16m预应力空心板梁设计计算书-桥梁博士

1.工程概况

明华东港桥位于六灶镇明华东港上，全长16m，上部结构采用16m先张法预应力空心板梁。桥面宽12.6m，设计荷载为公路Ⅱ级。

图1 桥梁横断面图（单位：cm）

2.设计依据和内容

2.1设计依据

2.1.1

2.1.2

2.2设计验算内容

2.2.1 上部结构正常使用状态正截面抗裂验算

2.2.2 上部结构结构刚度验算

2.2.3 上部结构承载能力极限状态正截面强度验算

2.2.4 下部结构桥台桩基验算

3.技术标准

3.1技术标准

3.1.1道路等级：

3.1.2桥梁宽度：全桥总宽12.6m，包括0.3m栏杆+12.0m机动车道+0.3m栏杆。

3.1.3行车道数：3车道；

3.1.6荷载标准：公路Ⅱ级，冲击系数取0.3

3.2设计规范

3.2.1《公路工程技术标准》

3.2.2《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

3.2.3《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

3.2.4《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）

4.设计参数

4.1主要材料及其设计参数

4.1.1 混凝土各项力学指标见表1

表1 混凝土材料力学性质表

4.1.2普通钢筋

采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋，直径：8～32mm

弹性模量：Ⅰ级210000 Mp/Ⅱ级200000 Mp

标准强度：Ⅰ级240 Mpa/Ⅱ级340 Mpa

热膨胀系数：0.000012

4.1.3预应力钢筋

其主要力学性能指标列表如下表2～3。

表2预应力钢筋力学性能指标表

表3预应力钢筋计算参数表

4.2设计荷载取值

4.2.1恒载

4.2.1.1一期恒载

一期恒载：主梁重量按设计尺寸计，混凝土容重取25KN/m3。

4.2.1.2二期恒载

二期恒载为桥面防撞护栏、分隔带护栏等及桥面铺装。

其中：桥面铺装为9㎝钢筋混凝土+4cm沥青混凝土，混凝土容重按25KN/m3计，沥青混凝土按2325KN/m3计

表2 二期恒载计算表

4.2.2活载

计算荷载:公路Ⅱ级，三车道加载，横向分布系数采用铰接板法计算，计算结果见下表

表3 横向分布系数

I计算

附：抗扭惯矩

T

参照《桥梁工程》，略去中间肋板，把截面简化成下图计算空心板的抗扭刚度：

T I ==-⨯+-⨯-⨯-⨯=+08

.0)1.099.0(21.0)08.082.0(2)08.082.0()1.099.0(42242

22122t b t h h b 0.04683M4

5. 上部结构计算概述 5.1

计算方法

设计计算采用采用《桥梁博士》计算。先计算单梁的最不利横向分布系数，再取单梁进行纵向静力分析，结构离散图见下图。

0.080.08

0.07

0.07

0.06

0.05

1234567891011121314

15

16171819202122

图2. 结构离散图

5.2

施工方法

本桥主梁采用台座预制架设施工。

5.3 上部结构计算结果与结论

按《公路桥涵设计通用规范》要求，验算承载能力极限状态下基本组合，正常使用状况

短期效应组合。根据计算结果(见附件一、附件二)可以得出，本桥的抗裂性、强度、刚度均满足规范要求。

6. 桥台桩基计算

桥台采用墙式墩、承台预制桩形式，承台尺寸为12.6m ×2.4m,每个承台布置2排14根400×400mm 预制方桩，具体构造见下图：

1、 上部结构恒载支反力：1572KN

2、 汽车最大支反力：641KN

3、 桥台与承台自重：1450KN

4、 台后恒载土压力与汽车活载土压力计算

台后土高3.82m ，台后填土为压实粉煤灰，内摩擦角取23，容重为18KN/M3 汽车荷载的换算等代均布土层厚度计算

γ

O BL G h ∑=

式中：O L 为破棱体长度，对于台背为竖直时， θHtg =0L H=3.82m

+-=ωθtan tg )tan )(tan tan (cot αωωϕ-+

式中 o

5.34232/230=++=++=ϕδαω B=12.6m 计算得：θtg ＝0.759 θHtg =0L =3.82×0.759=2.9m 在破棱体内只能放两个重轴，按3车道计算，故

∑G ＝3×280×0.5=420KN,

m h 63.018

9.26.12420

＝⨯⨯=

根据通用规范4.2.3条，压实土的恒载土压力公式为22

1

rh E λ=

其中：)2

45(tan 2

ϕ

λ-

=o

＝0.39,

故：22

1

rh B E λ=

＝0.5×0.39×18×12.6×（3.82＋0.63）2=876KN 对承台底矩M=876×4.45/3=1300(KN-M)

由以上各单项荷载，可以计算出承台底面中心处最不利荷载： N=1572+1450+641=3663KN M=1300KN-m H=876KN 根据多排桩 “m ”计算出单桩桩身最大内力值,最大弯距发生在冲

刷线下6m 处

N=270KN,M=57KN-m 5、极限强度验算

经计算，在上述内力组合下截面抗力NR = 836 KN> Nmax=270KN,截面强度合格。

6 、正常使用极限状态裂缝验算

经计算，在上述内力组合下截面裂缝宽度δf = 0.12mm<[δ]= 0.2mm,截面抗裂验算

合格。