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1、目 录1 计算依据与基础资料11.1 标准及规范11.1.1 标准11.1.2 规范11.1.3 参考资料11.2 主要材料11.3 设计要点22 横断面布置23 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算43.1 汽车荷载横向分布系数计算43.1.1 跨中横向分布系数43.1.3 车道折减系数53.2 汽车荷载冲击系数值计算53.2.1汽车荷载纵向整体冲击系数53.2.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数64 作用效应组合64.1 作用的标准值64.1.1 永久作用标准值64.1.2 汽车荷载效应标准值74.2 作用效应组合94.2.1 基本组合(用于结构承载能力极限状态设计)94.2.2 作用短期效
2、应组合(用于正常使用极限状态设计)114.2.3 作用长期效应组合(用于正常使用极限状态设计)124.3 截面预应力钢束估算及几何特性计算144.3.1 A类部分预应力混凝土受弯构件受拉区钢筋面积估算144.3.2 换算截面几何特性计算175 持久状态承载能力极限状态计算195.1 正截面抗弯承载能力195.2 斜截面抗剪承载力验算205.2.1 验算受弯构件抗剪截面尺寸是否需进行抗剪强度计算205.2.2 箍筋设置246 持久状况正常使用极限状态计算266.1 预应力钢束应力损失计算266.1.1 张拉控制应力266.1.2 各项预应力损失266.2 温度梯度截面上的应力计算316.3 抗裂
3、验算336.3.1 正截面抗裂验算336.3.2 斜截面抗裂计算366.4 挠度验算396.4.1 汽车荷载引起的跨中挠度396.4.2 预制板是否设置预拱值的计算407 持久状态和短暂状况构件应力计算427.1 使用阶段正截面法向应力计算427.1.1 受压区混凝土的最大压应力427.1.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力437.2 使用阶段混凝土主压应力、主拉应力计算447.3 施工阶段应力验算478 桥面板配筋计算508.1 荷载标准值计算508.1.1 计算跨径508.1.2 跨中弯矩计算508.1.3 支点剪力518.2 极限状态承载力计算528.2.1 荷载效应组合计算528.2.2
4、 正截面抗弯承载力528.2.3 斜截面抗剪承载力528.3 抗裂计算529 铰接板的混凝土铰缝剪力验算53附录1:跨中截面横向分布系数计算54 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术通用图计算示例(20m预应力混凝土空心板)1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准 跨径:桥梁标准跨径20m；计算跨径(正交、简支)19.3m；预制板长19.96m 设计荷载:公路级 桥面宽度:(路基宽23m，高速公路)，半幅桥全宽11.25m 0.5m(护栏墙)+10.25m(行车道)+ 0.5m(护栏墙)11.25m 桥梁安全等级为一级，环境条件类1.1.2 规范 公路工程技术标准JTG B0
5、1-2003 公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004(简称通规) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004(简称预规)1.1.3 参考资料公路桥涵设计手册桥梁上册(人民交通出版社20_.3)公路桥梁荷载横向分布计算(人民交通出版社1977.12)1.2 主要材料1)混凝土:预制板及铰缝为C50、现浇铺装层为C40、护栏为C302)预应力钢绞线:采用钢绞线，3)普通钢筋:采用HRB335，1.3 设计要点1)本计算示例按先张法部分预应力混凝土A类构件设计，桥面现浇层100mmC40混凝土中，考虑50mm参与活载阶段的结构受力；2)预应力张拉控制应力值，预应力张拉台座
6、长假定为50m，混凝土强度达到85时才允许放张预应力钢筋;3)计算预应力损失时计入加热养护温度差20引起的预应力损失;4)计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d;5)环境平均相对湿度RH=70;6)存梁时间为90d。2 横断面布置2.1 横断面布置图(单位:m)2.2 预制板截面尺寸 单位:mm 不含绞缝混凝土: 边、中板毛截面几何特性 表21板号边板中板几何特性面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离0.69260.078530.41560.52670.061040.4846 含绞缝混凝土:边、中板毛截面几何特性 表22板号边板中板几何特性面积抗
7、弯弹性模量截面重心到顶板距离面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离0.74500.081360.41580.61360.067070.4738 考虑5cm桥面现浇层:边、中板毛截面几何特性 表23板号边板中板几何特性面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离0.78630.094570.41310.58920.075560.48053 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算3.1 汽车荷载横向分布系数计算3.1.1 跨中横向分布系数本桥虽有100mm现浇桥面整体化混凝土，但基本结构仍是横向铰接受力，因此，汽车荷载横向分布系数按截面8块板铰接计算。边板、中板的抗弯、抗扭刚度均
8、不等,计算是只考虑了边板抗弯惯矩的增大,而近似假设其抗扭惯矩和中板一样,以简化计算，最终计算得到边板跨中横向分布系数为0.358，中板跨中横向分布系数为0.285。详细计算见附表1:跨中横向分布系数计算。附:电算结果:边板跨中0.356，中板跨中0.293.1.2 支点横向分布系数:按杠杆法布载分别计算边、中板的横向分布系数，边板跨中横向分布系数为0.6，中板跨中横向分布系数为0.5。附:电算结果:边板支点0.6，中板支点0.53.1.3 车道折减系数双车道车道折减系数为1。3.2 汽车荷载冲击系数值计算3.2.1汽车荷载纵向整体冲击系数简支板结构基频 通规条文说明4 C50混凝土 板跨中处单
9、位长度质量:，其中跨中延米结构自重(N/m)，g重力加速度 按照通规第4.3.2条，冲击系数可按下式计算: 当时， 3.2.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数 采用。4 作用效应组合4.1 作用的标准值4.1.1 永久作用标准值 一期恒载:预制板重力密度取 边板 (计入悬臂部重)中板 二期恒载:1)100mm C40混凝土重力密度取，100mm沥青混凝土铺装重力密度取2)铰缝混凝土，重力密度取3)护栏(单侧)，重力密度取，并八块板平分。边板 中板 恒载效应标准值计算 表41截面板号弯矩剪力计算式计算式跨中边板838.46587.25中板637.62511.01边板628.84440.4486.8
10、960.86中板478.21383.2666.0752.95支点边板173.77121.71中板132.15107.564.1.2 汽车荷载效应标准值公路-级车道荷载计算图式 根据通规第4.3条，公路级车道荷载均布标准值为，集中荷载标准值:当计算跨径小于5m时，；当计算跨径等于或大于50m，。本例计算跨径为19.3m 计算剪力时，计算跨中、截面荷载效应标准值 两列车布载控制设计，横向折减系数，A为内力影响线面积，为内力影响线竖标值。跨中、支点截面汽车荷载内力影响线跨中、支点截面公路级荷载产生的内力 表4-2 截面板号荷载横向分布系数弯矩影响线不计冲击力=1计冲击力=1.275剪力影响线不计冲击
11、力=1计冲击力=1.275跨中边板0.35846.564.83584.75 745.56 4.830.569.09 88.09 中板0.285465.51 593.53 55.00 70.13 边板0.35834.923.619438.56 559.17 5.4280.7596.83 123.46 中板0.285349.14 445.15 77.09 98.28 支点边板0.3585.4281183.96 234.55 4.222中板0.2855.4281175.96 224.35 4.222支点剪力横向分布系数采用与影响线面积相应的横向分布系数平均值。4.2 作用效应组合4.2.1 基本组合
12、(用于结构承载能力极限状态设计) 通规4.1.61式1)其中各分项系数的取值如下结构重要性系数，=1.1；结构自重分项系数， 1.2汽车荷载(含冲击力)的分项系数，取1.42)基本组合计算永久作用的设计值与可变作用设计值组合表43-1、43-2永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 表43-1(边板)板号作用分类组合计算表达式跨中支点弯矩剪力弯矩剪力剪力边板永久作用一期恒载838.46 0628.84 86.89 173.77 二期恒载587.25 0440.44 60.86 121.71 1425.71 01069.28 147.74 295.48 1710.85 0.00 1283.14 177.29 354.58 可变作用745.56 88.09 559.17 123.46 234.55 1043.78 123.32 782.84 172.84 328.37 使用阶段2171.27 88.09 1628.45 271.20 530.03 3030.10 (3200)135.65 2272.57(2405) 385.15(403) 751.24(831) 注:表中括号数值为电算结果。永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 表43-2
