预应力空心板上部结构计算

预应力空心板上部结构计算

第一章

前言

设该桥所在地区为新建工程中的一座3跨桥梁，在经过桥型方案比选后，选用预应力空心板简支梁桥，每跨16米，共3跨。由于横向尺寸较整，故设计的空心板截面尺寸采用常见的结构形式。

计算书分为上部结构与下部结构两个部分。上部结构部分包括尺寸拟定、应力分析、横向分布系数的计算、荷载的分布与组合、内力计算、特殊截面的剪力与弯矩的求得、预应力混凝土的配筋、钢筋束的分布、预应力损失的计算与组合、各截面的验算。下部结构由于学校课程里接触的不多，自己探索着并结合与指导老师的探讨完成。包括支座的尺寸与计算、支座下盖梁的尺寸拟定，支座反力与弯矩的计算组合、荷载的布置、其配筋与验算、桩的计算与地基承载力的计算。

虽然平时也有过桥梁的课程设计，但我通过做毕业设计中学到了许多书本上学不到的东西。结合所学专业知识与实际考虑的情况，我完成了这份计算书。

预应力空心板上部结构计算

2.1. 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Ⅰ级；护栏：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：9m+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

12.7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。

2.2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1所示，每块空心板截面及构造尺寸见图2。

2.3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：

11

=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 )88π⨯⨯⨯⨯

半圆重心轴： 440y=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

1212

I ⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯⨯-⨯=

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