25m预应力混凝土空心板梁桥设计

25m预应力混凝土空心板梁桥设计

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25m预应力混凝土空心板桥设计计算书

一、设计资料

1.1 主要技术指标

桥跨布置: 3×25.0m。

跨径: 标准跨径：25.0m；

计算跨径：24.60m。

桥面总宽: 15m，横向布置为0.5m+14m+0.5 m

设计荷载：汽车荷载：公路——II级荷载；人群荷载：3.0kN/㎡,安全等级为二级。

1.2 材料

混凝土：空心板采用C50，铰缝采用C40混凝土；栏杆采用C30混凝土；桥面铺装采用C30沥青混凝土和C40防水混凝土。

钢筋：预应力钢筋采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为15.20 mm，公称面积140 mm2,标准强度f pk = 1860 MPa,设计强度f pd =1260 MPa,弹性模量E p = 1.95×105 MPa。

防撞护栏：采用混凝土防撞护栏，线荷载为7.5 kN/m。

1.3 空心板构造

空心板高度0.9 m，宽度1.24 m，各板之间留有0.01 m的缝隙。

1.4构造要点

1.4.1本空心板按部分预应力混凝土A类构建设计。

1.4.2 桥面横坡为2%单向横坡，各板均斜置，横坡由下部结构调整。

1.4.3桥面铺装：上层为0.01 m的C30沥青混凝土，下层为0.12 m的C40防水混凝土，两者之间架设SBS防水层。

1.4.4与之预应力空心板采用先张法施工工艺。

1.4.5桥梁横断面与构造及空心板截面尺寸如图1-1和图1-2

图1-1 桥梁横断面及构造图（单位：dm）

图 1-2 空心板截面细部尺寸图（单位：dm）

1.5设计参数

1.5.1相对湿度75%

1.5.2C50混凝土材料特性：f ck = 3

2.4 MPa, f cd = 22.4 MPa,f tk = 2.65 MPa,

f td = 1.83 MPa；

1.5.3沥青混凝土重度按23 kN/m3，预应力混凝土结构重度按26 kN/m3

计，混凝土重度按25 kN/m 3计。

二、空心板截面特性计算

2.1 毛截面面积

A=140.4×107.3-52.1×80.5-2×[0.5×(62.3+80.5)×17.0]-2×

(30+40.95+110.5+304.15)

=7478.98 cm 2

2.2 毛截面重心位置

全截面对1/2板高处静矩为

sh /2 = 2×[110.5×11.1+30×(

23×6+47.6)+40.95×(23×

9.1+31.2)+304.15×0.9]

= 9148.71cm 3

铰缝面积为 A j = 2×(30+40.95+110.5+304.15) = 971.2 cm 2 毛截面重心离1/2板高处距离为

/2 1.2sh d A

=

= cm 铰缝重心与1/2板高处距离为 j

/29.42A sh d =

= cm

2.3 空心板毛截面对其中心轴的惯性矩计算

33

22332233322140.4107.386.180.5{140.4107.3 1.2[86.180.5 1.2]1212

179.1179.1172179.1179.11722[(32.35)(29.95)]36233623

106106102 1.3857.7792[(48.85) 1.38511.3536231236I ⨯⨯=+⨯⨯-+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯+++⨯+⨯⨯⨯⨯⨯-+⨯+++⨯⨯++33227.7792

99.199.199.129.122.55(29.55)]}363622

10325848.87cm

⨯⨯⨯⨯⨯⨯+++⨯+= 空心板抗扭特性计算时，可将空心板截面近似简化为箱形截面来计算，参照桥梁工程略去中间肋板，将图 1-2所示截面简化成图 1-3。

图 1-3 计算截面抗扭特性简化式

三、永久作用效应计算

3.1 永久作用效应计算

（1） 空心板自重（第一阶段结构自重）g 1

-41=7478.981025=18.697kN/m G ⨯⨯ （）

（2） 桥面系自重（第二阶段结构自重）g 2

人行道及栏杆重力参照其他桥梁设计资料，单侧按12.0kN/m 计算。 桥面铺装采用厚度10cm 的C30沥青混凝土，则全桥宽铺装层每延米长重力为：

0.11423=32.2kN/m ⨯⨯ （）

上述自重效应是在各空心板形成整体后，再加至板桥上的，精确地说由

于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不相同的，本例为计算方便近似按各板平均分担来考虑，则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：

212232.2

5.62 (/)10

g kN m ⨯+=

=

（3） 铰缝自重（第二阶段结构自重）g 3

43g =(971.2+1107.3)1024 2.5884 (/)kN m -⨯⨯⨯= 由此可得空心板每延米总重力g 为：

123i g =g =18.697 (/) =g +g =5.62+2.5884=8.2084 (/)

g=g =g +=26.9054 (/)

I II I II kN m g kN m g kN m ∑（第一阶段结构自重）

由此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表 1-1

3.2 可变作用效应计算