20米预应力混凝土空心板桥计算书 装配式预应力混凝土空心板桥计算 毕业设计论文

20m 预应力混凝土空心板桥设计1 设计资料及构造布置 1.1 设计资料1 . 桥梁跨径及桥宽标准跨径：20m （墩中心距）； 主桥全长：19.96m ； 计算跨径：19.60m ；桥面净宽：2×净—11.25m 见桥梁总体布置图 护栏座宽：内侧为0.75米，外侧为0.5米。

桥面铺装：上层为9厘米沥青混凝土，下层跨中为10厘米厚混凝土，支点为12厘米钢筋混凝土。

2 . 设计荷载采用公路—I 级汽车荷载。

3. 材料混凝土：强度等级为C50，主要指标为如下：426.8 2.418.4 1.653.2510a a ck tk a acd td ac f MP f MP f MP f MP E MP == ===⨯强度标准值，强度设计值，性模弹量预应力钢筋选用1×7（七股）φS15.2mm 钢绞线，其强度指标如下5186012601.95100.40.2563a a af MP f MP E MP ξξ= = =⨯ = =pk pd p pu b 抗拉强度标准值抗拉强度设计值性模弹量 相对界限受压区高度，普通钢筋及箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标如下53352802.010a aa f MP f MP E MP= = =⨯sk sd s 抗拉强度标准值抗拉强度设计值性模弹量 4 . 设计依据交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)，简称《桥规》；交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)，简称《公预规》。

《公路工程技术标准》(JTG —2004) 《〈公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范〉(JTG D60—2004)条文应用算例》 《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》(按新颁JTG D60—2004编写)《公路桥涵设计手册—梁桥（上册）》 1.2 构造形式及尺寸选定全桥空心板横断面布置如图，每块空心板截面及构造尺寸见图图3-1跨中边板断面图图3-2 中板断面图图3-3 绞缝钢筋施工大样图图3-4 矩形换算截面1.3 空心板的毛截面几何特性计算预制中板的截面几何特性挖空部分以后得到的截面,其几何特性用下列公式计算: 1.毛截面面积：()2A=⨯-⨯0.5⨯10⨯5+0.5⨯5⨯65+0.5⨯5⨯5+5⨯70-⨯=㎝2 99852 3.1462.544247.0382.截面重心至截面上缘的距离:∵4247.038e =99×85×85/2-[0.5×10×5×(70+5/3)+0.5×5×65×(65×2/3+5) +5×5×1/2×5/3+5×70×70/2]×2 - π×62.52/4 ×40∴e=44.993㎝3.空心板截面对重心轴的惯性矩：323232323231553651044.993702312553656544.99365523859985998544.99321221555365544.99323705701257044.9932I π⎡⎤⎛⎫10⨯+⨯⨯⨯--⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎛⎫⎢⎥+⨯6+⨯⨯⨯-⨯- ⎪⎢⎥⎝⎭⎛⎫⨯=+⨯⨯--⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎛⎫⎢⎥+⨯+⨯⨯⨯- ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎛⎫+⨯+⨯⨯- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦-()22210462.56462.5444.993403.77510mm π⨯-⨯⨯-=⨯-π×62.54/64 -π×62.52/4(44.993-40)2=.358 ㎝4 =3.775×1010㎜41.4内力计算1.空心板简化图计算：设板宽为b 则：85b=4247.038+3067.962 解得： b=86.059㎝2.保持空心板截面重心位置不变，设换算截面空心板形心轴距原空心形心位置的距离为X 则:86.059×85×85/2-3067.962×(40+x ）/4247.038=44.993 X=-0.951㎝（注：空心位置较原位置上移0.951cm ）3.保证截面面积和惯性距相等，设空心截面换算为矩形时宽为k b 高为k h ，如图 b k ×h k =3067.96286.059×853/12+86.059×85(44.993-85/2)2-b k ×h k ×(44.993-40+0.951)2=.358 得：h k =47.051㎝ b k =65.205㎝ 4.换算截面板壁厚度：侧壁厚度：t 3=(86.059-65.205)/2=10.427㎝ 上顶壁厚度：t 1=40-47.051/2-0.951=15.524㎝ 下顶壁厚度：t 2=45-47.051/2+0.951=22.426㎝ 5.计算空心板截面的抗扭惯性距：()()221232244112486.05910.43421186.05910.43415.51922.42104344771723.941t b h I h b t t t cm =⎛⎫++ ⎪⎝⎭15.519+22.42⎛⎫-⨯85- ⎪2⎝⎭=15.519+22.42⎛⎫⨯85- ⎪2⎛⎫⎝⎭-++⎪⎝⎭=()()221232244112486.05910.43421186.05910.43415.51922.42104344771723.941t b h I h b t t t cm =⎛⎫++ ⎪⎝⎭15.519+22.42⎛⎫-⨯85- ⎪2⎝⎭=15.519+22.42⎛⎫⨯85- ⎪2⎛⎫⎝⎭-++⎪⎝⎭=2作用效应计算2.1永久荷载（恒载）产生的内力 1.预制空心板自重1g (一期恒载)中板：41254247.0381010.618g -=⨯⨯= （KN/m ） 边板： g 1'=25×5152.038×10-10=12.880（KN/m ）2．桥面系自重（二期恒载）（1） 桥面铺装采用厚10厘米现浇混凝土，9厘米沥青混凝土，则桥面铺装每延米重为：()21250.111.250.0911.252312 4.284g =⨯⨯+⨯⨯= KN/m（2） 防撞栏杆和防撞墙：经计算得1.183 KN/m（3）绞缝自重：()42255021851025 2.9625g -=⨯+⨯⨯⨯=KN/m 由此得空心板每延米总重力g 为: g I =(g 1×10+g 1'×2)/12=10.995KN/mm KN g /430.89625.2655.0528.0284.4=+++=∏ 3．上部恒载内力计算计算图式如图3，设x 为计算截面离左支座的距离，并令L x =α,则：主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：2/)1(2L g g M M g αα-=Ω= V g =g Ωv =g ×(1-2α)L/2 其计算结果如表3-1：表3-1 恒载内力汇总表2.2可变荷载（活载）产生的内力《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。

目录1 计算依据与基础资料 (1)1.1 标准及规范 (1)1.1.1 标准 (1)1.1.2 规范 (1)1.1.3 参考资料 (1)1.2 主要材料 (1)1.3 设计要点 (2)2 横断面布置 (2)3 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算 (3)3.1 汽车荷载横向分布系数计算 (3)3.1.1 跨中横向分布系数 (3)3.1.3 车道折减系数 (4)3.2 汽车荷载冲击系数μ值计算 (4)3.2.1汽车荷载纵向整体冲击系数μ (4)3.2.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数 (4)4 作用效应组合 (4)4.1 作用的标准值 (4)4.1.1 永久作用标准值 (5)4.1.2 汽车荷载效应标准值 (6)4.2 作用效应组合 (7)4.2.1 基本组合（用于结构承载能力极限状态设计） (8)4.2.2 作用短期效应组合(用于正常使用极限状态设计) (10)4.2.3 作用长期效应组合（用于正常使用极限状态设计） (11)4.3 截面预应力钢束估算及几何特性计算 (13)4.3.1 A类部分预应力混凝土受弯构件受拉区钢筋面积估算 (13)4.3.2 换算截面几何特性计算 (16)5 持久状态承载能力极限状态计算 (18)5.1 正截面抗弯承载能力 (18)5.2 斜截面抗剪承载力验算 (19)5.2.1 验算受弯构件抗剪截面尺寸是否需进行抗剪强度计算 (19)5.2.2 箍筋设置 (22)6 持久状况正常使用极限状态计算 (23)6.1 预应力钢束应力损失计算 (23)6.1.1 张拉控制应力 (24)6.1.2 各项预应力损失 (24)6.2 温度梯度截面上的应力计算 (29)6.3 抗裂验算 (32)6.3.1 正截面抗裂验算 (32)6.3.2 斜截面抗裂计算 (35)6.4 挠度验算 (38)6.4.1 汽车荷载引起的跨中挠度 (38)6.4.2 预制板是否设置预拱值的计算 (39)7 持久状态和短暂状况构件应力计算 (41)7.1 使用阶段正截面法向应力计算 (41)7.1.1 受压区混凝土的最大压应力 (41)7.1.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力 (41)7.2 使用阶段混凝土主压应力、主拉应力计算 (43)7.3 施工阶段应力验算 (46)8 桥面板配筋计算 (48)8.1 荷载标准值计算 (48)8.1.1 计算跨径 (48)8.1.2 跨中弯矩计算 (48)8.1.3 支点剪力 (49)8.2 极限状态承载力计算 (49)8.2.1 荷载效应组合计算 (49)8.2.2 正截面抗弯承载力 (49)8.2.3 斜截面抗剪承载力 (49)8.3 抗裂计算 (50)9 铰接板的混凝土铰缝剪力验算 (50)附录1:跨中截面横向分布系数计算 (50)预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术通用图计算示例（20m预应力混凝土空心板）1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准•跨径：桥梁标准跨径20m；计算跨径(正交、简支)19.3m；预制板长19.96m•设计荷载：公路－Ⅰ级•桥面宽度：（路基宽23m，高速公路），半幅桥全宽11.25m0.5m(护栏墙)+10.25m(行车道)+ 0.5m(护栏墙)＝11.25m•桥梁安全等级为一级，环境条件Ⅱ类1.1.2 规范•《公路工程技术标准》JTG B01-2019•《公路桥梁设计通用规范》JTG D60-2019（简称《通规》）•《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2019（简称《预规》）1.1.3 参考资料•《公路桥涵设计手册》桥梁上册（人民交通出版社2019.3）•《公路桥梁荷载横向分布计算》（人民交通出版社1977.12）1.2 主要材料1）混凝土：预制板及铰缝为C50、现浇铺装层为C40、护栏为C302）预应力钢绞线：采用钢绞线15.2s φ，1860pk f Mpa =，51.9510p E Mpa =⨯3）普通钢筋：采用HRB335，335sk f Mpa =，52.0104S E Mpa =⨯ 1.3 设计要点1）本计算示例按先张法部分预应力混凝土A 类构件设计，桥面现浇层100mmC40混凝土中，考虑50mm 参与活载阶段的结构受力； 2）预应力张拉控制应力值0.68con pk f σ=，预应力张拉台座长假定为50m ，混凝土强度达到85％时才允许放张预应力钢筋;3）计算预应力损失时计入加热养护温度差20℃引起的预应力损失; 4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d; 5）环境平均相对湿度RH=70％; 6）存梁时间为90d 。

目录1 设计资料 (1)1.1 主要技术指标 (1)1.2 材料规格 (1)1.3 采用的技术规范 (1)2 构造形式及尺寸选定 (2)3 空心板毛截面几何特性计算 (3)3.1 边跨空心板毛截面几何特性计算 (3)3.1.1 毛截面面积A (3)3.1.2 毛截面重心位置 (3)3.1.3 空心板毛截面对其重心轴的惯距I (4)3.2 中跨空心板毛截面几何特性计算 (4)3.2.1 毛截面面积A (4)3.2.2 毛截面重心位置 (5)3.2.3 空心板毛截面对其重心轴的惯距I (5)3.3 边、中跨空心板毛截面几何特性汇总 (6)4 作用效应计算 (7)4.1 永久作用效应计算 (7)4.1.1 边跨板作用效应计算 (7)4.1.2 中跨板作用效应计算 (8)4.1.3 横隔板重 (8)4.2 可变作用效应计算 (9)4.3 利用桥梁结构电算程序计算 (9)4.3.1 汽车荷载横向分布系数计算 (9)4.3.2 汽车荷载冲击系数计算 (12)4.3.3 结构重力作用以及影响线计算 (13)4.4 作用效应组合汇总 (17)5 预应力钢筋数量估算及布置 (19)5.1 预应力钢筋数量的估算 (19)5.2 预应力钢筋的布置 (20)5.3 普通钢筋数量的估算及布置 (21)6 换算截面几何特性计算 (22)A (22)6.1 换算截面面积6.2 换算截面重心的位置 (23)I (23)6.3 换算截面惯性矩6.4 换算截面的弹性抵抗矩 (24)7 承载能力极限状态计算 (24)7.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算 (24)7.2 斜截面抗弯承载力计算 (25)7.2.1 截面抗剪强度上、下限的复核 (25)7.2.2 斜截面抗剪承载力计算 (27)8 预应力损失计算 (29)σ (29)8.1 锚具变形、回缩引起的应力损失2lσ (29)8.2 钢筋与台座间的温差引起的应力损失3lσ (30)8.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失4lσ (30)8.4 预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失5lσ (31)8.5 混凝土的收缩和徐变引起的应力损失6l8.6 预应力损失组合 (33)9 正常使用极限状态计算 (34)9.1 正截面抗裂性验算 (34)9.2 斜截面抗裂性验算 (38)9.2.1 正温差应力 (38)9.2.2 反温差应力（为正温差应力乘以0.5-） (39)s (39)9.2.3 主拉应力tp10 变形计算 (42)10.1 正常使用阶段的挠度计算 (42)10.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置 (43)10.2.1 预加力引起的反拱度计算 (43)10.2.2 预拱度的设置 (45)11 持久状态应力验算 (45)σ验算 (45)11.1 跨中截面混凝土的法向压应力kcσ验算 (46)11.2 跨中预应力钢绞线的拉应力p11.3 斜截面主应力验算 (46)12 短暂状态应力验算 (48)12.1 跨中截面 (49)12.1.1 由预加力产生的混凝土法向应力 (49)12.1.2 由板自重产生的板截面上、下缘应力 (50)12.2 4l截面 (50)12.3 支点截面 (51)13 最小配筋率复核 (52)14 铰缝计算 (54)14.1 铰缝剪力计算 (54)14.1.1 铰缝剪力影响线 (54)14.1.2 铰缝剪力 (55)14.2 铰缝抗剪强度验算 (55)15 预制空心板吊杯计算 (57)16 支座计算 (57)16.1 选定支座的平面尺寸 (57)16.2 确定支座的厚度 (58)16.3 验算支座的偏转 (59)16.4 验算支座的稳定性 (60)17 下部结构计算 (61)17.1 盖梁计算 (61)17.1.1 设计资料 (61)17.1.2 盖梁计算 (61)17.1.3 内力计算 (69)17.1.4 截面配筋设计与承载力校核 (72)17.2 桥墩墩柱设计 (73)17.2.1 作用效用计算 (74)17.2.2 截面配筋计算及应力验算 (76)参考文献 (79)致谢 (80)附件1：开题报告（文献综述）附件2：译文及原文影印件20m预应力混凝土空心板桥设计计算书1 设计资料1.1 主要技术指标桥跨布置: 16×20.0 m，桥梁全长340 m。

1 绪论1.1 概述1.1.1 简支梁桥概述由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥。

属于静定结构。

是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。

其构造简单，架设方便，结构内力不受地基变形，温度改变的影响。

1.1.2 简支梁桥受力特点简支梁桥是静定结构，其各跨独立受力。

桥梁工程中广泛采用的简支梁桥有三种类型：1) 简支板桥。

简支板桥主要用于小跨度桥梁。

按其施工方式的不同分为整体式简支板桥和装配式简支板桥；装配式板桥是目前采用最广泛的板桥形式之一。

按其横截面形式主要分为实心板和空心板。

根据我国交通部颁布的装配式板桥标准图，通常每块预制板宽为1.0m，实心板的跨径范围为1.5-8.0m，主要采用钢筋混凝土材料；钢筋混凝土空心板的跨径范围为6—13m；而预应力混凝土空心板的跨径范围为8-16m。

2)肋梁式简支梁桥(简称简支梁桥)。

简支梁桥主要用于中等跨度的桥梁。

中小跨径在8-12m时，采用钢筋混凝土简支梁桥；跨径在20-50m时，多采用预应力混凝土简支梁桥。

在我国使用最多的简支梁桥的横截面形式是由多片T形梁组成的横截面。

3)箱形简支梁桥。

箱形简支梁桥主要用于预应力混凝土梁桥。

尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁结构和跨度较大的斜交桥和弯桥。

1.1.3 预应力混凝土简支梁桥在我国的发展我国修建预应力混凝土连续体系梁桥最早在铁路部门，1966 年在成昆线用悬臂拼装法建成国内第一座预应力混凝土铰接连续梁桥――旧庄河桥，跨24m+48m+24m。

第一座预应力混凝土连续梁桥是1975 年建成的北京枢纽东北环线通惠河桥，跨度26.7m+40.7m+26.7m。

1979 年9 月建成兰州黄河桥（47m+3×70m+47m）为悬臂浇筑的分离式双室箱梁桥，进一步推动了预应力混凝土连续梁的修建和发展。

此后，相继建成湖北沙洋汉江公路桥，云南怒江桥，台州灵江桥等一大批特大跨公路连续梁桥。

预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计摘要本次设计的题目是预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计。

本设计采用装配式预应力混凝土简支空心板桥，主梁形式为预应力简支空心板，基础采用双柱式钻孔灌注桩基础。

本文阐述了该桥的设计和验算过程。

首先进行对主桥进行了总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度、应力及变形验算，最后进行了预拱度的设置分析。

具体包括以下几个部分：1.桥型布置，结构各部分尺寸拟定；2.选取计算结构简图；3.恒载内力计算；4.活载内力计算；5.荷载组合；6.配筋计算；7.预应力损失计算；8.截面强度验算；9.截面应力及变形验算。

关键词预应力装配式空心板桥内力计算目录第1章绪论 (1)第2章方案比选及空心板的特点 (2)2.1方案比选 (2)2.2空心板设计特点 (3)2.3空心板受力特点 (3)2.4空心板构造特点 (3)第3章截面尺寸拟定及特性计算 (4)3.1基本设计资料 (4)3.2截面尺寸的拟定 (5)3.3毛截面几何特性计算 (6)第4章内力组合 (8)4.1恒载内力计算 (8)4.2活载内力计算 (9)4.3内力组合 (15)第5章预应力钢筋的估算及布置 (17)5.1控制截面钢束面积估算 (17)5.2钢束的布置 (18)5.3换算截面的几何特性 (18)第6章空心板强度计算 (20)6.1正截面强度计算 (20)6.2箍筋设计 (21)6.3斜截面抗剪强度验算 (23)第7章预应力损失及有效预应力计算 (24)7.1预应力损失的计算 (24)7.2各阶段预应力损失值的组合 (26)第8章应力验算 (27)8.1短暂状况的正应力验算 (27)8.2使用阶段空心板截面应力验算 (28)第9章抗裂性验算 (32)9.1正截面抗裂性验算 (32)9.2斜截面抗裂验算 (33)第10章变形验算 (34)10.1预加力引起的挠度 (34)10.2使用荷载作用下的挠度 (34)10.3预拱度的设置 (35)第11章板式橡胶支座的计算 (34)11.1确定支座的平面尺寸 (34)11.2确定支座的厚度 (34)11.3验算支座偏转情况 (35)11.4验算支座底抗滑稳定性 (35)第12章变形验算 (34)12.1桥墩墩柱的计算 (34)12.2钻孔灌注桩的计算 (34)结语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 (39)第1章绪论我国幅员辽阔，大小山脉和江河湖泽纵横全国，在已通车的公路路线中尚有大量渡口需要改建为桥梁，并且随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现，还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁，在此我们广大桥梁工程技术人员将不断面临着设计和建造各类桥梁的光荣而艰巨的任务。

前言公路桥梁交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。

尤其是我国幅员辽阔,大小山脉和江河湖泽纵横全国,随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现,还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁。

为此，作为一名即将走向工作岗位的大学生我身感自身的不足，我选择湖北省宜昌市境内五龙中桥的设计为课题，以使自己所学的知识得到综合运用，进一步提高理论水平。

本桥位于湖北省宜昌市境内。

本设计根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定，选定装配式预应力混凝土简支空心板，该类型的桥是小跨径桥梁最常用的桥型，具有建筑高度小，适用于桥下净空受限制的桥梁，与其它类型桥梁相比，可降低桥头引道路线高度和缩短引道长度，此类桥外形较简单、制作方便，做成预制构件时重力小，便于架设。

它也有自身的缺点：跨径不宜过大、整体性差、无超载挖潜能力。

本设计内容包括桥梁纵、横断面尺寸的拟定、上部结构计算、下部结构计算、施工图绘制、各结构配筋计算、施工组织管理与运营、计算说明书的书写和设计文件的编制。

设计主要包括三个部分：一是桥梁的结构设计，二是桥梁的施工组织设计，三是桥梁工程的概预算。

桥梁的结构设计，主要是主梁、桩柱的内力计算、截面配筋、强度验算等。

通过方案比选后确定本桥为预应力混凝土空心板桥，桥长80米。

计算过程中主要参考了《公路桥涵设计手册——梁桥(上册)》、《桥梁工程》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵设计通用规范》、《基础工程》等书籍；桥梁的施工组织设计，主要完成了桥梁主体结构的施工方案以及施工重点，设计过程中主要参考了《桥梁施工及组织管理》；桥梁工程的概预算，首先确定技术方案和工程量，然后依据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》、《公路定额及编制办法汇编》等得到其他直接费，间接费及现场经费，最后进行预算汇总。

通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能（三基）和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质（三个素质）的训练，培养学生运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际问题的初步能力。

20m预应力空心板桥上部计算书“混凝土结构设计原理课程设计”计算书装配式预应力混凝土简支空心板桥，桥面净宽11.5m，防撞护栏每边0.5m，全桥采用12块预制的预应力混凝土空心板，板间距1.0m，中板构件截面见下图4，每块板预制宽度0.99m,。

采用先张法施工。

该桥处于野外一般地区，大气相对湿度75％。

设计资料见下表：施工要点：张拉台座长度取70m ，采用一端一次张拉，夹片式锚具(有预压)，张拉控制应力取σcon=0.70f pk 。

在常温近似标准条件下养护，混凝土强度达到90％设计强度时放松预应力筋，构件受荷时混凝土龄期为20d ，二期恒载加载时混凝土龄期为90d 。

题目4.2：按部分预应力混凝土A 类构件设计空心板毛截面几何特性计算 （一）毛截面面积图4 单位：cmA = 990×850-π×625²/4-2×（1/2×50×50+750×50+1/2×650×50+1/2×50×100）=424704mm²（二）绕底边静距S = 990×850×850/2-（π×625²/4×450）-2×[1/2×50×50×（2/3×50+800）+750×50×（1/2×700+150）+1/2×700×50×（1/3×650+150）+1/2×50×100×（2/3×50+100）] =169912565mm²（三）重心轴位置y= S/A = 169912565/424704 = 400(mm) ,u y= 850 b—400 = 450(mm)（四）对重心轴的惯性矩：I=990 X 8503/12 + 990 X 850 X (850/2-400)2 -2 X (50 X 1003/36 +1/2 X 50 X 100 X (400 - 5 x 2/3 - 100)2 + 50 X 7003/12 十700 X 50 X(700/2 + 150 — 400)2 + 50 X 6503/36 + 1/2 X 650 X 50 X (650/3 + 150 — 400)250 X 503/36 + 1/2 X 50 X 50 X (850 —50/3 —400)2) - (tt X 6254/64 +7rx 6252/4 X (450 -400)2)= 37748702510(mm4)（五）毛截面重心距1/2板高的距离为：d= 850/2 —400 = 25 (mm)(向下移）。

先法预应力混凝土简支空心板设计一、设计资料（一）设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（公路—I级），人群荷载为3.5KN/m2（二）桥面跨径及净宽标准跨径：L k=20m计算跨径：L=19.50 m桥面净宽：净—9.0+2×0.75m主梁全长：19.96m。

（三）主要材料1．混凝土采用C50混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；铰缝采用C40混凝土浇注，封锚混凝土也使用C40；桥面连续采用C30混凝土。

2．钢筋普通钢筋主要采用HRB335钢筋，预应力钢筋为钢绞线。

3．板式橡胶支座采用三元乙丙橡胶，采用耐寒型，尺寸根据计算确定。

（四）施工工艺先法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称拉。

（五）计算方法及理论极限状态法设计。

(六)设计依据《公路桥涵设计通用规》（JTG D60-2004），以下简称《通用规》。

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》（JTG D60-2004）。

二、构造布置及尺寸（一）桥梁横断面空心板的横断面具体尺寸见图1。

三、板的毛截面几何特性计算本设计预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算，先按长和宽分别为板轮廓的长和宽的巨型计算，然后与图2中所示的挖空面积叠加，叠加时挖空部分按负面积计算，最后再用AutoCAD 计算校核，计算成果以中板为例，如表1。

预制中板的截面几何特性挖空部分以后得到的截面,其几何特性用下列公式计算: 毛截面面积： ∑∑-=ki i c A A A对截面上缘面积矩: ())(ki ki i i c y A y A S ∑∑-= 重心至截面上缘的距离: ccs A S y =毛截面对自身重心轴的惯性矩：∑∑-=ki i c I I I四、主梁力计算（一）永久荷载（恒载）产生的力 1.预制空心板自重1g (一期恒载)中板： 069.121057.48272541=⨯⨯=-g KN/m 2．板间接头（二期恒载）21g中板： 8844.210)57.482757.6012(24421=⨯-⨯=-g KN/m 3．桥面系自重（二期恒载）（1） 单侧人行道8cm 方砖： 104.1236.008.0=⨯⨯KN/m 5cm 沙垫层： 0.05×0.6×20=0.600 KN/m 路缘石： 26.12435.015.0=⨯⨯KN/m 17cm 二灰土： 938.1196.017.0=⨯⨯KN/m10cm 现浇混凝土： 620.12415.005.0246.01.0=⨯⨯+⨯⨯KN/m人行道总重： 522.6620.1938.126.1600.0104.1=++++KN/m 取6.5KN/m 。

目录1设计资料 (1)1.1主要技术指标 (1)1.2材料规格 (1)1.3采用的技术规范 (1)2 构造形式及尺寸选定 (2)3空心板毛截面几何特性计算 (3)3.1边跨空心板毛截面几何特性计算 (3)3.1.1 毛截面面积A (3)3.1.2毛截面重心位置 (3)3.1.3空心板毛截面对其重心轴的惯距I (4)3.2中跨空心板毛截面几何特性计算 (4)3.2.1 毛截面面积A (4)3.2.2毛截面重心位置 (5)3.2.3空心板毛截面对其重心轴的惯距I (5)3.3边、中跨空心板毛截面几何特性汇总 (6)4 作用效应计算 (7)4.1 永久作用效应计算 (7)4.1.1边跨板作用效应计算 (7)4.1.2 中跨板作用效应计算 (8)4.1.3横隔板重 (8)4.2 可变作用效应计算 (9)4.3利用桥梁结构电算程序计算 (9)4.3.1汽车荷载横向分布系数计算 (9)4.3.2汽车荷载冲击系数计算 (12)4.3.3结构重力作用以及影响线计算 (13)4.4作用效应组合汇总 (17)5预应力钢筋数量估算及布置 (19)5.1预应力钢筋数量的估算 (19)5.2预应力钢筋的布置 (20)5.3普通钢筋数量的估算及布置 (21)6换算截面几何特性计算 (22)6.1换算截面面积A (23)6.2换算截面重心的位置 (23)6.3换算截面惯性矩I。

(23)6.4换算截面的弹性抵抗矩 (24)7承载能力极限状态计算 (24)7.1跨中截面正截面抗弯承载力计算 (24)7.2斜截面抗弯承载力计算 (25)7.2.1截面抗剪强度上、下限的复核 (25)7.2.2斜截面抗剪承载力计算 (27)8预应力损失计算 (29)8.1锚具变形、回缩引起的应力损失-l2 (29)8.2钢筋与台座间的温差引起的应力损失；「|3 (29)8.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失-|4 (30)8.4预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失C|5 (31)8.5混凝土的收缩和徐变引起的应力损失门6 (31)8.6预应力损失组合 (33)9正常使用极限状态计算 (34)9.1正截面抗裂性验算 (34)9.2斜截面抗裂性验算 (38)9.2.1 正温差应力 (38)9.2.2反温差应力（为正温差应力乘以-0.5） (39)9.2.3 主拉应力S tp (39)10.1正常使用阶段的挠度计算 (42)10.2预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置 (43)10.2.1预加力引起的反拱度计算 (43)1022 预拱度的设置 (45)11 持久状态应力验算 (45)11.1跨中截面混凝土的法向压应力c kc验算 (45)11.2跨中预应力钢绞线的拉应力「验算 (46)11.3斜截面主应力验算 (46)12短暂状态应力验算 (49)12.1跨中截面 (49)12.1.1由预加力产生的混凝土法向应力 (49)12.1.2由板自重产生的板截面上、下缘应力 (50)12.2丨4截面 (50)12.3支点截面 (51)13最小配筋率复核 (53)14 铰缝计算 (54)14.1铰缝剪力计算 (54)14.1.1 铰缝剪力影响线 (54)14.1.2铰缝剪力 (55)14.2铰缝抗剪强度验算 (56)15预制空心板吊杯计算 (58)16支座计算 (58)16.1选定支座的平面尺寸 (58)16.2确定支座的厚度 (59)16.3验算支座的偏转 (60)16.4验算支座的稳定性 (60)17.1盖梁计算 (62)17.1.1 设计资料 (62)17.1.2 盖梁计算 (62)17.1.3 内力计算 (71)17.1.4截面配筋设计与承载力校核 (74)17.2桥墩墩柱设计 (75)17.2.1 作用效用计算 (76)17.2.2截面配筋计算及应力验算 (78)参考文献 (81)致谢 (82)20m预应力混凝土空心板桥设计计算书1设计资料1.1主要技术指标桥跨布置：16 X 20.0 m，桥梁全长340 m。

郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）2009 届土木工程专业班级题目20米预应力混凝土空心板桥设计姓名学号指导教师职称副教授二ОО九年五月二十七日内容摘要立足桥梁设计的基本原则，坚持合理选用标准，本着质量第一、节约资源的设计理念，以及综合考虑所提供的设计资料，本次设计——20米预应力空心板桥，主梁依照部分预应力A类构件方案设计，采用先张法超张拉工艺施工。

依据《公路桥涵设计通用规范》《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》等国家通用规范，依序完成承载能力及正常使用两大极限状态设计，以及持久和短暂状态应力验算，充分保证了本桥全寿命周期的安全度。

本次设计的内容主要包括：空心板、盖梁、桩柱三大部分的设计与计算。

分别先后完成几何尺寸设计、荷载组合计算、钢筋配置及验算、预应力损失计算、裂缝及变形验算、持久和短暂状态应力验算等具体项目，每一部分都有详细、精确的计算过程。

本次设计成果有：计算书和配套施工图纸。

关键词预应力；空心板；盖梁；桩柱AbstractThe foothold bridge design's basic principle, insisted that selects the standard reasonably, in line with the quality first, nurse resources' design idea, the design information which as well as the overall evaluation provides, this design - - 20 meter pre-stressed hollow plank bridges, the king post according to the partial pre-stressed A kind of component project design, uses pretensioning law ultra to pull the craft construction. Rests on "Road Arch of bridge Design General Standard" "Road Reinforced concrete And Prestressed concrete Arch of bridge Design Standard" and so on national general standards, completes the bearing capacity in order and uses two big limiting condition design normally, as well as lasting and short condition stress checking calculation, has guaranteed this bridge total life cycle degree of security fully.This design's content mainly includes: Spatial core, Ge Liang, pile three major part designs and computation. Does things in order of importance and urgency completes the geometry size design, the load combination computation, the steel bar disposition and the checking calculation, the loss of prestress computation, the crack and the distortion checking calculation, lasting and the short condition stress checking calculation and so on specific items, each part has in detail, the precise computational process.This design achievement includes: Account book and necessary construction blueprint.Key WordsPre-stressed ; Spatial core ; Cap beam ; Pile目录第一章设计资料 (7)、地貌及标高 (7) (7) (7) (7)．混凝土 (7) (7) (8) (8) (8)空心板的横断面尺寸见图所示： (8)上部构造尺寸如下图： (9) (9)第二章设计内容 (9)方案比选 (9)上部结构计算 (10)（先计算中板，后计算边板） (10)作用效应计算 (12)预应力钢筋面积的估算及预应力钢筋布置 (21)预应力钢筋数量的估算 (21)预应力钢筋的布置 (24)普通钢筋数量的估算和布置 (24)主梁截面换算特性计算 (25) (25) (27)主梁截面强度及应力验算 (28) (28) (29) (33)、钢筋回缩引起的应力损失σ......... 错误!未定义书签。

“混凝土结构设计原理课程设计”计算书装配式预应力混凝土简支空心板桥，桥面净宽11.5m，防撞护栏每边0.5m，全桥采用12块预制的预应力混凝土空心板，板间距1.0m，中板构件截面见下图4，每块板预制宽度0.99m,。

采用先张法施工。

该桥处于野外一般地区，大气相对湿度75％。

设计资料见下表：施工要点：张拉台座长度取70m ，采用一端一次张拉，夹片式锚具(有预压)，张拉控制应力取σcon =0.70f pk 。

在常温近似标准条件下养护，混凝土强度达到90％设计强度时放松预应力筋，构件受荷时混凝土龄期为20d ，二期恒载加载时混凝土龄期为90d 。

题目4.2：按部分预应力混凝土A 类构件设计空心板毛截面几何特性计算 （一）毛截面面积A = 990×850-π×625²/4-2×（1/2×50×50+750×50+1/2×650×50+1/2×50×100）=424704mm ²（二）绕底边静距S = 990×850×850/2-（π×625²/4×450）-2×[1/2×50×50×（2/3×50+800）+750×50×（1/2×700+150）+1/2×700×50×（1/3×650+150）+1/2×50×100×（2/3×50+100）] = 169912565mm ² （三）重心轴位置b y = S/A = 169912565/424704 = 400(mm) ,u y = 850 — 400 = 450(mm)（四）对重心轴的惯性矩：I=990 X 8503/12 + 990 X 850 X (850/2-400)2 -2 X (50 X 1003/36 +1/2 X 50 X 100 X (400 - 5 x 2/3 - 100)2 + 50 X 7003/12 十 700 X 50 X(700/2 + 150 — 400)2 + 50 X 6503/36 + 1/2 X 650 X 50 X (650/3 + 150 — 400)250 X 503/36 + 1/2 X 50 X 50 X (850 — 50/3 — 400)2) - (tt X 6254/64 +7rx 6252/4 X (450 -400)2) = 37748702510(mm4)（五）毛截面重心距1/2板高的距离为：c d = 850/2 — 400 = 25 (mm)(向下移）。

20m预应力混凝土空心板桥设计一、设计资料1、桥梁跨径：20m2、设计荷载：公路 I 级3、桥面宽度：净＿____m ＋ 2×＿____m 人行道4、材料：混凝土：空心板采用 C50 混凝土，铰缝采用 C40 混凝土，封端采用 C40 混凝土，桥面铺装采用 C40 防水混凝土。

普通钢筋：采用 HRB400 钢筋。

预应力钢筋：采用高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值 fpk ＝1860MPa，弹性模量 Ep ＝ 195×105MPa。

二、结构尺寸拟定1、板厚空心板的顶板和底板厚度一般取 8 12cm，本设计中顶板厚度取10cm，底板厚度取 12cm。

空心板的腹板厚度一般取 14 18cm，本设计中腹板厚度取 16cm。

2、空心板的孔洞尺寸孔洞的形状通常为圆形、椭圆形或矩形。

本设计采用圆形孔洞，直径为 60cm，相邻孔洞中心间距为 80cm。

3、板宽空心板的宽度一般为 10 15m，本设计中板宽取 125m。

三、内力计算1、永久作用结构自重：包括空心板自重、铰缝自重和桥面铺装自重。

二期恒载：包括防撞护栏、人行道板等附属设施的重量。

2、可变作用汽车荷载：根据公路 I 级荷载标准进行计算，考虑车道荷载和车辆荷载的作用。

人群荷载：按照规范规定取值。

3、作用效应组合承载能力极限状态组合：基本组合。

正常使用极限状态组合：短期效应组合和长期效应组合。

四、预应力钢筋设计1、预应力钢筋的布置根据内力计算结果，确定预应力钢筋的数量和布置位置。

一般采用直线布置或曲线布置。

本设计中采用直线布置，在空心板的下缘布置预应力钢筋。

2、预应力损失计算预应力钢筋与管道壁之间的摩擦损失。

锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失。

混凝土弹性压缩损失。

预应力钢筋的松弛损失。

混凝土收缩和徐变损失。

五、普通钢筋设计1、构造钢筋在空心板的顶板、底板和腹板中设置构造钢筋，以满足构造要求和防止混凝土开裂。

2、抗弯钢筋根据内力计算结果，在空心板的受拉区配置抗弯钢筋，以满足承载能力要求。

装配式预应力混凝土空心板桥计算第Ⅰ部分上部构造计算一、设计资料及构造布置(一)设计资料1.跨径：标准跨径20.0m，计算跨径l=19.6 m，预制板全长19.96 m。

2.荷载：汽车—20级，挂车—100，人群荷载3.5KN/m2。

3.桥面净宽：行车道7.00 m，人行道每测0.75 m。

4.主要材料：混凝土：预制行车道板40号混凝土，桥面铺装及接缝亦用40号混凝土，其余均为25号混凝土。

预应力筋采用φ15.24（7φ5）钢绞线，R b y =1860Mpa，普通筋直径d≥12mm者采用Ⅱ级钢筋，直径d<12mm者采用Ⅰ级钢筋（但吊环必须用Ⅰ级钢筋）。

5.施工要点：预制块件在台座上用先张法施加预应力，张拉台座长度假定为70m。

设计时要求预制板混凝土强度达到80%时才允许放松预应力筋。

计算预应力损失时计入加热养护温差20℃所引起的损失。

预应力钢绞线应进行持荷时间不少于5min的超张拉。

安装时，应待接缝及现浇层混凝土与预制板结合成整体后再敷设铺装层及安装人行道板等。

6.技术标准及设计规范：（1）.《公路工程技术标准》（JTT01—88）；（2）.《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021—89）；（3）.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023—85），以下简称《预桥规》。

（4）.《桥梁工程》2001，范立础主编，人民交通出版社出版。

（5）.《公路桥涵设计手册》〈梁桥·上册〉（1996），徐光辉、胡明义主编，人民交通出版社出版。

（二）、构造及设计要点1.主梁片数：每孔8片。

2.预制板厚85cm，每块宽100cm。

3.桥面横坡1.5%，由8～13.75cm厚40号水泥防水耐磨混凝土层（加膨胀剂），无磨损，故考虑部分参与梁板受力。

4.在预制人行道板时，应预留泄水管孔洞。

5.其它未尽事项，参见各设计图。

6.主梁预制尺寸，梁长等详见设计图。

二、横截面布置横截面布置见图1—2，行车道部分的预制板厚85cm，每块底宽100cm。

预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计摘要本次设计的题目是预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计。

本设计采用装配式预应力混凝土简支空心板桥，主梁形式为预应力简支空心板，基础采用双柱式钻孔灌注桩基础。

本文阐述了该桥的设计和验算过程。

首先进行对主桥进行了总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度、应力及变形验算，最后进行了预拱度的设置分析。

具体包括以下几个部分：1.桥型布置，结构各部分尺寸拟定；2.选取计算结构简图；3.恒载内力计算；4.活载内力计算；5.荷载组合；6.配筋计算；7.预应力损失计算；8.截面强度验算；9.截面应力及变形验算。

关键词预应力装配式空心板桥内力计算目录第1章绪论 (1)第2章方案比选及空心板的特点 (2)2.1方案比选 (2)2.2空心板设计特点 (3)2.3空心板受力特点 (3)2.4空心板构造特点 (3)第3章截面尺寸拟定及特性计算 (4)3.1基本设计资料 (4)3.2截面尺寸的拟定 (5)3.3毛截面几何特性计算 (6)第4章内力组合 (8)4.1恒载内力计算 (8)4.2活载内力计算 (9)4.3内力组合 (15)第5章预应力钢筋的估算及布置 (17)5.1控制截面钢束面积估算 (17)5.2钢束的布置 (18)5.3换算截面的几何特性 (18)第6章空心板强度计算 (20)6.1正截面强度计算 (20)6.2箍筋设计 (21)6.3斜截面抗剪强度验算 (23)第7章预应力损失及有效预应力计算 (24)7.1预应力损失的计算 (24)7.2各阶段预应力损失值的组合 (26)第8章应力验算 (27)8.1短暂状况的正应力验算 (27)8.2使用阶段空心板截面应力验算 (28)第9章抗裂性验算 (32)9.1正截面抗裂性验算 (32)9.2斜截面抗裂验算 (33)第10章变形验算 (34)10.1预加力引起的挠度 (34)10.2使用荷载作用下的挠度 (34)10.3预拱度的设置 (35)第11章板式橡胶支座的计算 (34)11.1确定支座的平面尺寸 (34)11.2确定支座的厚度 (34)11.3验算支座偏转情况 (35)11.4验算支座底抗滑稳定性 (35)第12章变形验算 (34)12.1桥墩墩柱的计算 (34)12.2钻孔灌注桩的计算 (34)结语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 (39)第1章绪论我国幅员辽阔，大小山脉和江河湖泽纵横全国，在已通车的公路路线中尚有大量渡口需要改建为桥梁，并且随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现，还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁，在此我们广大桥梁工程技术人员将不断面临着设计和建造各类桥梁的光荣而艰巨的任务。

20m预应力混凝土空心板计算示例1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准跨径：桥梁标准跨径20m；计算跨径(正交、简支)19.6m；预制板长19.96m设计荷载：公路－Ⅰ级桥面宽度：（路基宽26m，高速公路），半幅桥全宽12.5m0.5m(护栏墙)+11.25m(行车道)+ 0.5m(护栏墙)或0.75m(波型护栏)＝12.25m或12.5m桥梁安全等级为一级，环境条件Ⅱ类1.1.2 规范《公路工程技术标准》JTG B01-2003《公路桥梁设计通用规范》JTG D60-2004（简称《通规》）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004（简称《预规》）1.1.3 参考资料《公路桥涵设计手册》桥梁上册（人民交通出版社2004.3）1.2 主要材料1）混凝土：预制板及铰缝为C50、现浇铺装层为C40、护栏为C302）预应力钢绞线：采用钢绞线15.2s φ，1860pk f Mpa=，51.9510p E Mpa =⨯3）普通钢筋：采用HRB335，335skf Mpa=，52.0104SEMpa =⨯1.3 设计要点1）本计算示例按先张法部分预应力混凝土A 类构件设计，桥面铺装层100mmC40混凝土不参与截面组合作用； 2）预应力张拉控制应力值0.75conpkf σ=，预应力张拉台座长假定为70m ，混凝土强度达到80％时才允许放张预应力钢筋;3）计算预应力损失时计入加热养护温度差20℃引起的预应力损失;4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d;5）环境平均相对湿度RH=80％; 6）存梁时间为90d 。

2 横断面布置2.1 横断面布置图（单位：m ）2.2 预制板截面尺寸 单位：mm边、中板毛截面几何特性 表2－13 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算 3.1 汽车荷载横向分布系数计算 3.1.1 跨中横向分布系数本桥虽有100mm 现浇桥面整体化混凝土，但基本结构仍是横向铰接受力，因此，汽车荷载横向分布系数按截面8块板铰接计算。

先张法预应力混凝土简支空心板设计一、设计资料（一）设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（公路—I级），人群荷载为3.5KN/m2（二）桥面跨径及净宽标准跨径：L k=20m计算跨径：L=19.50 m桥面净宽：净—9.0+2×0.75m主梁全长：19.96m。

（三）主要材料1．混凝土采用C50混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；铰缝采用C40混凝土浇注，封锚混凝土也使用C40；桥面连续采用C30混凝土。

2．钢筋普通钢筋主要采用HRB335钢筋，预应力钢筋为钢绞线。

3．板式橡胶支座采用三元乙丙橡胶，采用耐寒型，尺寸根据计算确定。

（四）施工工艺先张法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称张拉。

（五）计算方法及理论极限状态法设计。

(六)设计依据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），以下简称《通用规范》。

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D60-2004）。

二、构造布置及尺寸（一）桥梁横断面空心板的横断面具体尺寸见图1。

三、板的毛截面几何特性计算本设计预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算，先按长和宽分别为板轮廓的长和宽的巨型计算，然后与图2中所示的挖空面积叠加，叠加时挖空部分按负面积计算，最后再用AutoCAD 计算校核，计算成果以中板为例，如表1。

预制中板的截面几何特性挖空部分以后得到的截面,其几何特性用下列公式计算: 毛截面面积： ∑∑-=ki i c A A A对截面上缘面积矩: ())(ki ki i i c y A y A S ∑∑-= 重心至截面上缘的距离: ccs A S y =毛截面对自身重心轴的惯性矩：∑∑-=ki i c I I I四、主梁内力计算（一）永久荷载（恒载）产生的内力 1.预制空心板自重1g (一期恒载)中板： 069.121057.48272541=⨯⨯=-g KN/m 2．板间接头（二期恒载）21g中板： 8844.210)57.482757.6012(24421=⨯-⨯=-g KN/m 3．桥面系自重（二期恒载）（1） 单侧人行道8cm 方砖： 104.1236.008.0=⨯⨯KN/m 5cm 沙垫层： 0.05×0.6×20=0.600 KN/m 路缘石： 26.12435.015.0=⨯⨯KN/m 17cm 二灰土： 938.1196.017.0=⨯⨯KN/m10cm 现浇混凝土： 620.12415.005.0246.01.0=⨯⨯+⨯⨯KN/m人行道总重： 522.6620.1938.126.1600.0104.1=++++KN/m 取6.5KN/m 。

郑州航空工业管理学院毕业论文设计2009 届土木工程专业0509081 班级题目20米预应力混凝土空心板桥设计姓名学号050908126 指导教师马亚丽职称副教授二ОО 九年五月二十七日内容摘要立足桥梁设计的基本原则坚持合理选用标准本着质量第一、节约资源的设计理念以及综合考虑所提供的设计资料本次设计——20米预应力空心板桥主梁依照部分预应力A类构件方案设计采用先张法超张拉工艺施工。

依据《公路桥涵设计通用规范》《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》等国家通用规范依序完成承载能力及正常使用两大极限状态设计以及持久和短暂状态应力验算充分保证了本桥全寿命周期的安全度。

本次设计的内容主要包括空心板、盖梁、桩柱三大部分的设计与计算。

分别先后完成几何尺寸设计、荷载组合计算、钢筋配置及验算、预应力损失计算、裂缝及变形验算、持久和短暂状态应力验算等具体项目每一部分都有详细、精确的计算过程。

本次设计成果有计算书和配套施工图纸。

关键词预应力空心板盖梁桩柱Abstract The foothold bridge designs basic principle insisted that selects the standard reasonably in line with the quality first nurse resources design idea the design information which as well as the overall evaluation provides this design - - 20 meter pre-stressed hollow plank bridges the king post according to the partial pre-stressedA kind of component project design uses pretensioning law ultra to pull the craft construction. Rests on quotRoad Arch of bridge Design General Standardquot quotRoad Reinforced concrete And Prestressed concrete Arch of bridge Design Standardquot and so on national general standards completes the bearing capacity in order and uses two big limiting condition design normally as well as lasting and short condition stress checking calculation has guaranteed this bridge total life cycle degree of security fully. This designs content mainly includes: Spatial core Ge Liang pile three major part designs and computation. Does things in order of importance and urgency completes the geometry size design the load combination computation the steel bar disposition and the checking calculation the loss of prestress computation the crack and the distortion checking calculation lasting and the short condition stress checking calculation and so on specific items each part has in detail the precise computational process. This design achievement includes: Account book and necessary construction blueprint. Key Words Pre-stressed Spatial core Cap beam Pile 目录第一章设计资料........................................... 7 1.1地质、地貌及标高..................................... 7 1.2跨径及桥宽........................................... 7 1.3设计荷载............................................. 7 1.4材料................................................. 7 1.4.1混凝土........................................ 7 1.4.2钢筋............................................ 8 1.4.3.板式橡胶支座................................... 8 1.5施工工艺............................................. 8 1.6结构尺寸............................................. 8 1.6.1 空心板的横断面尺寸见图所示................... 8 1.6.2 上部构造尺寸如下图........................... 9 1.7设计依据和参考书..................................... 9 第二章设计内容........................................... 9 2.1 方案比选............................................ 9 2.2 上部结构计算....................................... 11 2.2.1主梁截面几何特性计算先计算中板后计算边板11 2.2.2 作用效应计算.................................. 12 2.3 预应力钢筋面积的估算及预应力钢筋布置............... 21 2.3.1 预应力钢筋数量的估算.......................... 21 2.3.2 预应力钢筋的布置.............................. 24 2.3.3 普通钢筋数量的估算和布置...................... 24 2.4 主梁截面换算特性计算............................... 25 2.4.1中板...........................................25 2.4.2边板........................................... 27 2.5 主梁截面强度及应力验算............................. 28 2.5.1正截面强度计算................................. 28 2.5.2斜截面强度验算.................................... 29 2.6预应力损失计算...................................... 34 2.6.1锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失σ2l ........... 34 2.6.2 加热养护引起的损失σ3l ......................... 34 2.6.3预应力钢筋松弛引起的损失σ5l ................... 35 2.6.4混凝土弹性压缩引起的应力损失4l ................ 35 2.6.5混凝土收缩徐变引起的应力损失6l ................ 36 2.6.6预应力损失组合 (40)27 正常使用极限状态计算.............................. 41 2.7.1 正截面抗裂性验算.............................. 41 2.7.2 斜截面抗裂性验算.............................. 43 2.8 空心板变形计算..................................... 46 2.8.1 正常使用阶段的挠度计算........................ 46 2.8.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度设置............ 47 2.9 持久状态应力验算................................... 49 2.9.1 跨中截面混凝土法向压应力验算.................. 50 2.9.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力验算................ 50 2.9.3 斜截面主应力验算.............................. 51 2.10空心板截面短暂状态应力验算......................... 55 2.11最小配筋率复核..................................... 61 2.12 桥梁下部结构的计算............................... 62 2.12.1盖梁.......................................... 62 2.12.2桩柱计算...................................... 73 第三章附图附表 (80)3.1 .................................................... 80 2009届土木工程专业毕业设计先张法预应力简支梁设计7 第一章设计资料1.1地质、地貌及标高桥址位于地势平坦地区河床淤泥顶标高-0.2m常年水位标高0.7m桥面顶标高5.2m。

装配式钢筋混凝土空心板桥1设计资料荷载：公路Ⅰ级标准跨径=11m，计算跨径=10.6m，总跨10×11m。

桥面净宽22.5m斜角度=0横截面布置：行车道板预制块件厚55cm，中板宽为125cm，边板为141cm，水泥砼铺装厚8cm，沥青砼厚度为6cm。

2 主要材料(1)普通钢筋：R235、HRB335钢筋，其技术指标见表7-1。

表7-1种类弹性模量Es抗拉强度标准值ƒsk 抗拉强度设计值ƒsdR235钢筋 2.1×105MPa 235 MPa 195MPa HRB335钢筋 2.0×105MPa 335 MPa 280MPa (2)空心板混凝土：预制空心板及现浇桥面铺装、空心板封头、防撞护栏均采用C30混凝土，铰缝混凝土采用C30小石子混凝土，桥面面层为沥青砼。

技术指标见表7-2。

表7-2强度等级弹性模量Ec轴心抗压强度设计值ƒcd 轴心抗拉强度设计值ƒtdC30 3.0×104MPa 13.8 MPa 1.39MPa3 设计要点1、行车道板采用“铰接简支梁（板）公路桥梁通用程序”计算，按桥面铺装完成后一阶段受力设计。

2、对于同一跨径，斜度及相同活载取不同桥面净空情况下计算得的最大内力值作为行车道板控制设计的内力。

3、在配筋计算时，行车道板的计算板高均记入8cm的混凝土桥面铺装。

4、采用较宽而深的绞缝，绞缝内配置钢筋并与预制板的伸出钢筋扎在一起，在绞缝上缘将相邻板伸出的钢筋相焊接，以防止绞缝开裂严重、渗水和板体外爬等弊病。

5、桥面铺装：上层6cm沥青铺装，下层8cm混凝土现浇层。

抵抗斜板负弯矩的角隅钢筋均设置在桥面混凝土层内。

4 荷载横向分布系数的计算4.1跨中荷载横向分布系数的计算本桥系横向铰接，按铰接板法计算。

1.刚度参数（1）边板：I边=0.01853（cm4）t1/d1=10/33=0.3，查表得c=0.27取t＝(t’+t”)/2＝(0.195+0.34)/2＝0.268(m)b=b1-t=1.405-0.268=1.137；h=h1-(t1+t2)/2=0.55-0.09=0.46)m (04187.010330270090137109013712680460246013714h d b t b 2h h 4b I 43223ii 1222T =⨯⨯+++⨯⨯⨯+++=∑... )./../.././(..c t t i ＝边03157.0.137/10.6)/0.04187(101853.02.6)/(2.622=⨯==l b I IT 边γ（2） 中板：I 中=0.01453（cm 4） 取t ＝(t ’+t ”)/2＝0.185(m)b=b 1-t =1.24-0.185=1.055；h=h 1-(t 1+t 2)/2=0.55-0.09=0.46)m (03315.0/0.09)055.1/0.09055.1/0.18546.0/(246.0055.14h d b t b 2h h 4b I 4223ii 2222T =++⨯⨯⨯=+++=∑i c t t 中02692.0.055/10.6)/0.03315(101453.02.6)/(2.622=⨯==l b I IT 中γ2. 荷载横向分布影响线见表7-3根据γ值，查《梁桥》附表（二）1－附－23，得各块板轴线处的影响线坐标值如表7-3。

20m预应力混凝土空心板（正边板）------结构安全验算书规范标准：公桥规 JTG D60-2004公桥规 JTG D62-2004计算：复核：审核：2007年10月8日目录1.概述2.计算依据及参考3.计算过程4.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算5.持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算6.承载能力极限状态基本组合截面强度验算7、钢束信息输出8、成桥结构位移9、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置20米空心板验算1 概述采用上海同豪土木公司所开发的桥梁结构计算软件（桥梁博士）计算分析。

以新规范JTG D60-2004和JTG D62-2004为标准并参考大量同类计算资料加以分析，综合考虑以确定各参数的输入。

2 计算依据及参考《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 D60-2004 《公路桥涵设计规范》JTJ023-853 计算过程3.1基本数据跨径：20m ，计算跨径：19.2m ； 设计荷载：公路I 级；桥面布置：0.5m （防撞护栏）+1.25m （人行道）+8.5m （行车道）+1.0m （中间带）+8.5m （行车道）+1.25m （人行道）+0.5m （防撞护栏） 材料：预应力钢筋：1 x 7钢绞线，直径15.2mm ，强度标准值1860MPa ，强度设计值1260MPa ，控制张拉应力0.7518601395con σ=⨯=MPa 。

弹性模量51.9510⨯MPa 。

普通钢筋HRB335：强度标准值335MPa ，强度设计值280MPa ，弹性模量5210⨯ MPa 。

混凝土C50：抗压强度标准值32.4MPa，设计值22.4MPa，弹性模量43.2510 MPa，抗拉强度标准值2.65MPa，设计值1.83MPa。

3.2结构单元的划分及模型的建立结构为了保证结构计算的准确性及分析的方便，本结构单元划分长度为5.8cm---70cm 不等，整个结构共分50个单元，坐标原点建在结构跨中的顶面上，沿跨径方向为x轴方向（向右为正），垂直于板顶面方向为y轴方向（向上为正）。