简支空心板计算说明书路基宽度12m-l=16m.docx
实用标准文案
公路桥梁空心板设计计算书
装配式先张法预应力混凝土简支空心板桥上部结构计算（路基宽度12m，跨径 16m，交角 0°）
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编制单位：
编制时间：二○一五年八月
目录
一、设计资料 (1)
1. 主要技术指标 (1)
2. 计算依据 (1)
3. 所用材料及指标 (1)
二、结构形式及尺寸的选定 (2)
三、计算要点 (3)
1. 主要设计参数 (3)
2. 作用类别和作用效应组合 (3)
3. 施工方案 (4)
4. 程序计算要点 (4)
四、桥梁模型的建立 (4)
1. 空心板截面的整体化 (4)
2. 横向荷载分布系数的计算 (5)
2. 冲击系数计算 (6)
3. 空心板有限元模型的建立 (6)
五、持久状况承载能力极限状态计算 (7)
1. 正截面抗弯承载力验算 (7)
2. 斜截面抗剪承载力验算 (8)
六、持久状况正常使用极限状态计算 (8)
1. 正截面抗裂验算 (8)
2. 斜截面抗裂性验算 (9)
3. 挠度验算 (9)
七、短暂状况和持久状况构件的应力计算 (10)
1. 短暂状况构件的应力验算 (10)
2. 持久状况预应力混凝土构件的应力验算 (11)
一、设计资料
1.主要技术指标
桥梁主要的技术指标汇总后，详见表1：
表 1桥梁主要技术指标
公路等级二级公路
路基宽度12m
设计荷载公路 -Ⅰ级
车道数2
桥面宽度12m
环境类别Ⅰ类
环境作用等级 B 级
2.计算依据
（1）《公路工程技术标准》 JTG B01-2014；
（2）《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004；
（ 3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004；
（4）《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-2011 ；
（5）《预应力混凝土用钢绞线》 GB/T5224-2003；
（6）《公路交通安全设施设计技术规范》 JTG D81-2006；
（7）《钢筋焊接及验收规程》 JGJ 18-2003 ；
（ 8）《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006 。
3.所用材料及指标
上部空心板混凝土采用 C50，桥面整体化层混凝土采用C50（厚度 15cm），普通钢筋采用 HPB300和 HRB400钢筋，预应力钢束采用低松弛高强度钢绞线，主要材料力学指标见表2。
表 2上部结构主要材料力学指标
名称项目符号单位数值
立方体抗压强度标准值C MPa50
弹性模量E MPa 3.45e4
c
混凝土抗压强度标准值 f ck MPa32.4
抗拉强度标准值 f tk MPa 2.65
抗压设计强度 f cd MPa22.4
抗拉设计强度 f td MPa 1.83
标准强度 f pk MPa1860
弹性模量E MPa 1.95e5
p
预应力钢绞线抗拉设计强度 f pd MPa1260
标准强度 f sk MPa300 HPB300弹性模量s MPa 2.0e5
E
抗拉设计强度 f sd MPa270
抗压设计强度 f ’sd MPa270
标准强度 f sk MPa400 HRB400
弹性模量s MPa 2.0e5
E
抗拉设计强度 f sd MPa330
抗压设计强度 f ’sd MPa330
二、结构形式及尺寸的选定
预应力混凝土简支梁跨径为16m，预制梁长 15.94m，计算跨径 15.14m；上部结构净空为0.5m+11m+0.5m，全桥采用 9块 C50的预制混凝土空心板，预制空心板梁梁高 0.85m，中板宽 1.24m，边板宽 1.62m；预制梁就位后浇筑绞缝和整体化层，整体化层厚度推荐采用0.15m。全桥空心板横断面布置如图 1，每块空心板的截面及构造尺寸见图2。
图1 上部结构标准横断面图（单位：m）
（a）中板断面图（b）边板断面图
图 2 空心板截面构造及尺寸（单位：cm）
三、计算要点
1.主要设计参数
（1）混凝土：重力密度γ =26.0kN/m3；
（2）沥青混凝土：重力密度γ =24.0kN/m3；
（3）年平均相对湿度： 80％；
（4）锚具变形与钢束回缩值（一端）：△ L＝ 6mm；
（5）管道摩阻系数：μ＝0.25 ；
（6）管道偏差系数：κ＝0.0015 1/m ；
（7）钢束松弛系数：ζ＝0.3 ；
（8）梯度温度：竖向日照正温差的温度基数按 9cm沥青混凝土铺装层，考虑一半厚度的混凝土整体化层折减后采用；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5 ；
（9）混凝土收缩徐变：按相对湿度 80%，徐变终极值取预应力束张拉以后 3650天计。存梁期按 30～ 90天计（按不利的存梁期控制）；
（10）结构重要性系数：一级，桥梁结构的重要性系数 1.1 。
2.作用类别和作用效应组合
（1）永久作用：结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用；
（2）可变作用：汽车荷载、温度梯度作用；
（3）作用效应组合
1）承载能力极限状态
组合设计值 Sud=1.2×永久作用 +1.4 ×汽车荷载 +0.8 ×1.4 温度
2）正常使用极限状态
作用短期效应组合： 1.0 ×永久作用 +0.7 ×汽车荷载 +0.8 ×温度梯度
作用长期效应组合： 1.0 ×永久作用 +0.4 ×汽车荷载 +0.8 ×温度梯度
3.施工方案
根据上部结构特点，主梁的施工分为三个阶段：
（1）预制主梁：首先预制空心板梁，待混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的85%后，且混凝土龄期不小于7天时，张拉预应力束；
（2）板梁安装，现浇绞缝和整体化层：存梁60～90天后，安装板梁，并浇筑预制梁的顶面、锚固断面、绞缝和整体化层等；
（3）桥面铺装和附属设施的安装。
4.程序计算要点
（1）根据结构的施工方案特点，按照下述内容进行结构受力分析：施工阶段由预制空心
板梁承担自重、预应力、绞缝和现浇整体化层重量等作用效应；成桥阶段，考虑绞缝和一半厚
度的整体化层（ 0.75cm）参与结构受力，承担桥面铺装、栏杆、汽车荷载和温度荷载作用。
（2）采用 midas civil计算分析程序建立单梁模型进行分析计算；
（3）平面杆系采用荷载横向分布系数的方法将空心板简化为单块板进行计算，荷载横向
分布系数采用铰接板法计算。
（4）混凝土强度达到 85％时且混凝土龄期达到 7天以上允许张拉预应力钢束；
（5）预应力钢筋传力锚固时刻的混凝土龄期：7d；
（6）验算内容按预应力混凝土A类构件的有关规定执行。
四、桥梁模型的建立
1.空心板截面的整体化
考虑浇筑湿接缝和15cm厚混凝土整体化层参与结构受力，将一半厚的整体化层、浇筑湿接缝和预制空心板融为一个整体模拟实际结构的受力。得到中板和边板断面尺寸在有限元程序模
拟中的数值如图 3 所示。
图 3 空心板截面构造及尺寸（单位：cm）
2.横向荷载分布系数的计算
根据以上截面几何性质，空心板梁预制梁高85cm，整体化现浇层推荐厚度15cm，考虑整体化现浇层的一半厚度参与结构受力，并按设计图纸中桥面布置情况，建立以下横桥向计算模型，如图 4所示。
1#2#3#4#5#6#7#8#9#
图 4 空心板横向分布系数计算模型（单位：cm）
（1）支点截面的横向分布系数
当荷载位于支点时，应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数，计算结果见表3。
表 3各板支点截面处荷载横向分布系数
梁号1#2#3#4#5#6#7#8#9#
分布系数0.50.50.50.50.50.50.50.50.5
（2）跨中截面处横向分布系数
按照铰接板法计算各个板梁的横向分布系数，计算结果见表4。
表 4 各板跨中截面处荷载横向分布系数
梁号1#2#3#4#5#6#7#8#9#
分布系数0.4530.3650.2980.2910.2560.2850.2910.3230.451
（ 3）最终采用的横向分布系数
通过上述分析，对单梁进行计算分析时，其横向荷载分布系数按最大值选用，如表5所示。
表 5边板和中板的荷载横向分布系数
荷载位置支点1/4 跨跨中
边板0. 50.4530.453
中板0.50.3650.365
2.冲击系数计算
按照规范规定，采用结构基频法来计算桥梁结构的冲击系数，中板、边板都采用整体横断面（考虑整体化层），计算过程见下：
（ 1）边板的冲击系数
自振频率 f 1按照简支梁桥的简化计算公式计算：
（1）式（1）中，l 为结构的计算跨径，取15.14m； E 为C50混凝土的弹性模量，取为
3.45e10N/m2； I c为边板结构跨中截面的截面惯矩，取为 0.077498m4；m c为结构跨中处的单位长度质量，取为 0.81004 ×1×26×1000/10=2106.1kg/m ；计算得 f 1=7.72Hz。
因此可由式（ 2）计算得到结构的冲击系数：
u=0.1767ln f-0.0157=0.3455（2）
（2）中板的冲击系数
同边板冲击系数的计算方法，得到中板的冲击系数 u=0.3461 。
（3）冲击系数选取
综合中板和边板的冲击系数计算结果，统一按照u =0.346 进行计算分析。
3.空心板有限元模型的建立
基于结构基本数据，将简支空心板结构划分为20个单元 21个节点，如图 5所示，利用Midas
civil 有限元分析软件建立起中板和边板的分析模型，见图6。选择跨中截面、 L/4 截面和支点截面作为计算控制截面，对计算模型进行承载能力极限状态和正常使用极限状态进行验算。
图 5 梁单元离散图（单位：cm）
a）中板模型图
b）边板模型图
图 6 空心板有限元计算模型
五、持久状况承载能力极限状态计算
取弯矩最大的跨中截面进行正截面抗弯承载力计算，计算结果见表6：
表 6正截面极限承载能力计算
最大弯矩最小弯矩
板号截面位置γ 0M Mγ M M是否满足
d ud0 d ud
(kN ·m)(kN ·m)(kN ·m)(kN ·m)
边板跨中2488.72694.6882.482694.6满足
155
中板跨中2018.52465.6723.572465.6满足
466
注：表中γ 0M d 表示弯矩作用效应组合值；M ud表示抗弯承载能力设计值。
2.斜截面抗剪承载力验算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的规定，对于预应力混凝土简支梁应选取截面变化点和距支点h/2 处的截面进行斜截面抗剪承载力验算，结合本桥实际构造特点和配筋情况，选择支点截面作为验算控制截面验算结果见表7：
表 7正截面极限承载能力计算
最大剪力最小剪力
板号截面位置γ 0V d V sc + V pbγ 0V d V sc + V pb是否满足
(kN)(kN)(kN)(kN)
边板支点713.02339.87229.02339.87满足
27
中板支点575.72255.19174.62255.19满足
29
注：表中γ0V d表示剪力作用效应组合值；V sc + V pb表示抗剪承载能力设计值。
六、持久状况正常使用极限状态计算
1.正截面抗裂验算
对于预应力混凝土简支梁桥，取跨中处进行正截面抗裂性验算，截面下缘混凝土的正应力计算结果见表 8：
表 8正截面极限承载能力计算
作用短期效应作用长期效应
板号截面位置σ st –0.7f tkσ lt –0是否满足
σ pc MPaσpc MPa
MPa MPa
边板跨中-8.6840-1.8550-7.65030.0000不满足
中板跨中0.2433-1.8550 1.29730.0000满足
注：表中压应力为正，拉应力为负。
2.斜截面抗裂性验算
对于斜截面的抗裂验算取剪力和弯矩都较大的 L/4 处和近支点处的截面进行斜截面抗裂性计算，验算结果见表 9。
表 9 斜截面抗裂性验算
作用短期效应
是否满足规范
板号截面位置
主拉应力0.7f tk
MPa MPa
边板距支点 h处-5.5792-1.8550不满足
L/4 跨截面-8.7477-1.8550不满足
中板距支点 h处-1.5735-1.8550不满足
L/4 跨截面-0.0110-1.8550满足
注：表中压应力为正，拉应力为负。
3.挠度验算
根据主梁截面在各个阶段混凝土正应力验算结果，可知主梁在使用荷载作用下截面不开
裂。主梁计算跨径 L=15.14m，C50混凝土弹性模量 E c =3.45e4MPa。按照结构力学方法，采用 Midas civil 计算程序，计算主梁在不同荷载标准值作用下的挠度见表10。
表 10荷载标准值作用下主梁竖向挠度计算（单位：mm）
荷载边板中板
自重 +二期荷载-7.559-6.944
预应力12.91711.621
汽车荷载-5.909-5.403
正温度梯度 2.861 2.778
负温度梯度-1.307-1.267注：表中挠度值向下为负，向上为正；各项荷载作用取其标准值，汽车荷载不计冲击系数。
（1）荷载短期效应作用下的主梁挠度验算
考虑荷载长期效应的影响，荷载短期效应组合的可变荷载挠度值应满足规范规定。
边板：考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为
w ql =1.425 ×（ 0.7 ×5.909+0.8 ×1.307 ）=7.384mm w ql =1.425 ×（ 0.7 ×5.403+0.8 ×1.267 ）=6.834mm （ 2）预拱度的设置 梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为 边板： w l =7.834+1.425 × 7.559-2 × 12.917=-7.228mm(↑) 中板： w l =6.834+1.425 × 6.944-2 × 11.621=-6.513mm(↑) 由上述计算结果可知：可不设预拱度。 七、短暂状况和持久状况构件的应力计算 1.短暂状况构件的应力验算 预应力空心板梁在制作、运输及安装等施工阶段，混凝土强度等级为C50。预制裸梁在预加力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力应符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ JTG D62-2004）的相关规定。构件预加应力阶段的梁跨中截面正应力验算见表11。 表 11预加应力阶段（短暂状况）截面正应力验算（单位：MPa） 边板中板 支点L/4 跨截面跨中支点L/4 跨截面跨中上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘截面应力-2.97 4.496-7.71812.49-7.6512.76-0.816 2.6680.2776 5.733 1.297 5.585 8 压应力限值22.6822.6822.6822.6822.6822.6822.6822.6822.6822.6822.6822.68拉应力限值-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86-1.86是否满足否满足否满足否满足满足满足满足满足满足满足注：表中压应力为正，拉应力为负。 2.持久状况预应力混凝土构件的应力验算 （ 1）正截面的压应力验算 对于预应力混凝土简支梁桥，选择跨中、L/4 和支点处的截面进行验算，本阶段计算特点：预应力损失已全部完成，有效预应力最小，计算时作用取其标准值，汽车荷载计入冲击系数， 预加应力效应考虑在内，所有荷载分项系数均取为 1.0 ，计算结果见表 12。 表 12持久状况下截面混凝土的压应力验算（单位：MPa） 边板中板 支点L/4 跨截面跨中支点L/4 跨截面跨中 截面应力 5.223413.194015.9871 3.3582 6.40468.8880 压应力限值16.216.216.216.216.216.2 是否满足满足满足满足满足满足满足 （2）斜截面的主压应力验算 表 13 持久状况下斜截面的主压应力验算（单位：MPa） 边板中板 支点L/4 跨截面跨中支点L/4 跨截面跨中截面应力 5.223414.435415.9871 3.3582 6.40468.8880 压应力限值19.4419.4419.4419.4419.4419.44 是否满足满足满足满足满足满足满足 （ 3）预应力钢筋的应力验算 按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）要求，正常使用阶段预应力钢筋的应力要求如式（3），其计算结果见表 14和表 15： （ 3） 表 14边板预应力钢筋的应力验算（单位：MPa） 预应力钢筋编号σ p0.65 f pk是否满足 11203.95891209满足 1a1197.51301209满足 1b1189.13891209满足 1c1189.13891209满足 1d1189.13891209满足 表 15中板预应力钢筋的应力验算（单位：MPa） 预应力钢筋编号σ p0.65 f pk是否满足 11175.85421209满足 1a1167.85421209满足 1b1558.85421209满足 1c1558.85421209满足 1d1558.85421209满足 跨径16m 预应力混凝土简支空心板桥设计 一 设计资料 1.道路等级 三级公路（远离城镇） 2.设计荷载 本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（道路Ⅱ级） 3.桥面跨径及桥宽 标准跨径：m l k 16= 计算跨径：m l 50.15= 桥面宽度：m 5.0(栏杆）+m 7(行车道))+m 5.0(栏杆) 主梁全长：m 96.15 桥面坡度：不设纵坡，车行道双向横坡为2% 桥轴平面线形：直线 4.主要材料 1)混凝土 采用C50混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；铰缝采用C40混凝土浇注，封锚混凝土也采用C40；桥面连续采用C30混凝土。 2)钢筋 主要采用HRB335钢筋。预应力筋为71?股钢绞线，直径mm 2.15，截面面 积13902mm ，抗拉标准强度MPa f pk 1860=，弹性模量MPa E p 51095.1?=。采用先张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。 3）板式橡胶支座 采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。 5.施工工艺 采用先张法施工，预应力钢绞线两端同时对称张拉。 6.计算方法及理论 极限状态法设计。 7.设计依据 《通用规范》《公预规》。 二 构造类型及尺寸 全桥宽采用7块C50预应力混凝土空心板，每块m 1.1，板厚m 85.0。采用后张法施工，预应力混凝土钢筋采用71?股钢绞线，直径15.2mm ，截面面积 2139mm ，抗拉强度标准值MPa f pk 1860=，抗拉设计值MPa f pd 1260=，弹性模 量MPa E p 51095.1?=。C50混凝土空心板的抗压强度设计值MPa f cd 4.22=，抗拉强度的标准值MPa f td 56.2= 抗拉强度设计值MPa f td 83.1=。全桥空心板横断面图如图所示，每块空心板截面以及构造尺寸如图所示。 8m钢筋混凝土空心板简支梁桥 上部结构计算书 7.1设计基本资料 1.跨度和桥面宽度 标准跨径：8m（墩中心距） 计算跨径：7.6m 桥面宽度：净7m（行车道）+2×1.5m（人行道） 2技术标准 设计荷载：公路-Ⅱ级，人行道和栏杆自重线密度按照单侧8kN/m计算，人群荷载取3kN/m2 环境标准：Ⅰ类环境 设计安全等级：二级 3主要材料 混凝土：混凝土空心板和铰接缝采用C40混凝土；桥面铺装采用0.04m 沥青混凝土，下层为0.06m厚C30混凝土。沥青混凝土重度按23kN/m3计算，混凝土重度按25kN/m3计算。 钢筋：采用R235钢筋、HRB335钢筋 2.构造形式及截面尺寸 本桥为c40钢筋混凝土简支板，由8块宽度为1.24m的空心板连接而成。 桥上横坡为双向2%，坡度由下部构造控制 空心板截面参数：单块板高为0.4m ，宽1.24m ，板间留有1.14cm 的缝隙用于 灌注砂浆 C40混凝土空心板抗压强度标准值Mpa f ck 8.26=，抗压强度设计值 Mpa f cd 4.18=，抗拉强度标准值Mpa f tk 4.2=，抗拉强度设计值Mpa f td 65.1=， c40混凝土的弹性模量为Mpa E C 41025.3?= 图1 桥梁横断面构造及尺寸图式（单位：cm ） 7.3空心板截面几何特性计算 1.毛截面面积计算 如图二所示 2)-4321?+++=S S S S S A （矩形 2 15.125521cm S =??= 2 cm 496040124=?=矩形S 225.1475)5.245(cm S =?+= 2 35.2425.2421cm S =??= 16m简支空心板桥中板计算 本次16m简支空心板桥计算的目的是让同学熟悉《桥梁博士V3.03》软件的基本操作。《桥梁博士》是桥梁专业设计的有限元软件。有限元软件的基本操作可以归结为三大类：前处理（preprocess）、计算（solve）和后处理（postprocess）。 在使用有限元软件之前，我们必须有一些预备知识，例如节点和单元的概念等，这些都在结构力学和有限元等课程中有详细介绍。作为桥梁专业软件，使用《桥梁博士》进行桥梁设计就必须掌握桥梁的相关专业知识，这些都是桥梁工程的主要教学内容。 下面介绍如何使用《桥梁博士》设计一座16m简支空心板桥的中板。下图为16m板桥 一、前处理输入 桥梁博士的前处理包括六大步骤：输入总体信息、输入单元信息、输入钢束信息、输入施工信息、输入使用信息、输入优化信息。 (一)总体信息输入 1.计算类型 计算类别中有四个选项，其中的区别请自行查阅软件的帮助文件，本次计算中直接选用“全桥结构安全验算”。 2.计算内容 计算内容中的6个选项，根据实际需要选取，对于一般的预应力桥梁前4项是最为常用，后两项为非线性计算内容。 3.桥梁环境 这个选项一般情况下不需要做太多修改，但是如果桥梁环境有特殊情况则需要修改。 4.设计规范 设计规范中有交通规范和铁路规范。在这里选择相应的规范，软件就可以自动对规范中一部分的条文和计算公式进行校核。 5.其他信息 其他信息中还有很多相当重要的内容，只是在16m板桥中不需要使用，而在其他的桥梁设计中扮演重要角色。 (二)单元信息输入 单元信息输入中需要输入：节点坐标、单元连接方式、单元类型、截面和材料特征、自重荷载等。 1.节点坐标和单元连接方式 这个方面其实就是将桥梁结构离散化的体现。 如果是一些特定的线形可以用快速编辑器批量输入，本次计算为一直线梁，故可以使用快速编辑器中的直线编辑器。 课程设计计算书 姓名：史建果 指导老师：高婧 学院：建筑与土木工程学院 系别：土木工程系 专业：土木工程专业 年级：2010 级 学号：201560 预应力混凝土空心板桥课程设计任务书 一、设计资料 原南关大桥位于某县城南端，是107国道郑州-武汉段跨越汝河的一座大型公路桥梁，于1976年建成通车。其上部结构为钢筋混凝土简支T梁，下部结构为双柱式墩台、桩基础，桥面全宽12m，双向2车道，设计荷载为汽车-20级，挂车-100。2009年8月，中铁大桥局集团武汉桥梁科研研究院有限公司检测中心对该桥进行了检测，该桥被评为四类桥，建议该桥拆除重建。新建桥梁桥位处路线平面位于直线段。上部结构采用双跨预应力空心简支板桥，下部结构采用柱径1.2米的双/三柱式桥墩，桩基础；桥台为桩柱式桥台，桩基础。本课程设计仅设计上部结构。 （一）技术标准： 1、标准跨径（墩中心距离）：l b=13 m, 16m,18m,20m,22m,25m. 2、桥面宽度：桥面全宽11 m /15m/19.0ｍ/21.0ｍ，按四/双车道外加人行道设计：（1）人行道（含栏杆）1.5m + 防撞护栏0.5m + 车行道15.0/7.0m + 防撞护栏0.5m +人行道（含栏杆）1.5m。 （2）人行道（含栏杆）2.5m + 防撞护栏0.5m + 车行道15.0m + 防撞护栏0.5m +人行道（含栏杆）2.5m。 （3）防撞护栏0.5m + 车行道14.0m + 防撞护栏0.5m。 3、桥面横坡：双向1.5％。 4、设计荷载：公路—I级或公路—II级。 5、通航标准：无通航要求。 6、地震烈度：抗震设防烈度为Ⅵ度区，设计基本地震加速度值为0.05g。 7、设计洪水频率:1/100。 8、环境标准：I类环境。 9、设计安全等级：二级。 （二）材料 1、.混凝土 1）水泥：应采用高品质的强度等级为62.5、52.5或42.5的硅酸盐水泥，同一类构件应采用同一品种水泥。 2）粗骨料：应采用连续级配，碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜超过20mm，以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。 3）混凝土：预制空心板、现浇连续段、铰缝和桥面现浇层均采用C50；封端混凝土采用C40。伸缩缝采用C50钢纤维混凝土。 2、普通钢材 普通钢筋采用R235和HRB335钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013-1991）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499 -1998）的规定。R235钢筋主要采用直径d=6、8、10mm三种规格；HRB335钢筋主要采用直径d=12、16、20、22、25、28mm六种规格。 3、预应力钢筋 采用抗拉强度标准值f pk=1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。4、其它材料 1）钢板：应采用《碳素结构钢》(GB700-1988)规定的Q235B钢板。 2）支座：采用板式橡胶支座，其材料和力学性能均应符合现行国家和行业标准的规定。 5、设计参数 西部地区中小跨径适用桥梁形式研究 通用图设计计算书 13m装配式后张法预应力混凝土简支空心板计算 目录 1.概况与基本数据 (1) 1.1概况 (1) 1.2技术规范 (1) 1.3基本数据 (1) 1.4 作用荷载、荷载组合、荷载作用简图 (2) 1.5 计算模式、重要性系数 (2) 1.6 材料主要指标 (2) 1.7 主要材料选用 (3) 2．计算模型及相关参数 (3) 2.1 空心板施工阶段 (3) 2.2 结构离散图 (4) 2.3 空心板横断面 (5) 2.4 活载横向分布系数与汽车冲击系数 (6) 2.5 预应力筋构造 (6) 2.6 预应力配置 (6) 2.7 温度效应及支座沉降 (7) 3．简支空心板计算结果验算 (7) 3.1 简支空心板边板施工阶段验算 (7) 3.2 简支空心板边板使用阶段验算 (9) 3.3 简支空心板中板施工阶段验算 (12) 3.4简支空心板中板使用阶段验算 (14) 4． 3孔13米及5孔13米连续空心板计算结果验算 (18) 4.1 施工阶段验算 (18) 4.2 使用阶段验算 (25) 5．计算结论 (41) 1.概况与基本数据 1.1概况 依据《西部地区中小跨径桥梁技术研讨会》会议纪要、《西部地区中小跨径适用桥梁形式研究下一步工作内容和计划》及我院任务通知单。课题组进行课题相关设计开发。开发原则为： （1）上部构造形式采用9板式 （2）板宽模数B=1.24米，预制高度为0.75米。 （3）混凝土强度等级：C50 （4）边板悬臂长度34厘米。 （5）空心板两端及顺桥向采用单支座。 （6）适用路基宽度：整体式路基24.50米、分体式路基12.0米。 （7）适用于直线桥。 1.2技术规范 1《公路工程技术标准》(JTG B01-2003) 2《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 3《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ 022-85） 4《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85） 6《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004-89） 7《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000） 1.3基本数据 （1）结构：后张法预应力混凝土简支空心板 （2）计算跨经：13米 （3）路基宽度：整体式路基24.5米、12米 （4）车道数：双向4车道 简支空心板桥面铺装施工 1、施工准备 1）、桥面铺装施工前认真仔细复测梁顶标高，确保桥面铺装层厚度满足规范要求。 2）、施工前再仔细检查桥面，将表面松散的石子或砼清除干净，对于凿毛不彻底的地方继续凿毛至满足规范要求为止，然后冲洗干净，确保梁板砼与桥面铺装砼能有效结合。 3）、铺装所采用经试验合格后用于桥面铺装。 4）、C50砼配合比经中心试验室已取得批复，可用于本工程桥面铺装。 5）、施工人员和施工机具必须满足施工生产的需要。 6）、每个现场施工人员熟悉、了解并掌握桥面铺装施工要点。 2、施工工艺 1、桥面铺装按常规采用振捣梁施工。 2、铺装钢筋的高度应严格按设计定位，不得将钢筋下压。 3、严格控制铺装层砼厚度，最小厚度允许按-5mm控制，最大厚度允许按+10mm控制。严格控制平整度和横坡，平整度允许偏差按h＝3mm控制。 4、施工放样。在桥面系施工对标高前进行闭合，与路线一起精确放样，确保轴线位置和标高满足精度要求。 5、钢筋加工及绑扎。所有钢筋在钢筋加工场按图纸和施工技术规范准确下料成型，拖车运至现场进行绑扎。绑扎桥面钢筋时，钢筋下应多设置板凳支撑，防止钢筋骨架整体或局部下挠，铺装钢筋纵向筋下穿梁顶预埋剪力键筋，施工人员及机具不得随意踩踏钢筋网，确保钢筋位置准确，使钢筋保护层厚度满足设计及规范要求。 进行现浇桥面施工时，按照设计图纸位置预留好伸缩缝隙工作槽、伸缩缝预埋钢筋及泄水管安装孔。 6、模板安装。安装模板时，其顶部高程控制是控制桥面铺装层高程的关键，必须通过水准测量严格控制。同时由于边模顶面的平整度直接影响桥面铺装混凝土表面的平整度，在边模初次安装完毕后必须进行再次调平，以3米铝合金靠尺按照标准要求进行校验，直至达到要求，在边模调平完成后再次进行水准测量，以免标高方面不符合要求，如此重复直至标高和顶面平整度满足要求为止。 7、桥面混凝土浇筑。混凝土浇筑前安装混凝土振捣梁，振捣梁梁底的标高严格按照 四边简支矩形板计算 项目名称_____________日期_____________ 设计者_____________校对者_____________ 一、构件编号: LB-1 二、示意图 三、依据规范 《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010 四、计算信息 1.几何参数 计算跨度: Lx = 11000 mm; Ly = 7500 mm 板厚: h = 400 mm 2.材料信息 混凝土等级: C30 fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2 ftk=2.01N/mm2Ec=3.00×104N/mm2钢筋种类: HRB400 fy = 360 N/mm2Es = 2.0×105 N/mm2 最小配筋率: ρ= 0.200% 纵向受拉钢筋合力点至近边距离: as = 55mm 保护层厚度: c = 40mm 3.荷载信息(均布荷载) 永久荷载分项系数: γG = 1.200 可变荷载分项系数: γQ = 1.400 准永久值系数: ψq = 1.000 永久荷载标准值: ｑgk = 15.000kN/m2 可变荷载标准值: ｑqk = 0.000kN/m2 4.计算方法:弹性板 5.边界条件(上端/下端/左端/右端):简支/简支/简支/简支 6.设计参数 结构重要性系数: γo = 1.00 泊松比:μ = 0.200 五、计算参数: 1.计算板的跨度: Lo = 7500 mm 2.计算板的有效高度: ho = h-as=400-55=345 mm 六、配筋计算(lx/ly=11000/7500=1.467<2.000 所以按双向板计算): 1.X向底板钢筋 1) 确定X向板底弯矩 Mx = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2 = (0.0287+0.0707*0.200)*(1.200*15.000+1.400*0.000)*7.52 = 43.374 kN*m 2) 确定计算系数 αs = γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho) = 1.00*43.374×106/(1.00*14.3*1000*345*345) = 0.025 3) 计算相对受压区高度 ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.025) = 0.026 4) 计算受拉钢筋面积 As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*14.3*1000*345*0.026/360 = 354mm2 5) 验算最小配筋率 ρ = As/(b*h) = 354/(1000*400) = 0.088% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.200%*1000*400 = 800 mm2采取方案?12@140, 实配面积807 mm2 2.Y向底板钢筋 1) 确定Y向板底弯矩 My = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2 = (0.0707+0.0287*0.200)*(1.200*15.000+1.400*0.000)*7.52 = 77.430 kN*m 2) 确定计算系数 αs = γo*My/(α1*fc*b*ho*ho) = 1.00*77.430×106/(1.00*14.3*1000*345*345) = 0.045 3) 计算相对受压区高度 ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.045) = 0.047 4) 计算受拉钢筋面积 As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*14.3*1000*345*0.047/360 = 638mm2 5) 验算最小配筋率 ρ = As/(b*h) = 638/(1000*400) = 0.160% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.200%*1000*400 = 800 mm2采取方案?12@100, 实配面积1131 mm2 七、跨中挠度计算： Mk -------- 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值 Mq -------- 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值 1.计算荷载效应 Mk = Mgk + Mqk 16m 公路预应力简支空心板梁桥中板设计 一、 设计资料 1.设计荷载 本桥设计荷载等级确定为汽车荷载：公路Ⅱ级；人群荷载：3.02N/m k 。 2.桥面跨径及净宽 标准跨径：k l =16m 。 计算跨径: l =15.6m 。 板 长：1l =15.96m 。 桥梁宽度：7m+2×0.5m 。 板 宽：2l =0.99m 。 3.主要材料 混凝土：主梁板采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm 混凝土+柔性防水涂层+10cm 沥青混凝土。预应力筋：采用?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 ?，普通钢筋：直径大于和等于12mm 的用HRB335级 热轧螺纹钢筋，直径小于12mm 的均用R235级热轧光圆钢筋。锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。 4.施工工艺 先张法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称张拉。 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《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）。 （2） 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）。 （3） 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 D62-2004）。 （4） 交通部颁《公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） 《公路桥梁板式橡胶支座规格条例》（JTT663-2006）。 （7） 《桥梁工程》、《结构设计原理》等教材。 （8） 计算示例集《混凝土简支梁（板）桥》（第三版），易建国 主编，人民交通出版社。 （9） 《公路桥涵设计手册梁桥（上）》，徐光辉，胡明义主编， 人民交通出版社。 二、 构造布置及尺寸 桥面宽度为：净—7m+2?0.5m （防撞护栏），全桥宽采用8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99.5cm ，宽62cm ，空心板全长15.96m 。采用先张法施工工艺，预应 力筋采用?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。 装配式预应力混凝土简支空心板桥设计 设计资料 跨径：标准跨径m lk 00.10= 计算跨径=l 9.60m 桥面净宽:人行道） 中央分隔带）(12(175.32m m m ?++? 构造形式及尺寸选定 本实例桥面净宽为10.5m ，全桥宽采用11块预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm ，高62cm ，各板之间留有1cm 的空隙，每块空心板截面和构造尺寸见图 三、空心板截面几何特性计算 截面面积 A=99×62-2×38×8-4× 2 192 ?π-2×（ 21×7×2.5+7×2.5+2 1 ×7×5）=3174.3cm 2 截面重心位置 全截面对1/2板高处的静矩： S 1/2板高 =2×[21×2.5×7×（24+37）+7×2.5×（24+27）+21×7×5×（24-3 7 ）] =2181.7cm 2 铰缝面积 A 饺 =2×（21×7×2.5+7×2.5+2 1 ×7×5）=87.5cm 2 则毛截面重心离1/2板高的距离为 d=A S 板高2 1 =3.31747.2181=0.687cm ≈0.7cm=7mm （向下移） 铰缝重心对1/2板高处的距离为 饺d = cm 9.245 .877 .2181= 3、空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I 由图，设每个挖空的半圆面积为A ’ A ’=2d 81π=22cm 7.561388 1 =?π 半圆重心轴 s=0.2122d=0.2122×38=8.06cm=80.6mm 半圆对其自身重心轴O-O 的惯性矩为I ’ I ’=0.00686444cm 14304 3800686.0d =?= 则空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I 为 I= 143044-]7.083812 838[2-7.06299126299232 3???+????+?-2×567.1 单向简支板配筋计算说明书 1 荷载类型：人群荷载（3.5KN/m） 1.1基本资料 某C25钢筋混凝土简支板，结构安全等级III级。简支板净跨度L n从 2.0m起按0.5m为一级递增至10.0m。 1.2基本数据 结构重要性系数γ0=0.9,持久状况系数ψ=1.0永久荷载分项系数γ =1.05，可变荷载分项系数γQ=1.20，结构系数γd=1.20，混凝土轴心抗压强G 度f c=12.5N/mm2,钢筋强度f y=310 N/mm2。板厚h取L n/20,支承a=h，a s=30，取b=1000mm。 1.3单向简支板配筋计算 1.3.1计算简图 板的尺寸及其支承情况如图1-1所示。 计算跨度L O=L n+a 1.3.2内力计算 2 0)(8/1l q g M O +=ψγ 考虑板的自重→g ,设计值。 2N/mm 5.3q 考虑人群荷载→，设计值。 1.3.3配筋计算 有效高度h 0=h-a s 截面抵抗矩系数2 s o c d bh f M γα= 544.0211≤--=s αε，说明不会发生超筋破坏。 钢筋面积y c S f h b f A 0 ε= 配筋率%15.0)/(0≥=bh A S s ρ，说明不会发生少筋破坏。 表1-1 单向简支板各计算跨度（人群荷载）配筋表 注：所选钢筋直径＜14为Ⅰ级钢，直径≥14为Ⅱ级钢。 2 荷载类型：公路-Ⅱ级车道荷载 2.1基本资料 某C25钢筋混凝土简支板，结构安全等级III级。简支板净跨度 L n从2.0m起按0.5m为一级递增至10.0m。 2.2基本数据 结构重要性系数γ0=0.9,持久状况系数ψ=1.0永久荷载分项系数γ =1.05，可变荷载分项系数γQ=1.20，结构系数γd=1.20，混凝土轴心G 抗压强度f c=12.5N/mm2,钢筋强度f y=310 N/mm2。板厚h取L n/20,支承a=h，a s=30，取b=1000mm。 2.3单向简支板配筋计算 1.3.1计算简图 板的尺寸及其支承情况如图1-1所示。 计算跨度L O=L n+a 2.3.2内力计算 人民中桥一阶段施工图设计 第一部分桥梁计算 第一章方案比选 （一）设计资料 公路Ⅱ级，人群3.0kN/㎡N 桥面宽度：净—7.5m+2×1.5m人行道,2×0.5m防撞墙 表层为2-3m不等厚强风化泥岩，下为中分化泥岩，可作为基础的持力层，容许承载力为1.0MPa 桥位处为干沟，常年无水 桥面纵坡：0.5% 桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚6cm。防水层，C40水泥混凝土，厚度为15cm~8cm。混凝土桥面设双向横坡，坡度为1.5%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和θ10cm铸铁泄水管，每20m设置一处。 （二）方案比选 方案一：3跨20m预应力钢筋混凝土简支空心板（详细见方案图） 1、方案简介 本方案为钢筋混凝土简支空心板桥。全桥分3跨，每跨均采用标准跨径20m。。桥墩为桩基桥墩，桥台为埋置式桥台。桥墩直径为120cm，桩基直径为150cm。 2、尺寸拟定 本桥拟用空心板，净跨径为19.96m。空心板中板底宽为129cm，高为120cm，由9块预应力空心板组成。 方案二：两跨50米预应力混凝土T形钢构桥（详细见方案图） 1、方案简介 本方案为预应力T形钢构桥。全桥分两跨，单跨跨径25m。桥墩为扩大式墩基础，桥台为U型桥台 2、尺寸拟定 本桥拟用箱梁，桥面行车道宽7.5m，两边各设1.5m栏杆，0.5m的栏杆，箱中部高为450cm，两侧主梁高为250cm，底宽为550cm，内置空心高度均为220cm。 （三）技术经济比较和最优方案的选定 对编制方案： 方案一：技术工艺成熟，施工场地广泛采用工业化施工，可预制生产，现代化起重设备安装，降低劳动强度，缩短工期，占用的施工场地少。建筑高度和重量都较小。施工周期短。广泛应用于桥梁建设中，但是需要设置多个桥墩，常用于地质情况较优良处。 方案二：技术工艺先进，工艺要求严格，采用挂蓝施工，施工难度大，成本高。挂蓝需令置一套设备。施工速度较慢，不利缩短工期，需要的劳动资源较多。投资成本高，基础要求也大。 因为本工程基础为泥岩，基础好，采用大跨径就会造成资源的浪费；并且大跨径的桥梁影响施工进度，本工程为二级公路，对桥型要求较低，因此20m预应力混凝土空心板为一个较好的桥型。 本设计在对桥型进行选择的时候，还考虑地形、地质条件良好，桥位处为干沟常年无水的有利条件，适合于多跨径的桥梁。 综上所述，采用编制方案（一），即20m预应力混凝土简支梁桥为推荐方案（实施方案）。 1 《课程设计报告》 系别：建筑科学与工程学院土木工程 指导教师：樊华老师 专业班级：土交1002班 学生姓名：戴美荣(101502203) （课程设计时间：2012年12 月24 日——2010年12 月28 日） 钢筋混凝土基本构件设计理论 课程设计任务书 一、目的要求 在学习《桥梁工程》之前，必须掌握《混凝土基本构件设计理论》，它是一门专业基础课，而且是进行桥梁设计时不可缺少的工具，必须能熟练进行钢筋混凝土构件的设计与计算。为了达到这一要求，特安排钢筋混凝土基本构件的课程设计，目的在于使同学能正确运用《混凝土基本构件设计理论》中的理论知识，通过系统地解决桥梁结构中钢筋混凝土空心板梁的设计计算，进一步牢固掌握钢筋混凝土受弯构件设计方法，以便为以后普通钢筋混凝土桥梁设计打下可靠的基础。 二、设计题目 钢筋混凝土简支空心板桥空心板设计。 三、设计资料 环境条件：I类环境条件 结构安全等级：二级。 1.某公路钢筋混凝土简支空心板桥空心板设计结构尺寸。 标准跨径：13.00m； 计算跨径：12.640m； 空心板全长：12.96m； 2.计算内力 （1）使用阶段的内力 （表中汽车荷载内力已计入汽车冲击系数） （2）施工阶段的内力 简支空心板在吊装时，其吊点设在距梁端a=500mm处，13m空心板自重在 =190.42k N·m，吊点的剪力标准值V0=71.98kN。跨中截面的弯矩标准值M k ，1/2 3.材料 主筋用HRB335级钢筋 f sd＝280N/mm2；f sk＝335N/mm2；E s＝2.0×105N/mm2。 箍筋用R235级钢筋 f sd＝195N/mm2；f sk＝235N/mm2；E s＝2.1×105N/mm2。 混凝土强度等级为C30 f cd＝13.8N/mm2；f ck＝20.1N/mm2；f td＝1.39N/mm2； f tk＝2.01N/mm2；E c＝3.00×104N/mm2。 四、设计内容 1、进行荷载组合，确定计算弯矩，计算剪力 2、采用承载能力极限状态计算正截面纵向主钢筋数量 3、进行斜截面抗剪承载力计算 4、全梁承载力校核 5、短暂状况下应力计算 6、进行正常使用极限状态的变形及裂缝宽度验算； 7、绘制钢筋配筋图 8、工程数量表的绘制 五、提交成果和设计要求 板模板（扣件式）计算书一、工程属性 设计简图如下： 模板设计平面图 模板设计剖面图（楼板长向） 模板设计剖面图（楼板宽向）四、面板验算 上，因此本例以简支梁，取1m单位宽度计算，跨度取支承面板的小梁（次楞）间距L=300mmm。计算简图如下： W＝1000×15×15/6＝37500mm3，I＝1000×15×15×15/12＝281250mm4 1、抗弯强度验算 （1）荷载计算 取均布荷载或集中荷载两种作用效应考虑，计算结果取其大值。 均布线荷载设计值 q1＝0.9×[1.2×(0.04+1.1×0.15+24×0.15)+1.4×2.5] ×1=7.259 kN/m q1＝0.9×[1.2×(0.04+1.1×0.15+24×0.15)+ 0.9×1.4×2.5] ×1=6.944kN/m q1＝0.9×[1.35×(0.04+(1.1×0.15+24×0.15)+1.4×0.7×2.5] ×1=6.828kN/m 根据以上三者比较应取q1=7.259 kN/m作为设计依据。 集中荷载设计值 q2＝0.9×1.2×0.04×1=0.043kN/m p＝0.9×1.4×2.5＝3.15kN （2）强度验算 施工荷载为均布线荷载 M1＝q1L2/8=7.259×0.32/8=0.082 kN·m 施工荷载为集中荷载 M1＝q1L2/8+PL/4=0.043×0.32/8+3.15×0.3/4=0.237kN·m 取M max＝0.237 kN·m验算强度。 面板抗弯强度设计值[f]＝37N/mm2 σ＝M max/W＝0.237×106/37000＝6.405N/mm2≤[f]＝37N/mm2 满足要求！ 2、挠度验算 验算挠度时不考虑可变荷载值，仅考虑永久荷载标准值，故其作用效应的线荷载设计值如 桥梁工程课程设计任务书 装配式钢筋混凝土简支空心板桥设计一、设计资料 1．标准跨径：13m 2．计算跨径：计算跨径12、5m 3．桥面宽度：净-9+2?0、5m防撞护栏，桥面铺装为0、08mC40混凝土铺装+0、06m沥青混凝土面层，桥面横坡为双向1、5%，桥面横坡由铺装层形成。 4．设计荷载：公路-Ⅱ级 5．材料： （1）钢筋，其技术指标见表1； （2）混凝土及其技术指标见表2，主梁混凝土为C40，防撞护栏C30，桥面铺装混凝土为C40，沥青混凝土容重为23 KN/m3，混凝土容重为25 KN/m3。 钢筋技术指标表1 混凝土技术指标表2 二、设计计算内容： 1．主梁几何特性计算 2．恒载内力计算 3．荷载横向分布计算（支点处采用杠杆法，跨中采用铰接板法）4．活载内力计算 5．荷载组合。确定用于配筋计算得最不利作用效应组合 6．主梁配筋计算（依据结构设计原理进行） 7．绘制内力包络图 8．绘制主梁一般构造图与配筋图（A3图幅，要求手绘）9．裂缝宽度验算 10、主梁变形验算 11、绘制主梁一般构造图与结构图 三、设计依据： 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015） 《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）《桥梁工程》姚玲森编 《桥梁工程》绍旭东 《结构设计原理》叶见曙或张树仁编 四、结构尺寸 图1 全桥主梁横断面 图2 中板横断面图 图3 边板横断面图 钢筋混凝土空心板设计计算书 一：基本设计资料 1：跨度与桥面宽度 （1）标准跨径：13m （2）计算跨径：12、5m （3）桥面宽度（桥面净空）：双向行驶，净9+2*0、5m护栏（4）设计荷载：公路二级，无人群荷载 （5）主梁预制长度：12、7m （6）结构重要性系数;=1 2:主要材料 （1）混凝土：混凝土空心简支板与铰接缝采用C30混凝土;桥面铺装上层采用0、07m得沥青混凝土，下层为0、08m得C40混凝土。沥青重度按23KN/计算，混凝土重度按25KN/计。 （2）钢筋：主筋采用HRB400钢筋。 二:构造形式及截面尺寸 （1）本桥为C30钢筋混凝土简支板，由7块宽度为1、32m得空心板连接而成 （2）桥上横坡为双向2%，坡度由下部构造控制 （3）空心板截面参数：单块板高为0、8m,宽为1、32m，板间留有1、14cm得缝隙用于灌注砂浆 （4）C40混凝土空心板抗压强度标准值=26、8MPa ,抗压强度设计值=18、4MPa,抗拉强度标准值=2、40MPa,抗拉强度设计值=1、65MPa,C30混凝土得弹性模量为=3、25*MPa 三;空心板截面几何特性计算 1毛截面面积计算 =4884已知=3997489 11.8 部分预应力混凝土A 类简支板计算示例 11.8.1基本设计资料 （1）简支梁跨径：计算跨径12.6L m =。 （2）设计荷载：汽车荷载按公路—Ⅰ级；设计安全等级二级，结构重要性系数0 1.0γ=。 （3）环境：桥址位于野外一般地区，Ⅰ类环境条件，年平均相对湿度为75％。 （4）材料：预应力钢筋采用17?标准型15.2s φ普通钢绞线，抗拉强度标准值 pk f =1720MPa ，抗拉强度设计值1170pd f MPa =，公称面积2139mm ，弹性模量 51.9510p E MPa =?。 非预应力钢筋：400HRB 钢筋，抗拉强度标准值400sk f MPa =，抗拉强度设计值 330sd f MPa =，钢筋弹性模量52.010s E MPa =?；箍筋及构造钢筋采用335HRB 钢筋， 抗拉强度标准值335sk f MPa =，抗拉强度设计值280sd f MPa =，钢筋弹性模量 52.010s E MPa =?。 混凝土：空心板构件采用50C 混凝土，抗压强度标准值32.4ck f MPa =，抗压强度设计值22.4cd f MPa =；抗拉强度标准值 2.65tk f MPa =，抗拉强度设计值 1.83td f MPa =， 43.4510c E MPa =?。 （5）设计要求：根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTC D62—2004）》要求，按预应力混凝土A 类构件设计此梁。 （6)施工方法：采用先张法施工，即先张拉预应力钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先在张拉台座上，按设计规定的拉力张拉预应力钢筋，并进行临时锚固，再浇筑构件混凝土，待混凝土达到要求强度后放张，让预应力钢筋回缩，通过预应力钢筋与混凝土间的粘结作用传递给混凝土，使混凝土获得预压应力。张拉台座有效长度为50m 。空心板采用加热养护方法，取预应力钢筋与张拉台座间温差20t ?=℃来控制。预应力钢筋采用一端张拉。 （7）截面尺寸及内力：截面尺寸如图11-27所示，空心板作用效应及作用效应组合设计值如表11-23所示。 图11-27空心板截面图（单位：mm ） 跨径m预应力混凝土简支空心板桥设计 ————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期： 跨径1６m 预应力混凝土简支空心板桥设计 一 设计资料 1.道路等级 三级公路(远离城镇） 2.设计荷载 本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（道路Ⅱ级) 3.桥面跨径及桥宽 标准跨径：m l k 16= 计算跨径：m l 50.15= 桥面宽度:m 5.0(栏杆）+m 7（行车道))+m 5.0（栏杆） 主梁全长：m 96.15 桥面坡度:不设纵坡,车行道双向横坡为2％ 桥轴平面线形:直线 4.主要材料 1)混凝土 采用Ｃ50混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用C ３0混凝土，Ｃ30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层;铰缝采用Ｃ40混凝土浇注,封锚混凝土也采用C40;桥面连续采用Ｃ30混凝土。 2)钢筋 主要采用ＨRB335钢筋。预应力筋为71?股钢绞线，直径mm 2.15,截面面积13902mm ,抗拉标准强度MPa f pk 1860=,弹性模量MPa E p 51095.1?=。采用先张法施工工艺,预应力钢绞线沿板跨长直线布置。 3）板式橡胶支座 采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。 5.施工工艺 采用先张法施工,预应力钢绞线两端同时对称张拉。 6.计算方法及理论 极限状态法设计。 7.设计依据 《通用规范》《公预规》。 二 构造类型及尺寸 全桥宽采用7块Ｃ50预应力混凝土空心板,每块m 1.1,板厚m 85.0。采用后张法施工，预应力混凝土钢筋采用71?股钢绞线，直径15．2mm,截面面积2139mm ,抗拉强度标准值MPa f pk 1860=，抗拉设计值MPa f pd 1260=，弹性模量 MPa E p 51095.1?=。C50混凝土空心板的抗压强度设计值MPa f cd 4.22=，抗拉强度的标准值MPa f td 56.2= 抗拉强度设计值MPa f td 83.1=。全桥空心板横断面图如图所示，每块空心板截面以及构造尺寸如图所示。 图2-1桥梁横断面图(单位：ｃm ） 图2-2跨中中板断面图(单位:c ｍ) 整体式 钢筋混凝土空心简支板 设计计算书 2007年9月 一、技术标准 1、 设计荷载： 行车道：城-A 级 人行道：3.0KN/m 2 2、 桥长： 根据实际情况及《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求，确定为跨径等于14.5m 的单跨钢筋混凝土空心简支板桥。桥梁全长43.5m ，跨径组合为三等跨3×14.5m 。 3、桥面宽度： 桥全宽20m ，中间双向四车道,两侧人行道 桥面横向布置为： 2×4 +12 =20 m 4m 人行道+12m 机动车道+4m 人行道 4、桥面横坡：双向1.5% 5、人行道横坡：1.5% 6、设计安全等级： 二级 7、结构重要系数： 0.1=o γ 8、主要设计材料： （1）混凝土强度等级：主梁拟用Ｃ30； MPa f ck 1.20=MPa f tk 01.2=MPa f cd 3.14= MPa f td 43.1= MPa E c 41000.3?= 混凝土容重ｒ＝24kN/m3， 钢筋混凝土容重ｒ＝25kN/ m3。 （2）钢材初步选取：直径大于或等于12mm 时采用HRB335级，指标： MPa f yk 335= MPa f f y y 300'== MPa E s 5100.2?= 直径小于12mm 时采用HPB235级钢筋，指标： MPa f yk 235= MPa f f y y 210'== MPa E s 5101.2?= 9、设计依据： （1）《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 （2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ D62—2004 （3） 城市桥梁设计荷载标准《CJJ 77－98》 二、结构简介： 三等跨混凝土简支空心板桥，桥梁全长3×14.5m=43.5m ，桥面宽度20m 。施 工方式为整体式现浇，在已有桥墩上设置支座。桥面横坡1.5%，梁高80cm ，顶板厚10cm ，底板厚10cm ，隔板厚度15cm 。隔梁及空心由跨中向支座对称布置，空心长度1m ，间距18cm ，横隔梁厚度为15cm ，两端设有端横隔梁，。 计算跨径: ()n o l l 05.1m in l ；计= mm l o 1190040011500=+= 公路桥梁空心板设计计算书 装配式先张法预应力混凝土简支空心板桥上部结构计算（路基宽度12m，跨径13m，交角0°） 设计计算人： 复核核对人： 单位审核人： 项目负责人： 编制单位： 编制时间：二○一五年八月 目录 一、设计资料 (1) 1.主要技术指标 (1) 2.计算依据 (1) 3.所用材料及指标 (1) 二、结构形式及尺寸的选定 (2) 三、计算要点 (3) 1.主要设计参数 (3) 2.作用类别和作用效应组合 (3) 3.施工方案 (4) 4.程序计算要点 (4) 四、桥梁模型的建立 (4) 1.空心板截面的整体化 (4) 2.横向荷载分布系数的计算 (5) 2.冲击系数计算 (6) 3.空心板有限元模型的建立 (6) 五、持久状况承载能力极限状态计算 (7) 1.正截面抗弯承载力验算 (7) 2.斜截面抗剪承载力验算 (8) 六、持久状况正常使用极限状态计算 (8) 1.正截面抗裂验算 (8) 2.斜截面抗裂性验算 (9) 3.挠度验算 (9) 七、短暂状况和持久状况构件的应力计算 (10) 1.短暂状况构件的应力验算 (10) 2.持久状况预应力混凝土构件的应力验算 (11) 一、设计资料 1.主要技术指标 桥梁主要的技术指标汇总后，详见表1： 表1 桥梁主要技术指标 2.计算依据 （1）《公路工程技术标准》JTG B01-2014； （2）《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004； （3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004； （4）《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011； （5）《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003； （6）《公路交通安全设施设计技术规范》JTG D81-2006； （7）《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18-2003； （8）《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006。 3.所用材料及指标 上部空心板混凝土采用C50，桥面整体化层混凝土采用C50（厚度15cm），普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋，预应力钢束采用低松弛高强度钢绞线，主要材料力学指标见表2。 18m 预应力简支空心板梁桥设计计算 I 、设计资料 河北境内某一级公路 k15+022处建公路桥一座，上部结构采用了三跨先张法预应力混凝土空心板， 先简支后桥面连续，下部结构采用单排桩柱式桥墩和桩式桥台。桥梁设计荷载为公路I 级，标准跨径 18m , 桥面净空9+2 x 1.5m 。 空心板，铰缝及桥面铺装混凝土采用 C40,其余采用C30,预应力钢筋用 j 15.24钢铰线，其标准强 度为1860Mpa ,非预应力钢筋采用I , H 级钢筋。空心板构造如图1所示 图1空心板截面构造(尺寸单位 cm ) U 、设计依据及参考书 1. 桥涵设计通用规范(JTJ D60—2004); 2. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范( JTJ D62 — 2004); 3. 公路桥涵施工技术规范(JTJ041 — 2000); 4. 公路工程抗震设计规范(JTJ004—89); 5. 公路桥涵设计手册：梁桥(上册)，人民交通出版社； 6. 桥梁工程(上册)：范立础，人民交通出版社； 1F 3717 99 =37.5cm 7. 桥梁工程：姚玲森，人民交通出版社； 8. 结构设计原理：叶见曙，人民交通出版社； 9. 桥梁计算示例集：易建国，梁桥，人民交通出版社; 川、设计过程 全桥宽采用12块预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm，全长17.96m，计算跨径17.56m, 用先张法施工工艺，预应力钢筋采用15.24钢铰线，沿跨长直线配筋。 一?毛截面几何特性计算(参见图1) 1. 毛截面面积 2 o Ah=99 X 90—2 X 36X 30—2 X 3.14 X 18 2 X：1/2 x( 5+3) X 8+1/2 X 5X 7] =4616cm2 2. 毛截面重心位置(如图取1 —1截面) 对该截面求静矩：对称部分均消法即只计算铰及下部结构静矩 S=2X：3 X 8+ ( 15+14+7+8/2 ) +2X 8 X 1/2 X( 29+7+8/3 ) +5X 7X 1/2 X( 29+2/3 X 7)] +2 X 99X( 15+18+12) =12627cm3 毛截面中心对该线的距离 S 12627 d= = =2.7cm Ah 4616 铰截面中心对该线的距离 2 A 铰=2X( 3+5X 8/2) +1/2 X 5 X 7] =99cm 3. 毛截面对重心的惯矩 每个挖空的半圆 面积A 1=1/2 X 3.14X 182=509cm2 重心y=4 X 18/(3 X 3.14)=7.6cm 半圆对自身的惯性矩 11 =11-1 —A1y2=3.14/8 X 184—509 X 7.62=11803cm3 由此得截面的惯矩： I h=1/12 X 99 X 903+99 X 90X 172—2X( 36 X 303/12+36 X 30X 2.72) —4X 1.803—2 X 509X [(2.7+15+7.6) 2+ (5 — 2.7+7.6) 2]—99X( 37.5+2.7) 2=4600304cm4 二、内力计算 (一)恒载计算 1. 桥面系(护栏)： 单侧为(6.25+0.53+0.31 ) /2.5=2.5KN/m 桥面铺装为10cm厚的C40混凝土 D铰=(毕业论文)跨径16m预应力混凝土简支空心板桥设计
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