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1、桥梁工程课程设计 装配式预应力混凝土简支空心板桥课程设计二一五年六月一、 设计资料1. 根据学号尾号，选定如下：标准跨径（m）10计算跨径（m）9.6空心板全长（m）9.96空心板高度（m）0.54板端与支点距离（m）0.18桥面宽度（m）净7+21.25m人行道= 10m空心板数（块）10预制板宽（m）0.992. 设计荷载：公路II级，人群荷载：3.0kN/m2。3. 材料(1) 结构：空心板采用C40水泥混凝土，重力密度取1=25kN/m3(2) 铰缝：铰缝采用C30细集料混凝土，重力密度取2=24kN/m3(3) 预应力钢筋：采用17股钢绞线，公称直径d=12.7mm，单根截面公称面积
2、为98.7mm2，fpk=1860Mpa，张拉控制应力取0.70 fpk。预应力钢绞线沿板跨长呈直线型布置。(4) 非预应力钢筋：直径大于或等于12mm者采用HRB335级钢筋，直径小于12mm者均采用R235级钢筋。(5) 桥面铺装：采用10cm沥青混凝土，重力密度取2=23kN/m3(6) 人行道：采用C25水泥混凝土，自重单侧1.52kN/m(7) 护栏：采用C25水泥混凝土，自重单侧3.6kN/m。4. 其它参数及要求本桥设计安全等级为三级，结构重要性系数0=0.9，桥梁所处环境条件为I类环境。空心板按全预应力混凝土构件设计。5. 设计依据(1) 公路桥涵设计通用规范（JTG D602
3、004）（简称公桥规）(2) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）（简称公预规）(3) 姚玲森主编桥梁工程（第二版）北京：人民交通出版社，2008.7(4) 贾艳敏、高力主编结构设计原理北京：人民交通出版社，2004.8(5) 易建国主编混凝土简支梁（板）桥（第三版）例一北京：人民交通出版社，2006.9(6) 胡兆同等编著桥梁通用构造及简支梁桥北京：人民交通出版社，2001.3二、 构造形式及尺寸选定本工程桥面净空为净7m+21.25m，全桥宽采用10块C40的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽为99cm，高为54cm，空心板全长9.96m。采用先张法工艺预制
4、，预应力钢筋：采用17股钢绞线，公称直径d=12.7mm，单根截面公称面积为98.7mm2， fpk=1860Mpa，fpd=1260Mpa，Ep=1.95105Mpa。预应力钢绞线沿板跨长呈直线型布置。C40混凝土空心板的fck=26.8Mpa，fcd=18.4Mpa，ftk=2.4Mpa，ftd=1.65Mpa。全桥空心板横断面布置如图2-1，每块空心板截面及构造尺寸见图2-2。图2-1 桥梁横断面（尺寸单位：mm）图2-2 空心板截面构造及细部尺寸（尺寸单位：cm）三、 空心板毛截面几何特性计算1. 毛截面面积根据图2-2求得：2. 毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静矩： 铰缝的面积
5、：则毛截面重心离1/2板高的距离为： （向下偏移）铰缝重心对1/2板高处的距离为：3. 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩图3-1 挖空半圆构造（尺寸单位：cm） 图3-2 空心板截面简化图（尺寸单位：cm）由图3-1，设每个挖空的半圆面积：半圆重心轴：半圆对其自身重心轴的惯性矩：则空心板毛截面对其重心轴的惯性矩：（忽略了铰缝对自身重力轴的惯性矩）空心板截面的抗扭刚度可简化为图3-2的单箱截面来近似计算：4. 检验截面效率指标上核心距：下核心距：截面效率指标：上述拟定的截面是合理的。四、 作用效应计算1. 永久作用效应计算(1) 空心板自重(2) 桥面系自重栏杆自重单侧按1.52kN/m计算，人行
6、道自重单侧按3.6kN/m计算。桥面铺装采用10cm沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为：每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：(3) 铰缝自重(4) 总自重第一阶段结构自重：第二阶段结构自重：总自重：永久作用效应汇总表 表4-1项目作用种类作用计算跨径作用效应作用效应跨中跨支点跨7.476 9.60 86.12 64.59 35.88 17.94 2.9749.634.2625.6914.277.1410.459.6120.3890.2950.1625.082. 可变作用效应计算汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路级的车道荷载由均布荷
7、载和集中荷载两部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，即计算剪力时按桥规车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道折减系数=1，三车道折减系数=0.78，四车道折减系数=0.67，但不得小于两设计车道的荷载效应。(1) 汽车荷载横向分布系数计算(a) 跨中及l/4处的荷载横向分布系数计算空心板的刚度参数：查桥梁工程（姚林森版）附录一，并内插可求得：各板荷载横向分布影响线坐标值表 表4-2作用位置板号1234567891010.313 0.216 0.15
8、1 0.106 0.075 0.055 0.040 0.031 0.026 0.023 20.212 0.213 0.171 0.121 0.085 0.061 0.045 0.035 0.028 0.026 30.151 0.171 0.182 0.150 0.106 0.076 0.055 0.043 0.035 0.031 40.106 0.121 0.150 0.167 0.141 0.101 0.073 0.055 0.045 0.040 50.075 0.085 0.106 0.141 0.162 0.138 0.101 0.076 0.061 0.055 图4-1各板横向分布影响
9、线及横向最不利布载图各板荷载横向分布系数计算如下（参考 图4-1）一号板：两行汽车：人群荷载：二号板：两行汽车：人群荷载：三号板：两行汽车：人群荷载：四号板：两行汽车：人群荷载：五号板：两行汽车：人群荷载：各板荷载横向分布系数汇总表 表4-3板号横向分布系数 12345最大值0.1130.2070.2270.2390.2380.2390.3010.2380.1920.1540.1360.301由表4-3可以看出，两行汽车荷载作用时，4号板的横向分布系数最不利，因为取值如下:两行汽车： 人群荷载：(b) 支点处的荷载横向分布系数计算图4-2 支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图由图4-2可以看
10、出，两行汽车荷载作用时，2号板的横向分布系数最不利，因为取值如下:两行汽车：人群荷载：(c) 支点到l/4处的荷载横向分布系数空心板的荷载横向分布系数表 表4-4作用位置作用种类跨中至l/4处支点汽车荷载0.2390.5人群荷载0.1540(2) 汽车荷载冲击系数计算因为，所以：因此，冲击系数(3) 可变作用效应计算车道荷载由均布荷载和集中荷载两部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值。人群荷载是一个均布荷载，按规范取用，本工程人行道宽度为0.75米，因此。(a) 跨中截面图4-3 简直空心板跨中截面内力影响线及加载图弯矩： 车道荷载：不计冲击： 计冲击： 人群荷载： 剪力：车道荷载：不计
11、冲击： 计冲击： 人群荷载： (b) l/4截面图4-4 简直空心板l/4截面内力影响线及加载图弯矩： 车道荷载：不计冲击： 计冲击： 人群荷载： 剪力：车道荷载：不计冲击： 计冲击： 人群荷载： (c) 支点截面图4-5 简直空心板支点截面内力影响线及加载图汽车荷载最大剪力：不计冲击： 计冲击： 不计冲击： 计冲击： 人群荷载： 可变作用效应汇总表 表4-5作用效应作用种类弯矩 剪力 跨中跨中支点汽车荷载两行不计冲击116.2580.6423.8439.3995.59计冲击160.78111.5132.9751.72132.20人群荷载7.215.410.751.695.413. 作用效应组
12、合空心板作用效应组合计算汇总表 表4-6作用种类编号弯矩 剪力 跨中l/4跨中l/4支点作用效应标准值永久作用效应g(1)86.12 64.59 0.00 17.94 35.88 g(2)34.2625.700.00 14.277.14g=(1)+(2)(3)120.38 90.29 0.00 50.16 25.08 可变作用效应车道荷载不计冲击(4)116.2580.6423.8439.3995.59计冲击(5)160.78111.5132.9751.72132.20人群荷载(6)7.215.410.751.695.41承载力极限状态基本组合1.2(3)(7)144.46 108.35 0.00 60.19 30.10 1.4(5)(8)225.09 156.11 46.16 72.41 185.08 0.81.4(6)(9)4.85 3.64 0.50 1.14 3.64 (10)374.39 268.10 46.66 133.74 218.81 正常使用极限状态作用短期效应组合(3)(11)120.38 90.29 0.00 50.16 25.08 0.7
