16m公路预应力简支空心板梁桥中板设计

16m 公路预应力简支空心板梁桥中板设计

一、 设计资料 1.设计荷载

本桥设计荷载等级确定为汽车荷载：公路Ⅱ级；人群荷载：3.02N/m k 。 2.桥面跨径及净宽

标准跨径：k l =16m 。 计算跨径: l =15.6m 。 板 长：1l =15.96m 。 桥梁宽度：7m+2×0.5m 。 板 宽：2l =0.99m 。 3.主要材料

混凝土：主梁板采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm 混凝土+柔性防水涂层+10cm 沥青混凝土。预应力筋：采用∅s

15.20高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值pk f =1860MPa ，弹性模量

p E =1.95510MPa ⨯，普通钢筋：直径大于和等于12mm 的用HRB335级

热轧螺纹钢筋，直径小于12mm 的均用R235级热轧光圆钢筋。锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。 4.施工工艺

先张法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称张拉。 5.计算方法及理论

极限状态设计法

6.设计依据及参考资料

（1） 交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）。 （2） 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）。 （3） 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

（JTG D62-2004）。

（4） 交通部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。 （5） 《预应力筋用锚具、夹具和连接》（GBT14370-93）。 （6） 《公路桥梁板式橡胶支座规格条例》（JTT663-2006）。 （7） 《桥梁工程》、《结构设计原理》等教材。

（8） 计算示例集《混凝土简支梁（板）桥》（第三版），易建国

主编，人民交通出版社。

（9） 《公路桥涵设计手册梁桥（上）》，徐光辉，胡明义主编，

人民交通出版社。

二、 构造布置及尺寸

桥面宽度为：净—7m+2⨯0.5m （防撞护栏），全桥宽采用8块 C50的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm （中板），边板99.5cm ，宽62cm ，空心板全长15.96m 。采用先张法施工工艺，预应力筋采用∅s

15.20高强度低松弛钢绞线，pk f =1860MPa ，

p E =1.95510MPa ⨯。pd f =1260MPa ，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。

C50混凝土空心板的ck f =32.4MPa ，tk f =2.65MPa ，td f =1.83MPa 。全桥空心板横断面布置如图所示，每块空心板截面及构造尺寸见图2。

桥梁横断面图图1

空心板截面构造及尺寸图2

三、空心板毛截面几何特性计算

1.毛截面面积A（参见图2）

2

2011A=9970-23810-4-28 2.5+8 2.5+852

22π⎛⎫

⎪⎝⎭

⨯⨯⨯⨯⨯

⨯⨯⨯⨯⨯⨯

=6930-760-2512-210+20+20⨯（） =35582 （cm ） 2.毛截面重心位置

全截面对1/2板高处的静矩：

1

2

18818

=2 2.5828++8 2.528++8528-23223S ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯板高［（）（）（）］ 3=2906.6cm

铰缝的面积：

1

1=2 2.58+2.58+5822

A ⨯⨯⨯⨯⨯⨯铰（）

2=100cm

则毛截面重心离1/2板高处的距离为：

1/22906.6

=

=0.8170.8=8A

3558

S d =

≈板高

（cm ）（cm ）mm （向下移） 铰缝重心对1/2板高处的距离为：

2906.6

=29.066100

d =

铰（cm ）

3.空心板毛截面对其重心轴的惯矩

由图3，设每个挖空的半圆面积为'A

'22211

A =d = 3.1440=628(cm )88

π⨯⨯⨯⨯ 半圆重心轴：

440

y=

8.49()84.96cm mm π

⨯==⨯ 半圆对其自身重心O -O 的惯矩为'I ，

'4440.006860.006864017561.6()d cm I =⨯=⨯=

则空心板毛截面对其重心轴的惯矩I 为：

33229970401099700.82[40100.8]417561.6

1212I ⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯⨯-⨯=

2222628[(8.4950.8)(8.4950.8)]100(29.0660.8)-⨯⨯++++--⨯+

2829750443522(3333.3256)70246.41256(204.2161.04)89197.80

=+-⨯+--⨯+- 2834185.27178.670246.4458741.4489197.80=----

64104() 2.20910()2.20910cm mm =⨯=⨯

（忽略了铰缝对自身重心轴的惯矩）

空心板截面的抗扭刚度可简化为图4的单箱截面来近似计算：

挖空半圆构造图 图3

2222

12

44(997)(709)125978176

222(997)2(709)26.2913.56

79

T

b h

I

h b

t t

⨯-⨯-

===

⨯-⨯-+

++

64104

3.16110() 3.16110()

cm mm

=⨯=⨯

四、作用效应计算

1.永久作用效应计算

1.1空心板自重（第一阶段结构自重）

1

g

1

g=49.251(/)

35582610kN m

A r-=

⨯=⨯⨯

1.2桥面系自重（第二阶段结构自重）

2

g

栏杆重力参照其它桥梁设计资料：单侧按6/

kN m计算，桥面铺装采用10cm C50混凝土+柔性防水涂层+10cm沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为：

()

0.17260.172435/

kN m

⨯⨯+⨯⨯=

上述自重效应是在各空心板形成整体后，再加至板桥上的精确地板，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不同的，这