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1、摘 要预应力混凝土空心板桥在我国桥梁建筑上占重要的地位，在目前，中小跨径的永久性桥梁，无论是公路桥梁或者城市桥梁，都在尽量采用预应力混凝土空心板桥。本设计依据所给的设计资料及公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）与公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）等规范进行了桥梁上部结构设计与验算，包括主梁荷载内力计算、预应力钢筋的布置及预应力损失、主梁截面强度与应力验算等方面。全桥总长159m，桥面宽度为净-13+20.5m，设计作用为公路-级。本桥上部结构采用417+23+417m装配式预应力混凝土简支板桥，主跨净跨径23m，计算跨境22.52m，其余部分净跨径
2、17m，计算跨径16.56m。桥跨横截面采用11块先张法预应力空心板，每块板的宽122。同时，本设计对一些重要部位的施工进行了说明。关键词 空心板；预应力；先张法；结构计算；施工AbstractPrestressed concrete hollow slab bridge has a most important position in the bridge architecture of China. At the moment, for small and medium-sized span of the permanent bridge, even the Highway Bridge
3、or city Bridges, prestressed concrete hollow slab bridge are wanted as far as possible.The design basis for the design of information and the “Code for Design of Highway Reiforce Concrete and Prestressed Concrete Briges and Culverts”(JTGD622004)， the “General Code for Highway Bridages and Culver”(JT
4、GD602004) and so on conducted design and the calculation of the upper structure,which contains load internal force of main girder, the layout of prestressed reinforcement and the prestressing loss calculation, main girder cross section strength and stress calculation, etc.The total lenth is 159m and
5、 the width is net 13+20.5m,design load lever for road .The bridge length is 417+23+417m. The bridge belongs to the prestressed concreted structure which is a simple slab bridge which the standard span of main span is 23m and the calculation of span of main pain is 22.52m and the standard span of oth
6、ers are 17m and the calculation of span of others are 16.56m.The bridge across the cross section with 11 pieces of prestressed hollow slab which the width of every board is 122cm.At the same time, some instructions are added to the design of some important constructions.KeywordsSlab bridge; Prestres
7、sed conctete; Pre-tensioning method; Structural calculation; Construction前言公路桥梁是国民经济发展、人民生活水平提高的重要基础性公共设施，也是衡量一个国家现代化水平的重要指标。作为一个毕业在即的土木人，有义务把自己所学融会贯通，为将来的发展打下坚实的基础。板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，构造简单、受力明确的特点使其成为中、小跨径桥梁的首选方案。结构可采用现浇钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土，亦可做成实心板或空心板，就地现浇可适应各种形状的弯、坡、斜桥，同时，板式桥可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。全文为
8、X市至P市高速公路K4+103.9处的跨京广铁路立交板式桥设计方案，共分两个部分，第一部分为预应力混凝土板桥设计，第二部分为板桥重要部位施工方案说明。在第一部分中，由于时间和篇幅原因，全设计仅进行了跨径为17m的预应力空心板的设计。设计采用先张法预应力混凝土空心板结构，桥梁全长159m，除主跨外，其余部分单跨17m，共计8跨，桥宽14m，板宽1.22m，共计11块。全设计首先根据规范拟定桥梁截面尺寸，并通过荷载作用效应确定预应力钢筋的布置，下来通过承载能力验算、预应力损失计算、主梁变形验算、应力验算等的校核，符合规范规定。在第二部分中，设计仅对基础、承台、墩台、预应力空心板等的施工方法进行了简
9、单说明，由于存在一定限制，仅供参考之用。由于公路桥梁工程技术的不断进步，技术标准的不断更新，加之本人能力有限，设计过程中难免出现一些错误和疏漏，敬请各位老师给予批评指正。目 录第一部分：先张法预应力混凝土空心板设计1. 设计资料- 8 -1.1 工程概况- 8 -1.2 跨度和桥面宽度- 8 -1.3 技术指标- 9 -1.4 主要材料- 9 -2. 设计要点- 10 -2.1 方案比选- 10 -2.2 结构设计- 11 -2.3 设计参数- 13 -3. 空心板截面几何特性计算- 14 -3.1 截面面积- 14 -3.2 截面重心位置- 14 -3.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算
10、- 14 -4. 作用效应计算- 16 -4.1 永久作用效应计算- 16 -4.2 可变作用效应计算- 17 -4.3 作用效应组合- 27 -5. 预应力钢筋数量估算及布置- 28 -5.1 预应力钢筋数量的估算- 28 -5.2 预应力钢筋的布置- 30 -5.3 普通钢筋数量的估算及布置- 30 -6. 换算截面几何特性计算- 33 -6.1 换算截面面积A0- 34 -6.2 换算截面重心位置- 34 -6.3 换算截面惯性矩- 35 -6.4 换算截面弹性抵抗矩- 35 -7. 承载能力极限状态计算- 36 -7.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算- 36 -7.2 斜截面抗剪承载力
11、计算- 37 -8. 预应力损失计算- 41 -8.1 锚具变形、回缩引起的预应力损失l2- 41 -8.2 预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失l3- 41 -8.3 预应力钢绞线由于钢筋松弛引起的预应力损失l5- 42 -8.4 混凝土弹性压缩引起的预应力损失l4- 42 -8.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失l6- 44 -8.6 预应力损失组合计算- 47 -9. 正常使用极限状态计算- 48 -9.1 正截面抗裂性计算- 48 -9.2 斜截面抗裂性验算- 52 -10. 主梁变形验算- 59 -10.1 正常使用阶段的挠度计算- 59 -10.2 预加力引起的反拱度计算及
12、预拱度的设置- 60 -11. 持久状况应力验算- 63 -11.1 跨中截面混凝土正压应力kc的验算- 63 -11.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力p的验算- 64 -11.3 斜截面主应力验算- 64 -12. 短暂状况应力验算- 70 -12.1 跨中截面- 71 -12.2 l/4处截面- 73 -12.3 支点截面- 74 -13. 最小配筋率复核- 77 -14. 铰缝计算- 79 -14.1 铰缝剪力计算- 79 -14.2 铰缝抗剪强度计算- 82 -第二部分：桥梁重要部位施工说明15. 施工方案说明简述- 84 -16. 桥梁基础施工- 85 -17. 钻孔灌注桩施工- 88
13、 -18. 承台施工- 90 -19. 墩台施工- 92 -20. 先张法预应力混凝土空心板施工- 95 -20.1 准备工作- 95 -20.2 预应力钢绞线施工- 96 -20.3 混凝土的浇筑及养护- 98 -20.4 钢绞线放张- 98 -20.5 板的起吊、存放、养护- 100 -参考文献- 101 -附录- 102 -第一部分：先张法预应力混凝土空心板设计1. 设计资料1.1 工程概况X市-P市高速公路跨京广铁路立交桥，位于京广线许昌至石桥区间，与京广上下行线正交，铁路里程为K769+373，公路里程为K4+103.9，设计公路北侧紧邻刘王村，铁路两侧地形平坦开阔，大多为农田，铁路
14、西侧约500米有南北方向县乡公路一条，交通状况一般。该场地为冲积平原系属第四纪全新世地质构造，地形平坦，地层较均匀，表层以下均为亚粘土、粘土互层，地基基本容许承载力160KPa，极限摩阻力50-80KPa，地下水位埋深于地表以下8m左右，该区为6度地震区。1.2 跨度和桥面宽度（1）标准跨径lk：17m（墩中心距）。（2）计算跨径l：16.56m。（3）主梁全长：16.96m。（4）桥面宽度（桥面净宽）：净13+20.5m（防撞护栏）。采用混凝土防撞护栏，线荷载为7.5kN/m。1.3 技术指标设计荷载：公路-级。环境标准：类环境。设计安全等级：二级。1.4 主要材料（1）混凝土空心板采用C5
15、0混凝土，铰缝采用C40混凝土；桥面铺装采用C30沥青混凝土和C40防水混凝土。（2）钢筋：预应力钢筋采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为15.20mm，公称面积14mm2,标准强度fpk=1860MPa，设计强度fpd=1260MPa，弹性模量Ep=1.95105MPa。2. 设计要点2.1 方案比选在桥梁方案比选中，主要考虑以下四个方面：安全、功能、经济与美观。其中以安全与经济为重。安全是指所设计桥梁结构有足够的强度、刚度和稳定性，防撞设施满足安全要求。功能要求所设计桥型满足当前以及今后规划年限内的交通流量，桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝，下部结构有利于交通和管线的需要。经济要求桥型的造价和养护费用综合最省，并有利于促进当地经济发展。美观是指桥型不仅外形优美，而且空间比例和谐，与周围环境相协调。同时，桥型设计及施工应尽量采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺
