m预应力混凝土空心板桥设计(含施工方案

m预应力混凝土空心板桥设计(含施工方案内容摘要：

cmA    截面重心位置 全截面对 1/2 板高处的静矩为：       3h21 8 3 5153/铰缝的面积为   铰A 则毛截面重心离 1/2 板高的距离为 h21  ,即毛截面重心离板上缘距离为 铰缝重心与 1/2 板高处的距离为 cm3 2 9 96 6 8 3 5AS h21 铰铰d 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算 边长为 10cm 的等腰直角三角形对其自身重心轴的惯性矩为：I1=。 15 铰缝对其自身重心轴的惯性矩为       462222223 8 3 80122I  空心板截面的抗扭刚度可化简为如图 13 所示的箱形截面来近似计算： 图 13 截面抗扭刚度简化计算图示 (单位： cm) 抗扭刚度可按下式计算：   46222122 1009 )23122(212/)1280(2 )1280()23122(4/2/2/4 cmtbthhbI T   16 4. 作用效应计算 永久作用效应计算 （ 1）空心板自重（一期结构自重） G1 mkNG /3 1 5 0 5 41   (2) 桥面系自重（二期结构自重） G2：由于是高速公路，没有人行道及护栏，只有防撞护栏，本设计采用混凝土防撞护栏，按单侧 线荷载计算。 桥面铺装上层为 10cm 厚 C30 沥青混凝土，下层为 12cm 厚 C40防水混凝土，则全桥铺装层每延长米重力为 mkN /)(  上述自重效应是在各空心板形成整体后再加至桥上的，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应是不相同的。 为了计算方便，近似按各板平均分配桥面铺装重量来考虑，则每块空心板分配到的每延长米桥面重力为 mkNG /  （ 3）铰缝自重计算（二期结构自重） G3 mkNG /)801199( 43   由上述计算得空心板每延长米总重力为 m/  (一期结构自重 ) m/kN3 2 4 9 7 2 32  (二期结构自重 ) m/ 2 4   17 由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算结构见表 41。 表 41 永久作用效应计算表 作用 种类 作 用 集 度/(kN/m) 计算跨径 /m 作用效应 弯矩 M(kN/m) 作用效应 剪力 V/kN 跨中 1/4 跨 支点 1/4 跨 跨中 GⅠ 0 GⅡ 0 G 0 可变作用效应计算 公路 Ⅰ级车道荷载的均匀荷载标准值为 qk和集中荷载标准值 Pk 为 qk=计算弯矩时， kNPk )(550 180360  计算剪力时， kNP k  （ 1）冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数μ与结构的基频 f 有关，故应先计算结构的基频，可计算的简支空心板桥的基频 HzmEIlfcc 1022   其中： mkggGm c / 3  由于 ≦ f≦ 14Hz，故可有下式计算出汽车荷载的冲击系数 1 5 7 6  f 当车道大于两车道时，应进行车道折减，四车道折减 33%，但折减后不得小于用两车道汽车荷载布载的计算结果。 为简化计算，本设计仅按两车道和四车道布载，分别进行计算，取最不利情况进行设计。 18 （ 2）汽车荷载横向分布系数：本设计空心板跨中和 1/4 处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点按杠杆原理法计算，支点至 1/4 处之间截面的荷载横向分布系数通过直线内插求得。 1）跨中及 1/4 处的荷载横向分布系数计算 首先计算空心板的刚度参数γ， 22 )(4 lbIIGET  由前面计算知， I= 106cm4， IT= 106cm4，单板宽b=123cm，计算跨度 l==1656cm，代入上式的 )1656123( 266  在求得刚度参数γ后，即可依板块个数及所计算板号按γ值查表得各板块轴线处的影响线坐标。 由γ =～γ = 内插得到γ =时 1～ 6 号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，内插计算结果见 表 42。 由表 42 的数据画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道及四车道两种情况下的各板横向分布系数。 各板的横向分布影响线及横向最不利布载见图 41，由于桥梁横断面结构对称，故只需计算 1～ 6 号板的横向分布影响线坐标值。 表 42 各板横向分布影响线坐标值计算表 板 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 19 图 41 各板的荷载横向分布系数影响线及横向最不利荷载布置图 (尺寸单位： cm) 各板的荷载横向分布系数计算见表 43： 20 计算公式为： 汽汽 im 214 汽汽 im 212 表 43 各板荷载横向分布系数计算表 板号 1 号板 2 号板 3 号板 荷载 四车道汽 车荷载 两车道汽车 荷载 四车道汽车 荷载 两车道汽车 荷载 四车道汽车 荷载 两车道汽车 荷载 荷载横向分布系数 — — — — — — — — — — — — m 汽 由表 43 结果可知：四车道和两车道布载时，均为 1 号板的横向分布系数为最不利，因此取跨中和 1/4 处的荷载 横向分布系数值： m4 汽=， m2 汽 =。 2）支点处荷载横向分布系数计算：支点处的荷载横向分布系数按板号 4 号板 5 号板 6 号板 荷载 四车道汽 车荷载 两车道汽车 荷载 四车道汽车 荷载 两车道汽车 荷载 四车道汽车 荷载 两车道汽车 荷载 荷载横向分布系数 — — — — — — — — — — — — m 汽 21 杠杆原理法计算。 由图 42,1 号板的横向分布系数计算如下 m4 汽 =m2 汽 = 图 42 支点处荷载横向分布系数影响线及最不利布载图 (尺寸单位 :cm) 3） 支点到 1/4 处的荷载横向分布系数按直线内插求得。 空心板横向分布系数计算结果见表 44。 表 44 空心板的荷载横向分布系数 作用位置 跨中至 l/4 处 支点 支点至 l/4 处 四车道汽车 荷载 直线内插 两车道汽车荷载 （ 3）车道荷载效应计算：计算车道荷载引起的空心板跨中及 l/4 处截面的效应时，均布荷载标准值 qk应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值 Pk 只作用于影响线中一个最大影响线 22 峰值处，如图 4 44 所示。 图 43 空心板跨中内力影响线及加载图式 (尺寸单位： cm) 23 图 44 空心板 l/4 处截面内力影响线及加载图式 (尺寸单位： cm) 1）跨中截面 ① 弯矩：   不计冲击时汽 kkkk yPqM   m     计冲击时汽 kkkk yPqmM  1 两车道布载： 不计冲击： M 汽 =1 ( + ) = m 计冲击： M 汽 = （ ） = m 四车道布载： 不计冲击： M 汽 = ( + ) = m 计冲击： M 汽 = ( + ) = m ② 剪力： 24   不计冲击时汽 kkkk yPqV   m     计冲击时汽 kkkk yPqmV  1 两车道布载： 不计冲击： V 汽 =1 ( + )= 计冲击： V 汽 = ( + )= 四车道布载： 不计冲击： V 汽 = ( + )= 计冲击： V 汽 = ( + ) = 2） l/4 处截面 ① 弯矩：   不计冲击时汽 kkkk yPqM   m     计冲击时汽 kkkk yPqmM  1 两车道布载： 不计冲击： M 汽 =1 ( + ) = m 计冲击： M 汽 = ( + ) = m 四车道布载： 不计冲击： M 汽 = ( + ) = m 计冲击： M 汽 = ( + ) 25 = m ② 剪力：   不计冲击时汽 kkkk yPqV   m     计冲击时汽 kkkk yPqmV  1 两车道布载： 不计冲击： V 汽 =1 ( + )= 计冲击： V 汽 = ( + )= 四车道布载。 不计冲击： V 汽 = ( + ) = 计冲击： V 汽 = ( + ) = 3）支点截面剪力 支点截面由于车道荷载产生的效应，考虑横向分布系数沿空心板跨长的变化，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用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处，如图 45 所示。 两车道荷载： 不计冲击 :         26 计冲击： 汽V 图 45 支点截面剪力计算图式 (尺寸单位： cm) 四车道布载： 不计冲击：     4     计冲击： 汽V 可变作用效应（汽车）汇总于表 45 中，由此可看出，车道荷载以两车道布载控制设计。 27 表 45 可变作用效应汇总表 弯矩 M/(kN m) 剪力 V/kN 跨中 l/4 跨中 l/4 支点 车道荷载 两车道 不计冲击 计冲击 四车道 不计冲击 计冲击 作用效应组合 据可能同时出现的作用效应应选择了四种最不利效应组合：短期效应组合、长期效应组合、标准效应组合和承载能力极限转台基本组合，见表 46。 表 46 作用效应组合表 序号 荷载类别 跨中截面 四分店截面 支点截面 Mmax Vmax Mmax Vmax Vmax kN m kN kN m kN kN ① 第一期永久作用 ② 第二期永久作用 ③ 总永久作用（ =①+② ） ④ 可变作用（不计冲 击） ⑤ 可变作用（计冲 击） ⑥ 标准组合（ =③ +⑤ ） ⑦ 短期组合（ =③ + ④ ） ⑧ 极限组合 （ = ③ +⑤ ） ⑨ 长期组合（ =③ + ④ ） 28 5. 预应力钢筋数量估算及布置 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。 在进行预应力混凝土桥梁设计时，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性确定预应力钢筋的数量，然后根据构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。 本设计为部分 A 类预应力混凝土构件，先根据正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力 Npe。 对于 A 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应作用下，应满足σ stσ pc≤ 的要求。 式中，σ st为在作用（或荷载）短期效应组合 Ms 作用下，构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；σ pc 为扣除全。