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。
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，累加时候挖空部分按负面积计算，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2
cm
A i
重心距上缘cm
Y i
面积矩 3
cm S i
个分块重心距截面重心cm
D i
4
2
,1cm D A I i
i ?=
各分块惯
性矩
4
1
cm I
1
-25 1.67 -41.75 42.79 -45774.6 -17.36 2 -700 35.00 -24500 9.46 -62644.1 -142916.
7
3 -350 46.67 -16334.5 -2.21 -1709.
4 -364.12 4 -50 71.67 -3583.
5 -27.21 -37109.2 -48.42 5 -282
6 40.00 -113040 4.46 -56213.
7 -635850 6
8415
42.50
393762.5
1.96 3559
2.4 5578302
7 5314 44.46
236262.75
-167768.6
4799105
预制中板挖空部分以后得到的截面积，其几何特性按以下公式计算。 毛截面面积∑∑-=ki i c A A A
对截面上缘面积矩 ∑∑-=)()(ki ki i i c y A y A S 毛截面重心至截面上缘距离c
c
s A S y =
毛截面对自身重心轴的惯性矩 ∑∑-=ki i c I I I 1）毛截面积
)
(64.445314
)67.7151067.4657035705267.155(40305.42851092cm A k =??+??+???+??-??-??=
π
2）毛截面重心至截面上边缘距离
)(64.445314
)67.7151067.4657035705267.155(40305.42851092cm A y A A S y i
i
i c c s =??+??+???+??-??-??=
=
=∑∑π
3）毛截面对重心轴的惯性矩
)(10631.44.46313366.16776847991054611cm I I I ?≈=-='
+=∑∑
四 作用效应计算
1.永久作用效应计算
1）空心板自重（一期恒载）
)/(285.132510531441m kN A g H =??==-γ
2）桥面系自重g 2(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，则全桥宽铺装每延米总重为
)(9.24230.705.0240.710.0m kN =??+??
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，则将以上重力均分给11块板，得每块空心板分摊的每延米桥面系重力为：
)(13.47)9.2420.2(2m kN g =÷+?= 3）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
)//(m kN g i
m l / )/(m kN M ? kN Q /
)8/(22/gl M l
)
32/3(24/gl M l
支点)
2/(0gl Q
)
4/(4/gl Q l
一期恒载1g 13.285 15.5 399.12 299.34 103.00 51.50 二期恒载2g
4.14
15.5
124.03
93.02
32.01
16.01
合计
1g +2g
17.425
15.5
523.15
392.36
135.01
67.51
2. 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。《通用规范》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。
1）汽车荷载横向分布系数计算
空心板跨中4/l 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4/l 点之间按直线内插求得。
（1）跨中和4/l 点的荷载横向分布系数计算 空心板的刚度参数222)(8.5)(4l
b
I I l b
GI EI r T T ??==
π 式中：T T I cm l cm b cm I ;1005.15;110;106.446?==?=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T I 。
图 4-1 计算T I 的空心板简化图
)(1083.7255.7225.122855.72854224462
22122cm t b t h h b I T ?=?+???=+=
代入刚度参数计算公式的刚度参数
017.001728.0)1550
110(1083.710361.48.5)(42
662
2≈≈???==l b
GI EI T πγ
按γ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γ=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 0.017
0.231 0.195 0.156 0.127 0.107 0.095
0.090 2 0.017
0.195 0.191 0.166 0.136 0.115 0.102
0.095 3 0.017
0.156 0.166 0.172 0.154 0.130 0.115
0.107 4 0.017
0.127 0.136 0.154 0.165 0.154 0.136
0.127
各板的荷载横向分布系数计算式为 η∑=2
1
q m 。
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303.0)098.0125.0160.0222.0(21
=+++=q m
2号板：汽车302.0)106.0136.0168.0194.0(21
=+++=q m
3号板：汽车300.0)119.0152.0171.0158.0(21
=+++=q m
4号板：汽车293.0)141.0164.0152.0129.0(2
1
=+++=q m
（2）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 500.000.12
1
=?=q m
2）横向分布系数沿桥跨的变化
支点到四分点的荷载分布按照直线内插进行，见下表
表 4-3 空心板的荷载横向分布系数
荷载
跨中至4
l 处
支点
公路Ⅰ级 0.303
0.500
2）汽车荷载内力计算
在计算跨中及4/l 截面的汽车荷载内力时，采用计算公式为
)
y p q (m 1i k k c i q m S +Ω+=ξμ）（
式中S —所示截面的弯矩或剪力 μ—汽车荷载的冲击系数
ξ—汽车荷载横向折减系数，8m 桥宽采用双车道，横向分布不折减，故
ξ=1.0；
c m —汽车荷载跨中横向分布系数
k
q —汽车车道荷载中，每延米均布荷载标准值
Ω—弯矩、剪力影响线的面积 i m —沿桥跨纵向与集中荷载位置时对应的横向分布系数
k
P —车道荷载中的集中荷载标准值，计算剪力事乘以系数1.2
i y —沿桥跨纵向与集中荷载位置时对应的内力影响线坐标值 （1）内力影响线面积计算
表4-4 内力影响线面积计算表
类型 截面
影响线面积 （㎡或m ）
影响线 图式
2/1M
031.3085.158/22===Ωl
l/4 2/1Q
938
.15
.155.05.05.08/=???==Ωl
1/2
1/2
4/1M
523
.22325.15332322=?==Ωl
3l/16
4/1Q
359.443
4321=??=Ωl
3/4
l/4
O Q
75.715.152
1
=??=
Ω 1
（2）公路II 级荷载计算
均布荷载 =k q 7.875 kN/m
集中荷载：计算弯矩效应时kN p k 222)55.15(5
50180
360180=-?--+
=
kN 5.16675.0222=?
计算剪力效应时kN p k 8.1995.1662.1=?= 3）计算冲击系数μ 空心板梁：C50混凝土E 取
m kN G m I m A m N c 29.13255314.0,046.0,5314.0,1055.342210=?===?。
()
22310355.181.929.13m Ns g G ?==
()Hz g G EI l f c 072.710355.1046
.01055.35.15214
.323
102
2=????=
=
π
330.00157.0ln 176.0=-=f μ 则 330.11=+μ
4）计算4/2/4/2/,,,l l l l Q Q M M ，（表3-12,3-13） 汽车荷载内力计算公式
)
y p q (m 1i k k c i q m S +Ω+=ξμ）（
计算结果如图4-5至图4-6所示。
表4-5 汽车荷载 4/2/4/2/,,,l l l l Q Q M M 计算表
图4-5 汽车荷载下计算跨中弯矩,剪力布载图
截面
荷载 )
(m
kN
q k
kN
k p
μ+1
m
y
Ω
)
.(m kN S
2
1
M
公路—II 级
7.875
166.5
1.330
0.303
30.031 355.309 3.875 4
1
M
22.523 266.464 2.906 2
1
Q
199.8
1.938 46.409 0.5 4
1
Q
4.359 74.222
0.75
图4-6 汽车荷载下计算L/4处弯矩布载图
5）计算支点截面汽车荷载最大剪力
计算支点剪力时，考虑荷载横向分布系数沿桥长的变化，总线最不利布载及相应的剪力影响线及横向分布系数值如图
图4-7 计算支点处剪力布载图
3作用效应组合
依据《通用规范》，公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态设计和正常使用极限状态进行效应组合。按承载能力极限状态设计时的基本组合为1.2?恒载作用效应+1.4?汽车荷载作用效应
按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合。
作用短期效应组合为：恒载作用效应标准值+0.7?汽车荷载作用效应标准值
（不考虑冲击）
作用长期效应组合为：恒载作用效应标准值+0.4?汽车荷载作用效应标准值（不考虑冲击）
《通用规范》规定，架构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合。各作用效应额分项系数及组合系数取1.0
个作用效应组合计算如下表
表4-6 空心板作用效应组合计算汇总表
作用类别序号作用种
类
弯矩剪力
四分点跨中支点跨中四分点
作用标准值1 结构自
重
392.36 523.15 135.01 0 67.51
2 汽车荷
载
266.464 355.309 161.13 46.409 74.222 S=1+2 658.824 878.459 296.14 46.409 141.732
基本组合3 1
2.1?470.832 627.78 162.01 0 81.01 4 2
4.1?373.050 497.433 25
5.582 64.973 103.911
S=3+4 843.882 1125.21
3
387.592 64.973 184.921
短期效应组合5 结构自
重
392.36 523.15 135.01 0 67.51
6
)
1(
)2(
7.0
μ
+
?
140.244 187.005 84.805 24.426 39.064 S=5+6 532.604 710.155 219.815 24.426 106.574
长期效应组合7 结构自
重
392.36 523.15 135.01 0 67.51
8
)
1(
)2(
4.0
μ
+
?
80.140 103.860 48.460 13.958 22.322
S=7+8 472.50 630.01 183.47 13.958 89.832
五 预应力钢筋设计
1.预应力钢筋截面积的估算
先张法预应力混凝土空心板桥的预应力钢筋采用mm j 2.15φ钢绞线，沿空心板跨径方向（桥梁纵向）采用曲线布置（在靠近支座处向上弯起）。设预应力钢筋的截面积为y A ，y A 一般由空心板的跨中截面内力控制。
预应力钢筋布置在空心板下缘，假设mm a p 50=，则预应力钢筋重心至毛截面重心的距离mm a h e p p 7.351507.4012/=-=-=
根据跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求，所需的有效预加力为
N W e A f W M N p tk S pc
94.8745401015.17.351531400165.27.01015.1/1016.710/17.0/8
86=?+?-??=+-≥
式中：A=53142cm ；W=
3561015.117.40/1063.42
/cm h I
?=?=;s M 为荷载短期效应弯矩作用设计值，m KN M s ?=16.710。
71?mm j 2.15φ钢绞线的公称截面面积为2139mm ，张拉控制应力取
MPa con 1395186075.0=?=σ，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则需要的钢绞线根数()6.5139
13952.0194
.874540=??-=
p n 根，现选用8根71?mm j 2.15φ作为预应
力筋，21112mm A y =。
2.预应力钢筋的布置
先张法预应力钢筋布置在空心板下缘，mm a p 50=，沿空心板跨长直线布置。
钢绞线的布置应满足《公预规》要求，即钢绞线净距不小于25mm ，端部设置长
度不小于150mm 的螺旋钢筋等。空心板跨中截面钢筋布置如图所示。
图5-1 空心板跨中截面普通钢筋和预应力钢筋布置图（单位：cm ） 3.普通钢筋数量的估算及布置 在预应力钢筋已经确定的情况下，可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋的数量，暂不考虑在受压区配置预应力筋。先按构造要求配置普通钢筋。
非预应力钢筋采用HRB335，MPa E MPa f s sd 5102,280?==。 按《公预规》()208.132640850546003.0003.0mm bh A s =-??=≥ 受拉区配筋228.13267.1407167mm mm A g >=Φ，钢筋面积。 该钢筋布置在空心板受拉边缘下缘一排40mm 处，即mm a s 40=。
六 换算截面几何特征计算
毛截面面积A=5314cm 2。毛截面重心距截面上缘距离44.46cm ，距截面下缘距离85-44.46=40.54cm 。
毛截面对重心的惯性矩为
4114.4631336cm I I I ='
+=∑∑
1. 换算截面面积
A 0=A h +（n y -1）A y +（n g -1）A g
=5314+（5.49-1）×11.12+（5.633-1）×14.077 =5429.122cm
A g ——受拉区普通钢筋面积，A g =14.077cm 2
n y ——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比，n y =5.49 n g ——非预应力钢筋弹性模量与混凝图弹性模量之比，n g =5.633
2. 换算截面重心位置
钢筋换算截面对毛截面重心的静距为
S g =（5.49-1）×11.12×（40.54-5）+（5.633-1)×14.077×(40.54-4) =4156.38cm 2
换算截面重心对毛截面重心的偏离
d h0=
766.012
.54294156.380g ==A S cm 换算截面重心至截面下缘距离
y 0下=40.54-0.766=39.774cm 换算截面重心至上缘距离
y 0上=44.46+0.766=45.226cm 预应力钢筋重心至换算截面重心的距离
e y =39.774-5=34.774cm
普通钢筋重心至换算截面重心的距离 e g =39.774-4=35.774cm
全部预应力钢筋和非预应力钢筋换算界面中心至构件换算截面重心轴的距离为
35.34A n A n e A n e n e y
y g g y
y y g g g =++=
A A 截面有效工作高度为 h 0=35.34+0.766+44.46=80.566cm 3. 换算截面的惯性矩
I 0=I h +A h 2h0
d +（n y -1）A y
e 2y +（n g -1）A g e 2
g =4780113.096cm 4 4. 截面抗弯模量
3
000855.12018139.77464780113.09y cm I W ===
下下 30
00917.105693226.45096
.4780113y cm I W ===
上
上
七 承载能力极限状态计算
1. 跨中正截面承载能力计算
将空心板截面换成等效工字型截面，其方法是，在保持截面面积、惯性矩、型心位置不变的条件下，将空心板的圆孔换算为边长为b h 的矩形空（如图所示）。
图7-1 空心板截面抗弯等效换算图（单位：cm ）
按面积相等 225.0D h b k k π=
按惯性矩相等 64122D h b k k π= 联立求解得 cm b k 39.54= cm h k 96.51= 等效工字型截面尺寸：
上下翼缘厚度 mm h h f f 2.165600)43(425,
=-== 腹板宽度
mm
b f 1.54614.3600)63(1090=?-=
首先按公式 ,
,,s sd f cd y pd s sd A f bh f A f A f +<+ 判断截面类型：
N A f A f y pd s sd 197458810012.111260100077.14280=??+??=+<
N bh f f cd 2.40335232.16510904.22,
=??=
所以属于第一类 T 型截面，计算时候应按宽度f b = 1090mm 的矩形截面来计算抗弯承载能力，按以下公式进行跨中正截面强度验算：
)2
(00x
h x b f M r f cd d -<
此时，受压区高度x 的计算公式为
x=（)10904.22/(10012.111260100077.14280???+??）=80.87 mm 解得 x=80.87 mm mm h b 264.32266.8054.00=?=<ε
将x=80.87带入跨中正截面强度验算公式计算该截面的抗弯承载能力
m
kN M r m
KN x
h x b f M d f cd ud ??=>?=?-???=-=213.11250.195.1510)5.087.8066.805(87.8010904.22)2
(00 计算结果表明，跨中截面抗弯承载能力满足要求。 2 .斜截面抗剪承载能力计算 （1）主梁截面尺寸验算 根据《公预规》，矩形 T 型 I 型截面的受弯构件，其抗剪强度应符合下列要求 0301051.0bh f V r cuk d -?<
公式中d V ----验算界面处的剪力组合设计值，有前表可查V=387.592 kN
cuk f ----边长为150mm 混凝土立方抗压强度，空心板为C50，f=50MPa b----等效工字截面腹板宽度，b=f b =546mm 0h =80.566cm 代入上式得kN V ud 64.158666.8051.546501051.03=????=-
kN kN V r d 64.158638705920.10
计算结果表明截面尺寸满足要求。 （2）验算是否需要根据计算配置箍筋 按《公预规》，中板
kN V r kN bh f d td 592.38770.728105.025.1003=>=??2-α
因此，可不进行斜截面抗剪能力的验算，仅需要按《公预规》进行构造配箍筋。
对照内力汇总表个计算截面控制设计的剪力值，为构造和施工方便，本设计预应力混凝土空心板不设置斜筋，故计算剪力全部由混凝土和钢筋承担。
采用直径为 10 的双肢箍筋（HRB335钢筋），则
208.15754.782mm A n A sv sv sv =?==
受弯构件中箍筋常按等间距布置，本题在跨中部位箍筋间距为150mm ，配箍率
%12.0%19.00019.0100
1.54608
.157min =>==?==
sv v sv sv bs A ρρ 支点截面向跨中方向不小于1倍梁高范围内，箍筋间距为100mm ，配筋率
%12.0%29.00029.0100
1.54608.157min =>==?==sv v sv sv bs A ρρ
八 预应力损失计算
本例预应力钢筋采用直径为15.2mm 的1×7股钢绞线，E p =1.95×105MPa ，?pk =1860MPa ,控制应力取σcon=0.75×1860=1395MPa 。
1.锚具变形、回缩引起的预应力损失2l σ
预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度，设张拉支座的长L=50m ，采用一端张拉及夹片式锚具。
P l E L
L
∑?=2σ
式中 L ?——钢筋回缩值，从《公预规》表6.2.3查得L ?=4mm; L ——预应力钢筋的有效长度，取L=50m 。
则 2l σ=)(6.151095.110
504
55
MPa =??? 2.加热养护引起的温差损失3l σ
先张法预应力混凝土空心板桥采用加热养护的方法，为减少温差引起的预应力损失，采用分阶段养护措施。设控制预应力钢绞线与台座之间的最大温差
t ?=15c o
,则
)(3015223MPa t l =?=??=σ 3.由于钢绞线应力松弛引起的预应力损失5l σ 5l σ =pe pk
pe
f σσ?ξ)26.052
.0(-
其中张拉系数一次张拉时9.0=?，预应力钢绞线松弛系数3.0=ξ。pe
σ为传力锚固时的钢筋应力，由《公预规》第6.2.6条，对于先张法构件
)(4.13796.1513952MPa l con pe =-=-=σσσ 代入计算式，得
MPa l 79.464.1379)26.01860/4.137952.0(3.09.05=?-???=σ 4.混凝土弹性压缩引起的预应力损失4l σ pe EP l σασ?=4
式中 pe α_____为预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，
49.5==y EP n α；
pe σ____在计算钢筋重心处，由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力（MPa ），其值为
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
一、混凝土空心板桥的应用现状 （一）从结构形式上 目前，国内公路及城市道路，尤其是平原，桥梁净空和桥台填土高度受限制的地区，PC简支空心板桥应用很广，其常用跨径为20～30m，并多采用桥面连续；连续板桥由于多用于净空受限的跨线桥及立交桥匝道桥，多数属于弯、坡、斜桥，为降低梁高，常采用普通钢筋混凝土现浇实心板结构，其跨径一般不超过30m，如进来在城市立交中采用的无梁板桥，就属于这一类型。 （二）从施工工艺角度 由于先张法CP梁、板桥具有施工周期短，工序简洁、节省材料、耐久性好、维修养护量少等特点，在国内外均得到了广泛应用。但是，由于在我国多采用直线布筋，常用跨径一般限于20～35米，其中空心板板桥一般不超过25m，远远落后于国外广泛采用的折线配筋方式，如前苏联设计的先张梁跨度达到了69.2m，而向美、日等发达国家也多使用折线配筋的先张梁。 二、预应力混凝土空心板的特点 （一）预应力混凝土空心板的主要结构形式 立面布置上，有简支板和连续板两种结构。简支板结构简单，缺点是在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，行车颠簸，需要设置伸缩缝或桥面连续，难以保障行车舒顺，而桥面连续也容易破坏。连续板结构无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重；主要缺点是结构较复杂，当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，往往要在工费昂贵的支架上现浇，工期较长。 此外，作为折中方案的“先简支后连续”，即发挥了两者的优点，又克服了它们各自的缺点，可以先按简支梁规模化施工，后用湿接缝把相临跨的梁块连接成连续梁从而得到连续梁优越的使用效果。 图1 空心板横截面形式 空心板在横断面挖空部分可以采用圆形、端部圆形、矩形、侧面和底面呈直线而顶部呈拱形等（如图1，图2）。空心板梁截面抗弯效率指标值随挖空率而变化，一般为0.4～0.55，在综合考虑结构受力和简化施工的前提下，常采用抗弯效率指标值较大的截面。成孔方式多采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如高强复合薄壁管（GBF）等材料。 图2 空心板横截面形式 （二）预应力混凝土空心板的优点 总结起来，预应力混凝土空心板具有以下优点：（1）构造简单，工艺成熟，多数施工单位都可操作；（2）可以工厂化预制，现场装配，施工简便迅速，便于质量控制和降低成本；（3）体积小、重量轻、便于吊装；（4）建筑高度小，不受填土高度限制；（5）对地基条件要求不高；（6）遭受破坏后易于修复。 三、预应力混凝土空心板施工问题 （一）减小温度收缩应力的办法 转换梁的约束过大，限制了混凝土早期成形时的收缩，加之水化热的降温收缩，很容易引起混凝土的开裂。为了减小温度收缩应力，应尽可能地减少转换梁的约束。例如在本工程中，不宜用摩擦系数较大的混凝土垫层充当转换梁的底模，建议施工时在转换梁下设置光滑平整的木质模板，在模板上均匀涂刷脱模剂，模板内侧铺设防水塑料布，这样防水塑料布既能起到防止水分过分流失的目的，使混凝土得到较好的养护，又能使混凝土和底模的摩擦系数减小，给混凝土充分的空间收缩。另外，钢骨柱和转换梁的整浇是结构上的要求，是不可更改的，但设计中是按铰结点计算的，所以完全可以采用二次浇筑的办法，将转换梁和钢骨柱分开浇筑。转换梁的宽度比钢骨柱的柱宽大，所以可以在钢骨柱中的钢骨处设置封闭的铁皮内模并可以用波纹管与外界相连。铁皮内模可将钢骨与转换梁第一次浇筑的混凝土分离出来，待第一次浇筑的混凝土收缩变形
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：