20m預(yù)應(yīng)力簡支空心板計算書

1、PAGE 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計摘 要本次設(shè)計的題目是預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。本設(shè)計采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋，主梁形式為預(yù)應(yīng)力簡支空心板，基礎(chǔ)采用雙柱式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本文闡述了該橋的設(shè)計和驗算過程。首先進行對主橋進行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后對上部結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力、配筋計算，再進行強度、應(yīng)力及變形驗算，最后進行了預(yù)拱度的設(shè)置分析。具體包括以下幾個部分：1.橋型布置，結(jié)構(gòu)各部分尺寸擬定；2.選取計算結(jié)構(gòu)簡圖；3.恒載內(nèi)力計算；4.活載內(nèi)力計算；5.荷載組合；6.配筋計算；7.預(yù)應(yīng)力損失計算；8.截面強度驗算；9.截面應(yīng)力及變形驗算。關(guān)鍵詞 預(yù)應(yīng)力 裝配式空心板橋 內(nèi)

2、力計算 目 錄第1章緒論1第2章方案比選及空心板的特點22.1方案比選22.2空心板設(shè)計特點32.3空心板受力特點32.4空心板構(gòu)造特點3第3章 截面尺寸擬定及特性計算43.1基本設(shè)計資料43.2截面尺寸的擬定53.3毛截面幾何特性計算6第4章 內(nèi)力組合84.1恒載內(nèi)力計算84.2活載內(nèi)力計算94.3內(nèi)力組合15第5章 預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算及布置175.1控制截面鋼束面積估算175.2鋼束的布置185.3換算截面的幾何特性18第6章 空心板強度計算206.1正截面強度計算206.2箍筋設(shè)計216.3斜截面抗剪強度驗算23第7章 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計算247.1預(yù)應(yīng)力損失的計算247.2各階段預(yù)

3、應(yīng)力損失值的組合26第8章 應(yīng)力驗算278.1短暫狀況的正應(yīng)力驗算278.2使用階段空心板截面應(yīng)力驗算28第9章 抗裂性驗算329.1正截面抗裂性驗算329.2斜截面抗裂驗算33第10章 變形驗算3410.1預(yù)加力引起的撓度3410.2使用荷載作用下的撓度3410.3預(yù)拱度的設(shè)置35第11章 板式橡膠支座的計算3411.1確定支座的平面尺寸3411.2確定支座的厚度3411.3驗算支座偏轉(zhuǎn)情況3511.4驗算支座底抗滑穩(wěn)定性35第12章 變形驗算3412.1橋墩墩柱的計算3412.2鉆孔灌注樁的計算34結(jié)語36致謝37參考文獻38附錄139第1章 緒 論我國幅員遼闊，大小山脈和江河湖澤縱橫全國

4、，在已通車的公路路線中尚有大量渡口需要改建為橋梁，并且隨著社會主義工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的逐步實現(xiàn)，還迫切需要修建許多公路、鐵路和橋梁，在此我們廣大橋梁工程技術(shù)人員將不斷面臨著設(shè)計和建造各類橋梁的光榮而艱巨的任務(wù)?？招陌鍢蚴枪窐蛄褐辛看蟆⒚鎻V的常用橋型，它構(gòu)造簡單、受力明確，可以采用鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；可做成實心或空心，就地現(xiàn)澆為適應(yīng)各種形狀的彎、坡、斜橋，因此，一般公路、高等級公路和城市道路橋梁中，廣泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原區(qū)高速公路上的中、小跨徑橋梁，特別受到歡迎，從而可以減低路堤填土高度，少占耕地和節(jié)省土方工程量。實心板一般用于跨徑13m以下的板橋。因為

5、板高較矮，挖空量很小，空心拆模不便，可做成鋼筋混凝土實心板，立模現(xiàn)澆或預(yù)制拼裝均可?？招陌逡话阌糜诘扔诨虼笥?3m的跨徑，一般采用先張或后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。先張法用鋼絞線和冷拔鋼絲；后張法可用單根鋼絞線、多根鋼絞線群錨或扁錨，立?，F(xiàn)澆或預(yù)制拼裝。成孔采用膠囊、折裝式模板或一次性成孔材料如預(yù)制薄壁混凝土管或其他材料。鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土板橋，其發(fā)展趨勢為：采用高標號混凝土，為了保證使用性能盡可能采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力方式和錨具多樣化；預(yù)應(yīng)力鋼材一般采用鋼絞線。空心板橋跨徑可做到25m，目前有建成3540 m跨徑的橋梁。在我看來跨徑太大，用材料不省，板太高、剛度小，預(yù)應(yīng)力度偏大，上拱高

6、，預(yù)應(yīng)力度偏小，可能出現(xiàn)下?lián)希蝗舨捎妙A(yù)制安裝，橫向連接不強，使用時容易出現(xiàn)橋面縱向開裂等問題。由于吊裝能力增大，預(yù)制空心板幅寬有加大趨勢，1.5m左右板寬是合適的。預(yù)制裝配式板應(yīng)特別注意加強板的橫向連接，保證板的整體性，如接縫處采用抗剪力鋼筋。為了保證橫向剪力傳遞，至少在跨中處要施加橫向預(yù)應(yīng)力。第2章 方案比選及空心板的特點2.1方案比選橋梁的種類有很多，按照上部結(jié)構(gòu)的截面形式可分為“T”形梁橋、箱形梁橋、“I”形梁橋、板橋等。而針對于中小跨徑的橋梁，現(xiàn)在一般采用空心板作為主梁的截面形式，因為空心板具有如下優(yōu)點：1外形簡單，制作方便。不但外部幾何形狀簡單，而且內(nèi)部一般無需配置抗剪鋼筋，僅按構(gòu)造

7、彎起斜筋，因而，施工簡單，模板及鋼筋工作都比較省，也利于工廠化成批生產(chǎn)。2建筑高度小，適宜于橋下凈空受到限制的橋梁使用。與其他橋型相比較，既降低橋面高度，又可縮短引道長度?，F(xiàn)在，整體式連續(xù)板橋，跨中厚度已經(jīng)做到跨徑的1/50，這樣外形清盈美觀，可以節(jié)省材料，充分利用空間。3對于裝配式板橋的預(yù)制構(gòu)件，便于工廠化生產(chǎn)，構(gòu)件重量較輕，便于安裝。4空心板可以減輕結(jié)構(gòu)自重?？招陌鍍?nèi)部被挖空，這樣結(jié)構(gòu)的自重減小，跨徑增大。當然，不足之處就是跨徑較小。瀘水河全長約120公里，流域面積3112平方公里。瀘水河地區(qū)的地質(zhì)情況如下：亞粘土，89米；亞砂土，56米；泥質(zhì)粉砂巖，1415米；鑒于架橋地質(zhì)地形情況，該處

8、地勢平緩，橋全長較短，經(jīng)多個方案比較后，根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟、美觀的設(shè)計原則，采用簡支板橋形式進行橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。下部結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)形式。由于地質(zhì)情況：上層為亞粘性土，下層為砂性土，上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基上部土層較弱，地基持力層位置較深，采用淺基礎(chǔ)或人工地基在技術(shù)，經(jīng)濟上不全理，故選擇鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。2.2空心板設(shè)計特點為了使裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋的板塊組成整體，共同承受車輛荷載，在塊件之間的橫向連接采用企口混凝土鉸連接，保證了傳遞橫向剪力,使各塊板共同受力。裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋設(shè)計的一般步驟為：參照已有設(shè)計確定截面形式并擬定結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，計算毛截面的幾何性質(zhì)，模擬實際的先張法施

9、工工藝，計算出恒載及其活載內(nèi)力，并將恒載、活載內(nèi)力進行正常使用狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)組合。選取最不利組合值估算預(yù)應(yīng)力鋼束的面積，并布置預(yù)應(yīng)力鋼束。求出換算截面的幾何性質(zhì)，正截面的強度，并對截面配置箍筋。對于斜截面的抗剪強度也需驗算，若各項驗算均滿足要求?？蛇M行預(yù)應(yīng)力損失計算，并對預(yù)應(yīng)力損失值進行組合，以進行應(yīng)力驗算和變形驗算，如各項驗算均滿足規(guī)范要求且合理，則設(shè)計通過。如有些驗算通不過，則需調(diào)整鋼束甚至修改截面尺寸后重新計算，直至各項驗算均滿足規(guī)范要求為止。2.3空心板受力特點采用裝配式空心板橋利用板間企口縫填入混凝土拼連而成，從結(jié)構(gòu)受力性能上分析，它不是雙向受力的整體寬板，而是一系列單向受力

10、的窄板式的梁，板與板之間借鉸縫傳遞剪力而共同受力。對于每塊窄板而言，它主要沿跨徑方向承受彎曲與扭轉(zhuǎn)。裝配式板橋做成橫截面被挖空的空心板橋，以達到減小自重和加大適用跨徑的目的。2.4空心板構(gòu)造特點裝配式板橋做成橫截面挖空的空心板橋，以達到減小自重和加大適用跨徑的目的，而且對材料的充分利用也是合理的。預(yù)應(yīng)力空心板橋目前以建成3540m跨徑的橋梁。較同跨徑的實心板重量小，運輸安裝方便，而建筑高度較同跨徑的T梁小，目前使用較多。第3章 截面尺寸擬定及特性計算3.1基本設(shè)計資料3.1.1設(shè)計條件1.標準跨徑：20m；計算跨徑：19.4m；2.橋面凈寬：凈-11+20.5m；3.設(shè)計荷載：公路級, 結(jié)構(gòu)的

11、安全系數(shù)為1.1。3.1.2主要材料：1.預(yù)應(yīng)力鋼絞線：預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用75。其預(yù)應(yīng)力鋼筋的技術(shù)指標見表3-1。 鋼筋的技術(shù)指標（單位：MPa） 表3-1鋼筋種類抗拉強度標準值fpk抗拉強度設(shè)計值fpd抗壓強度設(shè)計值fpdEp17股186012603901.951052.非預(yù)應(yīng)力鋼筋非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用熱扎R235鋼筋，其技術(shù)指標見表3-2。 非預(yù)應(yīng)力鋼筋技術(shù)指標表(單位：MPa) 表3-2鋼筋種類fskfcdfsdEsR235（d=8）2351951952.11053.混凝土混凝土技術(shù)指標表（單位：Mpa） 表3-3強度種類強度等級fck (Mpa)ftk (Mpa)fcd (Mpa)ftd (

12、Mpa)Ec (Mpa)C2516.71.7811.51.232.8104C4026.82.4018.41.653.25104空心板塊為C40混凝土，鉸縫為C40混凝土填筑。為了保證鉸縫澆筑質(zhì)量跟梁端123cm范圍內(nèi)采用C40水泥砂漿填筑。橋面鋪裝采用8cm厚C40防水混凝土和8cm瀝青混凝土，防撞護欄為C25混凝土。其混凝土技術(shù)指標見表3-3。3.1.3設(shè)計依據(jù)及參考資料1.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）；2.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）；3.公路橋涵設(shè)計手冊（JTG B01-2003）；4.公路工程技術(shù)標準（JTJ 024-85）；

13、5.橋梁工程；6.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；3.2截面尺寸的擬定預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋橋面凈空為12m，板厚為0.9m，采用單個六邊形挖空，空心板橫截面的最薄處為12cm，為了使裝配式板塊組成整體共同承受車輛荷載，在塊件之間肯有橫向連接構(gòu)造，連接采用企口混凝土鉸連接，采用先張法施工工藝，空心板橫截面形式如圖3-1；漏斗形的鉸縫企口連接示意圖3-2。圖3-1 橫截面圖 圖3-2 鉸縫企口連接示意圖3.3毛截面幾何特性計算3.3.1毛截面面積中板：Ah=12490-21/255+1/2（8+5）30+1/288-7078+4（1/22323）=62792；邊板：Ah=12490-1/255-1/2（8+5）30

14、-1/288-7078+4（1/22323）+（12+8）381/2=6898.52；3.3.2毛截面重心位置中板：全截面對1/2板高處的靜矩：S1/2=21/255（2/35+40）+1/2303（1/330+10）+1/288（2/38+2）+352（1/235+10）=7202.673；邊板：全截面對1/2板高處的靜矩：S1/2 =1/255（2/35+40）+1/2303（1/330+10）+1/288（2/38+2）+352（1/235+10）+1238（33+1/212）+1/2838（2/38+25）=259963；鉸縫的面積：A鉸=21/255+1/2（8+5）30+ 1/28

15、8+（8+30+5）=522；毛截面重心離1/2板高的距離為：中板：(向下移）；邊板：（向上移）；鉸縫重心對1/2板高的距離為：d鉸=；3.3.3毛截面對重心的慣性矩每個挖空的六邊形面積為A：A=；中板： 邊板： 第4章 內(nèi)力組合4.1恒載內(nèi)力計算4.1.1空心板自重（一期恒載）空心板截面面積,C40混凝土重度為25KN/m3。中板： ；邊板： 。4.1.2橋面系自重g3（二期恒載）防撞護欄采用C25混凝土，高為50cm單側(cè)重力取用0.50.51/225=3.13KN/m。橋鋪裝采用等厚度8cm 的防水混凝土和8cm 的瀝青混凝土橫向坡度設(shè)為1.5%。則全橋?qū)捗垦用讟蛎驿佈b總重為：。橋面系二期

16、恒載重力按各板平均分擔來考慮，則每塊空心板分攤的每延米橋面系重力為：g3=(3.132+41.36)/9=5.29kN/m；4.1.3鉸縫重g4（二期恒載） 鉸縫面積為52210-4m2,C40混凝土重度為25KN/m3。g4=52210-425=1.25KN/m；由此知空心板的每延米一期恒載gI和二期恒載gII按邊板計算：gI=g2=17.25KN/m ； gII=g3+g4=5.29+1.25=6.54KN/m；按中板計算：gI=g1=15.7KN/m； gII=g3+g4=6.54KN/m。4.1.4恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算表 表4-1項目荷載種類g (KN/m)L (m)M（KNm）Q

17、（KN）跨中/4跨支點/4跨一期恒載中板15.719.6753.91565.44153.8676.93邊板17.2519.6828.35621.26169.0584.53二期恒載6.5419.6314.05235.5464.0932.05恒載合計中板22.2419.61067.96779.81217.95108.98邊板23.7919.61142.40856.80239.47119.734.2活載內(nèi)力計算4.2.1荷載橫向分布系數(shù)空心板的荷載橫向分布系數(shù)跨中和/4處按鉸接板法計算，支點處按杠桿原理法計算，支點與點之間按直接內(nèi)插求得。1.跨中與/4處的荷載橫向分布系數(shù)計算空心板的剛度系數(shù)：將圖3

18、-1所示截面簡化成圖4-1。 圖4-1 截面簡化圖b=124-23=101cm； h=90-10=80cm；t1=23； t2=10；中板： ； 邊板：； ；故空心板的剛度系數(shù)=0.01時，1號板至5號板的荷載橫向分布影響線值，計算結(jié)果列于表4-2。各板荷載向橫向分布影響線坐標值表 表4-2位置板號12345678910.1850.1620.1360.1150.0980.0860.0770.0720.06920.1620.1580.1410.1190.1020.090.0810.0750.07230.1360.1410.1420.1290.1110.0970.0870.0810.07740.1

19、150.1190.1290.1330.1230.1080.0970.0900.08650.0980.1020.1110.1230.1310.1230.1110.1020.098繪制各板的橫向分布影響線見圖4-2。(1)各板荷載分布系數(shù)。1號板的荷載橫向分布系數(shù)：；2號板的荷載橫向分布系數(shù)：；3號板的荷載橫向分布系數(shù)：；4號板的荷載橫向分布系數(shù)：；5號板的荷載橫向分布系數(shù)：；計算結(jié)果列于表4-3。圖4-2 各板的橫向分布影響線及橫向最不利加載圖各板的荷載橫向分布系數(shù)匯總表 表4-3板號荷載系數(shù)12345mc0.2820.276.0.2640.2460.225由表4-3可知，在汽車荷載作用時，1號

20、板受力最不利。為了設(shè)計與施工方便，各板理論上按同一規(guī)格計算，跨中和/4處的荷載橫向分布系數(shù)取下列值：mq=0.282。2.支點處的荷載橫向分布系數(shù)支點處的荷載分布系數(shù)按杠桿原理法計算，由圖4-3，2號板或3號板的橫向分布系數(shù)如下：則：；3.支點到/4處的荷載橫向分布系數(shù)空心板支點到/4處的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插求得。結(jié)果如下：圖4-3 支點處的荷載分布系數(shù)圖跨中及/4處：mq=0.282；支點：mc=0.5；4.2.2活載內(nèi)力計算1.汽車荷載的沖擊系數(shù)；C40混凝土的彈性模量：E=3.25104Mpa；當1.5HZ14HZ時：；則：1+=1.32。（2）跨中及/4處的彎矩和剪力均布荷載和內(nèi)

21、力影響線面積計算見表4-4。計算公式：；雙車道不折減,故：=1 ；公路級時，車道荷載均布荷載標準值qk=10.5KN/m,集中荷載標準值：。均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算表4-4截面荷載類型qk(KN/m)Pk(KN/m)影響線面積(m2) 影響線圖式跨中截面公路級10.5238.4截面公路級10.5238.4剪力效應(yīng)時，集中荷載標準值為：。剪力效應(yīng)時，均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算見表4-5。 均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算 表4-5截面qk(KN/m)Pk(KN/m)影響線面積（m2）影響線圖式跨中截面10.5286.1截面10.5286.1 跨中及/4處的力彎矩和剪力匯總表 表4-6截面qk(

22、KN/m)Pk(KN/m)1+mc或yS(KNm或KN)SiS10.5238.41.320.28248.02188.39623.234.9434.8410.5238.41.320.28236.02140.778466.913.675326.1310.5286.11.320.2822.459.5862.830.553.2510.5286.11.320.2825.5121.54101.410.7579.87 圖4-4 荷載橫向分布系數(shù)和支點剪力影響線圖（3）支點剪力繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖和支點剪力影響線圖，如圖4-4。橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度：。m變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標為

23、：；影響線的面積為：。則： 。則在公路級作用下，1號板支點的最大剪力為：。4.3內(nèi)力組合4.3.1內(nèi)力組合公式及其組合值：1.承載能力極限狀態(tài)組合公式：2.正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合公式：空心板各截面的內(nèi)力組合見表4-7。 空心板各截面內(nèi)力組合表 表4-7組合狀態(tài)序號荷載類別彎矩（KNm）剪力（KN）跨中跨中支點承載能力極限狀態(tài)1恒載1142.4856.800119.73239.472汽車荷載623.23466.9162.83101.41233.9231.2恒1370.881028.160143.68287.3641.4汽車872.52653.6787.96141.97327.495(3)+(4

24、)2243.41681.8387.96285.65614.85正常使用極限狀態(tài)60.7汽車436.26326.8443.9870.99163.747(1)+(6)1578.661183.6443.98190.72403.21由表4-7可知，在承載能力極限狀態(tài)下，為最不利組合。故在混凝土空心板設(shè)計時，采用承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力組合值。第5章 預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算及布置5.1控制截面鋼束面積估算全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面抗裂要求,所需要的有效預(yù)應(yīng)力為：設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋重心到截面下緣的距離,。則板的有效高度為：，則：,，。則預(yù)加力為： ；預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為：；放張時的殘余預(yù)應(yīng)力近擬按張拉控制應(yīng)

25、力的90%來估算：；由；故預(yù)應(yīng)力鋼筋采用17股鋼絞線，取直徑15.24mm的的鋼絞線，則所需鋼絞線束為：；所配預(yù)期應(yīng)力鋼筋的鋼絞線束數(shù)為20根鋼絞線，實際預(yù)應(yīng)力鋼筋面積為：。5.2鋼束的布置先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置應(yīng)滿足“公橋規(guī)”規(guī)定，現(xiàn)取預(yù)應(yīng)力鋼筋離板下緣的距離為：。預(yù)應(yīng)力鋼筋沿空心板跨長呈直線變化，故沿板長各截面保持不變。為施工方便故取(如圖5-1)。圖5-1 鋼束布置圖5.3換算截面的幾何特性5.3.1換算截面的面積；中板：；邊板：。5.3.2換算截面的重心位置1.預(yù)應(yīng)力鋼筋換算截面對空心板毛截面重心的靜矩為：中板：；邊板：。2.換算截面重心至毛截面重心的距離：中板：；邊板：。3.換算截面

26、重心至空心板截面下緣的距離中板：；邊板：。4.換算截面重心至空心板截面上緣的距離中板：；邊板：。5.預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至換算截面重心的距離中板：；邊板：。5.3.3換算截面的慣矩1. 慣性矩計算中板： 。邊板： 。第6章 空心板強度計算6.1正截面強度計算對簡支板橋的跨中截面進行正截面強度計算，空心板等效為工字形?？缰薪孛媸芤砭売嬎銓挾龋诳缰薪孛婵箯澞芰O限狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力鋼筋達到抗拉設(shè)計強度，混凝土達到抗壓設(shè)計強度，忽略鉸縫。見圖6-1。將空心板截面先換算成空心板的圓孔，再將圓孔換算為矩形孔。由，得；由；將代入上式得：，。在空心板截面寬度，高度以 及孔的形心位置都不變的條件下，等效工 圖6-1

27、工字形截面字形截面尺寸為：上、下緣翼板厚度：；腹板厚度：；截面有效高度：。C40混凝土，的鋼絞線的抗拉設(shè)計強度，跨中截面最大計算彎矩。由得：式子右邊；左邊。故按第一類T形截面，構(gòu)件按寬度為的矩形截面計算。由，得。結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)；則：則： ；故空心板正截面強度滿足要求。6.2箍筋設(shè)計6.2.1截面尺寸復(fù)核為了保證構(gòu)件不出現(xiàn)脆性破壞，空心板截面的尺寸應(yīng)滿足要求?？招陌逵嬎慵袅?，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，混凝土標號為C40，腹板厚，有效高度。； 故空心板截面尺寸符合要求。6.2.2箍筋配筋驗算查表知，則：；需進行箍筋計算。6.2.3配置箍筋由表知，。設(shè)箍筋采用HRB33510的鋼筋，由得：；由， 得：；將、代入

28、上式得。箍筋間距，則；所需箍筋的面積：；單肢箍筋的面積：；箍筋的數(shù)量：。故箍筋采用開口式，見圖6-2。圖6-2 開口式箍筋圖箍筋的實際面積為：。箍筋的實際間距采用200mm，自支點中心起長度不小于1倍梁高范圍內(nèi)，采用開口式箍筋，間距為100mm，箍筋布置如圖6-4。根據(jù)構(gòu)造要求，對于空心板除配置20根的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，12的箍筋，還需配置的縱向鋼筋、的架立鋼筋間距20cm，其他輔助鋼筋均采用鋼筋。圖6-4箍筋布置圖6.3斜截面抗剪強度驗算6.3.1斜抗剪強度驗算：由斜截面抗剪承載力計算的基本表達式得；由前知； ；則支點剪力。故空心板各斜截面抗剪強度均滿足要求，故斜截面抗彎強度可不驗算。第7章 預(yù)

29、應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計算7.1預(yù)應(yīng)力損失的計算7.1.1錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失先張法施工時，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后臨時錨固在臺座上，采用帶螺帽的錨具。超張拉，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉端至錨固端的距離，鋼筋的張拉控制應(yīng)力：；，； 。7.1.2預(yù)應(yīng)力筋與張拉臺座之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失空心板采用加熱養(yǎng)護的方法，為減少溫差引起的應(yīng)力損失，可采用二次長溫分階段養(yǎng)護的措施。設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大溫差：。7.1.3鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失對于預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線先張法構(gòu)件，傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力：；鋼筋采用級松弛，超張拉；故 。 7.1.4混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失應(yīng)力損失：張拉錨固前力筋中的預(yù)應(yīng)力

30、： 由得:混凝土應(yīng)力為零時的預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力；。已知，。在計算截面的重心處，由全部鋼筋預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土應(yīng)力；則先張法中，構(gòu)件受壓時，已與混凝土粘結(jié)兩者共同變形，由混凝土彈性壓縮引起鋼筋中的應(yīng)力損失為：。7.1.5混凝土的收縮和徐變引起的應(yīng)力損失應(yīng)力損失：受壓區(qū)不配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，取。只計算受拉區(qū)混凝土的收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋配筋率：。知， 截面的回轉(zhuǎn)半徑：空心板截面與大氣接觸的周邊長度：；空心板的毛截面面積：；構(gòu)件理論厚度：；當，時，傳力錨固齡期為，加載齡期。查表內(nèi)插得：，；則 。7.2各階段的有效預(yù)應(yīng)力值1先張法構(gòu)件第一階段為預(yù)加應(yīng)力階段發(fā)生的應(yīng)力損失：；2第二

31、階段為使用荷載階段發(fā)生的應(yīng)力損失：；3全部的預(yù)應(yīng)力損失為：；4在預(yù)加應(yīng)力階段，鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力為：；5在使用階段，鋼筋中的永存預(yù)應(yīng)力為：。第8章 應(yīng)力驗算8.1短暫狀況的正應(yīng)力驗算1構(gòu)件在制作、運輸及安裝等施工階段，混凝土強度等級為C40，在預(yù)加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應(yīng)力應(yīng)符合要求。；2預(yù)加力階段梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力：；先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋的合：；上緣：；已知， ，；將以上數(shù)值代入上式得；。下緣： 。以上計算結(jié)果表明，在預(yù)施應(yīng)力階段梁的上緣出現(xiàn)拉應(yīng)力，下緣混凝土的壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求。當時，在梁的上緣配置配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋。已知， 則；縱向鋼筋采用，鋼筋所需縱

32、向鋼筋根數(shù)：；則縱向鋼筋數(shù)量為間距為，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的實際面積為：；鋼筋重心到截面重心距離為：。8.2使用階段空心板截面應(yīng)力驗算8.2.1跨中截面混凝土正應(yīng)力驗算混凝土受壓邊緣的法向壓應(yīng)力計算。按持久狀況設(shè)計的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計算其使用階段正截面混凝土的法向應(yīng)力，受拉鋼筋的拉應(yīng)力及斜截面的主壓應(yīng)力。計算時作用取其標準值，不計分項系數(shù)，汽車荷載應(yīng)考慮沖擊系數(shù)。；，；混凝土受壓邊緣的法向壓應(yīng)力：。8.2.2受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力的驗算拉應(yīng)力公式及計算：；已知，； 。8.2.3斜截面主壓應(yīng)力驗算選取支點截面和/4截面為預(yù)加力和荷載效應(yīng)標準值產(chǎn)生的混凝土主壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力計算截面。；1.支點截

33、面；知，。；將上述數(shù)值代入上式得： ；混凝土的剪應(yīng)力：。知，；將上述數(shù)值代入上式得：；由預(yù)加力和荷載效應(yīng)標準值產(chǎn)生的混凝土壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力為：。2. /4截面計算主應(yīng)力點作用的標準值和預(yù)加力的混凝土法向應(yīng)力；已知，；豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的混凝土豎向壓應(yīng)力；在計算主應(yīng)力點，按作用標準值組合計算的剪力產(chǎn)生的混凝土剪應(yīng)力：；知，； ；。8.2.4主壓應(yīng)力的限制值主壓應(yīng)力限值驗算：混凝土的主壓應(yīng)力限值為：；可見混凝土主壓應(yīng)力計算值均小于限值，滿足要求。最大主拉應(yīng)力為，按公橋規(guī)的要求，僅需按構(gòu)造要求布置箍筋。第9章 抗裂性驗算9.1正截面抗裂性驗算9.1.1作用短期效應(yīng)組合下構(gòu)件邊緣混凝土的正應(yīng)力計算1預(yù)

34、加力作用下受彎構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的預(yù)壓應(yīng)力，取跨中截面。；知，代入上式得：；2由作用短期效應(yīng)產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力。；部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，在作用短期效應(yīng)組合下應(yīng)符合：。以上計算知（壓），說明在作用短期效應(yīng)組合下沒有消壓，計算結(jié)果滿足“公橋規(guī)”中A類部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件按作用短期效應(yīng)組合計算的抗裂要求。9.1.2作用長期效應(yīng)組合下構(gòu)件邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力法向拉應(yīng)力計算：；在作用長期效應(yīng)組合下，；計算結(jié)果滿足按“公橋規(guī)”中A類部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，按作用長期效應(yīng)組合計算的抗裂要求。9.2斜截面抗裂驗算選取/4截面進行驗算：； ；則拉應(yīng)力：；對于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用短期預(yù)應(yīng)力

35、組合下應(yīng)符合要求。故斜截面抗裂性驗算符合公橋規(guī)要求。第10章 變形驗算及預(yù)拱度設(shè)置10.1預(yù)加力引起的撓度主梁的計算跨徑，C40混凝土的彈性模量：；換算截面慣矩，使用階段的預(yù)加力矩為；主梁上拱度： ( )；考慮長期效應(yīng)的預(yù)加力引起的上拱度為：（ ）；10.2使用荷載作用下的撓度公路橋規(guī)規(guī)定，對于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件取抗彎剛度為撓度為;， ；（ ）；考慮長期效應(yīng)影響： ； 故符合要求。10.2.1荷載在短期效應(yīng)組合下的總撓度：主梁在一、二期恒載G1和G2作用下產(chǎn)生的撓度值和：（ ）；（ ）；由作用短期效應(yīng)組合計算的彎矩值引起的撓度值：；（ ）；10.3預(yù)拱度的設(shè)置梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合

36、共同作用下，并考慮長期效應(yīng)的撓度值為：（ ）；由預(yù)加力產(chǎn)生的長期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度值，因此可不設(shè)預(yù)拱度。第11章 板式橡膠支座的計算板式橡膠支座的設(shè)計與計算包括確定支座尺寸，驗算支座受壓偏轉(zhuǎn)情況以及驗算支座的抗滑穩(wěn)定性。11.1確定支座的平面尺寸選定圓盤式橡膠支座，平面尺寸直徑d=25,面積a=491cm2，計算支座的平面形狀系數(shù),采用中間層橡膠片厚度，則： ；橡膠支座的平均容許壓應(yīng)力限值。橡膠支座得彈性模量為：；驗算橡膠支座的承壓強度：。11.2確定支座的厚度主梁的計算溫差為 ，溫度變形有兩端支座共同承擔，則每一支座承受的水平位移為：；為了計算活載制動力引起的水平位移

37、，首先要確定作用在每一支座的制動力：；制動力： 其制動力標準值為：；故取。9根梁共18個支座每一支座承受水平力需要的橡膠片總厚度：不計汽車制動力時：；計入汽車制動力時：；根據(jù)公橋規(guī)規(guī)定：。選用四層鋼板和五層橡膠片組成的支座上下層橡膠片厚0.3cm中間層厚薄鋼板厚0.3cm,則橡膠片總厚度為： (合格)。支座總厚度。11.3驗算支座偏轉(zhuǎn)情況支座的平均壓縮變形為： ； 按公橋規(guī)規(guī)定，尚應(yīng)滿足，即（合格）；計算梁端轉(zhuǎn)角：由關(guān)系式可得；在恒載作用下，主梁處于水平狀態(tài)，在使用荷載作有用下的跨中撓度代入上式得：；驗算偏轉(zhuǎn)公式；即 。11.4驗算支座底抗滑穩(wěn)定性支座底抗滑穩(wěn)定性的驗算公式：計汽車制動力時：；

38、不計汽車制動力時：；式中： 支點最小力； 在結(jié)構(gòu)作用下的支座反力，即； 橡膠支座的剪切模量,取； 汽車制動力，??；橡膠支座預(yù)混凝土表面的摩察系數(shù)。 計汽車制動力時：；故支座抗滑穩(wěn)定性滿足要求。第12章 橋墩及基礎(chǔ)配筋、強度驗算12.1橋墩墩柱的計算墩柱的一般尺寸見圖12-1，墩柱直徑為120cm.，采用C20號混凝土R235和HRB400的鋼筋。12.1.1荷載的計算1.恒載的計算；(1)由以前的計算結(jié)果可以知；1)上部結(jié)構(gòu)的恒載：一孔重2153.92KN；2)蓋梁自重（半根蓋梁）：212.55KN；3)墩柱自重：。(2)作用在墩柱底面的恒載垂直力為：2882.22KN；。2.活載的計算；荷載

39、布置及行駛情況見前述圖2-5、圖2-6，由蓋梁計算得知。(1)單孔布載，單列車；相應(yīng)的制動力：；(2)雙孔布載，單列車；相應(yīng)的制動力： 。公路I級汽車荷載的制動力標準值不得小于165KN，故制動?；钶d中雙孔荷載產(chǎn)生支點入最大的反力值，即產(chǎn)生最大墩柱垂直力。單孔產(chǎn)生最大的偏心彎矩，即產(chǎn)生最大墩柱底彎矩。3.雙柱反力橫向分布計算（活載位置見圖12-11） 圖12-11活載位置圖公路I級單列車：； ；雙列車：； ；4.荷載組合；(1)最大最小垂直反力時，計算見表12-12?；钶d組合垂直反力計算表（雙孔）表12-12編號荷載情況最大垂直反力（KN）最小垂直反力（KN）橫向分布系數(shù)B1橫向分布系數(shù)B11

40、公路I級單列車0.666394.090.334197.632雙列車0.503435.940.497430.74注：表中已乘了沖擊系數(shù)。(2)最大彎矩時，計算見表12-13?；钶d組合最大彎矩計算（單孔）表12-13編號荷載情況墩頂反力計算垂直力(KN)水平力（KN）對柱中心彎矩(KNm)0.25B1.06H1上部構(gòu)造蓋梁自重_1653.66_413.42_2兩墩平均水平力330.261.322871.89112.0787.45注：表中水平力由兩墩柱平均分配。12.1.2截面配筋計算及應(yīng)力驗算1.作用于墩頂?shù)耐饬Γ?1)垂直力：最大垂直力：；最小垂直力： ； (2)水平力：； (3)彎矩： ；2.

41、作用于墩柱底的外力； 圖12-12 墩柱外力圖3.截面配筋計算（截面11，見圖12-12）；墩柱用C20混凝土，。選用HRB400直徑為1428的鋼筋（圖12-13）， 。 圖12-13 柱截面配筋圖由于，不計偏心矩的增大系數(shù)，即。(1)雙孔荷載；最大垂直反力時，墩柱按軸心受壓構(gòu)件驗算； ；式中：，；則：。(2)單孔荷載；最大彎矩時，墩柱按小偏心受壓構(gòu)件驗算。；C20混凝土，。配筋率為：；。按圓形鋼筋混凝土截面桿件強度計算式：；式中： ；代入上式得：壓應(yīng)力：；拉應(yīng)力： ；鋼筋的應(yīng)力： ；混凝土拉應(yīng)力小于容許應(yīng)力，墩柱不會出現(xiàn)裂縫，按小偏心構(gòu)件計算可行。墩柱的配筋滿足規(guī)范要求，箍筋可按構(gòu)造要求配

42、筋。12.2鉆孔灌注樁的計算鉆孔灌注樁的直徑為1.3m，采用C20號混凝土，HRB40028的鋼筋，箍筋采用R23510的鋼筋。灌注樁按m法計算，m值為：因地層為不同的土層，將局部沖刷線深度內(nèi)的各土層利用公式，求得，樁身混凝土受壓彈性摸量為。為了滿足泄洪的要求，需要對河床進行改河工程。將河床向下挖除2.84m，使河床線處于礫砂處高程為211.83。12.2.1荷載計算每根樁承受的荷載為：1.兩孔的恒載反力：；2.蓋梁的恒重反力：；3.一根樁的恒重反力：；作用在樁頂?shù)暮阒胤戳Γ海?.灌注樁每延米的自重：（已扣除浮力）；5.活載反力；(1)兩跨活載反力：；(2)單跨活載反力：；(3)制動力：；作用

43、點在支點中心，距樁頂?shù)木嚯x：；(4)縱向風力：風壓??； 蓋梁引起的風力：；對樁頂力臂為：；墩柱引起的風力：；對樁頂力臂為：；橫向風力因墩柱橫向剛度較大，可不予考慮。6.作用于樁頂?shù)耐饬?；（雙孔）；（單孔）；7.作用于地面處樁頂?shù)耐饬Γ粯俄斅裼诘孛嬉韵?.18m；樁基礎(chǔ)采用沖抓鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，為摩擦樁。12.2.2樁長計算土層為兩層，根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJ02485）確定單樁容許承載力公由經(jīng)驗公式初步反算樁長。最大沖刷線以下樁長為，一般沖刷線以下深度為。則：式中： 一根樁受到的全部豎向荷載（KN），最大沖刷線以下取樁的自重的一半。當兩跨活載時：；計算時取以下的數(shù)據(jù)：樁的計算直徑為

44、1.30m，采用沖抓錐成孔直徑為1.4m，樁的周長為樁的截面面積為。其中，（扣除水的浮力），故： ；即由可得：；?，F(xiàn)取，樁底標高為191.96，河床至樁距離為0.18m，一般沖刷線至樁頂距離為0.58m。取時，上式反求可知樁的軸向承載力滿足要求。12.3.3樁的內(nèi)力及位移計算（m法）1.樁的計算寬度：；2.樁的變形系數(shù)：；式中：；將上述數(shù)值代入得： ；樁的換算深度：按彈性樁計算。3.計算墩柱頂?shù)耐饬暗孛鏄渡系耐饬?；樁帽頂外力（按一跨活載計算）；作用于地面處的樁頂上的外力為：；。4.計算地面以下深度處樁身的彎矩與水平壓應(yīng)力；(1)樁身彎矩；，為無量綱系數(shù)，計算見表12-14。其結(jié)果以圖12-1

45、3（a）示之。(2)樁身水平壓應(yīng)力：；無量綱系數(shù)，由表查得，值計算列表12-15。其結(jié)果見圖12-14（b）示之。 樁身彎矩計算（單位：KNm） 表12-14004.001.0000525.98525.980.180.14.00.099600.9997418.94525.84544.280.360.24.00.196960.9980637.46524.96562.420.720.34.00.290100.9938255.17522.73577.901.080.54.00.457520.9745887.01512.61599.621.80.84.00.645610.91324122.78480.

46、35603.132.881.34.00.767610.73161145.98384.81530.794.52.04.00.614130.40658116.79213.85330.647.883.54.00.050810.013549.667.1216.789.014.04.00.000050.000090.00950.0470.057水平壓應(yīng)力計算（單位：KN/m2） 表12-15000000.180.12.278731.450944.137.2811.410.720.31.9958811.1407910.6417.1427.781.080.51.650420.8703614.9521.836

47、.751.80.81.223700.5372717.7321.5339.362.881.30.644980.1598515.1910.4125.64.52.00.14696-0.075755.32-7.59-2.277.883.5-0.10495-0.05698-6.65-9.99-16.649.014.0-0.10788-0.01487-7.82-2.998-10.8（a） 圖12-14樁身彎矩和水平壓應(yīng)力圖 （b） 12.2.4樁身截面配筋與強度驗算1.驗算最大彎矩值處的截面強度，該處內(nèi)力值為：；樁內(nèi)豎向鋼筋若按含筋率0.2%配置，則：；選用1428（圖12-15），；圖12-15 樁截面

48、配筋圖2.樁的換算面積；3.樁的換算截面模量；其中：；代入上式得：；4.彎矩增大系數(shù)；式中：；代入上式得：；5.樁截面的核心矩：；6.外力偏心矩： ；根據(jù)公式：；先假定的值，經(jīng)過反復(fù)的試算可以得時查得，代入上式得：；最近似符合實際為；因此： ； ；樁身材料足夠安全，樁身裂縫寬不進行驗算。12.2.5墩頂縱向水平位移驗算1.樁身在地面處的水平位移和轉(zhuǎn)角（）計算；當、時，由表查得：，；代入上式得： ；水平位移容許值，位移符合要求。總 結(jié)在設(shè)計之初，由于缺乏經(jīng)驗，所以第一份開題報告做的讓我并不滿意，但是在楊老師和張老師指出了我的一些問題后，我按著老師的指導對其進行了認真的修改，最后終于完成了一份令人基本滿意的開題報告。前期工作只是這次設(shè)計的一小部分，本次設(shè)計的重中之重是結(jié)構(gòu)的計算。因為沒有模板，所以開始的時候進展的非常慢，但是經(jīng)過了一個星期的學習以及詢問老師之后，逐漸搞懂了整個過程，最后在和同