18m预应力简支空心板梁桥设计计算.doc

18m预应力简支空心板梁桥设计计算 Ⅰ、设计资料 河北境内某一级公路k15+022处建公路桥一座，上部结构采用了三跨先张法预应力混凝土空心板，先简支后桥面连续，下部结构采用单排桩柱式桥墩和桩式桥台。桥梁设计荷载为公路Ⅰ级，标准跨径18m，桥面净空9+2×1.5m。 空心板，铰缝及桥面铺装混凝土采用C40，其余采用C30，预应力钢筋用15.24钢铰线，其标准强度为1860Mpa，非预应力钢筋采用Ⅰ，Ⅱ级钢筋。空心板构造如图1所示： 图1 空心板截面构造（尺寸单位cm） Ⅱ、设计依据及参考书 桥涵设计通用规范（JTJ D60—2004）； 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62—2004）； 公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）； 公路工程抗震设计规范（JTJ004—89）； 公路桥涵设计手册：梁桥（上册），人民交通出版社； 桥梁工程（上册）：范立础，人民交通出版社； 桥梁工程：姚玲森，人民交通出版社； 结构设计原理：叶见曙，人民交通出版社； 9. 桥梁计算示例集：易建国，梁桥，人民交通出版社； Ⅲ、设计过程 全桥宽采用12块预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm，全长17.96m，计算跨径17.56m，用先张法施工工艺，预应力钢筋采用 15.24钢铰线，沿跨长直线配筋。 一．毛截面几何特性计算（参见图1） 毛截面面积 Ah=99×90—2×36×30—2×3.14×2×［1/2×（5+3）×8+1/2×5×7］=4616cm2 2.毛截面重心位置 （ 如图取1—1截面） 对该截面求静矩：对称部分均消法 即只计算铰及下部结构静矩 S=2×［3×8+（15+14+7+8/2）+2×8×1/2×（29+7+8/3） +5×7×1/2×（29+2/3×7）］+2×99×（15+18+12） =12627cm3 毛截面中心对该线的距离 d===2.7cm 铰截面中心对该线的距离 A铰=2×［（3+5×8/2）+1/2×5×7］=99cm D铰===37.5cm 3.毛截面对重心的惯矩 每个挖空的半圆 面积A1=1/2×3.14×182=509cm2 重心y=4×18/(3×3.14)=7.6cm 半圆对自身的惯性矩 I1 =I1—1—A1y2 =3.14/8×184 —509×7.62 =11803cm3 由此得截面的惯矩： I h=1/12×99×903+99×90×172 —2×（36×303 /12+36×30×2.72 ）—4×1.803—2×509×［（2.7+15+7.6）2 +（5—2.7+7.6）2 ］—99×（37.5+2.7）2 =4600304cm4 二、内力计算 恒载计算 1.桥面系（护栏）： 单侧为（6.25+0.53+0.31）/2.5=2.5KN/m 桥面铺装为10cm厚的C混凝土 每块板每延米的荷载为 0.1×1×1×25=2.5KN/m 则以上重量均分给8块板 g=2.5×2/13+2.5=2.69KN/m 2.铰和接缝：g=(99+1×99)×10×25=0.47KM/m 3.行车道板：g=A×r=4616×10×25=11.54KM/m 恒载总重：g=g1+g2+g3=2.69+0.47+11.5=14.7KM/m 荷载内力计算见下表 荷载G (KM/m)L (m)M(KN/m)Q（KN）跨中1/8gL1/4点 3/32×gLQ支点 1/2gLQ1/4点 1/4gL单块板重11.5417.56444.8333.6101.3250.66全部恒载14.7017.56566.6424.95129.0764.53 （二），活载作用下 荷载横向分配系数 跨中和四分点的横向分配系数按铰接板法计算，支点按杠杆法计算荷载横向分配系数，支点到四分点间按直线内插法求得。 跨中和四分点的荷载横向分配系数： 先将图1所示截面简化成下图所示，并略去中间肋板，按单筋计算板截面抗扭刚度I： 刚度系数： 1号板 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130.011761531251038571595043383431300.022331911441088262473628221816150.0141991681331058467544437322825242号板 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130.011531491