跨径16m预应力混凝土简支空心板桥设计

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：m l k 16= 计算跨径：m l 50.15=

桥面宽度：m 5.0(栏杆）+m 7(行车道))+m 5.0(栏杆) 主梁全长：m 96.15

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防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；铰缝采用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HRB335钢筋。预应力筋为71⨯股钢绞线，直径mm 2.15，截面面

积13902mm ，抗拉标准强度MPa f pk 1860=，弹性模量MPa E p 51095.1⨯=。采用先法施工工艺，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

采用先法施工，预应力钢绞线两端同时对称拉。 6.计算法及理论 极限状态法设计。 7.设计依据

《通用规》《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m 1.1，板厚m 85.0。采用后法施工，预应力混凝土钢筋采用71⨯股钢绞线，直径15.2mm ，截面面积

2139mm ，抗拉强度标准值MPa f pk 1860=，抗拉设计值MPa f pd 1260=，弹性模

量MPa E p 51095.1⨯=。C50混凝土空心板的抗压强度设计值MPa f cd 4.22=，抗拉强度的标准值MPa f td 56.2= 抗拉强度设计值MPa f td 83.1=。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。

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)

图2-3跨中边板断面图（单位：cm）

三空心板毛截面几特性计算

本设计预制空心板的毛截面的几特性，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特性计算表

预制中板挖空部分以后得到的截面积，其几特性按以下公式计算。 毛截面面积∑∑-=ki i c A A A

对截面上缘面积矩 ∑∑-=)()(ki ki i i c y A y A S 毛截面重心至截面上缘距离c

c

s A S y =

毛截面对自身重心轴的惯性矩 ∑∑-=ki i c I I I 1）毛截面积

)

(64.445314

)67.7151067.4657035705267.155(40305.42851092cm A k =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=

π

2）毛截面重心至截面上边缘距离

)(64.445314

)67.7151067.4657035705267.155(40305.42851092cm A

y A A S y i

i

i c

c

s =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=

==

∑∑π

3）毛截面对重心轴的惯性矩

)(10631.44.46313366.16776847991054611cm I I I ⨯≈=-='

+=∑∑

四 作用效应计算

1.永久作用效应计算 1）空心板自重（一期恒载）

)/(285.132510531441m kN A g H =⨯⨯==-γ

2）桥面系自重g 2(二期恒载)

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 厚沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米总重为

)(9.24230.705.0240.710.0m kN =⨯⨯+⨯⨯

上述自重效应是在各空心板铰接形成整体后，再加在板桥上的，精确地说

由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应是不相同的，本例为计算便设桥面系二期恒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：

)(13.47)9.2420.2(2m kN g =÷+⨯= 3）恒载力计算

简支梁恒载力计算结果见表4-1

表4-1 载力计算表

2. 可变作用效应计算

本例中汽车荷载采用公路Ⅱ级荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。《通用规》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4/l 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，支点到4/l 点之间按直线插求得。

（1）跨中和4/l 点的荷载横向分布系数计算

空心板的刚度参数

222)(8.5)(4l

b

I I l b

GI EI r T T ⨯⨯==

π 式中：T T I cm l cm b cm I ;1005.15;110;106.446⨯==⨯=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 I 。

图 4-1 计算T I 的空心板简化图

)(1083.7255.7225.122855.72854224462

22122cm t b t h h b I T ⨯=⨯+⨯⨯⨯=+=

代入刚度参数计算公式的刚度参数

017.001728.0)1550

110(1083.710361.48.5)(42

6

62

2≈≈⨯⨯⨯==l b

GI EI T πγ 按γ查玲森《桥梁工程》（1985年）附录Ⅰ中7块板的铰接板桥荷载横向分布影响线表。由γ=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，计算结果列于表4-2中，据表4-2中画出各板的在横向分布影响线，在其上布载。如下图所示。