16m公路的预应力的简支空心板梁桥中板设计

word16m公路预应力简支空心板梁桥中板设计一、 设计资料本桥设计荷载等级确定为汽车荷载：公路。标准跨径：=16m。计算跨径: =15.6m。板 长：=15.96m。桥梁宽度：9m+20.5m。板 宽：=0.99m。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12.7高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值=1860，弹性模量，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X选取。先X法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称X拉。极限状态设计法（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XJTG D60-2004。（3） 交通部颁公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规XJTG D62-2004。（4） 交通部颁公路桥涵施工技术规XJTJ041-2000。（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。（9） 公路桥涵设计手册梁桥上，徐光辉，胡明义主编，人民交通。二、 构造布置与尺寸桥面宽度为：净7m+20.5m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X法施工工艺，预应力筋采用15.20高强度低松弛钢绞线，=1860，。=1260，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。C50混凝土空心板的，。全桥空心板横断面布置如图1所示，每块空心板截面与构造尺寸见图2。空心板截面构造与尺寸 图2三、 空心板毛截面几何特性计算1.毛截面面积A参见图2全截面对1/2板高处的静矩：铰缝的面积：如此毛截面重心离1/2板高处的距离为：铰缝重心对1/2板高处的距离为：由图3，设每个挖空的半圆面积为半圆重心轴：半圆对其自身重心OO的惯矩为，如此空心板毛截面对其重心轴的惯矩为：忽略了铰缝对自身重心轴的惯矩空心板截面的抗扭刚度可简化为图4的单箱截面来近似计算：挖空半圆构造图 图3四、 作用效应计算1.1空心板自重第一阶段结构自重=1.2桥面系自重第二阶段结构自重栏杆重力参照其它桥梁设计资料：单侧按6计算，桥面铺装采用10cm C50混凝土+柔性防水涂层+10cm沥青混凝土，如此全桥宽铺装每延米重力为：上述自重效应是在各空心板形成整体后，再加至板桥上的准确地板，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不同的，这里为计算方便近似按各板平均分担来考虑，如此每块空心板分权佳到的每延米桥面系重力为：1.3铰缝自重第二阶段结构自重由此得空心板每延米总重为：第一阶段结构自重第二阶段结构自重由此可计算出简支空心板永久作用自重效应，计算结果见表1。 永久作用效应汇总表表1 项目作用种类作用计算跨径m作用效应M作用效应V跨中跨支点跨跨中000本设计汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载与车辆荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路级的车道荷载由的均布荷载和的集中荷载的局部组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数。即计算剪力时，。按桥规车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道折减系数，四车道折减系数，但不得小于两设计车道的荷载效应。2.1汽车荷载横向分布系数计算。空心板跨中和处的荷载横向分布系数，按铰接板法计算，支点处按械杆原理法计算，支点至点之间的荷载横向分布系数，按直线内差求得。（1） 跨中与处的荷载横向分布系数计算。首先计算空心板的刚度参数：，由前面计算：，将以上数据代入得：，求得刚度参数后，即可按其查公路桥涵设计手册-梁桥上册。第一篇附录二中8块板的铰接板桥荷载横向分布影响线到，由时，1号到4号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表2中。由表2画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道的各板横向分布系数，各板的横向分布影响线与横向最不利布载见图5，由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算1号至4号板的横向分布影响线坐标值。各板荷载横向分布计算如下参照图5各板荷载横影响线坐标值表向分布表2 作用位置板号1234567812341号板：两行汽车：2号板：两行汽车：3号板：两行汽车：4号板：两行汽车；由此可得出，两行汽车作用时，3号板为最不利，为设计和施工方便，各空心板设计成统一规格，因此，跨中和处的荷载横向分布系数较安全地取得。（2） 车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算。支点处的荷载横向分布系数按械杆原理法计算，由图所示，34号板的横向分布系数计算如下：两行汽车：（3） 支点到处的荷载横向分布系数。按直线内插求得。综上所述，空心板的荷载横向分布系数，当两行汽车荷载时，跨中处为0.267，支点处为0.500。1. 汽车荷载冲击系数计算桥规规定，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值和部击系数，按结构基频的不同而不同，对于简支板桥：当；当时，时，。式中，结构的计算跨径m; E结构材料的弹性模量；结构跨中截面的截面惯矩；结构跨中处的单位长度质量，当换算为重力单位为，；结构跨中处每延米结构重力；重力加速度，。由前面计算，由桥规查得C50混凝土的弹性模量E，代入公式得：如此，。2. 可变作用效应计算。（1） 车道荷载效应计算车道荷载引起的空心板跨中与截面的效应弯矩和剪力时，均布荷载应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载或只作用于影响线中一个最大影响线峰值处。跨中截面弯矩：不计冲击时两行车道荷载：不计冲击计入汽车冲击剪力：计入汽车冲击：截面参照图7弯矩：不计冲击时两行车道荷载：不计冲击：计入汽车冲击：剪力：不计冲车击时两行车道荷载：不计冲击：计入汽车冲击：支点截面剪力计算支点截面由于车道荷载产生的效应时，考虑横向分布系数的空心板跨长的变化，同样均匀荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处，见图8。两行车道荷载：不计冲击系数计入冲击系数：可变作用效应汇总于下表5中。可变作用效应汇总表 表5作用效应 截面位置作用种类弯矩剪力跨中跨中支点车道荷载两行不计冲击系数按桥规公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进展效应组合，并用于不同的计算项目，按承载能力极限状态设计时的根本组合表达式为：式中：-结构重要性系数，本桥属小桥；-效应组合设计值；-永久作用效应标准值；-汽车荷载效应含汽车冲击力的标准值；作用短期效应组合表达式：式中：-作用短期效应组合设计值；-永久作用效应组合设计值；-不计冲击的汽车荷载效应标准值。作用长期长效应组合表达式：式中：各符号意义见上面说明。桥规还规定结构构件当需进展弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合，即此时效应组合表达式为：式中：-标准值效应组合设计值；-永久作用效应，汽车荷载效应计入冲击力根据计算得到的作用效应，按桥规各种组合表达式可求得各效应组合设计值，现将计算汇总于表6中。空心板作用效应组合计算汇总表 表6序号作用种类弯矩剪力跨中跨中支点作用效应标准值永久作用效应00473，580可变作用效应车道荷载不计冲击178，47承载能力极限状态根本组合102正常使用极限状态作用短期效应组合304作用长期效应组合(5)0(6)71039(5)+(6)弹性阶段截面应力计算标准值效应组合S(7)0(8)=(7)+(8)五、 预应力钢筋数量估算布置本设计采用先X法预应力混凝土空心板构造形式。设计时它应满足不同设计状况下规X规定的控制条件要求。例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形能力等要求. 这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全储藏。因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态、正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量。再由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。本设计以局部预应力A类构件设计。首先按正常使用极限状态在正截面抗裂性确定有效预应力。按公预规6.3.1条，A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉应力，并符合以下条件：在作用短期效应组合下，应满足要求。式中：-在作用短期效应组合作用下，构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；-构件抗裂验算力边缘混凝土的有效预应力。在初步设计时，和可按如下公式近似计算：；式中：A、W-构件毛截面面积与对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩；-预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心距，可预先假定。代入，即可求得满足局部预应力A类构件正截面抗裂性要求所需要的有奖效预应力为：；式中：-混凝土抗拉强度标准值。本设计中预应力空心板桥采用C50，由表6得，空心板毛截面换算面积：，假定，如此代入得：如此所需要的钢筋截面面积为：；式中：-预应力钢筋的X拉控制应力；-全部预应力损失值，按X拉控制应力的20%估算。本设计采用，。按公预规，现取，预应力损失总和近似假定为20%，X拉控制应力来估算，如此；采用9根股钢绞线，即钢绞线，单根钢绞线公称面积139，如此满足要求。预应力钢筋空心板选用9根股钢绞线布置在空心板下缘，沿空心板跨长直线布置，即沿跨长保持不变，见图9。预应力钢筋布置应满足公预规要求，钢筋线净距不小于25，端部设置长度不小于150的螺旋钢筋等。在预应力钢筋数量已经确定的情况下，可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋数量，暂不考虑受压区配置预应力钢筋，也不考虑普通的钢筋的影响。空心板截面可换算成等效工字形截面来考虑：由；得：把代入求得，如此等效工字形截面的上翼缘板厚：；等效工字形截面的下翼缘板厚：；等效工字形截面的肋板厚度：等效工字形截尺寸见图10。估算普通钢筋时，可先假定，如此由下式可求得受压区高度，设。由公预规，C50，由表6，跨中，代入上式得：整理后得：，且，说明中和轴在翼缘板内，可用下式求得，普通钢筋面积：，按受力计算不需配置纵向普通钢筋，但同时钢筋的布置也应满足构造要求。普通钢筋选用，。按公预规，。普通钢筋采用布置在空心板下缘一排截面受拉边缘，沿空心板跨长直线布置，钢筋重心至板下缘45mm处，即。六、 换处截面几何特性计算由前面计算空心板毛截面的几何特性，毛截面面积，毛截面重心轴至板高的距离d=8mm向下，毛截面对其重心轴惯性矩。；。；。代入得：所有钢筋换算截面对毛截面重心的静矩为：换算截面重心至空心板毛截面重心的距离为：向下移，如此换算截面至空心板截面下缘的距离为：。换算截面重心至空心板截面上缘的距离为：换算截面重心至预应力钢筋重心的距离为：。换算截面重心至普通钢筋重心的距离为：。 下缘： 上缘：七、 承载能力极限状态计算，如此预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点到截面底边的距离为：采用换算等效工字形截面来计算，参见图10，上翼缘厚度，上翼缘工作宽度，肋宽。首先按公式判断截面类型。所以属于第一类T形，应按宽度的矩形截面来计算其抗弯承载力。由计算混凝土受压区高度：由，得。将代入如下公式计算出跨中截面的抗弯承载力：计算结果明确，跨中截面抗弯承载力满足要求。2.1.截面抗剪强度上、下限复核选取距支点处截面进展斜截面抗剪承载力计算，截面构造尺寸与配筋见图9。首先进展抗剪强度上、下限复核，按公预规5.2.9条：，式中-验算截面处的剪力组合设计值，由表6得支点处剪力与跨中截面毅力，内插得到距支点处的截面剪力：-截面有效高度，由于本设计预应力筋与普通钢筋都是直线配置，有效高度与跨中截面一样，；-边长为的混凝土立方体抗压强度，空心板为C50，-等效工字形截面的腹板宽度，。代入上式：计算结果明确空心板截面尺寸符合要求。按公预规第5.2.10条：式中，1.25是按公预规5.2.10条，板式受弯构件可乘以1.25提高系数。由于并对照表6中沿跨长各截面控制剪力组合设计值，在至支点的局部区段内应按计算要求配置抗剪箍筋，其它区段可按构造要求配置箍筋为了构造方便和便于施工，本设计预应力混凝土空心板不设弯起钢筋，计算剪力全部由混凝土与箍筋承受，如此斜截面抗剪承载力按下式计算。式中，各系数值按公预规5.2.7条规定取用。-异号弯矩影响系数，简支梁；-预应力提高系数，本设计为局部预应力A类构件。偏安全取=1.0。-受压工字形截面的肋宽与有效高度，；-纵向钢筋的配筋率，；-箍筋的配箍率，箍筋选用双股，如此出箍筋间距的计算式为：；箍筋选用，如此；取箍筋间距，并按公预规要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高X围内，箍筋间距取100。配箍率按公预规9.3.13条规定，。在组合设计剪力值的局部梁段，可只按构造要求配置箍筋，设箍筋仍选用双肢，配箍率取，如此由此求得构造配箍的箍筋间距，。经比拟他综合考虑，箍筋沿空心板跨长布置如图11。2.2. 斜截面抗剪承载力计算由图11，选取以下三佧位置进展空心板斜截面抗剪承载力计算： 距支座中心处截面，； 距跨中位置处截面箍筋间距变化处； 距跨中位置处箍筋间距变化处；计算截面的剪力组合设计值，可按表6由跨中他支点的设计值内插得到，计算结果列于表7 各计算截面剪力组合设计值 表7截面位置支点剪力组合设计值（1） 距支座中心处截面，即由于空心板的预应力筋与普通钢筋是直线配筋，故此截面的有效高度取与跨中近似一样，其等效工字形截面的肋宽。由于不设弯起斜筋，因此，斜截面抗剪承载力按下式计算：， 式中，=1.0，=1.0，=1.0，。此处，箍筋间距，。如此，。代入得：抗剪承载力满足要求。（2） 跨中截面处。此处，箍筋间距，。斜截面抗剪承载力：斜截面抗剪承载力满足要求。（3） 距跨中截面距离处。此处，箍筋间距，。斜截面抗剪承载力：计算明确均满足斜截面抗剪承载力要求。八、 预应力损失计算股钢绞线，控制应力取。1.锚具变形、回缩引起的应力损失预应力钢绞线的有效长度取为X拉台座的长度，设台座长，采用一端X拉与夹片或锚具，有顶压时，如此先X法预预应力混凝土空心板采用加热养护的方法，为减少温差引起的预应力损失，采用分阶段养护措施。设控制预应力钢绞线与台座之间的最大温差，如此式中：-X拉系数，一次X拉时=1.0；-预应力钢绞线松驰系数，低松驰=0.3；-预应力钢绞线的抗拉强度标准值，；-传力锚固时的钢筋应力，由公预规6.2.6条，对于先X法构件，。代入计算得：对于先X法构件：式中：-预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。；-在计算截面钢筋重心处，由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力，其值为，。其中，-预应力钢筋传力锚固时的全部预应力损失。由公预规6.2.8条，先X法构件传力锚固时的损失为，如此由前面计算空心板换算截面面积，。如此5.混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。式中，-构件受拉区全部纵向钢筋含筋率，；-；-构件截面受拉区全部纵向钢筋截面重心至构件重心的距离。；-构件截面回转半径，；-构件受拉区全部纵向钢筋重心处，由预应力扣除相应阶段的预应力损失和结构自重产生的混凝土法向压应力，其值为：-传力锚固时，预应力钢筋的预加力，其值为：-因为=；-预应力钢筋传锚龄期，计算龄期为时的混凝土收缩徐变；-加载龄期为，计算考虑的龄期为时徐变系数。； ； 。考虑自重的影响，由于收缩徐变持续时间较长，采用全部永久作用，空心板跨中截面全部永久作用弯矩，由表6查得，在全部钢筋重心处由自重产生的拉应力为：跨中截面：；截面：；支点截面：。如此全部纵向钢筋重心处的压应力为：跨中：；截面：支点截面：公预规6.2.7条规定，不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度的0.5倍，没传力锚固时，混凝土达到C40，如此，如此跨中、截面、支点截面全部钢筋重心处的压应力为，均小于，满足要求。设传力锚固龄期为，计算龄期为混凝土终极值，设桥梁所处环境的大气相对湿度为，由前面计算，空心板毛截面面积，空心板与大气接触的周边长度为，。理论厚度：；查公预规表6.2.7直线内插得到：；把 各项数值代入计算式中，得：跨中：截面：支点截面：传力锚固时第一批损失：；传力锚固后预应力损失总和：跨中截面：；支点截面：；各截面的有效预应力：跨中截面：；截面：支点截面：九、 正常使用极限状态计算正截面抗裂性计算是对构件跨中截面混凝土的拉应力进展验算，并满足公预规6.3条要求，对于本设计局部预应力A类构件，应满足两个要求：第一，在作用短期效应组合下，； 第二，在荷载长期效应组合下，即不出现拉应力。式中，-在作用短期效应组合下，空心板抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力，由表6，空心板跨中截面弯矩，由前面计算换算截面下缘弹性抵抗矩：，代入得：-扣除全部预应力损失后的预加力，在构件抗裂验算边缘产生的预压力，其值为：空心板跨中截面下缘的预应力为：-在荷载的长期效应组合下，构件抗裂验算边缘产生的混凝土法向拉应力，由表6，跨中截面=。同样，代入公式，如此得：， 由此得：。符合公预规对A类构件的规定。温差应力计算，按公预规附录B计算。本设计桥面铺装沥青混凝土厚度为10，由桥规4.3.10条，竖向温度梯度见图12，由于空心板高度为，大于，取。对于简支板梁，温差应力：；正温差应力：式中：-混凝土线膨胀系数，=0.00001；-混凝土弹性模量，C50，；-截面内的单元面积；-单元面积内温差梯度平均值，均以正值代入。-计算应力点至换算截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，以下取负值。-换算截面面积和惯矩；-单位面积重心至换算截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，以下取负值。列表计算，计算结果见表8。温差应力计算表 表8编号单元面积温度单元面积重心至换算截面重心距离mm123正温差应力：梁顶：梁底：预应力钢筋重心处：普通钢筋重心处：预应力钢筋温差应力：反温差应力：按公预规4.2.10条，反温差应力为正温差应力乘以-0.5，即得反温差应力：梁顶：梁底：预应力钢绞线反温差应力：普通钢筋反温差应力：以上正值表示压应力，负值表示拉应力。设温差频遇系数为0.8，如此考虑温差应力，在作用短期效应组合下，梁底总拉力为：；如此满足局部预应力A类构件条件。在作用长期效应组合下，梁底的总拉应力为：， ，符合A类预应力混凝土条件。上述计算结果明确，本设计在短期效应组合下，并考虑温差应力，正截面抗裂性均满足要求。局部预应力A类构件斜截面抗裂性验算是以主拉应力控制，采用作用的短期效应组合，并考虑温差作用。温差作用效应可利用正截面抗裂计算+温差应力计算与表8，图12，并选用支点截面，分别计算支点截面A-A纤维空洞顶面，B-B纤维空心板换算截面重心轴，C-C纤维空洞底面处主拉应力，对于局部预应力A类构件，应满足：，式中：-混凝土的抗拉强度标准值，C50，；-由作用短期效应组合和预应力引起的混凝土拉应力，并考虑温差作用。先算温差应力，由表8和图12：2.1.正温差应力。A-A纤维：B-B纤维：C-C纤维：2.2.反温差应力。反温差应力为正温差应力乘以-0.5。A-A纤维：B-B纤维：C-C纤维：以上正值表示压应力，负值表示拉应力。 1A-A纤维：空洞顶面，式中：-支点截面短期组合效应剪力设计值，由表6，。-计算主拉应力处截面腹板总宽，取-计算主拉应力截面抗弯惯矩，；-空心板A-A截面纤维以上截面对空心板换算截面重心轴的静矩。，如此， 式中;-A-A纤维至截面重心轴的距离，计入正温差效应式中：-坚向荷载产的弯矩，在支点=0；-温差频遇系数，取=0.8。计入温差效应，如此主拉应力：计入正温差效应计入反温差效应：负值表示拉应力。预应力混凝土A类构件，在短期效应组合下，预制构件应符合。现A-A纤维处计入正温差的影响，计入反温差影响，符合要求。2B-B纤维空心板换算截面重心处参见图12.，式中：-B-B截面纤维以上截面对重心轴的静矩。铰缝未扣除-B-B纤维至重心轴的距离=0。同样，=0，=0.8，计入正温差应力计入反温差应力B-B纤维处，计入正温差应力，计入反温差应力，均小于，符合公预规对局部预应力A类构件斜截面抗裂性要求。3C-C纤维空洞底面，。式中：-C-C纤维以下截面对空心板重心轴的静矩。计入正温差应力计入正温差应力计入反温差应力负值为拉应力：C-C纤维处的主拉应力：上述计算结果明确：本设计空心板满足公预规对局部预应力A类构件斜截面抗裂性要求。十、变形计算使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期增长系数，对于C50混凝土，=1.425，对于局部预应力A类构件，使用阶段的挠度计算时，抗弯刚度：短期荷载组合下的挠度值，可简化为按等效均布荷载作用情况计算：自重产生的挠度值按等效均布荷载作用情况计算：，值查表6得。消除自重产生的挠度，并考虑长期影响系数后，正常使用阶段的挠度值为：计算结果明确，使用阶段的挠度值满足公预规要求。空心板当放松预应力钢绞线时跨中产生反挠度，设这时空心板混凝土强度达到C40。预应力产生的的挠度计算按跨中截面尺寸与配筋计算，并考虑反拱长期增长系数。先计算此时的抗弯刚度：. 放松预应力钢绞线时，板混凝土强度计算达到C40，这时，如此 ， ，。换算截面面积：所有钢筋换算面积对毛截面重心的静矩为：换算截面重心至毛截面重心的距离为：向下移，如此换算截面重心处至空心板下的距离为：， 换算截面重心至空心板上缘的距离：预应力钢绞线至换算截面重心的距离;普通钢筋至换算截面重心的距离：换算截面惯矩：换算截面的弹性抵抗矩：下缘：上缘：空心板换算截面几何特性汇总表9。空心板换算截面几何特性汇总表 表9项目符号单位C40 C50换算截面面积364967364331换算截面重心至截面下缘距离换算截面重心至截面上缘距离预应力钢筋至截面重心轴距离普通钢筋的重心轴距离换算截面惯矩换算截面弹性抵抗矩由前面九一计算得扣除应力损失后的预加力为：如此由预加力产生的跨中拱度，并乘以长期增长系数后，得由公预规6.5.5条，当预应力的长期反拱值小于按荷载短期效应级会计算的长期挠度时，应设置预拱度，其值按该荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。本设计，应设置预拱度，跨中预拱度，支点，预拱度值按顺桥向做成平顺的曲线。十一、持久状态应力验算持久状态应力验算应计算使用阶段正截面混凝土的法向应力，计算时作用取标准值，不计分项系数，汽车荷载考虑冲击系数并考虑温差应力。跨中截面的有效预应力：跨中截面的有效预加力：由表6得标准值效应组合。如此：验算；式中：-按荷载效应标准值计算的预应力钢绞线重心处混凝土法向应力。有效预应力：考虑温差应力，如此预应力钢绞线中的拉应力为：斜截面正应力计算选取支点截面的A-A纤维空洞顶面、-B纤维空心板重心轴、C-C纤维空洞底面在标准值效应组合和预加力作用下产生的主压应力和主拉应力计算。并满足的要求。3.1.A-A纤维空洞顶面式中：-支点截面标准值效应组合设计值，由表6，。-腹板宽度，；-换算截面抗弯惯矩，见表9；-A-A纤维以上截面对空心板重心轴的静矩，见九二计算。式中：-预加力产生在A-A截面纤维处的正应力。见九二计算，。-竖向荷载产生的截面弯矩，支点截面；-A-A纤维处正温差应力，见九二计算，反温差应力，不再赘述。如此A-A纤维处的主应力为计入正温差应力:计入反温差应力时：如此，C50混凝土主压应力限值为。，符合公预规要求。式中：-B-B纤维以上截面对空心板重心轴的静矩。见九二计算，。由前面九二计算得，计入正温差应力，如此计入正温差应力计入反温差应力如此B-B截面纤维处的主应力为计入正温差应力;计入反温差应力：混凝土主压力限值为，符合公预规要求。式中:-C-C纤维以下截面对空心板重心轴的静矩，由九二计算，。同样由九二计算得，计入正温差应力，反温差应力，如此计入正温差应力计入反温差应力， 如此C-C纤维处的主应力为计入正温差应力：计入反温差应力时：混凝土主压应力为，符合公预规要求。计算结果明确使用阶段正截面混凝土法向应力，预应力钢筋拉应力和斜截面主压力均满足规X的要求。以上主拉应力最大值发生在A-A纤维处为，按公预规7.1.6条，在区段，箍筋可按构造设置，在的区段，箍筋间距按如下公式计算：， 式中：-箍筋抗拉强度标准值，由前箍筋采用HRB335，其；-同一截面内箍筋的总截面面积，由前箍筋为双肢，。-腹板宽度，。如此箍筋间距计算如下：，采用。 此时配箍率：。按公预规9.3.1条，对于HRB335，不小于0.12%，满足要滶。支点附近箍筋间距，其他截面适当加大，需按计算决定，箍筋布置见图11，既满足斜截面抗剪要求，也满足主拉应力计算要求，箍筋间距也满足不大于板高的一半即：，以与不大于的构造要求。十二、短暂状态应力验算预应力混凝土受弯构件按短暂状态计算时，应计算构件在制造、运输与安装等施工阶段，由预加力扣除相应的应力损失，构件自重与其它施工荷载引起的截面应力，并满足公预规要求，为此，对本设计应计算在放松预应力钢绞线时预制空心板的底压力和板顶拉应力。设预制空心板当混凝土强度达到C40时，放松预应力钢绞线，迷时空心板处于初始预加力与空心板自重共同作用下，计算熔心板板顶上缘，板底下缘法向应力。C40混凝土，由此计算空心板截面的几何特性，见表9.放松预应力钢绞线时，空心板截面法向应力计算取跨中、支点三个截面，计算如下：1.1由预应力产生的混凝土法向应力由公预规6.1.5条：式中：-先X法预应力钢筋和普通钢筋的合力，其值为：，。其中，如此1.2.由板自重产生的板截面上、下缘应力由表6，空心板跨中截面板自重弯矩，如此由板自重产生的截面法向应力为：放松预应力钢绞线时，由预加力与板自重共同作用，空心板上下缘产生的法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下缘均为压应力，且小于，符合公预规要求。2.截面由表6，截面板自重弯矩，如此由板自重在截面产生的板上下缘应力为：板放松预应力钢绞线时，由预加力与板自重共同作用下板上下缘应力为：下缘应力：上缘应力：板上下缘应力均为压应力，且小于，符合公预规要求。/预加力产生的支点截面上下缘的法向应力为：板自重在支点截面产生的弯矩为0，因此，支点截面跨中法向应力为：， 下缘压应力为，跨中、支点三个截面在放松预应力钢绞线时，板上下缘应力计算结果汇总于表10.短暂状态空心板截面正应力汇总表表10 截面项目 应力位 置跨中截面截面支点截面作用种类预加力板自重00总压力值压应力限值表中负值为拉应力，正值为压应力，压应力均满足公预规要求。由上述计算，在放松预应力钢绞线时，支点截面上缘拉应力为：，按公预规7.2.8条，预拉区截面上缘应配置纵向钢筋，并按以下原如此配置：当时，预拉区应配置的纵向钢筋配筋率应按以上两者直线内插取得。上述配筋率为，为预拉区普通钢筋截面积，为截面毛截面面积，由两者内插得到时，的纵向钢筋配筋率为，如此。预拉区的纵向钢筋宜采用带肋钢筋，其直径不宜大于，现采用HRB335钢筋，如此，大于，满足条件。布置在空心板支点截面上边缘，见图13。 为防止支点截面上缘拉应力过大，还可以采用降低支点截面预压力的方法，即支点附近设置套管，使预应力钢绞线与混凝土局部隔离，以不传递预应力。设支点截面附近仅有4根钢绞线传递预压力，另5根隔离，如此此时空心板上缘拉应力将减为：，按公预规要求，预拉力需配置配筋率不小于0.2%，的纵向普通钢筋，其值为，如此可采用钢筋，。十三、最小配筋率复核按公预规9.1.12条，预应力混凝土受变构件最小配筋率应满足如下要求：，式中：-受弯构件正截面承载力设计值，由七一计算得。-受弯构件正截面开裂弯矩值，按下式计算：，。其中，-扣除全部预应力损失后预应力钢筋和普通钢筋合力在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力，由九一计算得。-换算截面重心轴以上局部对重心轴的静矩，其值为：-换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩，由六四计算得：。-混凝土轴心抗拉标准值，C50：。，代入，计算式得：。，满足公预规要求。按公预规9.1.12条，局部预应力受弯构件和普通受拉钢筋截面面积不应小于。本设计普通受拉钢筋。这里采用空心板等效工字形截面的肋宽，计算结果说明满足公预规要求。十四、铰缝计算铰綖剪力近似按荷载横向分布理论计算，设绞缝剪力沿空心板跨找方向按半波正弦曲线分布，如此上铰接板横向分布系数计算，可求得绞缝剪力影响线，参见图14. 铰缝剪力影响线的计算表达式：当单位荷载作用在铰缝以左时，绞缝处的剪力；当单位力作用在铰缝以右时，铰缝处的剪力。式中：-铰缝以左各板的荷载横向分布影响线竖标值之和。由表2，得到铰缝剪力影响线各坐标值。考虑空心板桥横截面的结构对称性，只需计算绞缝的剪力影响线，计算结果列于表11，根据表11可画出各铰缝的剪力影响线。 铰缝剪力影响线计算表表11荷载位置项目12345678经计算比拟，铰缝最大剪力了生在第4号板与第5号板之间，即最不利。现画出剪力影响线图15，并在其上布置汽车荷载，得铰缝的横向分布系数：公路级车道荷载中的均布荷载，沿板桥纵向展开成半设正弦荷载时，其表达式为：,其跨中峰值为，车道荷载中的集中荷载展开成半波正弦荷载时其表达式为：，跨中峰值为集中荷载只作用于跨中。计算铰缝剪力时，由纵向取1长铰缝考虑，并考虑汽车冲击系数与车道折减系数。按承载能力极限状态设计时的根本组合，其铰缝剪力效应组合设计值为：。近似设=0，如此。按圬工规X4.0.13条，混凝土构件直承受剪时，按如下公式计算：式中：-铰缝剪力设计值，；-结构重要性系数，本设计=0.9；-铰缝受剪截面面积，铰缝受剪面积A，纵向取1长铰缝，偏安全取A=；-混凝土抗剪强度设计值，由圬工规X表3.3.2，铰缝C30，；-摩擦系数，采用；-与受剪截面垂直的压力标准值，近似认为=0， 如此 铰缝抗剪承载力满足圬工规X要求。 65 / 65