13.8m预应力混凝土空心板桥毕业设计计算书

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1、13.8m预应力混凝土空心板桥毕业设计计算书 13.8m 1 一、设计资料 1.技术标准 本桥设计荷载等级确定为汽车荷载：大路级；人群荷载：3.02N/m k 。环境标准：类环境。平安等级：二级 2.桥面跨径及净宽 标准跨径：k l =14m 。 计算跨径: l =13.8/2m 。 板 长：1l =6.9m 。 桥梁宽度：2.5+3.75*2+0.5*2m 。 采纳混凝土防撞护栏，自重按单侧线荷载7.5KN/m 板 宽：2l =0.99m 。 3.主要材料 混凝土：预应力混凝土空心板采纳C50混凝土，铰缝采纳C40混凝土，桥面铺装采纳100mmC40防水混凝土，80mm 厚C30沥青混凝土。

2、混凝土重度取25KN/m ，沥青混凝土重度23KN/m 。预应力筋：采纳?s 15.20高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值pk f =1860MPa ，弹性模量p E =1.95510MPa ?，一般钢筋HRB335级热轧螺纹钢筋,HPB300 级热轧光圆钢筋。锚具、套管、连接件和伸缩缝等依据相关规范选取。 13.8m 4.施工工艺 先张法施工，预应力钢绞线采纳两端同时对称张拉。 5.计算方法及理论 极限状态设计法 6.设计依据及参考资料 （1）交通部颁大路工程技术标准（JTG B01-2021）。 （2）交通部颁大路桥涵设计通用规范（JTG D60-2021）。 （3）交通部颁大路钢筋混凝土

3、及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2021）。 （4）交通部颁大路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）。 （5）预应力筋用锚具、夹具和连接（GBT14370-93）。 （6）大路桥梁板式橡胶支座规格条例（JTT663-2021）。 （7）桥梁工程、结构设计原理等教材。 （8）计算示例集钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计，闫志刚主编，机械工业出版社。 （9）混凝土简支梁板桥，易建国主编，人民交通出版社。二、构造布置及尺寸 桥面宽度为：净7.5m+2.5m+2 0.5m（防撞护栏），全桥宽采纳11块C50的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm（中板），边板宽99.5c

4、m，高80cm，空心板全长6.9m。采 2 13.8m 3 用先张法施工工艺，预应力筋采纳?s 15.20高强度低松弛钢绞线，pk f =1860MPa ，p E =1.95510MPa ?。pd f =1260MPa ，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。C50混凝土空心板的ck f =32.4MPa ， tk f =2.65MPa ，td f =1.83MPa 。 全桥空心板横断面布置如图所示，每块空心板截面及构造尺寸见图2。 桥梁横断面图 图 1 空心板截面构造及尺寸 图2 13.8m 4 三、空心板毛截面几何特性计 1.毛截面面积A （参见图2） 2 19A=9970-2388-4-2 2.

5、572? 2=4018.77cm 2.毛截面重心位置 全截面对1/2板高处的静矩： cm 3=2584.17 铰缝的面积： 11=2 2.57+2.57+5722 A ? 铰缝 cm 2=87.5 12212 2.57419 3.570.57541970.57 2.5419733 S =?+?+?+?+?+? 13.8m 5 则毛截面重心离1/2板高处的距离为： cm mm 1/22584.17=0.6430.6=6A 4018.77 S d =板高（向下移） 铰缝重心对1/2板高处的距离为： cm 2584.17=29.5387.5 d =铰（向上移） 3.空心板毛截面对其重心轴的惯矩 由图

6、3，设每个挖空的半圆面积为A 22211A =d = 3.1438=566.77cm 88 ? 半圆重心轴： 438y=8.0780.76cm mm ?=? 半圆对其自身重心O -O 的惯矩为I ， 4440.006860.006863814304.33d cm I =?=?= 则空心板毛截面对其重心轴的惯矩I 为： 33 22997038899700.623880.6414304.331212I ?+?-?+?-?= 2222566.77(8.0740.6)(8.0740.6)87.5(29.530.6)-?+-?+ 2829750249482(1621.33109.44)57217.323

7、31054.5879433.98=+-?+- 28546983461.5457217.32331054.5879433.98=- 41042383530.58 2.38410cm mm =?= （忽视了铰缝对自身重心轴的惯矩） 空心板截面的抗扭刚度可简化为图4的单箱截面来近似计算： 13.8m 挖空半圆构造图图3 2222 12 44(998)(7012)111429136 222(998)2(7012)22.759.67 812 T b h I h b t t ?-?- = ?-?-+ + 64104 3.43710 3.43710 cm mm =?=? 6 13.8m 7 四、作用效应计算

8、 1.永久作用效应计算 1.1空心板自重（第一阶段结构自重）1g 1g =410.047/4018.772510kN m A r -=?=? 1.2桥面系自重（其次阶段结构自重）2g 栏杆重力参照其它桥梁设计资料：单侧按7.5/kN m 计算，由于是分别双幅桥。单侧人行道采纳高30cm ，宽2.5m 的C40钢筋混凝土，桥面铺装采纳10cm C40防水混凝土，8cmC30沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为： 0.111250.081123 2.50.32548.274/KN 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板，由于桥梁横向弯曲变形，各板安排到的自重效

9、应应是不同的，这里为计算便利近似按各板平均分担来考虑，则每块空心板分权佳到的每延米桥面系重力为： 27.5248.274 5.752/11 kN m g ?+= 1.3铰缝自重（其次阶段结构自重）3g 43(87.5170)10250.394/kN m g -=+?= 由此得空心板每延米总重g 为： 110.047/g g kN m I =（第一阶段结构自重） 23 5.7520.394 6.146(/)g g g kN m II =+=+=（其次阶段结构自重） 10.047 6.14616.193(/)i g g g g kN m I II =+=+= 13.8m 8 由此可计算出简支空心板

10、永久作用（自重）效应，计算结果见 表1。 永久作用效应汇总表 表1 2.可变作用效应计算 本设计汽车荷载采纳大路-I 级荷载，依据【桥规】规定大路-车道荷载标准值为均布荷载标准值k q 和集中荷载标准值k P 10.5/k q kN m = 计算弯矩时：k (360-180)(6.9-5) P =180+ =187.6kN/m (50-5) ? 计算剪力时：k k P =1.2P 1.2187.6225.12kN =?=。 2.1汽车荷载冲击系数计算 桥规规定，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值和部 击系数，按结构基频的不同而不同，对于简支板桥： 13.8m 9 f =当f 1.5时0.0

11、5=；当14f Hz 时，0.45=；当1.5Hz 14f Hz 时，0.17670.0157n l f =-。 式中，l -结构的计算跨径（m ）; E -结构材料的弹性模量（2/N m ）； c I -结构跨中截面的截面惯矩4()m ； c m -结构跨中处的单位长度质量(/)kg m ，当换算为重力单位为22(/)Ns m ，/c m G g =； G -结构跨中处每延米结构重力(/)N m ； g -重力加速度，29.81/g m s =。 由前面计算，G =316.19310/N m ?， 6.9l m =， 由桥规查得C50混凝土的弹性模量E 43.4510MPa =?，代入公式得

12、： f =23.29Hz =14Hz 则0.45=， 1 1.45+=。 按桥规车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生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=，。 13.8m 10 2.2汽车荷载横向分布系数计算 空心板跨中和/4l 处的荷载横向分布系数，按铰接板法计算，支点 处按械杆原理法计算，支点至/4l 点之间的荷载横向分布系数，按直线内差求得。 （1） 跨中及/4l 处的荷载横向分布系数计算。 首先计算空心板的刚度参数： 222() 5.8()4T T EI b I b GI l I l =，由前面

13、计算：1042.38410I mm =?， 1043.43710T I mm =?，1001000b cm mm =， 6.96900l m mm =，将以上数据代入得：102102.3841010005.8()0.08453.437106900 ?=?=? 得刚度参数后，即可按其查大路桥涵设计手册-梁桥的第一篇附录中11块板的铰接板桥荷载横向分布影响线到，由=0.080及=0.10之间内插得到0.0845=时，1号到6号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表2中。由表2画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道的各板横向分布系数，各板的横向分布影响线及横向最不利布载见图5，由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算1号至6号板的横向分布影响线坐标值。 各板荷载横向分布计算如下（参照图5） 13.8m 各板荷载横影响线坐标值表向分布表2