目录
1 设计说明 (1)
1.1主要技术指标 (1)
1.2 材料规格 (1)
1.3 设计规范 (1)
1.4 施工方式 (1)
2 设计方案 (4)
2.1 方案比选原则 (5)
2.2 备选方案介绍 (6)
2.3 方案比较 (10)
2.4 推荐方案 (10)
2.5 上部结构尺寸拟定 (11)
2.5.1 顺桥向尺寸的拟定 (11)
2.5.2 横桥向尺寸的拟定 (11)
3 上部结构内力计算 (12)
3.1 截面几何特性计算 (12)
3.2 结构离散和截面的定义 (12)
3.3 简支梁施工阶段 (12)
3.4 永久作用计算 (13)
3.5 可变作用效应计算 (15)
3.5.1 冲击系数和横向分布系数 (15)
3.6 温度及支座不均匀沉降内力计算 (17)
3.7 作用效应组合 (17)
3.7.1 作用效应组合原理 (17)
3.7.2 承载能力极限状态计算时的作用效应组合 (19)
3.7.3 正常使用极限状态效应组合 (21)
4 预应力钢束的估算与布置 (25)
4.1 计算原理 (25)
4.2 预应力筋估算结果 (27)
4.3 预应力筋布置原则 (27)
4.4 预应力钢束布置情况 (28)
4.5 预应力损失计算 (30)
σ (31)
4.5.1 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失1l
σ (31)
4.5.2 锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失2l
σ (32)
4.5.3 钢筋与台座间的温差引起的损失3l
σ (32)
4.5.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失4l
σ (32)
4.5.5 预应力钢筋松弛引起的损失5l
σ (33)
4.5.6 混凝土收缩徐变引起的应力损失6l
5 普通钢筋的设计计算 (35)
5.1 预制段普通配筋设计 (35)
5.2 现浇连续段普通配筋设计计算 (37)
5.2.1 设计计算原理 (37)
5.2.2 钢筋布置 (37)
6 承载能力极限状态截面强度计算与验算 (38)
7 预制空心板应力验算 (39)
7.1 抗裂验算 (39)
7.1.1 正截面抗裂性验算 (39)
7.1.2 斜截面抗裂性验算 (41)
7.2 持久状况应力验算 (41)
7.2.1 正截面混凝土应力验算 (42)
7.3 短暂状况应力验算 (44)
8 抗裂验算 (48)
8.1 正截面抗裂验算 (48)
9 短暂状况下应力验算 (54)
9.1 施工阶段法向压应力验算 (54)
10 挠度验算 (59)
11 施工图设计 (60)
11.1 概述 (60)
11.2 总体布置图 (60)
11.3 空心板一般构造图 (61)
11.4 空心板预应力钢束构造图 (61)
12 桥墩墩柱计算 (62)
12.1 荷载计算 (62)
12.1.1 恒载计算 (62)
12.1.2 汽车荷载计算 (62)
12.1.3 双柱反力横向分布计算（横向分布同盖梁计算） (63)
12.1.4 荷载组合 (63)
设计总结 (65)
参考文献 (66)
致谢 (67)
1 设计说明
1.1主要技术指标
桥型布置：27.04m 简支预应力混凝土空心板梁桥；
桥面净宽： 1.75m（人行道）+20.40m（行车道）+1.75m(人行道)=23.9m；
设计荷载：公路I级；
桥面纵坡：单向0.84%；
桥面横坡：行车道设±1.5%的横坡，人行道设置1%的反向横坡；
1.2 材料规格
空心板块：采用C55 混凝土，容重为26.0kN/m3，弹性模量取3.45×107kPa；
铰缝：采用C30 细集料混凝土
桥面铺装：采用等厚10cm 的C30 沥青混凝土层，容重为24.0kN/m3；
桩基础：采用C25 混凝土；
桥台盖梁、耳背墙：采用C30 混凝土；
预应力钢筋束：采用15.2 φ s 高强度低松弛预应力钢绞线,标准强fpk=1860MPa,弹性模量Ep=1.95*1000000MPa,技术标准应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB5224）的有关规定；
普通钢筋：采用HRB335和R235；
钢材：采用符合GB700-88规定的Q235钢材；
其他：桥梁伸缩缝采用浅埋式伸缩缝装置；空心板梁支座采用圆板式橡胶支座；桥面排水采用铸铁泄水管；
1.3 设计规范
《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
1.4 施工方式
简支梁桥。
空心板梁施工
本桥的基本施工方式是采用满堂支架施工，其施工工艺、材料要求及质量检查标准，除按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）有关条文办理外，还应特别注意以下事项：
1、空心板预制
⑴浇筑空心板混凝土前应严格检查伸缩缝、泄水管、护栏、支座等附属设施预埋件是否齐全，确定无误后方可浇筑。施工时，应保证预应力孔道及钢筋位置准确，控制混凝土骨料最大粒径不得大于20mm。浇筑混凝土时应充分振捣密实，严格控制其质量。
⑵为了防止预制板上拱过大，及预制板与桥面现浇层由于龄期差别而差生过大收缩差，存梁期不超过90d，若累计上拱值超过计算值8mm，应采取控制措施。预制空心板在钢束张拉完成后、各存梁期跨中上拱度计算值及二期恒载所产生的下挠值如表1-1所示：
表1-4-1 空心板荷载作用下挠度表
表注：正直表示位移向上，负值表示位移向下。
⑶空心板预制时，按1m一道在铰缝的侧模嵌上500mm长的φ6钢筋，形成6mm凹凸不平的粗糙面。
⑷空心板预制时，除注意按本册设计图纸预埋钢筋和预埋件外，桥面系、伸缩缝、护栏及其它相关附属构造，均应参照有关图纸施工，护栏预埋钢筋必须预埋在预制空心板内。
2、预应力工艺
⑴预应力管道的位置必须严格按照坐标定位并用定位钢筋固定，定位钢筋与空心板腹板箍筋点焊接，严防错位和管道下垂，如果管道与钢筋发生碰撞，应保证管道位置不变而适当挪动钢筋位置。浇筑前应检查波纹管时候密封，防止浇筑混凝土时阻塞管道。
⑵预制空心板预应力钢束必须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7d，方可张拉。施工单位在条件具备时应适当增加龄期，提高混凝土弹性模量，减少反拱度。预应力钢束采用两端同时张拉，锚下控制应力为
0.75fpk=1395MPa。
⑶施加预应力应采用张拉力与引伸量双控。当预应力钢束张拉达到设计张拉力时，实际引伸量值与理论引伸量值误差应控制在6%以内。实际引伸量值应扣除钢束的非弹性变形影响。
⑷预应力钢束张拉顺序为：左N1→右N2→右N1→左N2。
⑸孔道压浆采用C50水泥浆，要求压降饱满。
3、空心板安装
⑴预制空心板采用设吊孔穿束兜板底加扁担的吊装方法。
⑵桥梁架设若采用架桥机吊装，必须经过盐酸方可进行，且架桥机的重量必须落在墩台的立柱上。
4、其他
⑴封锚端混凝土浇筑前须将预制板端部混凝土结合面浮浆清凿干净，才能浇筑新混凝土。
⑵预制空心板顶面应拉毛，锚固端面和铰缝面等新、旧混凝土结合面均应凿毛成凹凸不小于6mm的粗糙面，100*100mm面积中不少于1个点，以利于新旧混凝土良好结合。
⑶本设计钢筋长度未考虑折减，实际施工下料时应按照有关施工规范要求进行控制。
⑷严格控制支座标高，避免支座脱空。
二、墩台帽、支座
墩、台帽上支座垫石必须保证平整、整洁，所有支座设置位置准确，支座底必须保持水平，墩、台帽混凝土达到设计强度后才可以安装上部构件。
三、基础施工
施工时应在充分的准备工作条件下进行，严格按施工技术规范中要求进行，确保成桩质量，桩位、桩径、混凝土标号必须符合设计要求。钻孔桩清孔时，应严格控制沉淀厚度，不大于15cm。
四、台后填土
台后填土在桥头设置搭板，搭板下设置不小于2m厚石灰稳定土或碎砾石垫层，并顺道路方向铺至搭板外3m。台后填土要求密实，密实度不小于95%。
严格执行《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）及相关的其它技术规范，按图纸施工，质量按有关的质量检验评定标准检评。
其他未尽事宜，请按交通部部颁标准《公路桥梁施工技术规范》办理。
2 设计方案
2.1 方案比选原则
在桥梁设计中要求桥梁技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理。随着和谐社会的提出和公众环保意识的提高，生态环保已经成为一种不可或缺的考虑因素。建设在城市中的桥梁还特别注重美观大方，即遵循我国桥梁设计中还要满足美观、环境保护和可持续发展的原则。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会做出基于基本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出最合适的设计方案。
在桥梁设计中，基本设计原则如下：
（1）技术先进
桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。积极采用国内外的新结构、新材料、新工艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、保证工程质量和施工安全。充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西，只有这样才能提高我国的桥梁建设水平，赶超世界先进水平。
（2）安全可靠
对于设计的桥梁结构在强度和稳定方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应有足够的高度和强度，人与车流之间应做好防护栏、防止车辆撞入人行道或破坏栏杆而落入桥梁；对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防撞措施，对于河床易变迁的河道，应设计好导流措施，防止桥梁基础底部被过度的冲刷等。
对于该桥在设计上选用的是新泽西防撞栏杆、双菱形人行道栏杆；不在地震区，故不需要考虑抗震要求；不需要考虑桥梁基础被冲刷的要求。
（3）适用耐久
桥上应保证桥梁在100 年的设计基准期内正常使用；桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响；在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求；桥跨结构下面有利于泄洪、通航等要求。具体到本高速公路跨线桥，无泄洪、通航要求。
（4）经济
桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能的不中断交通、或中断交通的时间最短。
（5）美观
一座桥梁应具有优美的外形，结构布置必须精炼，并在空间上有和谐的比例。桥型应与周围的环境相协调，城市桥梁和旅游区的桥梁，可比较对多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布置和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理十分重要，另外，施工质量对桥梁的美观也有影响。
（6）环境保护和可持续发展
桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪音等方面，应从桥位布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。
在跨线桥设计时，应遵循以下原则：
（1）与周围环境协调。并根据高速公路建设地区的总体规划、环境特征、现状条件、道路性质、人行状况等因素进行分析研究，贯彻因地制宜的原则。
（2）项目工程性质与建桥目的和功能要一致，符合交通发展和地方发展的需要，并满足适用、经济、安全及美观的要求。当高速公路上跨其他道路和铁路时，为尽量降低跨线桥两侧的路基填土高度，应采用建筑高度较小的上部结构。
（3）考虑跨线桥工程规模、建设特点、施工等对周围建筑及现有交通的影响规划中的交通工程设施与跨线桥工程的相互影响．并考虑施工条件、施工期限及施工技术力量，尽可能采用适合当地的新材料、新工艺和新技术。同时考虑资金到位情况，以确保交通体系实施的可能性。
2.2 备选方案介绍
（1）方案一： 27.04m预应力混凝土简支空心板梁桥
本桥跨径布置为27.04m。本图的结构体系为简支结构，按部分预应力A类构件设计，具体尺寸如图2.2.1及2.2.2所示。设计计算采用平面杆系结构计算软件计算，桥面现浇层参与结构受力，荷载横向分配系数按铰接板发计算，并采用空间结构计算软件校核。
图2.2.1 简支梁预应力混凝土空心板桥立面图
（单位：mm）
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