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1、20m预应力混凝土空心板桥设计1 设计资料及构造布置1.1 设计资料1 . 桥梁跨径及桥宽 标准跨径：20m（墩中心距）； 主桥全长：19.96m； 计算跨径：19.60m； 桥面净宽：2净11.25m见桥梁总体布置图 护栏座宽：内侧为0.75米，外侧为0.5米。 桥面铺装：上层为9厘米沥青混凝土，下层跨中为10厘米厚混凝土，支点为12厘米钢筋混凝土。2 . 设计荷载 采用公路I级汽车荷载。 3. 材料 混凝土：强度等级为C50，主要指标为如下： 预应力钢筋选用17（七股）S15.2mm钢绞线，其强度指标如下普通钢筋及箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标如下 4 . 设计依据 交通部
2、颁公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)，简称桥规； 交通部颁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。 公路工程技术标准(JTG 2004) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D602004)条文应用算例 钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理(按新颁JTG D602004编写)公路桥涵设计手册梁桥（上册）1.2 构造形式及尺寸选定全桥空心板横断面布置如图，每块空心板截面及构造尺寸见图图3-1跨中边板断面图 图3-2 中板断面图图3-3 绞缝钢筋施工大样图 图3-4 矩形换算截面1.3 空心板的毛截面几何特性计算预制中板的截面几
3、何特性挖空部分以后得到的截面,其几何特性用下列公式计算: 1.毛截面面积： 2 2. 截面重心至截面上缘的距离: 4247.038e =998585/2 -0.5105(70+5/3)+0.5565(652/3+5) +551/25/3+57070/2 2 - 62.52/4 40e=44.993 3.空心板截面对重心轴的惯性矩： -62.54/64 -62.52/4(44.993-40)2=3775078.358 4 =3.775101041.4内力计算1.空心板简化图计算：设板宽为b则：85b=4247.038+3067.962 解得： b=86.0592. 保持空心板截面重心位置不变，设
4、换算截面空心板形心轴距原空心形心位置的距离为X则: 86.0598585/2-3067.962(40+x）/4247.038=44.993 X=-0.951（注：空心位置较原位置上移0.951cm）3. 保证截面面积和惯性距相等，设空心截面换算为矩形时宽为高为，如图bkhk=3067.96286.059853/12+86.05985(44.993-85/2)2-bkhk(44.993-40+0.951)2=3775078.358得：hk=47.051 bk=65.2054.换算截面板壁厚度：侧壁厚度：t3=(86.059-65.205)/2=10.427上顶壁厚度：t1=40-47.051/2
5、-0.951=15.524下顶壁厚度：t2=45-47.051/2+0.951=22.4265.计算空心板截面的抗扭惯性距： 2作用效应计算2.1永久荷载（恒载）产生的内力1.预制空心板自重 (一期恒载) 中板： （KN/m）边板： g1=255152.03810-10=12.880（KN/m）2桥面系自重（二期恒载）（1） 桥面铺装采用厚10厘米现浇混凝土，9厘米沥青混凝土，则桥面铺装每延米重为： KN/m（2） 防撞栏杆和防撞墙：经计算得1.183 KN/m （3）绞缝自重：KN/m由此得空心板每延米总重力g为:gI=(g110+g12)/12=10.995KN/m3上部恒载内力计算计算图
6、式如图3，设为计算截面离左支座的距离，并令,则：主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： Vg=gv=g(1-2)L/2其计算结果如表3-1：内力Mg=g MVg=g VL/2L/4L/2L/40M=(1-)L2/248.0236.015V=(1-2)L/204.99.810.955526.059394.544053.680107.3598.430404.809303.606041.30782.614+19.385930.868698.150094.987189.973表3-1 恒载内力汇总表2.2可变荷载（活载）产生的内力桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路I级的车道荷载由均布荷载：和集中荷载
7、：两部分组成。而在计算简力效应时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数，即计算剪力时1.汽车荷载横向分布系数计算 （1）支座处的荷载横向分布系数m0的计算（杠杆法）支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。 由图3-4，310号板的横向分部系数计算如下： 图3-4 支点处荷载横向分布影响线三行汽车： =1/2=0.5两行汽车： =1/2=0.5（2）跨中及L/4处的荷载横向分布系数预制板间采用企口缝连接，所以跨中的荷载横向分布系数按铰接板法计算。首先计算空心板的刚度系数： 求得刚度系数后，从(上册)中的铰接板荷载横向分布影响线用表(附表)中查表，在=0.01和=0.02内插求得=0.0119对应的
8、影响线竖标值,计算结果如表3-2：根据影响线竖标值绘制影响线竖标图，再在竖标图上布载，在计算汽车荷载时，考虑多车道折减，三车道的折减系数，=0.78，影响线加载图如图3-5。表3-2 跨中及L/4处影响线竖标值 板号 单位荷载作用位置（I号板中心）12345678910111210.001918816113010608607105905304303903603420.001916115713711109107406205204504003703630.001913013713712109908106705704904404003940.00191061111211261120920760640
9、5604904504350.001908608909911211810708907506405705205060.0019071074081092107115106089076067062059图3-5 各板横向分布影响线及横向最不利布载图1号板：汽车：三列：=1/2=1/2(0.181+0.129+0.099+0.069+0.055+0.042)=0.288折减后：=0.780.288=0.225二列： =1/2=1/2(0.181+0.129+0.099+0.069)=0.2390.225取两列：=0.2392号板：汽车：三列：=1/2=1/2（0.160+0.136+0.103+0.07
10、2+0.057+0.044）=0.287折减后：=0.780.287=0.224二列： =1/2=1/2（0.160+0.136+0.103+0.072）=0.2360.224取两列：=0.2363号板：汽车：三列：=1/2=1/2（0.132+0.137+0.113+0.079+0.062+0.048）=0.286折减后：=0.780.286=0.223二列： =1/2=1/2（0.132+0.137+0.113+0.079）=0.2310.223取两列：=0.231 4号板：汽车：三列：=1/2=1/2（0.109+0.123+0.117+0.085+0.067+0.052）=0.277折
11、减后：=0.780.277=0.216二列： =1/2=1/2（0.109+0.123+0.117+0.085）=0.2170.216取两列：=0.2175号板：汽车：三列：=1/2=1/2（0.095+0.114+0.111+0.083+0.067+0.054）=0.262折减后：=0.780.262=0.204二列： =1/2=1/2（0.095+0.114+0.111+0.083）=0.2020.204取三列：=0.2046号板：汽车：三列：用位置作用种类 =1/2=1/2（0.1+0.11+0.109+0.083+0.069+0.060）=0.266折减后：=0.780.286=0.2
12、07二列： =1/2=1/2（0.1+0.11+0.109+0.083）=0.2010.207取三列：=0.2073-3 各板荷载横向分布系数汇总表：二行汽车三行汽车一号板0.2390.225二号板0.2360.224三号板0.2310.223四号板0.2170.216五号板0.2020.204六号板0.2010.207由表中数据可以看出，两行汽车、三行汽车作用时，1号板的横向分布系数最不利，因此，跨中和L/4处的荷载横向分布系数偏安全的取下列数值： =0.239(3) 支点到L/4处的荷载横向分布系数支点到L/4处的荷载横向分布系数按直线内插法求得 空心板荷载横向分布系数汇总于表3-4：3-4 空心板的荷载横向分布系数跨中至1/4L处支点汽车荷载三行 0.2250.5两行 0.2390.52. 活载内力计算(1) 冲击系数的计算公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第4.3.2规定，汽车冲击系数的计算采用以结构基频为主要影响因素的计算方法，对于简支梁桥，结构频率f可采用下式计算式中G=23.1745 （ ） l=19.6（m） Ic =3775078.358(4)=37
