跨径桥梁工程设计吴培峰版.docx

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1、装配式预应力混凝土简支空心板桥课程设计二。一五年六月设计资料1.根据学号尾号，选定如下:标准跨径（210计算跨径（m）9.6空心板全长（1）9. 96空心板高度5）0. 54板端与支点距离（m）0.18桥面宽度（m）净一7+2XL25m人行道=10m空心板数（块）10预制板宽（m）0. 992 .设计荷载：公路一II级，人群荷载：3.0kNm2o3 .材料（1）结构：空心板采用C40水泥混凝土，=25kNm3 较缝：较缝采用C30细集料混凝土，2=24kNm3（3）预应力钢筋：采用1X7股钢绞线，公称直径d=12.7mm,单根截面公称面积为98.7mm2fpk=1860Mpa,张拉控制应力取0

2、.70 fpk。预应力钢绞线沿板（4）非预应力钢筋：直径大于或等于12mm者采用HRB335级钢筋，直径小于12mm者均采用R235级钢筋。桥面铺装：采用10cm沥青混凝土，2=23kNm3（6）人行道：采用C25水泥混凝土，自重单侧152kNm（7）护栏：采用C25水泥混凝土，自重单侧3.6kNm4 .其它参数及要求o=O.9按全预应力混凝土构件设计。5 .设计依据(1)公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)(简称公桥规)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)(简称公预规)(3) 姚玲森主编.桥梁工程(第二版).北京：人民交通出版社，2008.7.(4)

3、贾艳敏、高力主编.结构设计原理.北京：人民交通出版社，2004.8.(5) 易建国主编.混凝土简支梁(板)桥(第三版)例一.北京：人民交通出版社，2006.9.2001.3.二、构造形式及尺寸选定本工程桥面净空为净一7m+2X 1.25m,全桥宽采用10块C40的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽为99cm,高为54cm,空心板全长9.96m。采用先张法工艺预制，预应力钢筋：采用1X7股钢绞线，公称直径d=12.7mm,单根截面公称面积为 98.7mm2 fpk=1860Mpa, fpd=1260Mpa, Ep=1.95 105Mpao预应力钢绞线沿板跨长呈直线型布置。C40混凝土空心板的f

4、ck=26.8Mpa9 fcd=18.4Mpa ftk=2.4Mpa, ftd=1.65Mpao 全桥空心板横断面布置如图21,每块空心板截面及构造尺寸见图22。图2-2空心板截面构造及细部尺寸（尺寸单位：cm）三、空心板毛截面几何特性计算1 .毛截面面积根据图2-2求得：A = 9954-2-192-2(0.572.572.5 + 0.575)=2990.27cm22 .毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静矩:3)=2 0.572.5 20+ + 72.5 20+ +0.575 20-2)=1831.67cm3钱缝的面积：& = 2 x(0.5 7 2.5 + 7 2.5 0.5 7 5)

5、=81.5cm2则毛截面重心离1/2板高的距离为:S板高d - - = I167 _ o 613c2 0.6cm - 6mm (向下偏移)A 2990.27银缝重心对1/2板高处的距离为:_ 1831.6787.5=2O93C7773 .空心板毛截面对其重心轴的惯性矩图3-1挖空半圆构造（尺寸单位：cm）图3-2空心板截面简化图（尺寸单位：cm）由图3-L设每个挖空的半圆面积:A =-r2 =-92 = 567.1cm222重心轴:4D64x2x196=806c772对其自身重心轴的惯性矩:I = 0.00686 D4 = 0.00686 （2x l9）4 = 143（M cm4则空心板毛截面

6、对其重心轴的惯性矩：e54- + 99540.62-4 14304 - 2 567.1(8.06 + 0.6)2 +(8.06-0.6)2-87.5(20.93+ 0.6)2 =1055046 .68cm4 = 1.055 10,0mm4（忽略了钱缝对自身重力轴的惯性矩）空心板截面的抗扭刚度可简化为图3-2的单箱截面来近似计算:4b2h22h 2b- + -。2=2.046 106 cm44(99-8)2(54-8)22x(54-8)2x(99-8)8+8=2.046 10,0mm44 .检验截面效率指标上核心距：1055046 .682990.27 - 0.6=13.365 cm下核心距:1

7、055046 .68=12.784 C72990.27 + 0.6(2截面效率指标:13.365 +12.784 r .4 rf. 4c r cc-=0.484 0.45,0.55上述拟定的截面是合理的。四、作用效应计算1 .永久作用效应计算空心板自重g =A% = 2990.27 l425= 7.476ZN/m桥面系自重心栏杆自重单侧按1.52kNm计算，人行道自重单侧按3.6kNm计算。桥面铺装采用10cm沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为:0.1723 = 16.RWm每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：(1.52 + 3.6)216.1, ,g, = l= 2.634kN / m-

8、10(3)较缝自重g3且3 = (% +1X ) 2 =(87.5 + l54)24104= 0.34ZN m(4)总自重g第一阶段结构自重：g =g =JA76kNm第二阶段结构自重：&=4+&= 2.634 + 0.34 = 2.974kN / m总自重：g = g+g = 7.476 + 2.974 = 10.45AN / m永久作用效应汇总表表4-1项目作用种类作用gkN! m计算跨径l(ni)作用效应M(0Vm)作用效应V(AN)( A跨中-qlk /1 ( 2 j9一跨一q4132” )支点(别1 ( 一跨一ql4g7. 4769.6086.1264. 5935. 8817. 94

9、Sw2. 9749.634. 2625. 6914. 277. 14S10. 459.6120. 3890. 2950.1625. 082.可变作用效应计算汽车荷载采用公路一II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。公路一级的车道荷载由纵, 二O.75lO.5 = 7.875(ANm)均布荷载和Pk = 180 +(360-180)(12.6-5)50-575 =1578(ZN)集中荷载两部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，即计算剪力时 R =1.2匕=1.2x157.8 = 189 .36(ZN)按桥规车道荷载的均布荷载应满

10、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峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道(1)汽车荷载横向分布系数计算(a)跨中及处的荷载横向分布系数计算空心板的刚度参数不 = 58-I2= 5.81.05510,10002.046 101xl%2= 0.032查桥梁工程(姚林森版)附录一，并内插可求得: 作用置板号1234567891010.3130.2160. 1510.1060. 0750. 0550. 0400. 0310. 0260. 02320.2120.2130. 1710.1210. 0850. 0610. 0450. 0350. 0280.

11、02630.1510.1710. 1820.1500.1060. 0760. 0550. 0430. 0350. 03140.1060.1210. 1500.1670.1410.1010. 0730. 0550. 0450. 04050. 0750. 0850. 1060.1410.1620.1380. 1010. 0760. 0610. 055各板荷载横向分布影响线坐标值表表4一2cuCD9eQCD6LO 4CD9CU寸CD6ZCDCD9g5寸K-1c=wCD g图4-1各板横向分布影响线及横向最不利布载图各板荷载横向分布系数计算如下（参考图4-1）一号板：两行汽车：m2=-i =-(0.1

12、84+ 0.096+ 0.063+ 0.036) = 0.11322人群荷载：利人=27%人=0.277 + 0.024 = 0.301二号板:两行汽车：机2汽=Jx(192 + 0.11 + +0.()71 + ().()41) = ().20722人群荷载：mk = f队=0.2120.027=0.238三号板：两行汽车：汽=工力汽=-(0.177 + 0.138 + 0.088 + 0.05)= 0.227人群荷载：mk = 7, = l59 + 0.033 = 0.192四号板：两行汽车：加2汽=，2%汽=L(0.136 + 0.159 + 0.117 + 0.066) = 0.239

13、人群荷载：加人=27人=0.112 + 0.042 = 0.154五号板：两行汽车：fn2. =-i-, =-(0.090.147 + 0.148 + 0.091) = 0.23822人群荷载：叫、=X/人=0.079 + 0.057 = 0.136板号横向分布系12345最大值m2K0.1130. 2070. 2270. 2390. 2380. 239加人0. 3010. 2380.1920. 1540.1360. 301各板荷载横向分布系数汇总表表43由表4-3可以看出，两行汽车荷载作用时，4号板的横向分布系数最不利，因为取值如下:两行汽车：色汽=239人群荷载：加人=0.154(b)支点处的荷载横向分布系数计算q人,q人OOcoO图4-2支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图由