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跨径16m预应力混凝土简支空心板桥设计

一设计资料

1.道路等级三级公路〔远离城镇〕

本桥设计荷载等级确定为汽车荷载〔道路Ⅱ级〕

桥面跨径及桥宽

标准跨径：

计算跨径：

桥面宽度：(栏杆〕+(行车道))+(栏杆)

主梁全长：

桥面坡度：不设纵坡，车行道双向横坡为2%

桥轴平面线形：直线

主要材料

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，封锚混凝土也采用C40；桥面连续采用C30混凝土。

钢筋

主要采用HRB335钢筋。预应力筋为股钢绞线，直径，截面面积1390，抗拉标准强度，弹性模量。采用先张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。

板式橡胶支座

采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。

施工工艺

采用先张法施工，预应力钢绞线两端同时对称张拉。

计算方法及理论

极限状态法设计。

设计依据

《通用标准》《公预规》。

二构造类型及尺寸

全桥宽采用7块C50预应力混凝土空心板，每块，板厚。采用后张法施工，预应力混凝土钢筋采用股钢绞线，直径15.2mm，截面面积，抗拉强度标准值，抗拉设计值，弹性模量。C50混凝土空心板的抗压强度设计值，抗拉强度的标准值抗拉强度设计值。全桥空心板横断面图如下图，每块空心板截面以及构造尺寸如下图。

图2-1桥梁横断面图〔单位：cm〕

图2-2跨中中板断面图(单位：cm)

图2-3跨中边板断面图〔单位：cm〕

三空心板毛截面几何特性计算

本设计预制空心板的毛截面的几何特性，采用分块面积累加法计算。先按长和宽分别为版轮廓的长和宽的矩形计算，然后与挖空面积累计，累加时候挖空局部按负面积计算，计算结果以中板为例。

表3-1预制空心板的毛截面的几何特性计算表

分块号

各分块面积

重心距上缘

面积矩

个分块重心距截面重心

各分块惯性矩

1

-25

2

-700

-24500

3

-350

4

-50

5

-2826

-113040

-635850

6

8415

5578302

7

5314

4799105

预制中板挖空局部以后得到的截面积，其几何特性按以下公式计算。

毛截面面积

对截面上缘面积矩

毛截面重心至截面上缘距离

毛截面对自身重心轴的惯性矩

毛截面积

毛截面重心至截面上边缘距离

毛截面对重心轴的惯性矩

四作用效应计算

永久作用效应计算

空心板自重〔一期恒载〕

桥面系自重g2(二期恒载)

人行道及栏杆重力参照其他梁桥设计资料，单侧按取2kN/m计算。

桥面铺装采用等厚度10cm厚C40防水混凝土，和5cm厚沥青混凝土，那么全桥宽铺装每延米总重为

上述自重效应是在各空心板铰接形成整体后，再加在板桥上的，精确地说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，本例为计算方便设桥面系二期恒载重力近似按各板平均分担来考虑，那么将以上重力均分给11块板，得每块空心板分摊的每延米桥面系重力为：

恒载内力计算

简支梁恒载内力计算结果见表4-1

表4-1载内力计算表

荷载

支点

一期恒载

二期恒载

合计+

可变作用效应计算

本例中汽车荷载采用公路Ⅱ级荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。《通用标准》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。

汽车荷载横向分布系数计算

空心板跨中处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算，支点到点之间按直线内插求得。

跨中和点的荷载横向分布系数计算

空心板的刚度参数

式中：为空心板截面的抗扭刚度。

可简化成图4-1所示单箱截面。按单箱近似计算。

图4-1计算的空心板简化图

代入刚度参数计算公式的刚度参数

按查姚玲森《桥梁工程》〔1985年〕附录Ⅰ中7块板的铰接板桥荷载横向分布影响线表。由=0.017时1号至4号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表4-2中，据表4-2中画出各板的何在横向分布影响线，在其上布载。如以下图所示。

表3-9各板荷载横向分布影响线坐标值表

板号

r

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

各板的荷载横向分布系数计算式为。

图4-2各板横向分布影响线及横向最不利加载图

1号板：汽车

2号板：汽车

3号板：汽车

4号板：汽车

支点处的何在横向分布系数计算

支点处的荷载横向分布系数按照杠杆原理法计算，如图4-3所示

图4-3支点处荷载横向分布影响线及最不利加载图

支点处荷载横向分布系数如下。

汽车

横向分布系数沿桥跨的变