跨径m预应力混凝土简支空心板桥设计

跨径m预应力混凝土简支空心板桥设计

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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C ３0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⨯=。采用先张法施工工艺,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

采用先张法施工,预应力钢绞线两端同时对称张拉。 6.计算方法及理论 极限状态法设计。 7.设计依据 《通用规范》《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。采用后张法施工，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:c ｍ)

图2-3跨中边板断面图(单位：cm ）

三 空心板毛截面几何特性计算

本设计预制空心板的毛截面的几何特性，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何特性计算表

分块号

各分块面积2

cm

A i

重心距上缘cm

Y i

面积矩 3

cm S i

个分块重心距截面重心cm

D i

4

2

,1cm D A I i

i ⨯=

各分块惯

性矩

4

1

cm I

1 -25 １.67 －4１.75 42.79 －

45774．６ -17．36 ２ -700 35.０0 -24５0０ ９.46 -626４4.1

-1４２916.7 ３ -３５０ 4６.６7 －

16334.5 -2.21

-170９.4

-３64．12

4

-50

71.67

-3583.5

-２7.２1 -371０9.２

-48.４2

5 －28２

6 40.00 -１１3０4０

4．46 -5６2１3.7

-６35850 6 8415 ４２.50 ３937６２.5 1．96 35592.4 ７ 53１４

44.4６

2３6262．75

-167768．6

预制中板挖空部分以后得到的截面积,其几何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5c ｍ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,本例为计算方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）恒载内力计算

简支梁恒载内力计算结果见表4-1

表4-１ 载内力计算表

荷载

)//(m kN g i

m l / )/(m kN M •

kN Q /

)8/(22/gl M l )

32/3(24/gl M l

支点)

2/(0gl Q

)4/(4/gl Q l

一期恒载1g 13.285 １５.5 399.12

２９9．34

１03．00 ５1.50 二期恒载2g

4.14

15.５

１２4.03

９３.02 32.01 16.０1

合计1g ＋

17

1

523

392

1３

67.