/AKNM桥面系自重（第二阶段结构自重）G2人行道及栏杆自重单侧按60KN/M计算。桥面铺装采用等厚度10CM沥青混凝土，则全桥铺装每延米重力为011423322KN/M上述自重效应是在个空心板形成整体后，再加至板桥上的，精确的说，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不一样的，本设计为计算方便，近似按各板平均分摊来考虑，则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为（KN/M）45621836G2铰缝自重（第二阶段结构自重）G3M/K59024165873N所以空心板每延米总重力G为（KN/M）（第一阶段结构自重）93G1I（KN/M）（第二阶段结构自重）8522I（KN/M）7510823697GGTI由此可计算出简支空心板永久作用自重效应），计算结果见下表，即表11表11永久作用效应汇总表作用效应M（K）作用效应（K）作用种类项目作用G（KN/M计算跨径LM跨中（）82GL32G41L跨支点LGL41跨（跨中G79461560241721811261983099G281515608563642221961098GGG107511560327052452883864193162可变作用效应计算本设计汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路级的车道荷载由Q0751057875KN/M的均布荷载和KNK8167505618301PK的集中荷载两部分组成。在计算剪力效应时，集中荷载标准值P应乘以12的系数，K即计算剪力时按桥规车道荷载的均布荷载应N162081P2KK满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道折减系数1，四车道折减系数067，但不得小于两设计车道的荷载效应。163汽车荷载的横向分布系数计算空心板跨中和L/4处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算。支点至L/4点之间的荷载横向分布系数按直线内插求得。164跨中及L/4处的荷载横向分布系数计算首先计算空心板的刚度参数22B584TTEIIGLL（11）由前面计算得1042IM104265TIMB100CM1000MML156M15600MM将以上数据代入得22B584TTEIIGL得刚度系数后即可按其查桥梁工程（第二版人民交通出版社）附录铰接板荷载横向分布影响线竖标表中9板的铰接板桥荷载横向分布影响线表，由001及002内插得到001360时1号至9号板在车道荷载作用下的荷载分布影响线值，计算结果列于表12中。表12各板荷载横向分布影响线坐标值表板号作用位置1234567891019501650130010400820065005200420034201650161013801090087006900550044003530130013801390121096007600610048003940104010901210126011000880070005600445008200870096011001180104008300650053600650069007600880104011301000079006370052005500610070008301000109009800788004200440048005600650079009801080097由表12画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载,求得两车道下各板的横向分布系数，各板的横向分布影响线及横向最不利布置见图15，由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算1号至9号板的横向分布影响线坐标值。各板的横向分布影响线计算如下，（参照图15）1号板，车辆荷载1825040714702/MCQ人群荷载1958170CR2号板，车辆荷载9623/CQ人群荷载7064CR3号板，车辆荷1MCQ）（人群荷载430CR4号板，车辆荷载96920/CQ人群荷载118CR5号板，车辆荷载1450709/MCQ人群荷载0630CR6号板，车辆荷载8918572/1CQ人群荷载856CR90034003500390044005300630078009701071000270028003100360042005100620077009611002200230025002900340041005000620078120018001900200023002800330040005000621300150015001700190019002700330041005114001300130014001600160023002800340042150011001100120014001500190023002900361600090010001100120014001700200025003117000800090010001100130015001900230028180008000800090011001300150018002200277号板，车辆荷载187010670832/1MCQ人群荷载9053CR8号板，汽车荷载356/CQ人群荷载024CR9号板，车辆荷载1740810497/1MCQ人群荷载638035CRQ人01478091号板Q人1801301800165016439012092号板01320139015084013号板014018015012096014号板0820830920120190760135号板1801301800670760150130790156号板180130180053083019016070197号板180130180043058096015070238号板18318035070960140780289号板080480710195051076056065图15各板横向分布影响线及横向最不利布置（尺寸单位CM）由上述所得，汽车荷载横向分布系数的最大值，人群荷载的最大值190MCQ。因此，空心板跨中和L/4处的荷载横向分布系数偏安全的取，1950MCR190MCQ。R165车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由图16,46号板的横向分布系数计算如下图16支点处荷载横向分布影响线及不利荷载布载图车辆荷载1052CQM人群荷载R空心板的荷载横向分布系数汇总于表14表14空心板的荷载横向分布系数表166汽车荷载冲击系数计算2桥规规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。按作用种类作用位置跨中至L/4处支点汽车荷载019905人群荷载01950结构基频F的不同而不同，对于简支板桥2CEFILM（12）当F14HZ时，045；当15HZF14HZ时，01767F00157式中L结构的计算跨径（M；E结构材料的计算模量（2/NM结构跨中截面的截面的截面惯矩（）CI4结构跨中出的单位长度质量（KG/M，当换算为重力单位是为,M2/NSM/CGGG结构跨中处每延米结构重力（N/MG重力加速度，298/MS由前面计算得M/1075K71503NNL156M345422CCI由公预规查的C40混凝土的弹性模量,代入公式得310EMPA43489/7526152GLML2F3564C2CGEII则01767434001570244，11244167可变作用效应计算计算车道荷载引起的空心板跨中及L/4截面的效应（弯矩和剪力）时，均布荷载Q满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载（或）只作用于KKPK一个影响线中一个最大影响线峰值处，见图17PK168KNQK7875KN/M跨中弯矩影响线跨中剪力影响线1/4截面弯矩影响线L/4截面剪力影响线PK2016KNL/439M3L/417ML439K12L4LL283042M2L/2L/2K12L4L2L8195123L162925K123L16L3L2322815PK1434K12343L/443875图17简支空心板跨中及截面内力影响线及加载图跨中截面弯矩（不计冲击时）KKYPQM汽车道荷载不计冲击67189316423087519067YPQMKKMKN汽计入汽车冲击67149381645308719067241YPQKK汽M剪力不计冲击39150629518719067PQMKYV汽计入冲击1590162958719067241PQKY汽L/4截面（参照图17）弯矩（不计冲击时）MKKYPQM汽不计冲击时01892516852719067KK汽计入冲击时7210952816528719067241YPQMKK汽M剪力（不计冲击时）KKV汽不计冲击时624/316203875419067YPQKK汽计入冲击6304/1203875419067241PQMKYV汽支点截面剪力计算支点截面由于车道荷载产生的效应时，考虑横向分布系数延空心板跨长的变化，同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作于相应影响线中一个最大影响线的峰值处。见图18不计冲击系数50162083917854/619052/1875190汽V11693KN计入冲击荷载时4364汽V168人群荷载效应人群荷载是一个均布荷载，其大小根据设计条件取为。本设计人行道宽度2KN/M03为净宽15M，因此。人群荷载效应计算如下（参见图17M/K5431QN人及图18）跨中截面弯矩M/K7264305190QMNMM人人人19VV人人人100917083支点剪力影响线050246024605汽车的M2车图L/439Q人QK人群荷载M人图0195019513XL413图18支点截面剪力计算简图截面4L弯矩MK02815241950QMNMM人人人剪力V37V人人人支点截面剪力NK1350891754019465218754190人可变作用效应汇总于表15中表15可变作用效应汇总表弯矩M（KNM剪力V（KN作用种类截面位置作用效用弯矩L/4跨中L/4支点不计冲击系数1186789011539246211693车道荷载四行（1）14767110721915306314546人群荷载2672002171385513169作用效应组合按桥规公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用于不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为001124084UDGKQKQJKSSS（13）式中结构重要性系数，本桥单跨跨径在5M20M之间，0900效应组合设计值；UDS永久作用效应标准值；GK汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值；1Q人群荷载效应的标准值。JKS按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合作用短期效应组合表达式1070SDGKQKQJKSS（14）式中作用短期效应组合设计值；SDS永久作用效应标准值；GK不及冲击的汽车荷载效应标准值；1Q人群荷载效应的标准值；JKS作用长期效应组合表达式15104LDGKQKQJKSS式中各符号的意义见前面的说明。桥规还规定结构构件当需要进行弹性阶段截面应力计算时，应采用标准效应组合，即此时各作用效应的分项系数及组合系数应取为10。效应组合表达式为161GKQJKSS式中S标准效应组合设计值；，永久作用效应、汽车荷载效应（计入汽车冲击力）、人群荷载效GKS1QKJS应的标准值。根据计算得到的作用效应，按桥规各种组合表达式可求得各效应组合设计值，现将计算汇总于表16中。表16空心板作用效应组合计算汇总表弯矩（KNM剪力V（KN序号作用种类跨中L/4跨中L/4支点G2417218129030996198G85636422010982196永久作用效应GKGS3270524528041938386不计冲击1Q1186789011539246211693车道荷载（1）14767110721915306314546作用效应标准值可变作用效应人群荷载1QKS26702002171385513（1）2G39246294340503210063（2）Q4JK20674155012681428820364（3）108S29902242192431575承载能力极限状态基本组合UDSUD（）（6291471772873975131002（4）GK3270524528041938386（5）107QS83076231107717238185（6）K2672002171385313正常使用极限状态作用短期效应组合SDS4S43682327611248630117084（7）GKS3270524528041938386（8）04QJ474735606169854677（9）1K1068801068154205使用长期效应组合LDS7L（）（）（）385228889684533213268（10）GK327052452804938386（11）QJS14767110721915306314546（12）1K2672002171385513弹性阶段截面应力计算标准效应组合SS（10）（11）（12）5014237602208639412344517预应力钢筋数量估算及布置171预应力钢筋数量的估算本设计采用先张法预应力混凝土空心板构造形式。设计时它应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。在这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全储备。因此，本设计在预应力混凝土桥梁设计中，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量，再由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋数量。本设计以部分预应力A类构件设计，首先按正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力PEN按公预规631条，A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉应力，并符合以下条件在作用短期效应组合下，应满足要求。07STPCTKF式中在作用短期效应组合作用下，构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉STSDM应力；构件抗裂验算边缘混凝土的有效压应力。PC在初步设计时和可按下列公式计算STPC17STSTMW18PEPCNA式中A，W构件毛截面面积及对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩；预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心距，可预先假定。PEPPEYA代入即可求得满足部分预应力A类构件正截面抗裂性要求所需的有07STPCTKF效预加力为191SDTKPEPMFNAW式中混凝土抗拉强度标准值。TKF本设计，预应力空心板桥采用C40，,由表16得，24TKAFMP,空心板毛截面换算面积M1082436824366SDNNM,7CM17A假设,则36334505015017IWYCM下4PAC1726PPEAM（带入得NN837210526310374482666PE则所需预应力钢筋截面面积为PA110PEPCONLN式中预应力钢筋的张拉控制应力；CON全部预应力损失值，按张拉控制应力的20估算。L本设计采用17股钢绞线作为预应力钢筋，直径127MM,公称截面面积，2987M，。860PKAFM260PDAF5190PPAEM按公预规，现取，预应力损失总和近似假定为20张5CONTK7CTKONF拉控制应力来估算，则2CONCONPELCONPEM830167083220NAP采用9根17股钢绞线，即钢绞线，单根钢绞线公称直径面积,则S2987M满足要求。2PM38172预应力钢筋的布置12预应力空心板选用7根17股钢绞线布置在空心板下缘，,延空心板跨40PA长直线布置，即沿跨长保持不变，见图19。预应力钢筋布置应满足公40PA预规要求，钢绞线净距不小于25MM,端部设置长度不小于150MM的螺旋钢筋等。278622,572,57R194预应力钢筋普通钢筋9838783841510,55555515,515455图19空心板截面钢筋的布置（尺寸单位CM）173普通钢筋数量的估算及布置1在预应力钢筋数量已经确定的情况下，可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋数量，暂不考虑在受压区配置预应力钢筋，也暂不考虑普通钢筋的影响。空心板截面可换算成等效工字形截面来考虑由2238143854KBCMH（得15KKCM3434282068325671804121953KCMBH（把代入，求得415KKCM349KBHCM,0KH80456B则得等效工字形截面的上翼缘板厚度FH3128KFYCM上（等效工字形截面的下翼缘板厚度F40KFHYC下（9235678BFKM等效工字形截面尺寸见图110。BF9278HF10840HF10862图110工字型截面尺寸图尺寸单位CM估计普通钢筋时，可先假定,则由下式可求得受压区高度X,设FXH。0624580PCHMA（由公预规00UDCFXMBH，C40，。由表16，跨中9184CDAMP,MN629K626UD90FB代入上式得2580418906整理后得6212求得,且M108H35F00423BHM说明中和轴在翼缘板内，可用下式求得普通钢筋面积SA2FCDS850280163594BAASPD因此普通钢筋选用HRB335，。SDAFMP61SPAE按公预规，203754837SBHM普通钢筋采用，5122614SA普通钢筋布置在空心板下缘一排（截面受拉边缘），延空心板跨长直线布置，钢筋重心至板下缘40MM处，即。0SAM18换算截面几何特性计算有前面计算已知空心板毛截面的几何特性。毛截面面积,毛截面231740AM重心轴至板高的距离D7MM向下），毛截面对其重心轴惯性矩。12645I181换算截面面积01EPESSAA0625394CEP2PM382415SESCA2370AM带入得20M347856138164182换算截面重心位置所有钢筋换算截面对毛截面重心的静矩为01331074130746826562956EPPESSSM（）A（）（）A（）（）（）（换算截面重心至空心板毛截面重心的距离为向下移）10934570OMDSA（则换算截面重心至空心板截面下缘的距离为1329OLY6（换算截面重心至空心板截面上缘的距离为1073OUM换算截面至预应力钢筋重心的距离为12945OPE（换算截面至普通钢筋重心的距离为170OSM（183换算截面惯性矩222001P0101610453A7683576578EPESSIMADEAE）184换算截面弹性抵抗矩下缘163001523853097OLLIWMY上缘10016341UI19承载能力极限状态计算191跨中截面正截面抗弯承载力计算跨中截面构造尺寸及配筋见图19。预应力钢绞线合力作用点到截面底边的距离，普通钢筋离截面底边的距离，则预应力钢筋和普通钢筋40PAM40SAM的合力作用点到截面底边的距离为2805612830SDPDPFAFA（064PSHM采用换算等效工字形截面来计算，参见图11，上翼缘厚，上翼缘工作108FMH宽度，肋宽B278MM。首先按公式判断截面类9FBPDSDCDFFAB型1260832056127984918PDSDCFANBH所以属于第一类截面，应按宽度的矩形截面来计算其抗弯承载力。由FMB计算混凝土受压区高度0X111PDSDCDFFAFB得01260832056497108145823PDSDCFFBMFABMMHH（将代入下列公式计算出跨中截面的抗弯承载力7UDM0561849071822UDCFMBH6095871597845196DNMKNMMKNM（028D计算结果表明，跨中截面抗弯承载力满足要求。192斜截面抗剪承载力计算1921截面抗剪强度上、下限复核选取距支点H/2处截面进行斜截面抗剪承载力计算。截面构造尺寸及配筋见图19。首先先进行抗剪强度上、下限复核，按公预规529条NVKBHF1050CU3D0式中验算截面处的剪力组合设计值（KN），由表16得支点处剪力及跨中截面剪力，内插得距支点H/2310MM处的截面剪力DV31028732961K6DVN截面有效高度，由于本设计预应力钢筋和普通钢筋都是直线配置，有效高度0H与跨中截面相同，；058HM边长为150MM的混凝土立方体抗压强度，空心板为C40，则,CUKF,40MPA；165TDFB等效工字形截面腹板的宽度，B278MM。代入上式092618DKNV（）354075208（）计算结果表明空心板截面尺寸符合要求。按公预规5210条M/K281650278610521BHF105230TD23N式中，为预应力的提高系数，取10。125是按公预规5210条，板式受2弯构件可乘以125提高系数。由于，3092618125016527801628KDKNNV并对照表16中沿跨长各截面的控制剪力组合设计值，在L/4至支点的部分区段内应按计算要求配置抗剪箍筋，其他区段可按构造要求配置箍筋。为了构造方便和便于施工，本设计预应力混凝土空心板不设弯起钢筋，计算剪力全部由混凝土及箍筋承受，则斜截面抗剪承载力按下式计算1120DCSV31230,45126CSUKSVVBHPF式中，各系数按公预规527条规定取用异号弯矩影响系数，简支梁；110预应力提高系数，本设计为部分预应力A类构件，偏安全取；2210受压翼缘的影响系数，取；33P纵向钢筋的配筋率，8310562709P箍筋的配筋率，箍筋选用双股，SVSVABS1，2104578SVAM（则写出箍筋间距的计算式为VS26213,020ACUKSVVDPFBHSV2262201948157805M；,40CUKFMPA箍筋选用HRB335，则；280SVFMPA取箍筋间距，并按公预规要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍15VSM梁高范围内，箍筋间距取100MM。配箍率MIN708308012215SVSVABS（按公预规9313条规定，HRB335，）INSV在组合设计剪力值的部分梁段，可只按构302011628DCDVFBHKN造要求配置箍筋，设箍筋仍选用双肢，配箍率取，则由此求得构造配SVMINS箍的箍筋间距。MIN57084921SVVASB取。20V经比较和综合考虑，箍筋延空心板跨长布置如图111。14X032017X5236220X41596/278L/2780H/1图111空心板箍筋布置图（尺寸单位CM）1922斜截面抗剪承载力计算由图111，选取以下三个位置进行空心板斜截面抗剪承载力计算距支座中心H/2310MM处截面，7490M距跨中位置处截面（箍筋间距变化处）；390M距跨中位置处截面（箍筋间距变化处）。156计算截面的剪力组合设计值，可按表16由跨中和支点的设计值内插得到，计算结果列于表17。表17各计算截面剪力组合设计值截面位置M支点78074906540390跨中0剪力组合设计值DVKN310022961827207171612873（1）距支座中心H/2310MM处截面，即7490M由于空心板的预应力筋及普通钢筋是是直线筋，故此截面的有效高度取与跨中近似相同，其等效工字形截面的肋宽278MM。由于不设弯起钢筋，因058HMB此，斜截面抗剪承载力按下式计算0DCSV（113）31230,V45126CSCUKSVBHPF式中，B278MM,10258M869750P此处，箍筋间距，。VSM1270SVA则MIN18651270SVSVAB,40CUKFMPASVFPA代入得31230,V45126CSCUKSVBHPF078094056284236CSKN09182564236DCSKNVKN抗剪承载力满足要求距跨中截面处30M此处，箍筋间距，。2VS176DMIN1570823080122SVSVAB斜截面抗剪承载力31230,V456CSCUKSVBHPF1045078294028328476KCSVN091K46KDCSNN斜截面抗剪承载力满足要求。距跨中截面距离处6540M此处，箍筋间距，。1VS28476DVKMIN783012250SVSVAB斜截面抗剪承载力31230,456CSCUKSVBHPF14782940372832867CSVKN09026367DCSKNVKN计算表明均满足斜截面抗剪承载力要求。110预应力损失计算本设计预应力钢筋采用直径为127MM的17股钢绞线，5190PEMPA，控制应力取1860PKFMA086032CONPKFA1101锚具变形、回缩引起的应力损失预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度，设台座长L50M,采用一端张拉及夹片式锚具，有顶压时，则4LM524190650LPLEMPAL1102加热养护引起的温差损失先张法预应力混凝土空心板采用加热养护的方法，为减小温差引起的预应力损失，采用分阶段养护措施。控制预应力钢绞线与台座之间的最大温差，215TC则321530LTM