简支空心板计算说明路基宽度12m-l=16m

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） 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、设计资料一、设计资料 1 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二、结构形式及尺寸的选定 2 2 三、计算要点三、计算要点 3 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、桥梁模型的建立四、桥梁模型的建立 4 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五、持久状况承载能力极限状态计算 7 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六、持久状况正常使用极限状态计算 8 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七、短暂状况和持久状况构件的应力计算 . . 1 10 0 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 表表 1 1桥梁主要技术指标桥梁主要技术指标 公路等级 路基宽度 设计荷载 车道数 桥面宽度 环境类别 环境作用等级 二级公路 12m 公路-Ⅰ级 2 12m Ⅰ类 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。 表表 2 2上部结构主要材料力学指标上部结构主要材料力学指标 名称名称 混凝土 项目项目 立方体抗压强度标准值 弹性模量 抗压强度标准值 抗拉强度标准值 符号符号单位单位 MPa MPa MPa MPa 数值数值 50 3.45e4 32.4 2.65 C Ec fck ftk 抗压设计强度 抗拉设计强度 预应力钢绞线 HPB300 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 抗压设计强度 HRB400 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 抗压设计强度 fcd ftd fpk Ep fpd fsk Es fsd f’sd fsk Es fsd f’sd MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa 22.4 1.83 1860 1.95e5 1260 300 2.0e5 270 270 400 2.0e5 330 330 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 0.5m11m0.5m， 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。 图图1 1 上部结构标准横断面图（单位上部结构标准横断面图（单位m m）） （a）中板断面图（b）边板断面图 图图2 2 空心板截面构造及尺寸（单位空心板截面构造及尺寸（单位cmcm）） 三、计算要点 1.主要设计参数 （1）混凝土重力密度γ26.0kN/m3； （2）沥青混凝土重力密度γ24.0kN/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Sud1.2永久作用1.4汽车荷载0.81.4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。 图图3 3 空心板截面构造及尺寸（单位空心板截面构造及尺寸（单位cmcm）） 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