桥梁工程毕业设计：预应力混凝土空心板桥

1 方案拟订与比选

1.1 设计资料

（1）技术指标：汽车荷载：公路-Ⅱ级

桥面宽度：净7.0+2×1.0m（人行道）

（2）设计洪水频率：百年一遇；

（3）通航等级：无；

（4）地震动参数：地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，相当

于原地震基本烈度VI度。

1.2 设计方案

鉴于展架桥地质地形情况，该处地势平缓，桥全长较短，故比选方案主要采用简支梁桥和连续梁桥形式。根据安全、适用、经济、美观的设计原则，我初步拟定了两个方案。

1.2.1 方案一：预应力混凝土空心板桥

本桥上部构造为6х16m的预应力混凝土空心板，结构简单，施工容易。

本桥采用预制安装（先张法）的施工方法：先张法预制构件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照支立模板——钢筋骨架成型——浇筑及振捣混凝土——养护及拆除模板的基本施工工艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用，使构件获得预应力。

优点：预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。

采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便，方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。

缺点：行车不顺，同时桥梁的运营养护成本在后期较高。

图1-1 空心板桥布置图

1.2.2 方案二：预应力混凝土连续箱型梁桥 跨径分布：3х32m

箱形截面整体性好，结构刚度大，变形小，抗震性能好，主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适。

施工采用预制安装的施工方法，设计施工较成熟，施工质量和工期能得到有效控制，该种桥型传力明确，计算简洁。

箱形截面有较大的抗扭刚度，整体性好。同时主桥线条明确，结构稳定，梁的等截面外形和谐，各比例协调，造型朴实。

图1-2 连续箱梁布置图

45

35

25

15

8

25

1.3 方案比选

表1-1 各方案主要优缺点比较表

通过对比，从受力合理，安全适用，经济美观的角度综合考虑，方案一:预应力混凝土空心板桥为最佳推荐方案。此方案，采用预应力混凝土空心板，结构简单，节省材料，经济合理；采用预制装配的施工方法，施工方便，周期短；而且桥型流畅美观。

2 毛截面几何特性计算

2.1 基本资料

2.1.1 主要技术指标 桥跨布置:6⨯16 m 。 标准跨径：16.00 m 。 计算跨径：15.56 m 。

桥面总宽:9m=7+2×1.0 m （人行道）。 设计荷载：公路-Ⅱ级 2.1.2 材料规格

预应力钢筋17⨯钢绞线，直径15.2mm,截面面积139.0mm 2 ，弹性摸量p E =1.95× 105 MPa ,抗拉强度标准值pk f = 1860 MPa, 抗拉强度设计值pd f =1260 MPa;普通钢筋

335,235HRB R 抗拉强度标准值sk f = 335 MPa, 抗拉强度设计值sd f =280 MPa S E =2.0×105

MPa;空心板块混凝土采用C40, 弹性模量取3.25×104 MPa, 抗拉强度标准值cd f =18.4 MPa, 抗拉强度设计值tk f =2.40 MPa;

2.1.3 设计规范

（1）JTJ01-1997.公路工程技术标准［S ］.北京:人民交通出版社,1997 简称《标准》 （2）JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范［S ］.北京:人民交通出版社,2004.

简称《桥规》

（3）JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范［S ］.北京:人民交通出版 社,2004.简称《公预规》

（4）JTG D60-1985.公路桥涵地基与基础设计规范［S ］. 北京:人民交通出版社,1985.（5）邵旭东.桥梁工程（上、下册）［M ］.北京:人民交通出版社,2004.

2.2 截面几何尺寸图

本桥主梁采用124cm 空心板，桥宽9m ，选用5片主梁和两片边梁。 2.2.1桥面横断面布置图

图2.1 横断面图

2.2.2板块结构几何尺寸

(a) 中板跨中截面

(b) 边板跨中截面

图2.2 截面几何尺寸图2.3 毛截面几何特性计算

2.3.1毛截面面积

225539)355882

1

30

321

5521(2)232122395516(275124cm A h =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯=

2.3.2毛截面重心位置 全截面对1/2板高的静矩：

]321

3.893935

.55.55.521)235275(35525.25.55.25.2325.25.22130325275(30321)25275(5521

2cm S =⨯

⨯⨯--⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⎢⎣⎡⨯--⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯⨯=板高

铰缝的面积：

2529)355882

130321552122cm A =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=（铰

毛截面重心离1/2板高处的距离：

()↓==

=

cm A S d h 614.15539

3

.8989h

2

1

板高

铰缝重心对1/2板高处的距离：

cm d 9.16539

3

.8989==

铰 2.3.3空心板毛截面对其重心轴的惯矩

()()

()

轴的惯性矩忽略了铰缝对自身重心4

10462

223232

3109883.3109883.3)614.19.16(529)614.14323()614.14323(23232122312121614.197812978614.1751241275124mm cm I ⨯=⨯=+⨯-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++++⨯⨯⨯⨯-⨯⨯-⎥

⎦

⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯=

空心板的抗扭刚度可简化为图2-3的单箱截面近似计算：