装配式预应力混凝土简支空心板桥
课程设计任务及指导书
一、课程设计目的
在《桥梁工程》课程中，混凝土简支梁桥是其重点内容之一，要求学生扎实地掌握其一般设计步骤与内容，构造布置、设计原理与计算方法。本课程设计的目的，是使学生通过较系统地进行装配式预应力混凝土简支空心板桥上部结构（主要是一片空心板）的构造设计和结构计算的综合性训练，进一步深化对该类桥型构造和设计原理以及先修课程《混凝土结构基本原理》中有关内容的理解，熟悉和掌握《公路桥涵设计规范》的相关内容和实际运用，培养提高工程实践能力和工程概念，为将来从事相关工作奠定较扎实的理论和实践基础。
二、设计资料
（一）主要结构尺寸和构造布置
本课程设计中，某公路桥梁采用装配式预应力混凝土简支空心板的结构形式，各板块之间通过企口式混凝土铰进行横向连接。空心板的标准跨径分10m、13m和16m三种，横截面布置形式也分三种，其主要结构尺寸和构造布置如表1和表2所示。
（二）设计作用（荷载）
1．永久作用：结构重力根据其材料的重力密度计算：预应力混凝土和钢筋混凝土材料的重力密度取γ1=25kN/m3，混凝土材料的重力密度取γ2=24kN/m3（例如铰缝填筑的混凝土），沥青混凝土材料的重力密度取γ3=23kN/m3（例如桥面铺装层）；栏杆自重：单侧1.52kN/m，人行道自重：单侧3.6kN/m。
2．可变作用：汽车荷载：公路—II级，人群荷载：3.0kN/m2。
（三）主要材料及施工工艺
1．混凝土：空心板采用C40，铰缝采用C30细集料混凝土，桥面铺装采用等厚度10cm 的C30沥青混凝土，人行道和栏杆采用C25混凝土。
2．预应力钢筋：采用1×7股钢绞线，公称直径d=12.7mm，单根截面公称面积为98.7mm2，f pk=1860Mpa，张拉控制应力取0.70 f pk。预应力钢绞线沿板跨长呈直线型布置。
3．非预应力钢筋：直径大于或等于12mm者采用HRB335级钢筋，直径小于12mm者均采用R235级钢筋。
4．施工工艺：预应力混凝土空心板采用先张法工艺预制，当混凝土强度达到C30时截断预应力钢筋而传力锚固。预制板架设后，将各板中伸出的钢筋相互连接，再填筑企口处铰
缝混凝土，做成铰接构造。铰缝处铺装层内设置局部加强钢筋网。
（四）其它设计参数和条件
本桥设计安全等级为三级，结构重要性系数γ0=0.9，桥梁所处环境条件为I类环境。空心板按全预应力混凝土构件设计。
三、主要技术规范和参考文献
（1）公路桥涵设计通用规范（JTG D60—2004）（简称《公桥规》）
（2）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》）（3）姚玲森主编．桥梁工程（第二版）．北京：人民交通出版社，2008.7．
（4）贾艳敏、高力主编．结构设计原理．北京：人民交通出版社，2004.8．
（5）易建国主编．混凝土简支梁（板）桥（第三版）[例一]．北京：人民交通出版社，2006.9．
（6）胡兆同等编著．桥梁通用构造及简支梁桥．北京：人民交通出版社，2001.3．
四、设计内容、要求与指导
本课程设计的内容主要包括装配式预应力混凝土简支空心板桥上部结构（不含铰缝、人行道和栏杆）的构造设计和结构计算与验算。
（一）构造设计与尺寸拟定
对于一项完整的桥梁设计，当桥型确定以后，首先要考虑总体布置，即进行平面布置（确定桥位、平面线形和走向、桥长等）、立面布置（确定分孔、墩位、桥面标高、梁底标高和基础标高等）和横截面布置（确定桥宽、行车道、人行道布置、主梁的截面形式和片数等）。这些工作完成后，一座桥的空间位置及大的轮廓尺寸就确定了。然后，需要进一步拟定各种类型构件（包括主梁、横隔梁、桥面板、桥面系和支座等）的细部尺寸，例如本设计中空心板的宽度和高度、开孔尺寸、腹板厚度、顶板和底板厚度、铰缝企口的尺寸等等。这部分内容可参阅《桥梁工程》教材和《公桥规》、《公预规》。
本课程设计由于时数有限，不可能按照上述步骤和内容做得如此完整，而是着重于空心板的设计和计算。因此要求每位同学选择一组给定的跨径和桥面宽度进行具体设计，按学号尾数的分工详见表3所示。例如：学号尾数为1、10、11、20、21、30、31、…的同学应当做标准跨径10m、桥面宽度为净—7+2×0.75m人行道、由9块空心板组成桥梁横截面的题目，其余依此类推。
1．空心板截面构造及细部尺寸
（1）预制空心板宽度均取990mm，板块间设10mm拼装缝，因此板块间距为1000mm。
（2）为减轻结构自重，板截面内设两个相同尺寸的腰圆形孔，由两个半圆和直线段构成，通过设置不同的直线段长度而改变板的高度。半圆半径取190mm ，对应于三种板高540mm 、650mm 和750mm 的两侧直线段长度分别为0、110mm 和210mm 。
（3）根据《公预规》的规定，板截面顶板、底板和两侧边腹板的最小厚度均取为80mm ，中腹板的最小厚度取70mm ，以满足顶板承受车辆局部荷载的受力要求、预应力钢筋和普通钢筋布置的构造要求、腹板的抗剪要求以及保证混凝土的浇筑质量等。
（4）预制板上缘两侧均设置菱形企口，以便做成混凝土铰的横向连接构造。
预制空心板截面构造及细部尺寸见图1，且沿板的跨长均采用等截面。
图1 预制空心板截面构造及细部尺寸（尺寸单位：cm ）
2．空心板毛截面几何特性计算
根据图1的截面尺寸，分别计算空心板的毛截面面积、截面重心轴位置、截面对重心轴的惯性矩和截面的抗扭惯矩等。计算铰缝企口的几何特性时可将其划分成若干规则图形的单元进行计算，计算截面惯矩时可忽略铰缝对其自身重心轴的惯矩。计算板截面的抗扭惯矩时，可将截面简化为图2所示的单箱截面，按《桥梁工程》教材中的式（2-5-55）近似计算。
图2 计算抗扭惯矩的空心板截面简化图（尺寸单位：cm ）
3．检验截面效率指标
根据截面几何特性计算数据，计算截面的上、下核心距以及截面效率指标ρ值。ρ值较大的截面布置较为经济，通常希望ρ=0.45~0.55为宜。
8
54~75
8 54~75 8 8
27
13
0~21
27~37.5
（二）结构计算与验算
根据教学特点，为加强同学对基本概念的理解和基本计算能力的训练，适当减少重复工作，只要求计算受力最不利的空心板控制截面（取跨中、l /4和支点三个截面）的作用效应值，给出该板的作用效应组合计算汇总表，并据此进行配筋和各项验算。
1．空心板作用效应计算
（1）永久作用效应计算：永久作用效应计算应按第一期恒载和第二期恒载分别计算各控制截面的弯矩和剪力值，再叠加计算各控制截面的恒载总弯矩和总剪力。第一期恒载指预制空心板的自重；第二期恒载包括铰缝混凝土的自重，以及各板块联成整体结构后再施加上去的人行道、栏杆和桥面铺装的自重。上述这些重量均可在板跨范围内折算成均布线荷载，并在横桥向近似地平均分摊给各板块承担（精确地说来，由于桥梁结构的荷载横向分布作用，各板所分配到的桥面系自重效应实际上是不相同的）。计算铰缝自重时，除了企口部分混凝土自重外，还应计入板块间10mm 拼装缝混凝土的自重。
各截面的恒载弯矩和剪力值，均可利用相应的内力影响线加载进行计算。
（2）可变作用效应计算
① 活载横向分布系数计算。考虑结构的空间作用，计算活载效应时应乘以荷载横向分布系数。各空心板跨中至l /4处区段的荷载横向分布系数按铰接板法查用《桥梁工程》教材附录I 的计算用表计算，支点处的荷载横向分布系数采用杠杆原理法计算。对于各板块均需分别计算其汽车荷载和人群荷载位于跨中区段的m c 和支点处的m 0值，并考虑荷载横向分布系数沿桥跨的变化。为设计和施工方便，各板可设计成统一规格，即跨中区段的荷载横向分布系数均可偏安全地取用各板横向分布系数的最大值。计算跨中和l /4截面的活载弯矩时，可采用全跨统一的跨中区段荷载横向分布系数m c ；计算支点截面的活载剪力时，支点至l /4截面之间的荷载横向分布系数按m c 和m 0值直线内插取用。
② 汽车荷载冲击系数计算。计算汽车荷载效应时要计入冲击系数（1+μ）。对于简支体系桥梁，其结构基频可按下式估算（参见《公桥规》条文说明第4.3.2条）：
c
c m EI l f 22π
=，g G m c = 式中：l ——结构的计算跨径（m ）；
E ——结构材料的弹性模量（N/m 2）；
I c ——结构跨中截面的截面惯矩（m 4）；
m c ——结构跨中处的单位长度质量（kg/m ），当换算为重力计算时，其单位应为（Ns 2/m 2）； G ——结构跨中处延米结构重力（N/m ）；
g ——重力加速度，g =9.81（m/s 2）。
根据结构基频的大小，即可按《桥梁工程》教材中的方法计算汽车荷载的冲击系数。 ③ 可变作用效应计算。对于跨中和1/4截面，应分别计算公路—II 级车道荷载和人群荷载产生的最大弯矩和最大剪力，对于支点截面只需计算相应的最大剪力（需考虑荷载横向分布系数沿桥跨的变化）。计算车道荷载效应时应分别考虑不计冲击力和计入冲击力两种情况。计算可变作用效应时，应按沿桥跨最不利布载原则在各截面的弯矩（或剪力）影响线上加载进行计算。
（3）作用效应组合
将上述各截面的作用效应计算结果汇总列表，并按《公桥规》第4.1.6~4.1.8条的规定进行最不利作用效应组合计算（宜列表进行）。本设计应按《公桥规》的要求计算三种组合：①承载能力极限状态基本组合；②正常使用极限状态作用短期效应组合和作用长期效应组
合；③弹性阶段标准值效应组合。
承载能力极限状态基本组合：恒载效应设计值＋汽车荷载效应设计值（含冲击力）＋人群荷载效应设计值，各作用效应分项系数和组合系数按《公桥规》第4.1.6条的规定取用。
正常使用极限状态作用短期效应组合：恒载效应标准值＋汽车荷载效应频遇值（不计冲击力）＋人群荷载效应频遇值，可变作用效应的频遇值系数按《公桥规》第4.1.7条的规定取用。
正常使用极限状态作用长期效应组合：恒载效应标准值＋汽车荷载效应准永久值（不计冲击力）＋人群荷载效应准永久值，可变作用效应的准永久值系数按《公桥规》第4.1.7条的规定取用。
弹性阶段标准值效应组合：恒载效应标准值＋汽车荷载效应标准值（含冲击力）＋人群荷载效应标准值，按《公桥规》第4.1.8条的规定，各作用效应分项系数和组合系数均取为1.0。
2．预应力钢筋数量估算及布置
为方便设计和施工，各板可采用相同的预应力钢筋数量和布置。
（1）跨中截面预应力钢筋数量的估算：可按三个条件进行估算：①正截面抗弯承载能力极限状态的强度条件；②预加应力阶段截面上、下缘混凝土正应力的限值条件；③正常使用阶段截面上、下缘混凝土正应力的限值条件。预加应力阶段和正常使用阶段混凝土正应力限值条件应按《公预规》第6.1.2、7.1.5、7.2.8条的规定取用，并按全预应力混凝土构件考虑。最后根据估算结果综合确定空心板采用的预应力钢筋根数（应取整数）。
按正截面抗弯承载能力极限状态的强度条件进行估算时，空心板截面可按面积、惯矩和形心位置不变的原则换算成等效工字形截面进行计算（见图3）。按预加应力阶段和正常使用阶段混凝土正应力的限值条件进行估算时，预应力钢筋传力锚固时（第一批）和传力锚固后（第二批）的预应力损失可均按张拉控制应力值的10%估算（即全部预应力损失近似按张拉控制应力的20%估计），截面几何特性可采用混凝土毛截面几何特性以简化计算，设预应力钢筋放张而传力锚固时混凝土强度达到C30。
5
7
~
4
5
图3 空心板换算等效工字形截面（尺寸单位：cm）
以上内容具体的计算方法可参考《结构设计原理》教材等有关文献。
（2）预应力钢筋的布置：对于先张法构件，预应力钢筋一般沿板的跨长采用单层直线形布置，即沿跨长钢绞线的偏心距保持不变。在保证混凝土保护层厚度及钢绞线之间净距要求的前提下，应尽可能使钢绞线的偏心距大一些，以节约钢材用量，且钢绞线在横截面上应对称、分散、均匀地布置。预应力钢筋的布置应满足《公预规》第9.1.1、9.4.4、9.4.5条等
的构造要求，例如钢绞线的净距不小于其直径的1.5倍，且不小于25mm；对于单根预应力钢筋，其端部应设置长度不小于150mm的螺旋钢筋；对于多根预应力钢筋，在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内应设置3~5片钢筋网等。
3．换算截面几何特性计算
为了进行预加应力阶段和正常使用阶段的各项验算，需要计算空心板换算截面的各项几何特性：换算截面面积、换算截面重心轴位置、换算截面惯性矩、截面边缘弹性抵抗矩、换算截面重心轴以上（或以下）面积对截面重心轴的静矩、孔洞顶缘以上面积对截面重心轴的静矩以及孔洞底缘以下面积对截面重心轴的静矩。最后将计算结果汇总成空心板换算截面几何特性值总表。
4．空心板承载能力极限状态计算
空心板承载能力极限状态的各项计算，均可采用其换算等效工字形截面进行（图3）。
（1）跨中截面正截面抗弯承载力计算
T形截面的翼缘有效计算宽度按《公预规》第4.2.2条确定。跨中截面正截面抗弯承载力按《公预规》第5.2.2~5.2.3条验算。
（2）斜截面抗剪承载力计算
为了简化构造、便于施工，本桥空心板中不设弯起钢筋，设计剪力全部由混凝土和箍筋承担。
按《公预规》第5.2.9条验算斜截面抗剪强度上限值，即验算空心板的截面尺寸。按《公预规》第5.2.10条验算斜截面抗剪强度下限值，即确定需要按计算要求配置箍筋的区段，并按《公预规》第5.2.7、5.2.11条的规定（或参阅《结构设计原理》教材）设计箍筋，其它区段可按构造要求（最小配箍率）配置箍筋。箍筋间距可沿板跨取同一值，也可酌情分区段取不同的间距。箍筋的构造必须符合《公预规》第9.1.6、9.3.13、9.4.1条的要求。
斜截面抗剪承载力复核按《公预规》第5.2.7条进行。如不满足，则应重新设计箍筋或修改截面尺寸。需要验算的位置按《公预规》第5.2.6条的规定采用，本桥可选取距支座中心h/2处和箍筋间距变化处等截面进行验算。
由于本设计中预应力钢筋的数量沿板跨没有变化（没有截断或弯起），故斜截面抗弯承载力可不验算。
5．预应力损失的估算
先张法构件的预应力损失包括：预应力钢筋传力锚固时（第一批）的预应力损失（锚具变形、钢筋回缩引起的损失+加热养护引起的温差损失+混凝土弹性压缩引起的损失+50%钢绞线应力松弛引起的损失），以及传力锚固后（第二批）的预应力损失（50%钢绞线应力松弛引起的损失+混凝土收缩和徐变引起的损失）。钢筋中的有效预应力（永存预应力）分别等于张拉控制应力扣除相应阶段的应力损失。
这部分内容在《混凝土结构基本原理》课程中已做过练习，故在此不要求作详细计算，可仅以百分数估算。传力锚固时的第一批损失和传力锚固后的第二批损失可均按张拉控制应力值的10%估算（即全部预应力损失近似按张拉控制应力的20%估计），并设预应力钢筋传力锚固时的混凝土强度达到C30。
6．持久状况正常使用极限状态抗裂验算
（1）正截面抗裂性验算：取跨中截面按《公预规》第6.3条进行验算，并应满足其对全预应力构件的规定。
（2）斜截面抗裂性验算：应分别计算支点截面孔洞顶缘、换算截面重心轴、孔洞底缘处的混凝土主拉应力，并应满足《公预规》第6.3条对于全预应力构件的规定。
7．空心板变形计算
空心板的跨中挠度可按材料力学方法进行计算。对于结构自重、活载和预加力产生的挠度，均可简化为按等效均布荷载作用情况进行计算。
（1）正常使用阶段的挠度验算：按《公预规》第6.5.1~6.5.3条进行。分别计算结构自重和荷载短期效应组合产生的跨中挠度，计算挠度值并应乘以挠度长期增长系数。使用阶段的挠度值应满足《公预规》第6.5.3条的要求。
（2）预加力引起的反挠度计算：按《公预规》第6.5.4条进行。反挠度可采用预加力等效荷载法进行计算，并应乘以反拱长期增长系数2.0。由于当预应力钢筋传力锚固时，空心板即产生反拱度，此时混凝土强度达到C30，因此此时构件的抗弯刚度和换算截面几何特性值均应按C30混凝土计算。具体计算方法可参考文献[5]。
（3）预拱度的设置：按《公预规》第6.5.5条的规定进行。预拱的设置应按跨中最大预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。
8．持久状况应力验算
应分别计算使用阶段的混凝土法向压应力（跨中截面上缘）、预应力钢筋拉应力（跨中截面）和斜截面混凝土主压应力（计算支点截面孔洞顶缘、换算截面重心轴和孔洞底缘处），并不得超过规范规定的各项限值（《公预规》第7.1.5、7.1.6条）。
9．短暂状况应力验算
应计算在预应力钢筋传力锚固时，预制空心板截面边缘的混凝土法向压应力和拉应力不得超过规范规定的限值（《公预规》第7.2.8条），计算截面取跨中和支点两个截面。计算时应注意：
（1）由于混凝土强度达到C30时预应力钢筋放张，因此换算截面几何特性值应按C30混凝土计算。
（2）在支点截面处，由于构件自重产生的弯矩为零，而先张法构件的预应力钢筋全部通过支点截面，因此该截面下缘将产生较大的法向压应力，而上缘可能出现拉应力。对于全预应力构件，为了消除此拉应力，可在支点附近预应力钢筋外设置塑料套管，使钢筋与混凝土局部地隔离，从而可降低所传递的预压力。套管设置的长度应按计算确定。
10．最小配筋率复核
按《公预规》第9.1.12条的规定进行。
（三）制图与编制设计说明书
计算工作完成后，需要把计算结果用图纸的形式表现出来，以交付施工。完整的设计图纸应包括：空心板外形尺寸图、空心板预应力钢筋构造图、空心板普通钢筋构造图、支座构造图、铰缝构造图、伸缩缝构造图及人行道、栏杆构造图等。对于整座桥梁还包括桥梁总体布置图、平面位置图、桥梁下部结构的构造图、配筋图等。图纸上除需注明各部尺寸外，还需列出各构件的工程数量表，并作必要的文字说明。
本课程设计要求同学绘制一张设计图纸：空心板构造及配筋图，图纸示例可参考《桥梁工程》教材中的图2-3-5（标准跨径16m）以及本指导书末的图4和图5。
1．制图要求
（1）图幅尺寸和格式：A3图幅（尺寸：420mm×297mm）。图纸四边应留出边框（左侧25mm，其余10mm），右下角留出180×50mm的图标栏，注明图纸名称、荷载标准、比例、设计者姓名、学号、日期等。
（2）要求：图面整洁，布置均匀、合理，比例恰当，线条粗细主次分明，字体工整，内容完整，线型、尺寸标注、文字和数字标注（用仿宋体）等符合制图规范和行业惯例。图纸可以用铅笔手工绘制（用铅画纸），不要求上墨线，也可用AutoCAD软件绘制并打印。
2．图纸内容
（1）空心板构造
主要包括空心板立面图、平面图和主要控制截面（跨中和支点）的截面图。图中需注明各部分尺寸，列出一块空心板主要工程数量表（包括混凝土、预应力钢筋、普通钢筋的用量和构件吊装重量等），并附注必要的文字说明。
（2）预应力钢筋和普通钢筋构造
a. 半跨空心板预应力钢筋布置图，应突出预应力钢筋。
b. 各根预应力钢筋和普通钢筋大样图，要求注明直线长度、曲线长度、全长和编号等。
c. 跨中和支点截面的预应力钢筋和普通钢筋横截面布置图。
d. 列出一块空心板预应力钢筋和普通钢筋明细表（包括每根钢筋的编号、长度和质量等），并附注必要的文字说明（例如说明预应力钢筋的张拉控制力等）。
3．编制设计说明书
设计计算和制图工作全部完成后，再整理编写一份清洁整齐、准确表达设计和计算内容的设计说明书。设计说明书用手工书写或用计算机排版打印均可。应使用A4或相当规格的纸张，要求统一格式、字迹端正、表达明确、内容精炼。全册应包括封面、目录和正文三个部分。封面应写明设计题目、姓名、学号、专业、完成日期等；正文要详细说明设计步骤及全部设计和计算过程，要求有公式、算式、必要的示意图（含计算简图）、计算表格和文字说明等。
设计图纸应折叠整齐附在设计说明书之后，一并在页面左侧装订成册，并在规定的时间内上交教师批改。
图4 主梁一般构造图（标准跨径40m）
图5 主梁预应力钢束构造图（标准跨径40m）
钢筋混凝土实心简支板桥设计计算书 2006年11月
一、设计资料 1、桥面跨径及桥宽： 标准跨径：根据实际情况及《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求，确定为标准跨径等于8m 的单跨钢筋混凝土实心简支板桥。 计算跨径：偏安全取L=8m 桥面宽度：双幅 2×4 m =8 m 2、设计荷载：公路Ⅱ级汽车荷载 其中车辆荷载根据实际情况进行提高如下： 车辆荷载的立面、平面尺寸图 （图中尺寸单位为m,荷载单位为kN ） (b ) 平 面 尺 寸 (a ) 立 面 布 置 人群荷载不计。 3、设计安全等级： 三级 4、结构重要系数： 5、主要设计材料： （1）混凝土强度等级：主梁拟用30号，即Ｃ30； MPa f ck 1.20=MPa f tk 01.2=MPa f cd 8.13= MPa f td 39.1= MPa E c 41000.3?= 人行道、栏杆无； 桥面铺装不计； 混凝土容重ｒ＝24kN/m3， 钢筋混凝土容重ｒ＝25kN/ m3。 （2）钢材初步选取：直径大于或等于12mm 时采用ＨRB335，指标：
MPa f sk 335= MPa f f sd sd 280=' = MPa E s 5100.2?= 直径小于12mm 时采用Ｒ235钢筋，指标： MPa f sk 235= MPa f f sd sd 195=' = MPa E s 5101.2?= 6、设计依据 （1）《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 （2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ D62—2004 二、构造布置： 设计板厚0.50m= ，在 ～ ，符合规范要求， 设计截面尺寸见下图： 侧 面 图 单位：cm 平 面 图 单位：cm 三、几何特性计算 截面面积： 面惯性矩： 面积矩： 四、主梁内力计算 (一)、恒载内力 一期荷载集度主梁每延米自重： g=(4×0.5)×25.0=50kN/m 二期恒载（栏杆、人行道、桥面铺装）不计。 恒载作用下梁产生的内力计算:
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） 2.设计荷载 本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（道路Ⅱ级） 3.桥面跨径及桥宽 标准跨径：m l k 16= 计算跨径：m l 50.15= 桥面宽度：m 5.0(栏杆）+m 7(行车道))+m 5.0(栏杆) 主梁全长：m 96.15 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 4.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，封锚混凝土也采用C40；桥面连续采用C30混凝土。 2)钢筋 主要采用HRB335钢筋。预应力筋为71?股钢绞线，直径mm 2.15，截面面
积13902mm ，抗拉标准强度MPa f pk 1860=，弹性模量MPa E p 51095.1?=。采用先张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。 3）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。 5.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。 6.计算方法及理论 极限状态法设计。 7.设计依据 《通用规范》《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m 1.1，板厚m 85.0。采用后张法施工，预应力混凝土钢筋采用71?股钢绞线，直径15.2mm ，截面面积 2139mm ，抗拉强度标准值MPa f pk 1860=，抗拉设计值MPa f pd 1260=，弹性模 量MPa E p 51095.1?=。C50混凝土空心板的抗压强度设计值MPa f cd 4.22=，抗拉强度的标准值MPa f td 56.2= 抗拉强度设计值MPa f td 83.1=。全桥空心板横断面图如图所示，每块空心板截面以及构造尺寸如图所示。
（九）桥涵施工技术措施 1、简支板桥施工方案 1.1工程概况 K6+150处为跨径为1*5米简支板桥。板桥上部采用预制钢筋砼盖板，下部采用重力式桥台，基础为刚性扩大基础，桥台采用M7.5水泥砂浆浆砌块石 1.2、桥梁施工工艺流程图 1.3施工方案
1.3.1定位放线：依据导线点、水准点及成果表，组织现场测量人员，利用全站仪、水准仪，经纬仪进行导线点的复核及水准点的布设闭合及桥位施工放线、复测。 1.3.2基坑开挖： 施工前根据已有的水文地质资料，查明并作好地下障碍物拆迁工作。施工前将基础周围场地平整好。在平整的场地上，依据已测定的桥位中线，由测量人员将基础位置定出。在枯水或浅水岸滩上放样时，将桩直接打在河滩上；在较深的水中放样时，采用筑岛法施工在岛顶测设放样桩。在打放样桩时加设控制桩，以便施工时核对。 基坑开挖采用机械开挖人工配合，当机械开挖至槽底20CM时采用人工修整至设计标高。人工清理整平后用打夯机对基础进行夯实，达到设计要求的密实度及设计标高后由设计及监理验收合格后方能继续施工。地基承载力要求不小于350KPA。基坑设置集水坑进行排水。 1.3.3桥台基础及台身砌体施工 该工程各桥梁都为M7.5水泥砂浆砌块石台身，砌体施工质量和工序安排直接影响到工程最后的质量要求。为保证砌体满足规范和设计要求，施工人员选择具有丰富施工经验的专业施工队伍。 块石的材料要求：石料应符合设计规定的类别和强度，石质应均匀、不易风化、无裂纹。 砂浆的技术要求：砌筑用的砂浆的类别及强度等级应符合设计的
规定；砂浆采取现场拌和；砂浆所用的水泥、砂、石等严格按选定的料场进货并做好进场检验。 备料时，石料分层放样加工，石料在砌筑前应浇水湿润，表面要清洗干净，表面不得有泥土、水锈等。砌筑时分段分层砌筑。相邻工作段的砌筑高度不超过1.2m。分段位置设置在沉降缝或收缩缝处。墩台砌筑中砌块间均有1㎝的砌缝，均应以砂浆粘结，砌块间不互相直接接触。上层石块在下层石块上铺筑砂浆后砌筑。竖缝在砌好的砌块侧面抹上砂浆。所有砌缝砂浆均要求饱满。若用小块碎石填塞砌缝，碎石四周都要有砂浆，不得用先堆积几层石块，再以细砂浆灌缝的方法砌筑。同一层石料及水平灰缝的厚度均匀一致。每层按水平砌筑，丁顺相间，砌石灰缝互相垂直。砌石的顺序为先角石，再镶面，后填腹。填腹面的分层高度应与镶面相同。为使砌块稳固，每处应先取形状、尺寸较适宜的石块并铺好砂浆，再将石块稳妥砌搁在砂浆上。分层砌筑时，较大的石块用于下层，并应用宽面为底铺筑。砌筑上层时，避免震动下层砌块。砌筑工作中断后重新开始时，将原砌层表面清扫干净，适当湿润，再铺浆砌筑。 现场顺坡道进入基坑。桥台材料随台背回填土用作平台直接使用。浆砌砌体要在砂浆初凝后，洒水覆盖养生7-14天。养护期间应避免碰撞、振动或承重。 桥台台身砌筑时支架选扣件式钢管脚手架，沿桥台架设，脚手架下部采用双管立柱，上部采用单管立柱。桥台施工用脚手架要顺桥台搭设，用来堆放石料、砌块、和砂浆，并支撑工人砌筑、镶面及勾缝。
课程设计计算书 姓名：史建果 指导老师：高婧 学院：建筑与土木工程学院 系别：土木工程系 专业：土木工程专业 年级：2010 级 学号：201560 预应力混凝土空心板桥课程设计任务书 一、设计资料 原南关大桥位于某县城南端，是107国道郑州-武汉段跨越汝河的一座大型公路桥梁，于1976年建成通车。其上部结构为钢筋混凝土简支T梁，下部结构为双柱式墩台、桩基础，桥面全宽12m，双向2车道，设计荷载为汽车-20级，挂车-100。2009年8月，中铁大桥局集团武汉桥梁科研研究院有限公司检测中心对该桥进行了检测，该桥被评为四类桥，建议该桥拆除重建。新建桥梁桥位处路线平面位于直线段。上部结构采用双跨预应力空心简支板桥，下部结构采用柱径1.2米的双/三柱式桥墩，桩基础；桥台为桩柱式桥台，桩基础。本课程设计仅设计上部结构。 （一）技术标准： 1、标准跨径（墩中心距离）：l b=13 m, 16m,18m,20m,22m,25m. 2、桥面宽度：桥面全宽11 m /15m/19.0ｍ/21.0ｍ，按四/双车道外加人行道设计：（1）人行道（含栏杆）1.5m + 防撞护栏0.5m + 车行道15.0/7.0m + 防撞护栏0.5m +人行道（含栏杆）1.5m。 （2）人行道（含栏杆）2.5m + 防撞护栏0.5m + 车行道15.0m + 防撞护栏0.5m +人行道（含栏杆）2.5m。
（3）防撞护栏0.5m + 车行道14.0m + 防撞护栏0.5m。 3、桥面横坡：双向1.5％。 4、设计荷载：公路—I级或公路—II级。 5、通航标准：无通航要求。 6、地震烈度：抗震设防烈度为Ⅵ度区，设计基本地震加速度值为0.05g。 7、设计洪水频率:1/100。 8、环境标准：I类环境。 9、设计安全等级：二级。 （二）材料 1、.混凝土 1）水泥：应采用高品质的强度等级为62.5、52.5或42.5的硅酸盐水泥，同一类构件应采用同一品种水泥。 2）粗骨料：应采用连续级配，碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜超过20mm，以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。 3）混凝土：预制空心板、现浇连续段、铰缝和桥面现浇层均采用C50；封端混凝土采用C40。伸缩缝采用C50钢纤维混凝土。 2、普通钢材 普通钢筋采用R235和HRB335钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013-1991）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499 -1998）的规定。R235钢筋主要采用直径d=6、8、10mm三种规格；HRB335钢筋主要采用直径d=12、16、20、22、25、28mm六种规格。 3、预应力钢筋 采用抗拉强度标准值f pk=1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。4、其它材料 1）钢板：应采用《碳素结构钢》(GB700-1988)规定的Q235B钢板。 2）支座：采用板式橡胶支座，其材料和力学性能均应符合现行国家和行业标准的规定。 5、设计参数
混凝土简支梁及空心板桥 3 混凝土简支梁及空心板桥 3.1一般规定 3.1.1简支梁应尽可能采用预应力混凝土结构。简支梁截面形式可采用T形、I形或箱形等，具体设计可根据桥宽、桥长、跨径等条件选择。 3.1.2当桥梁跨径小于或等于20m时，可考虑采用空心板，截面形式为矩形，其孔洞可为园形、椭圆形或八边形等。对于空心板：跨径6m≤L＜10m宜采用钢筋混凝土结构；跨径10m≤L≤25m宜采用预应力混凝土结构。 3.1.3简支T梁梁中距宜选择为1.7m～2.0m。当建筑高度不受限制时，也可进行梁格优化，梁中距可加至2.5m左右，以取得较经济的效果。T梁预制宽度不宜小于1.2m，现浇段宽度不得小于0.5m。 3.1.4简支梁边梁均应设置外悬臂，其长度空心板不宜小于0.5m，T梁悬臂宜采用1.0～1.5m，简支箱梁悬臂宜采用1.5～2.0m。 3.1.5简支T形、I形或箱形梁梁高应根据跨径、梁中距、荷载及结构厚度要求等条件确定。高跨比一般在1/16～1/20左右。 3.1.6预制简支梁应加强横向连接。简支T梁之间的桥面板采用现浇段连接并设置跨间横梁，横梁间距不宜大于7m。 3.1.7多孔简支梁结构应采用连续桥面。每一联的长度应综合考虑整体温差、柱高、支座及伸缩缝性能等因素确定，一般不宜超过150m。 3.1.8空心板桥应符合下列要求： （1）斜空心板桥的斜度一般要求小于45°（含45°），当斜度大于45°时，宜调整道路线形，或改用其它结构形式。 （2）空心板应采用最新版本的《公路桥涵标准图》。并可根据桥梁设计要求，进行局部修改，但同一种结构必须采用同一种标准图。当条件限制不能套用标准图时，可参照标准图的跨径、斜度及构造自行设计。 （3）空心板预制宽度一般采用1.0m～1.5m。 （4）空心板桥应采取有效措施加强预制板之间的横向联系，防止使用过程中发生单板受力状况。 3.1.9简支梁、板宜采用后张预应力混凝土结构，空心板构件，当跨径10m≤L≤16m时，也可采用直线配筋的先张预应力混凝土结构。预应力钢筋可采用规范规定的钢丝、钢铰线及标准强度为1860MPa的高强低松弛钢铰线，如采用低松弛钢铰线应在图纸中予以说明。预应力钢筋均应按行业标准符号标注。 设计中应采用经过鉴定并符合国家标准和行业标准的锚具，预应力锚具、锚下钢筋及波纹管应按产品手册配套使用。 3.1.10为减小预应力简支T梁由于预加力弹性变形及徐变产生的上拱度，设计时应要求采用预应力二次张拉工艺或其它可靠的控制预应力后期上拱的措施。为减小中、边梁上拱度之差，可适当降低边梁处支座高程。为控制简支梁和空心板在预制阶段的上拱值，要求存梁时间不大于3个月。对于腹板不铅直放置的T形或I形梁，存梁时应要求施工单位注意采取措施防止腹板侧弯。 3.1.11空心板安装时应要求施工单位采取措施保证四个支座受力，防止有支座脱空的现象。 3.2 结构分析 3.2.1简支梁结构设计应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算，分析计算程序可采用院编“正交预应力混凝土简支梁计算程序” 、“正交钢筋混凝土简支梁计算程序” 和其它院有效版本程序。
例一 预应力混凝土空心板桥计算示例 一、设计资料 1.跨径：标准跨径k l =13．00m ；计算跨径l =12．60m 2.桥面净空：2.5m+4× 3.75m+2.5m 3.设计荷载:公路-Ⅱ极荷载;人群荷载:3.0kN ／2m 4.材料: 预应力钢筋： 采用1×7钢绞线,公称直径12.7mm ；公称截面积 98.72mm ,pk f =1860Mpa ，pd f =1260Mpa ，p E =1.95×510Mpa, 预应力钢绞线沿板跨长直线布置; 非预应力钢筋： 采用HRB335,sk f =335Mpa,sd f =280Mpa;R235,sk f =235Mpa,sd f =195Mpa; 混凝土： 空心板块混凝土采用C40， ck f =26.8MPa ，cd f =18.4Mpa ，tk f =2.4Mpa ， td f =1.65Mpa 。绞缝为C30细集料混凝土；桥面铺装采用C30沥青混凝土；栏杆 及人行道为C25混凝土。 5、设计要求：根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62－2004）》要求，按A 类预应力混凝土构件设计此梁。 6、施工方法：采用先张法施工。 二、空心板尺寸： 本示例桥面净空为净2.5m+4×3.75m+2.5m ，全桥宽采用20块C40的预制预
应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm ，高62cm ，空心板全长12.96m 。全桥空心板横断面布置如图1-1，每块空心板截面及构造尺寸见图1-2。 图1－1 桥梁横断面（尺寸单位：cm ） 图1－2 空心板截面构造及尺寸（尺寸单位：cm ） 三、空心板毛截面几何特性计算 （一）毛截面面积A （参见图1-2） A=99×62 - 2×38×8 - 4× 2 192 ?π-2×（ 2 1×7×2.5+7×2.5+ 2 1×7 ×5）=3174.3（2cm ） （二）毛截面重心位置 全截面对1/2板高处的静矩： 板高 2 1 S =2×[ 2 1×2.5×7 ×（24+ 3 7）+7×2.5×（24+ 2 7）+ 2 1×7×5× （24- 3 7）]=2181.7（cm 3） 绞缝的面积：
第四章下部结构计算书 4.1 设计资料 设计荷载：公路Ⅱ级；桥面净空：12.5+2×0.5=13.5m 计算跨径： 09.6 l m 上部构造：钢筋混凝土空心板桥 4.1.2 水文地质条件 本桥桥位处地下水位埋深较浅，当采用天然地基挖方时将揭露地下水，且表层一般为发育软土层，施工难度较大，建议本段桥梁采用桩基础。 4.1.3 材料 钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其他均用R235钢筋 混凝土：盖梁用C30混凝土，桥台桩基用C25混凝土 4.1.4 桥墩尺寸 考虑原有标准图，选用下图所示结构尺寸： 图4—1 4.1.5 设计依据 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D6—2007） 4.2 盖梁计算 上部结构荷载及支座反力表4—1 每片边梁自重（KN/m）每片中梁自重 （KN/m）一孔上部构造自重 （KN） 每一个支座恒载反力（KN） 1、13号2—12号边板1、13号中板2—12号 18.60 16.46 2182.6 93.0 82.3 4.2.2 盖梁自重及内力计算 图4—2 盖梁内力计算表表4—2
截面编号 自重弯矩剪力（KN）（KN/m）（K N·m）Q左Q右 1-1 截面 -15.6-15.6 2-2 截面 -54-54 3-3 截面 -73.797.6 4-4 截面 81.181.1 5-5 截面 6.02 6.02 6-6 截面 -69.06-69.06 7-7 截面 -85.6-85.6
4.2.3 活载计算 （1）活载横向分配系数计算，荷载对称布置时用杠杆原理法，非对称布置 时用铰接板法 1）对称布置时 a) 单列车对称布置时 图4—3 b) 双列车对称布置时 图4—4 c)三列车对称布置时 图4—5 d) 四列车对称布置时 图4—6 2) 非对称布置时 a) 单列车非对称布置时 b) 双列车非对称布置时 c) 三列车非对称布置时 d) 四列车非对称布置时 （2）按顺桥向活载移动情况，求得支座活载反力的最大值 本桥计算跨径为9.6m ，考虑到桥面连续处也可布载，布载长度为： 图4—7 a) 单孔荷载 单列车时：11.0150+9.8 1.07.875=188.592 B KN =???? 当为两列车时，则：22188.59=377.18B KN =? 当为三列车时，则：33188.59=565.77B KN =? 当为四列车时，则：44188.59=754.36B KN =? b ）双孔荷载
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 a cd td a c 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）φS 15.2mm 钢绞线，其强度指标如下 5186012601.95100.40.2563a a a f 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 5 3352802.010a a a 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
施工组织设计 工程名称： 编制单位： 编制人： 审核人： 批准人： 编制日期：年月日
大桥左幅施工组织设计 一、工程概况 本桥中心桩号为K28+319，是为了跨越河流而设,与路线交角成90°。设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。桥梁上部构造为米预应力混凝土简支空心板，支座采用TCYBφ200×42mm球冠支座，桥面板与桥台连接处采用切缝处理。桥台两端设钢筋混凝土搭板。预应力混凝土空心板采用C40混凝土半幅整块浇筑，板长米，其半幅空心板安装总重量为2392KN. 桥面宽++=（半桥宽），现浇桥面板为C40混凝土。桥梁内侧护栏采用A型护栏座，外侧采用B型护栏座。本桥平面位于R=5500米右偏圆曲线上,纵坡位于i=%纵坡段上,桥梁全长34米。 二、工程规模： 1、预应力混凝土空心板C40#混凝土：m3； 2、护栏座C30#混凝土：m3； 3、桥面板端切缝：54m/4道； 4、桥面铺装C40#混凝土：； 5、桥头塔板C30#混凝土：； 搭板填料及埋板C25#混凝土：m3； 三、施工组织机构： 1、为确保本桥上构的工程质量以及优质、安全、按期完成本桥的施工任务，我部 将指定一名工程师作为该桥施工的专职技术负责人，同时配备两名施工员，两名质检技术员，以及材料供应、安全保卫等人员。施工队伍配员30 人，其中有砼工、钢筋工、木模工、架子工、电焊工、普工、等。管理机构组织：
四、机械设备配置： 1、电焊机4台，50搅砼拌机2台，插入式振动器8台，4T自卸运输车4台，发电机组1台，抽水机2台，组合钢模30T，木模560m2 ,钢管支架80T。 2、质检、测量仪器设备： 砼试模12组，砂浆试模5组，砼坍落筒1套以及现场使用的各种量器;全站仪1台，水平仪1台。30m钢尺2把。 五、主要分项工程施工方法及要点 1、放样测量： 下部构造完工后，按设计图纸的要求，计算出桥梁上构有关尺寸和控制点坐标并以其实施桥梁放样，且严格控制支座垫石及底模标高。桥梁测量放样允许误差及检查方法严格按有关施工技术规范和标准进行检查和评定。 2、模板与支架 1）模板与支架应具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中产生的各项荷载，保证结构物各部形状、尺寸准确。 2）尽可能采用组合模板与大模板相结合使用，以节约木材。 3）模板板面平整，接缝严密不漏浆。
20m预应力混凝土空心板桥设计
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 a cd td a c 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）φS 15.2mm 钢绞线，其强度指标如下 5186012601.95100.40.2563a a a f 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 5 3352802.010a a a 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）》
8m钢筋混凝土空心板简支梁桥 计算书 一、设计基本资料 1、跨度和桥面宽度 标准跨径：8m 计算跨径：7.6m 桥面宽度：4.5m，净宽：3.9m 2、技术标准 设计荷载：公路Ⅱ级×0.8，人群荷载取3kN/m2 设计安全等级：三级 3、主要材料 混凝土：混凝土空心板和铰接缝采用C30混凝土； 桥面铺装采用10~12cm C40混凝土。混凝土的重度按 26 kN/m2计算。 二、构造形式及截面尺寸 本桥为C30钢筋混凝土简支板，由4块宽度为0.99m的空心板连接而成。桥上横坡根据桥面铺装来进行控制。空心板截面参数：单块板高0.42m，宽0.99m，板件预留1cm的缝隙用于灌注砂浆。C30混凝土空心板抗压强度标准值 f=20.1Mpa，抗压强度设计值 ck f=13.8Mpa，抗拉强度标准值tk f=2.01Mpa，抗拉强度设计值 c f=1.39Mpa，C30混凝土的弹性模量为c E=3×104Mpa。 t
图1 桥梁横断面构造及尺寸图式（单位：cm ） 三、 空心板截面几何特性计算 1、 毛截面面积计算 空心板剖面图详见图2， A=83×42+（4×26/2+4×8/2+12×8-3.14×222/4）×2 =3054.12cm 2 图2 中板截面构造及尺寸（单位：mm ） 2、 毛截面中心位置 2834221(426/2(262/316)48/2(41/312)1283054.12 6 3.1422/423)2d ??+???++???++??-???= =19.90cm （即毛截面重心离板下边缘距离为19.90cm ）
3、毛截面惯性矩计算 3242211 83428342(2119.90)2(2222/4(2319.90))1264 I ππ= ??+??--???+??- =4.86×105cm 4 空心板截面的抗扭刚度可简化为如图3所示的箱型截面近似计算所以得到抗扭刚度为： 2222 641244(9918)(428) 1.731022(428)(9918)22818 T b h I cm h b t t ?-?-===?--+?+? 图三 抗扭惯性矩简化计算图（单位：cm ） 四、 主梁力计算 1、 永久作用效应计算 a 、空心板自重（一期结构自重）G 1 G 1=3054.12×10-4×26=7.94kN/m b 、桥面自重（二期结构自重）G 2 桥面栏杆自重线密度可按照单侧8kN/m 计算。 桥面铺装采用10～12cm 厚C40混凝土则全桥宽铺装层每延米重力为0.12×25×4.0=12kN/m 。 为计算方便，桥面系的重力可平均分配到各空心板上，
16m 公路预应力简支空心板梁桥中板设计 一、 设计资料 1.设计荷载 本桥设计荷载等级确定为汽车荷载：公路Ⅱ级；人群荷载：3.02N/m k 。 2.桥面跨径及净宽 标准跨径：k l =16m 。 计算跨径: l =15.6m 。 板 长：1l =15.96m 。 桥梁宽度：7m+2×0.5m 。 板 宽：2l =0.99m 。 3.主要材料 混凝土：主梁板采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm 混凝土+柔性防水涂层+10cm 沥青混凝土。预应力筋：采用?s 15.20高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值pk f =1860MPa ，弹性模量 p E =1.95510MPa ?，普通钢筋：直径大于和等于12mm 的用HRB335级 热轧螺纹钢筋，直径小于12mm 的均用R235级热轧光圆钢筋。锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。 4.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。 5.计算方法及理论 极限状态设计法
6.设计依据及参考资料 （1） 交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）。 （2） 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）。 （3） 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）。 （4） 交通部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。 （5） 《预应力筋用锚具、夹具和连接》（GBT14370-93）。 （6） 《公路桥梁板式橡胶支座规格条例》（JTT663-2006）。 （7） 《桥梁工程》、《结构设计原理》等教材。 （8） 计算示例集《混凝土简支梁（板）桥》（第三版），易建国 主编，人民交通出版社。 （9） 《公路桥涵设计手册梁桥（上）》，徐光辉，胡明义主编， 人民交通出版社。 二、 构造布置及尺寸 桥面宽度为：净—7m+2?0.5m （防撞护栏），全桥宽采用8块 C50的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm （中板），边板99.5cm ，宽62cm ，空心板全长15.96m 。采用先张法施工工艺，预应 力筋采用?s 15.20高强度低松弛钢绞线， pk f =1860MPa ， p E =1.95510MPa ?。pd f =1260MPa ，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。 C50混凝土空心板的ck f =32.4MPa ，tk f =2.65MPa ，td f =1.83MPa 。全桥空心板横断面布置如图所示，每块空心板截面及构造尺寸见图2。
装配式预应力混凝土简支空心板桥设计 设计资料 跨径：标准跨径m lk 00.10= 计算跨径=l 9.60m 桥面净宽:人行道） 中央分隔带）(12(175.32m m m ?++? 构造形式及尺寸选定 本实例桥面净宽为10.5m ，全桥宽采用11块预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm ，高62cm ，各板之间留有1cm 的空隙，每块空心板截面和构造尺寸见图 三、空心板截面几何特性计算 截面面积 A=99×62-2×38×8-4× 2 192 ?π-2×（ 21×7×2.5+7×2.5+2 1 ×7×5）=3174.3cm 2 截面重心位置 全截面对1/2板高处的静矩： S 1/2板高 =2×[21×2.5×7×（24+37）+7×2.5×（24+27）+21×7×5×（24-3 7 ）] =2181.7cm 2 铰缝面积 A 饺 =2×（21×7×2.5+7×2.5+2 1 ×7×5）=87.5cm 2 则毛截面重心离1/2板高的距离为 d=A S 板高2 1 =3.31747.2181=0.687cm ≈0.7cm=7mm （向下移） 铰缝重心对1/2板高处的距离为 饺d = cm 9.245 .877 .2181= 3、空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I 由图，设每个挖空的半圆面积为A ’ A ’=2d 81π=22cm 7.561388 1 =?π 半圆重心轴 s=0.2122d=0.2122×38=8.06cm=80.6mm 半圆对其自身重心轴O-O 的惯性矩为I ’ I ’=0.00686444cm 14304 3800686.0d =?= 则空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I 为 I= 143044-]7.083812 838[2-7.06299126299232 3???+????+?-2×567.1
8m实心简支板桥计算书
钢筋混凝土实心简支板桥设计计算书 2006年11月
一、设计资料 1、桥面跨径及桥宽： 标准跨径：根据实际情况及《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60 —2004 第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求，确定为标准跨径等于8m 的单跨钢筋混凝土实心简支板桥。 计算跨径：偏安全取L=8m 桥面宽度：双幅 2×4 m =8 m 2、设计荷载：公路Ⅱ级汽车荷载 其中车辆荷载根据实际情况进行提高如下： 车辆荷载的立面、平面尺寸图 （图中尺寸单位为m,荷载单位为kN ） (b ) 平 面 尺 寸 1.8 2.5 15.0 3.0 1.4 7.0 1.4 1.4 7.01.43.0(a ) 立 面 布 置 人群荷载不计。 3、设计安全等级： 三级 4、结构重要系数： 5、主要设计材料： （1）混凝土强度等级：主梁拟用30号，即Ｃ30；
MPa f ck 1.20=MPa f tk 01.2=MPa f cd 8.13= MPa f td 39.1= MPa E c 41000.3?= 人行道、栏杆无； 桥面铺装不计； 混凝土容重ｒ＝ 24kN/m3， 钢筋混凝土容重ｒ＝25kN/ m3。 （2）钢材初步选取：直径大于或等于12mm 时采用ＨRB335，指标： MPa f sk 335= MPa f f sd sd 280=' = MPa E s 5100.2?= 直径小于12mm 时采用Ｒ235钢筋，指标： MPa f sk 235= MPa f f sd sd 195=' = MPa E s 5101.2?= 6、设计依据 （1）《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 （2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ D62—2004 二、构造布置： 设计板厚0.50m= ，在 ～ ，符合规范要求， 设计截面尺寸见下图： 侧 面 图 单位：cm 50 400 平 面 图 单位：cm 400 800 三、几何特性计算
《混凝土课程设计报告》（钢筋混凝土空心板桥设计） 系别：土木工程 指导教师： 专业班级： 学生姓名： （课程设计时间：2015年1 月4日——2015年1 月10 日）
钢筋混凝土基本构件设计理论 课程设计任务书 一、目的要求 在学习《桥梁工程》之前，必须掌握《混凝土基本构件设计理论》，它是一门专业基础课，而且是进行桥梁设计时不可缺少的工具，必须能熟练进行钢筋混凝土构件的设计与计算。为了达到这一要求，特安排钢筋混凝土基本构件的课程设计，目的在于使同学能正确运用《混凝土基本构件设计理论》中的理论知识，通过系统地解决桥梁结构中钢筋混凝土空心板梁的设计计算，进一步牢固掌握钢筋混凝土受弯构件设计方法，以便为以后普通钢筋混凝土桥梁设计打下可靠的基础。 二、设计题目 钢筋混凝土简支空心板桥空心板设计。 三、设计资料 环境条件：I类环境条件 结构安全等级：二级。 1.某公路钢筋混凝土简支空心板桥空心板设计结构尺寸。 标准跨径：13.00m； 计算跨径：12.640m； 空心板全长：12.96m；
2.计算内力 （1）使用阶段的内力 13m板2号板 弯矩M（KN.m）剪力V(KN) 1/4截面1/2截面支点截面1/2截面 1 结构自重297.96 396.79 125.93 0 2 汽车荷载217.09 289.20 118.56 47.70 3 人群荷载29.52 39.36 9.8 4 3.28 （表中汽车荷载内力已计入汽车冲击系数） （2）施工阶段的内力 简支空心板在吊装时，其吊点设在距梁端a=500mm处，13m空心板自重在 =190.42k N·m，吊点的剪力标准值V0=71.98kN。跨中截面的弯矩标准值M k ，1/2 3.材料 主筋用HRB335级钢筋 f sd＝280N/mm2；f sk＝335N/mm2；E s＝2.0×105N/mm2。 箍筋用R235级钢筋 f sd＝195N/mm2；f sk＝235N/mm2；E s＝2.1×105N/mm2。 混凝土强度等级为C30 f cd＝13.8N/mm2；f ck＝20.1N/mm2；f td＝1.39N/mm2； f tk＝2.01N/mm2；E c＝3.00×104N/mm2。 四、设计内容 1、进行荷载组合，确定计算弯矩，计算剪力 2、采用承载能力极限状态计算正截面纵向主钢筋数量 3、进行斜截面抗剪承载力计算 4、全梁承载力校核 5、短暂状况下应力计算 6、进行正常使用极限状态的变形及裂缝宽度验算； 7、绘制钢筋配筋图 8、工程数量表的绘制 五、提交成果和设计要求
简支空心板桥梁加固改造的设计与施工 摘要：早期修建公路桥梁己无法满足运营要求，需要进行加固改造。本文以一空心板桥的加固改造为例，重点介绍加固改造的方法及设计要点，简要叙述了其施工方法。 关键词：组合空心板；加固改造 abstract:the early construction of highway bridge has been unable to meet the operational requirements, the need for reinforcement. this paper takes a hollow slab bridge reinforcement and reconstruction as an example, introduces the design method and reinforcement, briefly describes the construction method.keywords: composite hollow slab; reinforcement 中图分类号：u445.4文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013） 引言 随着时间的推移，很多早期建设的公路桥梁己无法满足运营要求。在桥梁使用期间，由于车辆，特别是超重车辆行驶，以及外界各种因素作用和影响，导致桥梁结构产生病害、出现缺陷，严重影响到桥梁正常使用。为了保证交通畅通，就需要对桥梁进行维修、加固和改造。对原有桥梁采取有效的改造措施，提高桥梁承载能力，对缓解交通压力及节省耗资能起到很好效果。桥梁和其他建筑物一样，其生命周期一般可分为建造、使用和老化三个阶段。公路桥梁
8m实心简支板桥计算 书
钢筋混凝土实心简支板桥设计计算书 2006年11月
一、设计资料 1、桥面跨径及桥宽： 标准跨径：根据实际情况及《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60— 2004 第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求，确定为标准跨径等于8m 的单跨钢筋混凝土实心简支板桥。 计算跨径：偏安全取L=8m 桥面宽度：双幅 2×4 m =8 m 2、设计荷载：公路Ⅱ级汽车荷载 其中车辆荷载根据实际情况进行提高如下： 车辆荷载的立面、平面尺寸图 （图中尺寸单位为m,荷载单位为kN ） (b ) 平 面 尺 寸 (a ) 立 面 布 置 人群荷载不计。 3、设计安全等级： 三级 4、结构重要系数： 5、主要设计材料：
（1）混凝土强度等级：主梁拟用30号，即Ｃ30； MPa f ck 1.20=MPa f tk 01.2=MPa f cd 8.13= MPa f td 39.1= MPa E c 41000.3?= 人行道、栏杆无； 桥面铺装不计； 混凝土容重ｒ＝24kN/m3， 钢筋混凝土容重ｒ＝25kN/ m3。 （2）钢材初步选取：直径大于或等于12mm 时采用ＨRB335，指标： MPa f sk 335= MPa f f sd sd 280='= MPa E s 5100.2?= 直径小于12mm 时采用Ｒ235钢筋，指标： MPa f sk 235= MPa f f sd sd 195='= MPa E s 5101.2?= 6、设计依据 （1）《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 （2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ D62—2004 二、构造布置： 设计板厚0.50m= ，在 ～ ，符合规范要求， 设计截面尺寸见下 图：
预应力空心板设计计算书 一、设计资料 1.跨径：标准跨径:??=16．00m；计算跨径l =15．56m 2.桥面净空：2X0.5m+9m 3.设计荷载:公路-?极荷载; 4.材料: 预应力钢筋：采用1×7 钢绞线,公称直径12.7mm；公称截面积98.7 mm 2 , f pk =1860Mpa，f pd =1260Mpa，E p =1.95×10 5 Mpa, 预应力钢绞线沿板跨长直线布置; 非预应力钢筋：采用HRB335, f sk =335Mpa, f sd =280Mpa;R235, f sk =235Mpa, f sd =195Mpa; 混凝土：空心板块混凝土采用C50，f ck =26.8MPa，f cd =18.4Mpa，f tk =2.65Mpa，f td =1.65Mpa。绞缝为C30 细集料混凝土；桥面铺装采用C30 沥青混凝土；栏杆为C25 混凝土。 5、设计要求：根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62 －2004）》要求，按A 类预应力混凝土构件设计此梁。 7、设计依据与参考书 《结构设计原理》叶见曙主编，人民交通出版社 《桥梁计算示例集》（梁桥）易建国主编，人民交通出版社 《桥梁工程》（1985）姚玲森主编，人民交通出版社 二、构造与尺寸 图1-1 桥梁横断面
三、毛截面面积计算（详见图1-2） A h=4688.28cm2 (一)毛截面重心位置 全截面静距：对称部分抵消后对1/2板高静距 S=4854.5cm3 铰面积：A铰=885cm2 毛面积的重心及位置为： d h=1.2cm (向下) 铰重心对1/2板高的距离： d铰=5.5cm (二)毛截面对重心的惯距 面积：A′=2290.2cm2 圆对自身惯距：I=417392.8cm4 由此可得空心板毛截面至重心轴的惯性矩： I=3.07X101om m4 空心板的截面抗扭刚度可简化为图1-3的单箱截面来近似计算I T=4.35X101omm4
整体式钢筋混凝土空心简支板 设计计算书 一、技术标准 1、 设计荷载： 行车道：城-A 级 人行道：3.0KN/m 2 2、 桥长： 根据实际情况及《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 第3.2.5条的新建桥梁跨径的要求，确定为跨径等于14.5m 的单跨钢筋混凝土空心简支板桥。桥梁全长43.5m ，跨径组合为三等跨3×14.5m 。 3、桥面宽度： 桥全宽20m ，中间双向四车道,两侧人行道 桥面横向布置为： 2×4 +12 =20 m 4m 人行道+12m 机动车道+4m 人行道 4、桥面横坡：双向1.5% 5、人行道横坡：1.5% 6、设计安全等级： 二级 7、结构重要系数： 0.1=o γ 8、主要设计材料： （1）混凝土强度等级：主梁拟用Ｃ30； MPa f ck 1.20=MPa f tk 01.2=MPa f cd 3.14= MPa f td 43.1= MPa E c 41000.3?= 混凝土容重ｒ＝24kN/m3， 钢筋混凝土容重ｒ＝25kN/ m3。 （2）钢材初步选取：直径大于或等于12mm 时采用HRB335级，指标： MPa f yk 335= MPa f f y y 300'== MPa E s 5100.2?= 直径小于12mm 时采用HPB235级钢筋，指标： MPa f yk 235= MPa f f y y 210'== MPa E s 5101.2?=
9、设计依据： （1）《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60—2004 （2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ D62—2004 （3） 城市桥梁设计荷载标准《CJJ 77－98》 二、结构简介： 三等跨混凝土简支空心板桥，桥梁全长3×14.5m=43.5m ，桥面宽度20m 。施 工方式为整体式现浇，在已有桥墩上设置支座。桥面横坡1.5%，梁高80cm ，顶板厚10cm ，底板厚10cm ，隔板厚度15cm 。隔梁及空心由跨中向支座对称布置，空心长度1m ，间距18cm ，横隔梁厚度为15cm ，两端设有端横隔梁，。 计算跨径: ()n o l l 05.1m in l ；计= mm l o 1190040011500=+= mm l n 12990129011700=+= 故: ()()mm l l n o 124951190005.112990m in 05.1m in l =?==；； 计 三、几何特性计算 截面面积：A=15.8425-25×0.282744=8.7739m 2