3x13m预应力混凝土简支空心板梁桥计算书

南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书 作 者 卞勋垒 学 号 214090640 系 部 建筑工程学院 专 业 土木工程 题 目 3X13m 预应力混凝土简支空心板梁桥设计 指导者 陈冬华 讲师 评阅者 臧华 副教授 2013 年 6 月 南 京 南京工程学院毕业设计说明书 摘要 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 桥 在 我 国 桥 梁 建 筑 上 占 我 重 要 的 地 位 在 目 前 对 于 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 因 为 这 种 桥 梁 具 有 就 地 取 材 工 业 化 施 工 耐 久 性 好 适 应 性 强 整 体 性 好 等 多 种 优 点 从 而 决 定 了 本 设 计 中 桥 型 的 选 择 整 个 计 算 的 方 法 本 设 计 采 用 装 配 式 预 应 力 简 支 梁 结 构 跨 径 组 成 为 其 上 部 结 构31m 由 主 梁 桥 面 部 分 和 支 座 等 组 成 主 梁 是 桥 梁 的 主 要 承 重 构 件 桥 面 部 分 包 括 桥 面 铺 装 和 栏 杆 等 组 成 这 些 构 造 虽 然 不 是 桥 梁 的 主 要 承 重 构 件 但 它 们 的 设 计 与 施 工 直 接 关 系 到 桥 梁 整 体 的 功 能 与 安 全 这 里 在 本 设 计 中 也 给 予 了 详 细 的 说 明 下 部 由 盖 梁 桥 墩 等 组 成 共 同 支 撑 了 整 个 下 部 结 构 在 设 计 中 桥 梁 上 部 结 构 的 计 算 着 重 分 析 了 桥 梁 在 施 工 及 使 用 过 程 中 恒 载 以 及 活 载 的 作 用 力 采 用 整 体 的 自 重 荷 载 集 度 进 行 恒 载 内 力 的 计 算 按 照 新 规 范 公 路 级 车 道 荷 载 进 行 布 置 活 载 并 进 行 了 梁 的 配 筋 计 算 估 算 了 钢 绞 线 的 各 种 预 应 力 损 失 并 进 行 预 应 力 阶 段 和 使 用 阶 段 主 梁 截 面 的 强 度 正 应 力 及 主 应 力 的 验 算 在 设 计 中 通 过 主 梁 荷 载 计 算 内 力 计 算 应 力 钢 筋 的 布 置 主 梁 截 面 强 度 与 应 力 验 算 支 座 等 设 计 完 整 地 构 造 了 一 座 装 配 式 预 应 力 混 凝 土 简 支 梁 桥 本 设 计 主 要 计 算 主 跨 结 构 边 跨 均 以 构 造 图 进 行 设 计 关 键 词 预 应 力 简 支 空 心 板 梁 先 张 法 南京工程学院毕业设计说明书 Design of a 3 13m prestressed concrete simply supported hollow plate girder bridge Abstract Prestressed concrete hollow slab bridge in the bridge construction of our country occupies my important status At present the permanent bridges for the medium and small span Regardless of is the highway bridge or the bridge in the city as far as possible the use of prestressed concrete hollow slab bridge Because this kind of bridge has obtain raw material locally the industrialization construction the durability is good adaptability is strong has the advantages of good integrity etc To determine the design of bridge type selection the calculation method of This design uses the assembly type prestressed simply supported beam structure the span of the bridge is The upper structure is composed of a 31 main beam bridge floor part and the support and so on The girder is the main bearing member of bridge Bridge floor part composed of bridge deck and railings These structures although is not the bridge main bearing members but their design and construction is directly related to the safety of the whole bridge function and here in this design has also given a detailed description of In the design calculation of the bridge upper structure focuses on the analysis of the force of bridge in the construction and use of the process of constant load and live load the dead load the whole set of constant load internal force calculation Layout according to the new code for highway grade II Lane load live load Calculation and beam reinforcement loss of prestress steel strand was estimated and prestressed phase and use phase of the girder section strength is checking calculation of the stress and the principal stress 南京工程学院毕业设计说明书 In the design of the main girder load calculation internal force calculation the stress steel bar arrangement the main beam intensity and stress checking computations support he design of the main calculation of main span structure the side span with structural map design Keywords prestressed simple hollow board beam pretensioning method 南京工程学院毕业设计说明书 目录 前言 1 第一章 预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计 2 1 1 设计资料 2 1 2 构造及尺寸选定 2 1 3 空心板毛截面几何特性计算 4 1 3 1 毛截面面积 4 1 3 2 毛截面重心位置 4 1 3 3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩 4 1 4 作用效应计算 6 1 4 1 永久作用效应计算 6 1 4 2 可变作用效应计算 7 1 4 3 作用效应组合计算 16 1 5 预应力钢筋数量估算及布置 18 1 5 1 预应力钢筋数量的估算 18 1 5 2 预应力钢筋的布置 20 1 5 3 普通钢筋数量的估算及布置 21 1 6 换算截面几何特性计算 23 1 6 1 换算截面面积 23 1 6 2 换算截面重心位置 24 1 6 3 换算截面惯性矩 24 1 7 承载能力极限状态计算 25 1 7 1 跨中截面正截面抗弯承载力计算 25 1 7 2 斜截面抗剪承载力计算 26 1 8 预应力损失计算 31 1 8 1 锚具变形 回缩引起的应力损失 31 1 8 2 加热养护引起的温差损失 31 南京工程学院毕业设计说明书 1 8 3 预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失 32 1 8 4 混凝土弹性压缩损失引起的预应力损失 32 1 8 5 混凝土收缩 徐变引起的预应力损失 33 1 8 6 预应力损失组合 36 1 9 正常使用极限状态计算 36 1 9 1 正截面抗裂性验算 36 1 9 2 斜截面抗裂性验算 41 1 10 变形验算 47 1 10 1 正常使用阶段的挠度验算 47 1 10 2 预加应力引起的反拱度及预拱度的设置 48 1 11 持久状态应力验算 50 1 11 1 跨中截面混凝土法向压应力 验算 51kc 1 11 2 跨中截面预应力钢绞线拉应力 验算 51p 1 11 3 斜截面主应力验算 52 1 12 短暂状态应力验算 56 1 12 1 跨中截面应力验算 56 1 12 2 L 4 截面应力验算 58 1 12 3 支点截面应力验算 59 1 13 最小配筋率复核 61 1 14 铰缝计算 63 1 14 1 铰缝剪力计算 63 1 14 2 铰缝抗剪强度验算 66 1 15 预制空心板吊环计算 67 1 16 栏杆计算 68 1 16 1 栏杆的构造及布置 68 1 17 支座计算 69 南京工程学院毕业设计说明书 1 17 2 确定支座的厚度 70 1 17 3 验算支座的偏转 72 1 17 4 验算支座的稳定性 73 第二章 预应力混凝土简支空心板桥下部结构计算 75 2 1 设计资料 75 2 1 1 设计标准及上部构造 75 2 1 2 材料 75 2 1 3 桥墩尺寸 75 2 2 盖梁计算 76 2 2 1 荷载计算 76 2 2 2 内力计算 90 2 2 3 截面配筋设计与承载力校核 93 2 3 桥墩墩柱设计 98 2 3 1 作用效用计算 98 2 3 2 截面配筋计算及应力验算 101 结论 105 参考文献 107 致谢 108 南京工程学院毕业设计说明书 第 0 页 前言 选 择 本 课 题 主 要 是 根 据 建 设 单 位 的 对 于 桥 梁 的 功 能 要 求 进 行 设 计 满 足 该 桥 梁 的 特 定 功 能 同 时 考 虑 到 建 设 成 本 的 等 众 多 因 素 桥 面 上 面 通 行 的 公 路 荷 载 由 于 与 桥 梁 连 接 的 道 路 的 等 级 比 较 高 既 要 满 足 车 辆 的 通 行 安 全 同 时 必 须 考 虑 汽 车 等 的 通 行 顺 畅 在 接 受 设 计 任 务 时 除 考 虑 以 上 条 件 还 是 需 要 安 全 适 用 经 济 美 观 环 保 设 计 时 首 先 依 照 建 设 单 位 设 计 要 求 和 场 地 的 具 体 情 况 进 行 方 案 比 选 确 定 桥 梁 的 整 体 形 式 选 取 截 面 形 式 和 具 体 的 尺 寸 根 据 材 料 的 性 质 运 用 桥 梁 设 计 相 关 软 件 桥 梁 博 士 对 桥 梁 所 承 受 的 荷 载 进 行 计 算 取 出 截 面 的 最 大 设 计 荷 载 用 承 载 能 力 设 计 值 对 构 件 进 行 配 筋 用 正 常 使 用 设 计 值 进 行 校 核 计 算 再 对 桥 面 板 伸 缩 缝 支 座 等 细 部 构 件 进 行 配 筋 验 算 最 后 对 下 部 结 构 进 行 拟 定 尺 寸 配 筋 计 算 抗 倾 覆 抗 滑 移 等 验 算 本 设 计 的 上 部 构 造 为 3 13m 的 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 结 构 简 单 施 工 容 易 本 设 计 采 用 预 制 安 装 先 张 法 的 施 工 方 法 先 张 法 预 制 构 件 的 制 作 工 艺 是 在 浇 筑 混 凝 土 之 前 先 进 行 预 应 力 筋 的 张 拉 并 将 其 临 时 固 定 在 张 拉 台 座 上 然 后 按 照 支 立 模 板 钢 筋 骨 架 成 型 浇 筑 及 振 捣 混 凝 土 养 护 及 拆 除 模 板 的 基 本 施 工 工 艺 待 混 凝 土 达 到 规 定 强 度 逐 渐 将 预 应 力 筋 松 弛 利 用 力 筋 回 缩 和 与 混 凝 土 之 间 的 黏 结 作 用 使 构 件 获 得 预 应 力 优 点 预 应 力 结 构 通 过 高 强 钢 筋 对 混 凝 土 预 压 不 仅 充 分 发 挥 了 高 强 材 料 的 特 性 而 且 提 高 了 混 凝 土 的 抗 裂 性 促 使 结 构 轻 型 化 因 而 预 应 力 混 凝 土 结 构 具 有 比 钢 筋 混 凝 土 结 构 大 得 多 的 跨 越 能 力 采 用 空 心 板 截 面 减 轻 了 自 重 而 且 能 充 分 利 用 材 料 构 件 外 形 简 单 制 作 方 便 方 便 施 工 施 工 工 期 短 而 且 桥 型 流 畅 美 观 缺 点 行 车 不 顺 同 时 桥 梁 的 运 营 养 护 成 本 在 后 期 较 高 南京工程学院毕业设计说明书 第 1 页 第一章 预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计 1 1 设计资料 1 跨 径 标 准 跨 径 13 00m kL 计 算 跨 径 L 12 60m 2 桥 面 宽 度 7m 0 75m 2 3 设 计 荷 载 汽 车 荷 载 公 路 级 荷 载 人 群 荷 载 3 0KN m2 4 环 境 标 准 类 环 境 5 材 料 预 应 力 钢 筋 1 7 钢 绞 线 直 径 12 7mm 非 预 应 力 筋 采 用 HRB335 R235 空 心 板 混 凝 土 采 用 C40 混 凝 土 铰 缝 为 C30 细 集 料 混 凝 土 桥 面 铺 装 采 用 C40 沥 青 混 凝 土 栏 杆 采 用 汉 白 玉 栏 杆 人 行 道 板 为 C25 混 凝 土 6 设 计 依 据 及 参 考 书 1 公 路 桥 梁 设 计 通 用 规 范 JTG D60 2004 2 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 TG D62 2004 3 公 路 桥 涵 地 基 与 基 础 设 计 规 范 JTG D63 2007 4 公 路 工 程 技 术 标 准 JTG B01 2003 5 公 路 圬 工 桥 涵 设 计 规 范 JTG D61 2005 6 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 条 文 应 用 算 例 袁 伦 一 鲍 卫 刚 编 著 人 民 交 通 出 版 社 2005 7 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 结 构 设 计 原 理 张 树 仁 郑 绍 珪 等 编 著 人 民 交 通 出 版 社 2004 8 公 路 小 桥 涵 设 计 示 例 刘 培 文 周 卫 等 编 著 人 民 交 通 出 版 社 2005 南京工程学院毕业设计说明书 第 2 页 1 2 构造及尺寸选定 本 设 计 桥 面 净 宽 为 7m 0 75m 2 全 桥 采 用 9 块 C40 的 预 制 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 每 块 空 心 板 宽 度 为 99cm 高 62cm 空 心 板 全 长 12 96m 采 用 先 张 法 施 工 工 艺 预 应 力 钢 筋 采 用 1 7 股 钢 绞 线 直 径 12 7mm 截 面 面 积 28 7 预 应 力 钢 绞 线 延 板 跨 长 布 置 1860pkafM 260pdaf 5 90pEMpa C40 混 凝 土 空 心 板 的 8ck 全 桥 空 心 板 横 断 面 布 置 如 图 1 ctf 4tf1 65tdf 1 每 块 空 心 板 截 面 及 构 造 如 图 1 2 1 1 泄 水 管 盖 抗 震 挡 土 墙抗 震 挡 土 墙 桥 梁 中 心 线桥 梁 上 部 结 构 标 准 横 断 面 15cm现 浇 C40沥 青 混 凝 土 桥 面 铺 装2 图 1 1 上部结构横断面标准布置图 南京工程学院毕业设计说明书 第 3 页 空 心 板 构 造 及 尺 寸 尺 寸 单 位 cm 图 1 2 1 3 空心板毛截面几何特性计算 1 3 1 毛截面面积 A 参见图 1 2 219196238472 5 7534 2A cm 1 3 2 毛截面重心位置 全 截 面 对 1 2 板 高 处 的 静 距 12 7717 542 545243 3 S 板 高 2181 7 cm 3 铰 缝 的 面 积 21 572 587 Acm 铰 则 毛 截 面 重 心 离 1 2 板 高 的 距 离 为 向 下 移 12S8 067 734dc 板 高 南京工程学院毕业设计说明书 第 4 页 铰 缝 重 心 对 1 2 板 高 处 的 距 离 为 8 74 95dcm 铰 1 3 3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩 I 由 图 1 3 设 每 个 挖 空 的 半 圆 面 积 为 A 挖 空 半 圆 构 造 尺 寸 尺 寸 单 位 cm 222138567 18 Adcm 半 圆 重 心 轴 438 0680 6dyc 半 圆 对 其 自 身 的 重 心 轴 O OError No bookmark name given 的 惯 性 矩 I 4440 68 0381 Idc 则 空 心 板 毛 截 面 对 其 重 心 轴 的 惯 性 矩 I 为 3 32 2292 780 741301567 804 1 645 97I 10420 1 5 cmcmm 忽 略 了 铰 缝 对 自 身 重 心 轴 的 惯 性 矩 空 心 板 截 面 的 抗 扭 惯 矩 I 可 简 化 为 图 1 4 的 单 箱 截 面 来 近 似 计 算 T 南京工程学院毕业设计说明书 第 5 页 计 算 It的 空 心 板 截 面 简 化 图 尺 寸 单 位 cm 图 1 4222124 98 6 9TbhIt 6410 5 cm 1 4 作用效应计算 1 4 1 永久作用效应计算 1 空 心 板 自 重 第 一 阶 段 结 构 自 重 g1 4317 0257 936 gAkNm 2 桥 面 系 自 重 第 二 阶 段 结 构 自 重 g2 人 行 道 及 栏 杆 自 重 单 侧 按 6 0kN m 计 算 桥 面 铺 装 采 用 等 厚 度 10cm 沥 青 混 凝 土 则 全 桥 铺 装 每 延 米 重 力 为 0 1 7 23 16 1 kN m 上 述 自 重 效 应 是 在 个 空 心 板 形 成 整 体 后 再 加 至 板 桥 上 的 精 确 的 说 由 于 桥 梁 横 向 弯 曲 变 形 各 板 分 配 到 的 自 重 效 应 应 是 不 一 样 的 本 设 计 为 计 算 方 便 近 似 按 各 板 平 均 分 摊 来 考 虑 则 每 块 空 心 板 分 摊 到 的 每 延 米 桥 面 系 重 力 为 26 1 32 9gKNm 3 铰 缝 自 重 第 二 阶 段 结 构 自 重 g3 南京工程学院毕业设计说明书 第 6 页 4387 51620 3 59 gKNm 所 以 空 心 板 每 延 米 总 重 力 g 为 第 一 阶 段 结 构 自 重 1 93 kN 第 二 阶 段 结 构 自 重 I20 53 481 gK 76 7 tIIgNm 由 此 可 计 算 出 简 支 空 心 板 永 久 作 用 自 重 效 应 计 算 结 果 见 下 表 即 表 1 1 永久作用效应汇总表表 1 1 作用效应 M 作用效应 作用种类 项目 作用 g KN m 计算跨径 L m 跨中 8 2gl32g41l跨 1 gl支 点 gl41跨 跨中 g 7 946 12 60 g 3 481 12 60 g g g 11 417 12 60 南京工程学院毕业设计说明书 第 7 页 1 4 2 可变作用效应计算 本 设 计 汽 车 荷 载 采 用 公 路 级 荷 载 它 由 车 道 荷 载 及 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 q 0 75 10 5 7 875 KN m 的 均 布 荷 载 和k 的 集 中 荷 载 两 部 分 组 成 在 计 算 36 280 157 8 kPKN 剪 力 效 应 时 集 中 荷 载 标 准 值 P 应 乘 以 1 2 的 系 数 即 计 算 剪 力 时k 按 桥 规 车 道 荷 载 的 均 布 荷 载 应 满 布 于 使 1 2 57 819 36kk 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 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 1 四 车 道 折 减 系 数 0 67 但 不 得 小 于 两 设 计 车 道 的 荷 载 效 应 1 汽 车 荷 载 的 横 向 分 布 系 数 计 算 空 心 板 跨 中 和 L 4 处 的 荷 载 横 向 分 布 系 数 按 铰 接 板 法 计 算 支 点 处 按 杠 杆 原 理 法 计 算 支 点 至 L 4 点 之 间 的 荷 载 横 向 分 布 系 数 按 直 线 内 插 求 得 1 跨 中 及 L 4 处 的 荷 载 横 向 分 布 系 数 计 算 首 先 计 算 空 心 板 的 刚 度 参 数 22b 5 8 4TTEIIGll 由 前 面 计 算 得 104 Im 265 T b 100cm 1000mm L 12 6m 12600mm 将 以 上 数 据 代 入 得 102 58 2646 84 求 得 刚 度 系 数 后 即 可 按 其 查 桥 梁 工 程 第 二 版 人 民 交 通 出 版 社 附 录 铰 接 板 荷 载 横 向 分 布 影 响 线 竖 标 表 中 9 板 的 铰 接 板 桥 荷 载 横 向 分 布 影 响 线 表 南京工程学院毕业设计说明书 第 8 页 由 0 02 及 0 03 内 插 得 到 0 02084 时 1 号 至 9 号 板 在 车 道 荷 载 作 用 下 的 荷 载 分 布 影 响 线 值 计 算 结 果 列 于 表 1 2 中 各板荷载横向分布影响线坐标值表表 1 2 由 表 1 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 下 各 板 的 横 向 分 布 系 数 各 板 的 横 向 分 布 影 响 线 及 横 向 最 不 利 布 置 见 图 1 5 由 于 桥 梁 横 断 面 结 构 对 称 所 以 只 需 计 算 1 号 至 5 号 板 的 横 向 分 布 影 响 线 坐 标 值 各 板 的 横 向 分 布 影 响 线 计 算 如 下 参 照 图 1 5 1 号 板 车 辆 荷 载 10 96 240 78 4930 212cqm 人 群 荷 载 34cr 2 号 板 车 辆 荷 载 1 3 5 6 5cq 人 群 荷 载 0 96250crm 3 号 板 车 辆 荷 载 46 107 20 438 cq 人 群 荷 载 1488cr 板号 作用位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 239 0 196 0 150 0 113 0 080 0 061 0 048 0 039 0 036 2 0 196 0 191 0 161 0 122 0 094 0 074 0 061 0 03 0 026 3 0 147 0 161 0 165 0 142 0 11 0 086 0 0 71 0 061 0 056 4 0 113 0 122 0 142 0 153 0 135 0 106 0 086 0 074 0 069 5 0 087 0 094 0 11 0 135 0 149 0 135 0 11 0 094 0 087 南京工程学院毕业设计说明书 第 9 页 图 1 5 各 板 横 向 分 布 影 响 线 及 横 向 最 不 利 布 置 图 尺 寸 单 位 cm 123456789号号号号号号号号号 图 1 5 各板横向分布影响线及横向最不利布置 4 号 板 车 辆 荷 载 10 2 580 132 80 2465cqm 人 群 荷 载 469cr 5 号 板 车 辆 荷 载 476 2cq 人 群 荷 载 0 8701crm 由 上 述 所 得 汽 车 荷 载 横 向 分 布 系 数 的 最 大 值 人 群 荷 载 的0 245cqm 最 大 值 因 此 空 心 板 跨 中 和 L 4 处 的 荷 载 横 向 分 布 系 数 偏 安 全 的 149cr 取 0265qm 0 7cr 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 杠 杆 原 理 法 计 算 由 图 1 6 3 7 号 板 的 横 向 分 布 系 数 计 算 如 下 123456789号号号号号号号号号 车 辆 荷 载图 1 6 支 点 处 荷 载 横 向 分 布 影 响 线 及 最 不 利 布 载 图 车 辆 荷 载 10 cqm 人 群 荷 载 r 南京工程学院毕业设计说明书 第 10 页 空 心 板 的 荷 载 横 向 分 布 系 数 汇 总 于 表 1 4 空心板的荷载横向分布系数表 1 4 2 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 乘 以 冲 击 系 数 按 结 构 基 频 f 的 不 同 而 不 同 对 于 简 支 板 桥 2cEfIlm 当 f14Hz 时 0 45 当 1 5Hz f 14Hz 时 0 1767 f 0 0157 式 中 l 结 构 的 计 算 跨 径 m E 结 构 材 料 的 计 算 模 量 2 N 结 构 跨 中 截 面 的 截 面 的 截 面 惯 矩 cI 4 结 构 跨 中 出 的 单 位 长 度 质 量 kg m 当 换 算 为 重 力 单 位 是 为 cm 2 Nsm Gg G 结 构 跨 中 处 每 延 米 结 构 重 力 N m g 重 力 加 速 度 29 8 gs 由 前 面 计 算 得 31 471 470 k L 12 6m 作用种类 作用位置 跨中至 L 4 处 支点 汽车荷载 0 24645 0 5 人群荷载 0 1749 0 南京工程学院毕业设计说明书 第 11 页 34541 520120 ccIm 由 公 预 规 查 的 C40 混 凝 土 的 弹 性 模 量 代 入 公 式 得 3 10EMpa4652223 52 6 4 16 7 98ccEIIf HzlmlGg 则 0 1767 6 45 0 0157 0 314 1 1 314 3 可 变 作 用 效 应 计 算 计 算 车 道 荷 载 引 起 的 空 心 板 跨 中 及 l 4 截 面 的 效 应 弯 矩 和 剪 力 时 均 布 荷 载 q 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k kP 只 作 用 于 一 个 影 响 线 中 一 个 最 大 影 响 线 峰 值 处 见 图 1 7 kP k 12 l4 l l28 19 845m2 k 12 l4 l2 l8 1 575 k 12 3l16 l 3l232 14 84 k 12 34 3l4 3 54 图 1 7 简 支 空 心 板 跨 中 及 L 4截 面 内 力 影 响 线 及 加 载 图 跨 中 截 面 弯 矩 不 计 冲 击 时 mkkypqM 汽 车 道 荷 载 南京工程学院毕业设计说明书 第 12 页 不 及 冲 击 02 16 5 381745 987 2465 01 mKNM 汽 计 入 汽 车 冲 击 1 30 26 9 47 83152 8m kk Ky Nmqp 汽 剪 力 不 及 冲 击 110 24657 81 589 362 9kkVqpy 汽 计 入 冲 击 3 4 7 34 68 1 m kk KN 汽 L 4 截 面 参 照 图 1 7 弯 矩 不 计 冲 击 时 kkypqM 汽 不 及 冲 击 0 2465 814 57 82361 7 0KNm 汽 计 入 冲 击 时 30 26 4 5 823615 1 m kkyqp 汽 剪 力 不 计 冲 击 时 V汽 不 计 冲 击 时 310 24657 83 4189 64 1 8 kkqp Ny K 汽 计 入 冲 击 75 5 03 1 m kkV 汽 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 延 空 心 板 跨 长 的 变 化 同 样 均 布 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 于 相 应 影 响 线 中 一 个 最 大 影 响 线 的 峰 值 处 见 图 1 8 不 计 冲 击 系 数 110 24657 8 30 512 6 7850 9 39 60 5 42V 汽 南京工程学院毕业设计说明书 第 13 页 110 05 KN 计 入 冲 击 荷 载 时 1 340 514 6 KNV 汽 2 人 群 荷 载 效 应 人 群 荷 载 是 一 个 均 布 荷 载 其 大 小 根 据 设 计 条 件 取 为 本 设 计23 0 mKN 人 行 道 宽 度 为 净 宽 0 75m 因 此 人 群 荷 载 效 应 计 算 0 7532 q 人 如 下 参 见 图 1 7 及 图 1 8 跨 中 截 面 弯 矩 M0 7492 51 84 q6 KNm 人 人 人 v 1Vm0人 人 人 图 1 8 支 点 截 面 剪 力 计 算 简 图 截 面4l 弯 矩 0 17492 5 84 6MKNm 人 剪 力 3V19人 支 点 截 面 剪 力 2 60 17492 50742 50 917 831 6KN 人 南京工程学院毕业设计说明书 第 14 页 可 变 作 用 效 应 汇 总 于 表 1 5 中 可变作用效应汇总表表 1 5 弯矩 M KN m 剪力 V KN 作用种类 截面位置 作用效用 弯矩 L 4 跨中 L 4 支点 不计冲击系数 161 02 120 67 26 39 41 88 110 05 车道荷载 两行 1 211 58 158 56 34 68 55 03 144 61 人群荷载 7 81 5 86 0 62 1 39 1 86 1 4 3 作用效应组合 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 行 南京工程学院毕业设计说明书 第 15 页 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 基 本 组 合 表 达 式 为 001 1 2 40 84 udGkQkQjkSSS 式 中 结 构 重 要 性 系 数 本 桥 单 跨 跨 径 在 5m 20m 之 间 故 属 于 小 桥 0 0 9 效 应 组 合 设 计 值 udS 永 久 作 用 效 应 标 准 值 Gk 汽 车 荷 载 效 应 含 汽 车 冲 击 力 的 标 准 值 1Q 人 群 荷 载 效 应 的 标 准 值 jkS 按 正 常 使 用 极 限 状 态 设 计 时 应 根 据 不 同 的 设 计 要 求 采 用 以 下 两 种 效 应 组 合 作 用 短 期 效 应 组 合 表 达 式 10 7 0sdGkQkQjkSS 式 中 作 用 短 期 效 应 组 合 设 计 值 sdS 永 久 作 用 效 应 标 准 值 Gk 不 及 冲 击 的 汽 车 荷 载 效 应 标 准 值 1Q 人 群 荷 载 效 应 的 标 准 值 jkS 作 用 长 期 效 应 组 合 表 达 式 10 4 ldGkQkQjkSS 式 中 各 符 号 的 意 义 见 前 面 的 说 明 桥 规 还 规 定 结 构 构 件 当 需 要 进 行 弹 性 阶 段 截 面 应 力 计 算 时 应 采 用 标 准 效 应 组 合 即 此 时 各 作 用 效 应 的 分 项 系 数 及 组 合 系 数 应 取 为 1 0 效 应 组 合 表 达 式 为 1GkQjkSS 南京工程学院毕业设计说明书 第 16 页 式 中 S 标 准 效 应 组 合 设 计 值 永 久 作 用 效 应 汽 车 荷 载 效 应 计 入 汽 车 冲 击 力 人 群 荷Gk1Qkjk 载 效 应 的 标 准 值 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 1 6 中 空心板作用效应组合计算汇总表 1 6 弯矩 kN m 剪力 V kN 序号 作用种类 跨中 L 4 跨中 L 4 支点 作用效 应标准 永久作 用效应 g 157 49 118 12 0 25 50 南京工程学院毕业设计说明书 第 17 页 g 69 08 51 81 0 10 97 21 93 GkgS 226 57 169 93 0 35 96 71 93 不计冲击 1Q161 02 120 67 26 39 41 88 110 05 车道荷载 1 211 58 158 56 34 68 55 03 144 61 值 可变作 用效应 人群荷载 1QkS7 81 5 86 0 62 1 39 1 86 1 2G271 88 203 92 0 43 15 86 32 2 Q4jk296 21 221 98 48 55 77 04 202 45 3 10 8S 8 75 6 56 0 69 1 56 2 08 承载能 力极限 状态 基本组 合 udS 576 84 432 46 49 24 121 75 290 85 4 Gk226 57 169 93 0 35 96 71 93 5 10 7QS112 71 84 47 18 47 29 32 77 04 6 k7 81 5 86 0 62 1 39 1 86 作用短 期效应 组合 sdS 4s 347 09 260 26 19 09 66 67 150 83 7 Gk 226 57 169 93 0 35 96 71 93 8 0 QjS64 41 48 27 10 56 16 75 44 02 9 14k 3 12 2 34 0 25 0 56 0 74 正常使 用极限 状态 使用长 期效应 组合 ld7l 294 1 220 54 10 81 53 27 116 69 10 GkS226 57 169 93 0 35 96 71 93 11 Qj 211 58 158 56 34 68 55 03 144 61 弹性阶 段截面 应力计 算 标准效 应组合 S 12 1k 7 81 5 86 0 62 1 39 1 86 南京工程学院毕业设计说明书 第 18 页 S 10 11 12 445 96 334 35 35 3 92 38 218 4 1 5 预应力钢筋数量估算及布置 1 5 1 预应力钢筋数量的估算 本 设 计 采 用 先 张 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 范 规 定 的 控 制 条 件 要 求 例 如 承 载 力 抗 裂 性 裂 缝 宽 度 变 形 及 应 力 等 要 求 在 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 备 因 此 本 设 计 在 预 应 力 混 凝 土 桥 梁 设 计 中 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 数 量 本 设 计 以 部 分 预 应 力 A 类 构 件 设 计 首 先 按 正 常 使 用 极 限 状 态 正 截 面 抗 裂 性 确 定 有 效 预 加 力 peN 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 0 7stpctkf 式 中 在 作 用 短 期 效 应 组 合 作 用 下 构 件 抗 裂 性 验 算 边 缘 混 凝 土st sdM 的 法 向 拉 应 力 构 件 抗 裂 验 算 边 缘 混 凝 土 的 有 效 压 应 力 pc 在 初 步 设 计 时 和 可 按 下 列 公 式 计 算 st pcststMW pepcNA 式 中 A W 构 件 毛 截 面 面 积 及 对 毛 截 面 受 拉 边 缘 的 弹 性 抵 抗 矩 南京工程学院毕业设计说明书 第 19 页 预 应 力 钢 筋 重 心 对 毛 截 面 重 心 轴 的 偏 心 距 可 预 先 假 定 pe ppeya 代 入 即 可 求 得 满 足 部 分 预 应 力 A 类 构 件 正 截 面 抗 裂 性 要 求 所 需0 7stpctkf 的 有 效 预 加 力 为 0 71sdtkpepMfWNA 式 中 混 凝 土 抗 拉 强 度 标 准 值 tkf 本 设 计 预 应 力 空 心 板 桥 采 用 C40 由 表 1 6 得 2 tkafMp 空 心 板 毛 截 面 换 算 面 积347 0937 91sdKNmNM 221 Ac 假 设 则363 345 50 1750 17 7 IWycm 下 4pacm 126 ppea 带 入 得 626347 091 45213 70peNN 则 所 需 预 应 力 钢 筋 截 面 面 积 为 pApepconlN 式 中 预 应 力 钢 筋 的 张 拉 控 制 应 力 con 全 部 预 应 力 损 失 值 按 张 拉 控 制 应 力 的 20 估 算 l 本 设 计 采 用 1 7 股 钢 绞 线 作 为 预 应 力 钢 筋 直 径 12 7mm 公 称 截 面 面 积 298 7m860pkafM 1260pdaf 59ppaEM 南京工程学院毕业设计说明书 第 20 页 按 公 预 规 现 取 预 应 力 损 失 总 和 近 似 假 定 为 20 0 75fcontk 0 7ctkonf 张 拉 控 制 应 力 来 估 算 则 26241359 0 807pepepconlconcon mNA 采 用 7 根 1 7 股 钢 绞 线 即 钢 绞 线 单 根 钢 绞 线 公 称 直 径 面 积s 则 满 足 要 求 298 m298 6 pm 1 5 2 预应力钢筋的布置 预 应 力 空 心 板 选 用 7 根 1 7 股 钢 绞 线 布 置 在 空 心 板 下 缘 延 空 心40pam 板 跨 长 直 线 布 置 即 沿 跨 长 保 持 不 变 见 图 1 9 预 应 力 钢 筋 布 置40pam 应 满 足 公 预 规 要 求 钢 绞 线 净 距 不 小 于 25mm 端 部 设 置 长 度 不 小 于 150mm 的 螺 旋 钢 筋 等 图 1 9 空 心 板 截 面 预 应 力 钢 筋 和 普 通 钢 筋 的 布 置 尺 寸 单 位 cm 1 5 3 普通钢筋数量的估算及布置 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 在 受 压 区 配 置 预 应 力 钢 筋 也 暂 不 考 虑 普 南京工程学院毕业设计说明书 第 21 页 通 钢 筋 的 影 响 空 心 板 截 面 可 换 算 成 等 效 工 资 性 截 面 来 考 虑 由 2 2381438 54 kbcmh 得 1 5kkcm3 4342820 6832567 1 804 12 195 3k cmbh 把 代 入 求 得 4 15kkcm349 13kbhcm 0 kh 138 0 6kb 则 得 等 效 工 字 形 截 面 的 上 翼 缘 板 厚 度 fh 40 31 2 8kfhycm 上 等 效 工 字 形 截 面 的 下 翼 缘 板 厚 度 f 0 kfhyc 下 等 效 工 字 形 截 面 的 肋 板 厚 度 9235 67 8 b fk m 等 效 工 字 形 截 面 尺 寸 见 图 1 10 图 1 0 空 心 板 换 算 等 效 工 字 形 截 面 南京工程学院毕业设计说明书 第 22 页 估 计 普 通 钢 筋 时 可 先 假 定 则 由 下 式 可 求 得 受 压 区 高 度 x 设 fxh 062458 0pchma 由 公 预 规 00 2udcfxMbh C40 由 表 1 6 跨 中 9 18 4cdaMp 5768576udKNm 90fmb 代 入 上 式 得 0 9 410 9 82 整 理 后 得 2657 求 得 且 1 4108fmh 00 423bhm 说 明 中 和 轴 在 翼 缘 板 内 可 用 下 式 求 得 普 通 钢 筋 面 积 sA 2 95 412634 9 808cdfpdssbAA 因 此 普 通 钢 筋 选 用 HRB335 sdafMp 610spaE 按 公 预 规 20 275483 7sbhmA 普 通 钢 筋 采 用 512 6 1 4s 普 通 钢 筋 布 置 在 空 心 板 下 缘 一 排 截 面 受 拉 边 缘 延 空 心 板 跨 长 直 线 布 置 钢 筋 重 心 至 板 下 缘 40mm 处 即 40sam 1 6 换算截面几何特性计算 有 前 面 计 算 已 知 空 心 板 毛 截 面 的 几 何 特 性 毛 截 面 面 积 南京工程学院毕业设计说明书 第 23 页 毛 截 面 重 心 轴 至 板 高 的 距 离 d 7mm 向 下 毛 截 面 对 其231740Am 12 重 心 轴 惯 性 矩 64150Im 1 6 1 换算截面面积 0 1 EpEssAA 624 950 90 32Ep pc m 6 241 56 sE sc A 2370Am 带 入 得 2014690 615 7 39m 1 6 2 换算截面重心位置 所 有 钢 筋 换 算 截 面 对 毛 截 面 重 心 的 静 矩 为 01 3 310741307469 26 56 26 5EppEssS m A A 换 算 截 面 重 心 至 空 心 板 毛 截 面 重 心 的 距 离 为 向 下 移 1074 329 omdSA 则 换 算 截 面 重 心 至 空 心 板 截 面 下 缘 的 距 离 为 175 8oly 换 算 截 面 重 心 至 空 心 板 截 面 上 缘 的 距 离 为 130 23 ou m 换 算 截 面 至 预 应 力 钢 筋 重 心 的 距 离 为 南京工程学院毕业设计说明书 第 24 页 1297 8405 opem 换 算 截 面 至 普 通 钢 筋 重 心 的 距 离 为 1 os 1 6 3 换算截面惯性矩 222001p06 01 141053745 6 A 9 57 865 27 8563 EpEssIAdeAe m 1 6 4 换算截面弹性抵抗矩 下 缘 1001 63 2 49780ollIWmy 上 缘 100 31 563 59uI 1 7 承载能力极限状态计算 1 7 1 跨中截面正截面抗弯承载力计算 跨 中 截 面 构 造 尺 寸 及 配 筋 见 图 1 9 预 应 力 钢 绞 线 合 力 作 用 点 到 截 面 底 边 的 距 离 普 通 钢 筋 离 截 面 底 边 的 距 离 则 预 应 力 钢 筋 和 普40pam 40sam 通 钢 筋 的 合 力 作 用 点 到 截 面 底 边 的 距 离 为 28056 412069 sdpdpfAf 064psham 采 用 换 算 等 效 工 字 形 截 面 来 计 算 参 见 图 1 1 上 翼 缘 厚 108fmh 上 翼 缘 工 作 宽 度 肋 宽 b 278mm 首 先 按 公 式 90fb 判 断 截 面 类 型 pdsdcdffAfh 126 56 104 8 49017328 pscdf Nb 南京工程学院毕业设计说明书 第 25 页 所 以 属 于 第 一 类 截 面 应 按 宽 度 的 矩 形 截 面 来 计 算 其 抗 弯 承 载 力 90fmb 由 计 算 混 凝 土 受 压 区 高 度 0 x pdsdcdffAfb 得 0 12609 28056 4108 45823pdsdcff bmfAbm mh h 将 代 入 下 列 公 式 计 算 出 跨 中 截 面 的 抗 弯 承 载 力 56 udM 0 056 18 49 8 227 81567 97 84519 6 udcf dNKNM Kbmmh N 09 d 计 算 结 果 表 明 跨 中 截 面 抗 弯 承 载 力 满 足 要 求 1 7 2 斜截面抗剪承载力计算 1 截 面 抗 剪 强 度 上 下 限 复 核 选 取 距 支 点 h 2 处 截 面 进 行 斜 截 面 抗 剪 承 载 力 计 算 截 面 构 造 尺 寸 及 配 筋 见 图 1 9 首 先 先 进 行 抗 剪 强 度 上 下 限 复 核 按 公 预 规 5 2 9 条 300 5dcuKfNVb 式 中 验 算 截 面 处 的 剪 力 组 合 设 计 值 KN 由 表 1 6 得 支 点 处 剪 力 及 跨 中 截 面 剪 力 内 插 得 距 支 点 h 2 310mm 处 的 截 面 剪 力 dV310 29 854 29 8578 96 6dV 截 面 有 效 高 度 由 于 本 设 计 预 应 力 钢 筋 和 普 通 钢 筋 都 是 直 线 配 置 有 效0h 南京工程学院毕业设计说明书 第 26 页 高 度 与 跨 中 截 面 相 同 0h058hm 边 长 为 150mm 的 混 凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 空 心 板 为 C40 则 cukf 40cukfMpa 1 65td b 等 效 工 字 形 截 面 腹 板 的 宽 度 b 278mm 代 入 上 式 0