土木工程专业15米先张法混凝土预应力空心简支板桥的验算与设计和实现

摘 要 本设计是对一个15米先张法混凝土预应力空心简支板桥的验算与设计。 设计书拟定了桥梁的上部结构及其尺寸，并对内力进行计算。我的桥梁计算书也对其中主要的构件逐一分别的进行了一般使用时的强度承载力时的极限状态的计算和极限状态的计算。在这之中，上部结构的尺寸主要基于桥梁和涵洞规格以及其他相关示例。 横向分配系数也是通过杠杆原理方法和铰板方法获得。 并且参考相关实例，将10个中空板分组，然后知道水平分布影响线，最终得到横向分布系数。 关键词：空心板，预应力，简支梁 Abstract This design is a check and design of a 15m pretensioned concrete prestressed hollow simply supported bridge. The design book outlines the upper structure of the bridge and its dimensions, and calculates the internal forces. This design book also checks the limit state of the main components when they are limit state in normal use and strength carrying capacity. Among them, the size of the superstructure is mainly referred to the bridge and culvert specification and other related examples. The lateral distribution coefficient is obtained by the lever principle method and the hinge method.Referring to thee relted exaples, the 10 hollow plates are grouped, and then the horizontal distribution influence line is known, and the lateral distribution coefficient is finally obtained. Key words: hollow slab, prestressed, simply supported beam 目录 Abstract 3 1 设计资料 4 1.1、 地址水文资料 4 1.2、工程概况 4 1.3、设计依据 4 1.4、受力荷载 4 1.5、河道规划情况 5 1.6、主要材料规格 5 2、空心板尺寸选择以及构造 5 3、空心板毛截面几何特性的计算 6 3.2毛截面的重心位置 6 3.3空心板毛截面对其重心的惯矩I 7 4、作用效应组合 8 4.1永久作用效应的计算 8 4.2、可变作用效应（活载）的计算 9 5、预应力钢筋数量的估算及布置 18 5.1预应力钢筋数量的估算 18 5.2 预应力钢筋的布置 21 5.3普通钢筋数量的估算及布置 21 6、换算截面几何特性计算 24 6.2换算截面重心位置 24 （二） 换算截面弹性抵抗矩 25 7、持久状况承载能力极限状态计算 25 7.1跨中截面正截面抗弯承载力计算 25 7.2斜截面抗剪承载力计算 27 8、预应力损失计算 32 8.6预应力损失组合 37 9、正常使用极限状态 38 9.1正截面抗裂性验算 38 9.2斜截面抗裂性验算 43 10、变形计算 49 10.1正常使用阶段的挠度计算 49 10.2预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置 49 11、持久状态应力验算 52 11.3斜截面主应力验算 54 12、短暂状态应力验算 58 12.1跨中截面 59 12.2由板自重产生的板截面上、下缘应力 60 12.3支点截面 62 13、最小配筋率复核 65 14、钻孔灌注桩、双柱式桥墩设计 66 14.1设计标准及上部构造 66 14.2盖梁的计算 67 14.3内力计算 75 目录 78 前言 土木工程是各类工程设施的学科，技术和工程的总称。它涉及与人类生活和生产活动有关的各种工程设施，如建筑工程，公路和城市道路工程，铁路工程，桥梁工程，隧道工程等。它还涉及对应用材料和设备的调查。那片土地。工程和技术活动，如设计和施工。土木工程是社会和技术发展所需的“服装，食品，住房和交通”的先驱之一。它在任何国家的国民经济中都发挥着关键作用。 “学会使用”是工程专业的核心和最基本的学习理念。认知实习是实践这一概念的最佳方式。一个人的知识和能力只有在实践中才能有效，才能得到丰富，改进和发展。大学生必须勤于实践，结合所学的理论知识和实践，不断学习实践，不断总结，逐步完善，创新，提高实践中的知识和能力。逐步融入自身的综合素质，为自己的事业成功打下良好的基础。 1 设计资料 1.1、 地址水文资料 冲刷线深度：不通航，最大冲刷线为河床下2米处 选址的地质条件：地基土为密实细砂夹细砾石 没有横桥向的水平力，包括冲击力、漂流瓶、水流压力等的设计 1.2、工程概况 我设计的桥在某各二级公路上，计划规划德河道宽度为30m。设计桥梁和河流正交，双向双车道，设计时速60km/h，两侧无人行道。采用装配式预应力混凝土空心板桥。 1.3、设计依据 简支梁桥标准跨径15m，共分两跨。 桥宽：0.5m+2×3.5m+0.5m 横坡：15% 桥面铺装：沥青混凝土铺装5厘米；混凝土路面为10厘米，8厘米路面包括在主梁截面强度计算中参与应力。 1.4、受力荷载 恒载标准值：体积乘以密度 汽车荷载标准值：公路车道荷载 地震强度：地震强度7度，按《公路桥涵抗震设计规范》处理。 1.5、河道规划情况 规划河的地道宽度30米，最大冲刷线高程330.66米，正常水位高程339.00米，支座底板标高346.88m。 各级荷载可按《桥规》有关条文执行 1.6、主要材料规格 普通钢筋主要用HRB335钢筋，预应力钢筋用钢绞线。 采用C40混凝土浇筑预制主梁和浇筑铰缝，栏杆和安全带用C25混凝土，桥面层为沥青混凝土。 施工工艺采用先张法施工，预应力钢绞线采用两端同事对称张拉。支座采用板式橡胶支座 设计依据及参考书 2、空心板尺寸选择以及构造 此桥的桥面宽度为净0.5m+2×3.5m+0.5m，此桥全桥都将宽采用8块的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm，高60cm，空心板全长15m。全桥空心板的横断面布置图如图，每块空心的板截面及构造尺寸如图。 图 桥梁横断面（尺寸单位：cm） 图 空心板截面构造及尺寸（尺寸单位：cm） 3、空心板毛截面几何特性的计算 3.1毛截面的面积A（参照图1-2）： A=99×60 - 2×34×4 - 4×-2×（×7×2.5+7×2.5+×7×2.5）=3765.58（） 3.2毛截面的重心位置 其全截面对板高处的静矩为： =2×[×2.5×7 ×（23+）+7×2.5×（23+）+×7×5×（23-）]=2094.75（cm） 其绞缝的面积为： A=2×（×2.5×7+2.5×7+×5×7）=87.5（cm） 其毛截面重心离板高的距离： d===0.62（cm）≈0.6（cm）=6（mm）（向下移） 其绞缝重心对板高处的距离为： ==23.9（cm） 3.3空心板毛截面对其重心的惯矩I 由图，设每一个被挖空的半圆的面积为A： A=d= ×34=453.7（cm） 其半圆的重心轴为： ===7.21（cm）=72.1（mm） 其半圆对其自身重心轴的惯矩为I： =0.00686d=0.00686×34=9167（cm） 所以空心板的毛截面对它的重心轴的惯矩I为： I=+99×60×0.6-2×[+34×4×0.6]-4×9167- 2×567.1×[（8.06+2+0.6）+（8.06+2-0.6）]-87.5×（23.9+0.6） =1464320.18（cm）=1.4643×10（mm） （忽略了其绞缝对自身重心轴的惯矩的影响） 其空心板截面的抗扭刚度一般可简化为图的截面来大概计算： 图1－3被挖空半园构造（尺寸单位：cm） 图1－4计算IT的空心板截面简化图（尺寸单位：cm） I===2.820×10（cm） =2.820×10（mm） 4、作用效应组合 4.1永久作用效应的计算 4.1.1空心板的自身重量（第一阶段的结构的自身重量）g g=A·γ=3765.58×10×25=9.414（kN/m） 4.1.2桥面系自身重量（第二段的结构的自身重量）g 安全带以及上部栏杆的重力需要参照其桥梁的设计资料，所以单侧按2kN/m计算。 桥面铺张采用等厚度5cm的沥青混凝土铺装，则全桥宽铺装每延米的总重力为： 0.05×7×23=8.05（kN/m） 0.1×7×24=16.8（kN/m） 由于上述的自重效应是在各空心板铰接形成的整体后，再加至板桥上的，精细地说是由于桥梁横向的弯曲变形，所以各个板被分配到的自重效应是不尽相同的，所以为了计算上的简单近似按各个板进行平均分摊来考虑，则以上8块板每块空心板被分摊到的每延米桥面系数重力为： g=（2×2+24.85）/8=3.6（kN/m） 4.1.3铰缝自重（第三阶段结构自重）g g=（87.5+1×60）* 10*24=0.354（kN/m） 由此可得空心板每延米重力g为： g=g=9.414（kN/m）（第一段结构自重） g= g+g=3.6+0.354=3.954（kN/m）（第二段结构自重） g=Σg=g+g=9.414+3.954=13.368（kN/m） 荷载 g (KN/m) 计算跨径L(m) M(KN.m) Q(KN) 跨中（gl） 跨（gl） 支点 g 9.414 14.7 254.28 190.71 69.19 34.60 g 3.954 14.7 106.80 80.10 29.06 14.54 合计g 13.368 14.7 361.09 270.82 98.25 49.13 4.2、可变作用效应（活载）的计算 汽车荷载采用公路级荷载，它是有车辆荷载和车道荷载一起构成的。条例规定了桥梁的结构全部计算都一定要采用车道荷载。而公路级的车道荷载是由q=10.5（kN/m）的均布荷载以及P=2×（l+130）=2（×14.7+130）=289.04（kN）的集中荷载构成的。因此，在计算剪力的影响的时候，集中荷载标准值P必须乘以1.2的系数，因此计算剪力时 P=1.2P=1.2×289.4=347.28（kN） 根据桥梁规范，车道荷载的均布荷载应满