土木工程(路橋)畢業(yè)設(shè)計說明書

1、山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）1 工程概況1.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)公路等級：二級公路，設(shè)計車速80m/h。設(shè)計荷載：公路-級汽車荷載。橋面寬度：凈-7.5m+20.5m護(hù)欄。橋面坡度：雙向橫坡 1.5%，不設(shè)縱坡。1.2 地質(zhì)資料1.2.1 工程地質(zhì)概況該地區(qū)屬于濱海相海陸交互沉積地貌，地形基本平坦。場地表層為人工堆積雜填土，其下為亞粘土、細(xì)沙、中沙交替分布，該橋橋位場地土屬中軟土，場地類別為類。1.2.2 場地地震效應(yīng)擬建場地的基本地震烈度為度，地層分布較均勻穩(wěn)定，在震動作用下不會發(fā)生地震液化現(xiàn)象，屬建筑抗震一般地段，比較適宜本工程的建設(shè)。1.3 水文資料小長河為一條季節(jié)性河流，枯水期斷流，汛期流

2、量較小，持續(xù)時間短。一般沖刷線高程 -1.62m；最大沖刷線高程3.12m。橋址區(qū)地表水及地下水為對砼具弱腐蝕性，對砼中的鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。年平均相對濕度：75%。2 初步設(shè)計2.1 工程概況初步分析本設(shè)計中橋梁總跨徑50m，屬于中橋，無特殊結(jié)構(gòu)要求和不良地質(zhì)情況。對于中小跨徑公路橋，上部結(jié)構(gòu)大多采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁式結(jié)構(gòu)。該類結(jié)構(gòu)具有能夠就地取材、耐久性好、適應(yīng)性強(qiáng)、施工方便等優(yōu)點。其中，尤以預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋優(yōu)勢更為明顯，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用大大降低了梁高，提高了跨越能力，使建橋技術(shù)和運(yùn)營質(zhì)量均產(chǎn)生了較大飛躍。從主梁橫截面形式上分，混凝土梁式橋可分為板橋、肋梁橋（例如：t形梁橋

3、）和箱形梁橋。板橋構(gòu)造形式簡單、技術(shù)成熟、施工方便；肋梁橋顯著減輕了自重，使跨越能力提高；箱梁抗彎、抗扭能力強(qiáng)，適于較大跨徑體系。從受力特點上分類，混凝土梁式橋分為簡支梁（板）橋、連續(xù)梁（板）橋和懸臂梁（板）橋。簡支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu)，受力和構(gòu)造形式簡單，應(yīng)用廣泛；連續(xù)梁橋?qū)俪o定結(jié)構(gòu)，跨越能力大，適用于橋基良好的場合；懸臂梁橋?qū)凫o定結(jié)構(gòu)，但因其行駛狀況不良，目前已較少采用。按施工方法分類，可分為預(yù)制裝配式和整體現(xiàn)澆式。裝配式施工方便，不受季節(jié)影響； 整體現(xiàn)澆式整體性好，但不利天氣會給施工帶來很大影響。由工程地質(zhì)勘察報告知，該工程位于沖積平原上，場地土屬中軟土。對于中軟土地基，下部結(jié)構(gòu)多采用柱式

4、橋墩、鉆孔灌注樁，橋臺多采用埋置式樁柱式橋臺。柱式墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式，其自重輕，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，施工方便、快捷，外觀輕穎美觀，橋墩布設(shè)靈活性大等優(yōu)點。對于基礎(chǔ)，由于擴(kuò)大基礎(chǔ)對地基承載力要求高，而且對環(huán)境影響大，故對于該類橋，宜采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。從以上分析，初選橋梁形式為：上部采用裝配式梁式結(jié)構(gòu)（預(yù)制空心板或t梁），下部采用柱式橋墩、鉆孔灌注樁。2.2 預(yù)選方案設(shè)計方案的選擇，應(yīng)綜合考慮適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、安全及施工難易等方面因素，合理選擇上部構(gòu)造型式、下部構(gòu)造型式、分孔型式等，以最終確定最佳實施方案。對于本橋，提出以下三種預(yù)選方案：2.2.1普通混凝土簡支t梁橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制

5、混凝土t型梁，主梁簡支、橋面鋪裝連續(xù)，跨徑316m=48m。主梁全長15.96m，梁端設(shè)4cm伸縮縫。橫橋向采用4片主梁，梁間距2.1m，中間含0.5m現(xiàn)澆段，中主梁翼緣寬1.6m，邊主梁翼緣寬1.9m（外側(cè)懸臂加長0.3m）。下部采用鉆孔灌注樁、雙柱式墩（臺）。墩直徑為1.0m，樁直徑1.2m，橋臺樁柱直徑1.2m。2.2.2預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t梁橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁，主梁簡支、橋面鋪裝連續(xù)，跨徑316m=48m。主梁全長15.96m，梁端設(shè)4cm伸縮縫。橫橋向采用4片主梁，梁間距2.1m，中間含0.5m現(xiàn)澆段，中主梁翼緣寬1.6m，邊主梁翼緣寬1.9m（外側(cè)懸臂加長0.3m）

6、。下部采用鉆孔灌注樁、雙柱式墩（臺）。墩直徑為1.0m，樁直徑1.2m，橋臺樁柱直徑1.2m。2.2.3預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板上部采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，先張法，主梁簡支、橋面鋪裝連續(xù)，跨徑316m=48m。主梁全長15.96m，梁端設(shè)4cm伸縮縫。橫橋向采用8片空心板，中板寬0.99m，邊板寬0.995+0.25（懸臂）=1.245m，板底預(yù)留逢1cm。下部采用鉆孔灌注樁、雙柱式墩（臺）。墩直徑為1.0m，樁直徑1.2m，橋臺樁柱直徑1.2m。2.3方案比選 方案必選方案比選項普通混凝土簡支t梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板適用性 施工方便；結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化?？缭侥芰Υ?；結(jié)

7、構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化；施工方便。構(gòu)造形式簡單；廣泛適用于中橋；架設(shè)方便；施工技術(shù)成熟。經(jīng)濟(jì)性梁截面尺寸較大；用鋼量大。用鋼量介于方案1和3之間建筑高度較?。挥娩摿枯^t梁小。安全性一般安全，行車方便安全美觀性梁高較大，影響美觀性一般一般其它方面需要大面積預(yù)制場地和吊裝設(shè)備需要大面積預(yù)制場地和吊裝設(shè)備比t梁更易堆放和吊裝經(jīng)以上各方面的綜合比較，選定最優(yōu)方案為方案裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 設(shè)計資料3.1.1跨徑標(biāo)準(zhǔn)跨徑，計算跨徑：，主梁全長。3.1.2橋面凈空，設(shè)計車速80km/h。3.1.3設(shè)計荷載公路-級汽車荷載。3.1.4材料預(yù)應(yīng)力鋼筋采用鋼絞線；非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用hrb335

8、，r235；空心板采用c40混凝土；鉸縫采用c40細(xì)集料混凝土；橋面鋪裝為：10cmc40防水混凝土 + fyt-1型防水層 + 9cm瀝青混凝土；欄桿采用c30號混凝土。3.1.5設(shè)計依據(jù)（1）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（jtg d60-2004）；（2）公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（jtg d64-2004）；（3）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（jtj024-85）；（4）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（jtg b03-2003）；（5）公路工程抗震設(shè)計規(guī)范（jtj004-89）；（6）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（jtj043-2000）。3.2 構(gòu)造形式及尺寸選定該橋橋面凈空設(shè)為凈-7.5+20.5（護(hù)

9、欄），全橋?qū)挷捎?塊c40預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼空心板，中板寬99cm，邊板寬99.5cm+25cm（懸臂部分）=124.5cm，板高70cm，空心板全長15.96m。預(yù)應(yīng)力鋼絞線沿板跨長直線布置，采用先張法施工工藝。中板橫截面構(gòu)造如圖3.1，邊板橫截面構(gòu)造如圖3.2。圖3.1 中板橫斷面（單位：cm） 圖3.2 邊板橫斷面（單位：cm）3.3 毛截面幾何特性計算3.3.1 毛截面面積a1=0.555=12.5cma2=555=275cma3=0.5505=125cma4=0.5510=25cma5=3.142525=1962.5cmah=4530cm3.3.2 毛截面的中心位置3.3.3 毛截面對重心

10、的慣距ih=0.0224cm3.4 作用效應(yīng)計算3.4.1 永久作用效應(yīng)（恒載）計算3.4.1.1空心板自重（第一階段結(jié)構(gòu)自重）中板：邊板：3.4.1.2橋面系自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）欄桿（單側(cè)）：橋面鋪裝： 10cmc40防水混凝土 + 9cm瀝青混凝土每塊空心板分?jǐn)偟降拿垦用讟蛎嫦抵亓椋?.4.1.3鉸縫自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）故得，空心板每延米總重力為：中板：（第一階段結(jié)構(gòu)自重）（第二階段結(jié)構(gòu)自重）邊板：（第一階段結(jié)構(gòu)自重）（第二階段結(jié)構(gòu)自重）表3.2 永久作用效應(yīng)匯總表項目作用種類作用（kn/m）計算跨徑l（m）作用效應(yīng)m（knm）作用效應(yīng)v（kn）跨中1/4跨支點1/4跨中板10.

11、63415.60323.49242.6182.9541.479.05515.60275.45206.5970.6335.3119.68915.60598.94449.20153.5776.79邊板12.79215.60389.13291.8599.7849.899.05515.60275.45206.5970.6335.3121.84715.60664.59498.44170.4185.20注：表中。3.4.2 可變作用效應(yīng)計算本橋為野外公路橋，未設(shè)人行道，不必計算人群荷載。汽車荷載采用公路-級。3.4.2.1汽車荷載橫向分布系數(shù)計算：在空心板跨中及1/4跨徑處采用鉸接板法計算，支點處采用杠桿

12、法計算，在支點1/4跨之間按直線內(nèi)插求得。a. 跨中及1/4跨徑處（鉸接板法）：空心板剛度參數(shù)： （式3.1）計算抗扭剛度，中板、邊板可分別簡化如下（粗實線所示）：圖3.4 計算空心板截面簡化圖（單位：cm）中板：邊板：由前面計算知：中板：邊板：將以上數(shù)據(jù)代入式3-1，得中板：邊板：根據(jù)所求剛度參數(shù)查橋梁工程附錄“鉸接板荷載橫向分布影響線豎標(biāo)表”，取8塊板情況，p402。中板（27號板），邊板（1號、8號板），在及間線性內(nèi)插，得14號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值，列于下表：表3.3 各板荷載橫向分布影響線坐標(biāo)值表位置編號1234567810.010.1910.1680.1420.1

13、220.1070.0960.0890.0850.020.2390.1970.1510.1170.0930.0760.0660.0610.015760.2190.1850.1470.1190.0990.0840.0760.07120.010.1680.1650.1480.1270.1110.1000.0920.0890.020.1970.1930.1630.1270.1010.0830.0710.0660.015390.1840.1800.1560.1270.1060.0910.0810.07730.010.1420.1480.150.1370.1200.1080.1000.0960.020.1

14、510.1630.1680.1470.1160.0960.0830.0760.015390.1470.1560.1600.1420.1180.1020.0910.0850.010.1220.1270.1370.1430.1340.120.1110.1070.020.1170.1270.1470.1580.1420.1160.1010.0930.015390.1190.1270.1420.1510.1380.1180.1060.099將表中的值按一定比例繪于各號板的軸線下方，連成光滑曲線，則得14號梁的荷載橫向分布影響線，如圖3.5所示：圖3.5 荷載橫向分布影響線各板橫向分布系數(shù)計算如下：1號

15、板：（如圖3.5所示，按2列車布設(shè)，下同。）2號板：3號板：4號板：b. 支點處（杠桿法）支點處橫向分布系數(shù)按杠桿原理法計算，如圖3.6：圖3.6 支點處荷載橫向分布影響線1號板：2號板：3、4號板布載方式同2號板，為最不利狀態(tài)，橫向分布系數(shù)為c. 支點到1/4跨徑處的荷載橫向分布系數(shù)由線性內(nèi)插求得。空心板的荷載橫向分布系數(shù)匯總于下表：表3.4 空心板的橫向分布系數(shù)作用位置板號支點l/4跨中10.370.2780.27820.50.2740.27430.50.2710.27140.50.2630.2633.4.2.2汽車荷載沖擊系數(shù)計算橋規(guī)規(guī)定，汽車沖擊系數(shù)的計算采用以結(jié)構(gòu)基頻為主要影響因素的

16、計算方法。對于簡支板橋，結(jié)構(gòu)基頻為： 。中板：c40混凝土彈性模量，跨中截面慣距，計算跨徑，每延米結(jié)構(gòu)自重，分別代入公式：邊板：c40混凝土彈性模量，跨中截面慣距，計算跨徑，每延米結(jié)構(gòu)自重，分別代入公式：當(dāng)時，。，所以取作為設(shè)計值。，汽車荷載沖擊系數(shù)：。3.4.2.3 車道荷載效應(yīng)計算公路-級車道荷載由均布荷載和集中荷載組成：（計算剪力時）計算車道荷載引起的空心板跨中、l/4跨徑處、支點截面的效應(yīng)時，均布荷載滿布于使空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載只作用于影響線一個最大峰值處。見圖3-7、圖3-8、圖3-9。計算跨中、l/4跨徑處車道荷載效應(yīng)時，跨中橫向分布系數(shù)按邊板值最不利情況計

17、算；計算支點處時，各截面橫向分布系數(shù)按3-4號板分別取值計算。a. 跨中截面圖3.7 空心板跨中截面內(nèi)力影響線及加載圖彎矩：1)不計汽車沖擊2）計入汽車沖擊剪力：1）不計汽車沖擊2）計入汽車沖擊 b. l/4截面圖3.8 空心板l/4跨徑截面內(nèi)力影響線及加載圖彎矩：1)不計汽車沖擊2）計入汽車沖擊剪力：1)不計汽車沖擊2）計入汽車沖擊c. 支點截面支點處彎矩為0，只計算剪力。需考慮各板橫向分布系數(shù)延空心板跨長的變化。圖3.9 支點截面剪力計算簡圖不計汽車沖擊1號板（邊板）： 同樣計算方法可得，2、3、4號板的剪力分別為：129.09kn、128.95kn、128.57kn。計入汽車沖擊即將上步

18、數(shù)值乘以倍，代入數(shù)值得1、2、3、4號板的剪力分別為：121.94kn、158.86kn、158.69kn、158.22kn。表3.5 車道荷載效應(yīng)匯總表板號是否計入汽車沖 擊彎矩m（kn-m）剪力v（kn）支點l/4跨中支點l/4跨中1否0197.78263.7099.0955.1034.59是0243.39324.51121.9467.8042.572否0197.78263.70129.0955.1034.59是0243.39324.51158.8667.8042.573否0197.78263.70128.9555.1034.59是0243.39324.51158.6967.8042.57

19、4否0197.78263.70128.5755.1034.59是0243.39324.51158.2267.8042.57控制設(shè)計值邊板（1號）否0197.78263.7099.0955.1034.59是0243.39324.51121.9467.8042.57中板（2號）否0197.78263.70129.0955.1034.59是0243.39324.51158.8667.8042.573.4.3 作用效應(yīng)組合按橋規(guī)，公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，并用于不同的計算項目。3.4.3.1按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時基本組合表達(dá)式為：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋?qū)僦?/p>

20、橋，?。恍?yīng)組合設(shè)計值；永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；汽車荷載效應(yīng)（含沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值。3.4.3.2按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，采用以下兩種效應(yīng)組合：作用短期效應(yīng)組合作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；不計沖擊的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。作用長期效應(yīng)組合，式中各符號意義同上。3.4.3.3當(dāng)需進(jìn)行彈性階段截面應(yīng)力計算時，各作用效應(yīng)的分項系數(shù)及組合系數(shù)均取為1.0，此時效應(yīng)組合表達(dá)式為：標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合設(shè)計值；永久作用效應(yīng)、汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值。表3.6 1號板（邊板）作用效應(yīng)組合計算匯總表作用種類彎矩m（kn-m）剪力v（kn）l/4跨中支點l/4跨中作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值永久作用效應(yīng)g()49

21、8.44664.59170.4185.200可變作用效應(yīng)（車道荷載）不計沖擊（）197.78263.7099.0955.1034.59計入沖擊（）243.39324.51121.9467.8042.57承載能力極限狀態(tài)基本組合（）1.2 (1)598.13797.51204.49102.2401.4 (2)340.75454.31170.7294.9259.60(1)+(2)938.871251.82375.21197.1659.60正常使用極限狀態(tài)作用短期效應(yīng)組合（） (3)498.44664.59170.4185.20 (4)138.45184.5969.3638.5724.21(3)+(

22、4)636.89849.18239.77123.7724.21荷載長期效應(yīng)組合（） (5)498.44664.59170.4185.20 (6)79.11105.4839.6422.0413.84(5)+(6)577.55770.07210.05107.2413.84彈性階段截面應(yīng)力計算標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合s (7)498.44664.59170.4185.20 (8)243.39324.51121.9467.8042.57=(7)+(8)741.83989.10292.35153.0042.57表3.7 2號板（中板）作用效應(yīng)組合計算匯總表作用種類彎矩m（kn-m）剪力v（kn）l/4跨中支點l/

23、4跨中作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值永久作用效應(yīng)g()449.20598.94153.5776.790可變作用效應(yīng)（車道荷載）不計沖擊（）197.78263.70129.0955.1034.59計入沖擊（）243.39324.51158.8667.8042.57承載能力極限狀態(tài)基本組合（）1.2 (1)539.04718.73184.2892.1501.4 (2)340.75454.31222.4094.9259.60(1)+(2)879.791173.04406.69187.0759.60正常使用極限狀態(tài)作用短期效應(yīng)組合（） (3)449.20598.94153.5776.790 (4)138.45184.

24、5990.3638.5724.21(3)+(4)587.65783.53243.93115.3624.21荷載長期效應(yīng)組合（） (5)449.20598.94153.5776.790 (6)79.11105.4851.6422.0413.84(5)+(6)528.31704.42205.2198.8313.84彈性階段截面應(yīng)力計算標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合s (7)449.20598.94153.5776.790 (8)243.39324.51158.8667.8042.57=(7)+(8)692.59923.45312.43144.5942.573.5 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置3.5.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量

25、估算按正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預(yù)加力，對于部分預(yù)應(yīng)力a類構(gòu)件，短期荷載效應(yīng)下，應(yīng)滿足：初步設(shè)計時，近似取，帶入上式得本設(shè)計中，c40混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：，短期彎矩效應(yīng)組合：，；毛截面面積：a(中板)=0.409m2，a(邊板)=0.492m2；抗彎慣矩：，；假設(shè)，則預(yù)應(yīng)力筋重心對毛截面中心軸的偏心距：，。將各數(shù)值帶入上式得：則所需預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積：中板、邊板均采用17股鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋，直徑12.7mm，截面面積98.7mm2,。按公預(yù)規(guī)，張拉控制應(yīng)力，取，預(yù)應(yīng)力損失總和近似假定為20%的張拉控制應(yīng)力。則所需預(yù)應(yīng)力筋截面面積為：中板采用15根鋼絞線，則實配預(yù)應(yīng)力筋總面積，滿

26、足要求。邊板采用16根鋼絞線，則實配預(yù)應(yīng)力筋總面積，滿足要求。3.5.2預(yù)應(yīng)力筋的布置中板、邊板分別采用15根和16根鋼絞線布置在空心板下緣，沿空心板跨長之線布置，見圖3-10。預(yù)應(yīng)力筋布置應(yīng)滿足公預(yù)規(guī)要求，鋼絞線凈距不小于25mm，端部設(shè)置長度不小于150cm的螺旋鋼筋等。圖3.10 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（單位：cm）3.5.3 普通鋼筋數(shù)量的估算及布置3.5.3.1等效截面換算將空心板截面按照等面積、等慣性矩和形心不變的原則換算成工字形截面。換算方法如下：a. 中板按面積相等： 按慣性矩相等： 聯(lián)立求解上述兩式得：，這樣，在空心板截面高度、寬度以及圓孔的形心位置都不變的條件下，等效工字

27、形截面尺寸為：上翼板厚度： 下翼板厚度： 腹板厚度： 圖3.11 中板等效工字型截面（單位：cm）b. 邊板計算方法同中板，過程如下： ，解得：，等效工字形截面尺寸為：，。圖3.12 邊板等效工字型截面(單位：cm)3.5.3.2 普通鋼筋估算a. 中板普通鋼筋選用hbr335，。c40混凝土，承載能力極限狀態(tài)跨中彎矩，。設(shè)受壓區(qū)高度為x，假設(shè)，即中和軸確實在翼緣板之外。上翼緣混凝土能提供的抗彎慣矩：確定受壓區(qū)高度x：，代入數(shù)值解得，可見中和軸確實在翼緣板之外。普通鋼筋的面積需滿足：采用414，滿足要求。普通鋼筋414布置在中板下緣一排，沿板跨長直線布置，鋼筋重心至板下緣4.5cm處，即。b.

28、 邊板承載能力極限狀態(tài)跨中彎矩，其它參數(shù)同中板。設(shè)受壓區(qū)高度為x，假設(shè)，即中和軸確實在翼緣板之外。，代入數(shù)值，解得，可見中和軸確實在翼緣板之外。普通鋼筋的面積需滿足： 普通鋼筋選用hbr335，采用314，滿足要求。普通鋼筋314布置在邊板下緣一排，沿板跨長直線布置，鋼筋重心至板下緣4.5cm處，即。3.6 換算截面幾何特性計算3.6.1 中板3.6.1.1 換算截面面積3.6.1.2換算截面重心位置所有鋼筋換算截面對空心板毛截面重心的靜矩為： 換算截面重心到毛截面重心的距離為：則換算截面重心至空心板截面下緣、上緣的距離分別為：，換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋重心的距離分別為：，3.6.1

29、.3 換算截面慣性矩3.6.1.4 換算截面彈性抵抗矩下緣：上緣：3.6.2 邊板3.6.2.1 換算截面面積3.6.2.2 換算截面重心位置所有鋼筋換算截面對空心板毛截面重心的凈矩為： 換算截面重心到毛截面重心的距離為：則換算截面重心至空心板截面下緣、上緣的距離分別為：，換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋重心的距離分別為：，3.6.2.3 換算截面慣性矩3.6.2.4 換算截面彈性抵抗矩下緣：上緣：3.7 承載能力極限狀態(tài)計算3.7.1 中板3.7.1.1 跨中正截面抗彎承載力計算預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的合力作用點到截面底邊的距離：；截面有效高度：。采用等效工字形截面來計算，參見圖3-11。判斷

30、截面類型：，所以屬于第二類t形截面。計算受壓區(qū)高度x：，代入數(shù)值，可見，滿足。將x代入下式得出跨中截面的抗彎承載力：可見，跨中截面抗彎承載力滿足要求。3.7.1.2 斜截面抗剪承載力計算a. 截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核根據(jù)公預(yù)規(guī)第5.2.9條，矩形、t形和i形截面的受彎構(gòu)件，其抗剪截面應(yīng)符合下列要求： 驗算截面取距支點h/2處，該處剪力組合設(shè)計值由表3-7中支點和跨中剪力線性內(nèi)插求得：；等效工字形截面腹板寬度。將各數(shù)值代入上式得：表明空心板截面尺寸滿足要求。按公預(yù)規(guī)第5.2.10條：若滿足，可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力的驗算，僅需要按第9.3.13條構(gòu)造要求配置箍筋。 圖3.13 剪力包絡(luò)圖可見，由

31、支點向跨中方向的一段距離內(nèi)需要按計算要求配置抗剪箍筋，如圖3-13所示。為構(gòu)造和施工方便，本設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土空心板不設(shè)斜筋和彎起筋，計算剪力全部由混凝土和箍筋承擔(dān)。斜截面抗剪承載力按下式計算：式中，各數(shù)值按公預(yù)規(guī)5.2.7條規(guī)定取用：，縱向鋼筋配筋率：，箍筋選用雙肢10型（hrb335級鋼筋），。各參數(shù)代入上式得： 解得，箍筋的配筋率：。又 ，則箍筋間距：取箍筋間距為配箍率：，滿足公預(yù)規(guī)9.3.13條最小配箍率規(guī)定。按公預(yù)規(guī)要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距取為100mm。該范圍定為1m（大于一倍梁高0.7m）。圖3.14 中板箍筋布置圖（單位：cm）對于按構(gòu)造配筋的區(qū)段

32、，仍選用雙肢10型（hrb335級鋼筋），取間距為200mm，可滿足規(guī)范要求。箍筋沿板跨長布置如圖3-14所示。b. 斜截面抗剪承載力計算由圖-14，選取以下兩個位置進(jìn)行斜截面抗剪承載力計算：距支座中心h/2=350mm處截面，距跨中距離：x=7450mm；距跨中距離：x=6900mm處截面（箍筋間距變化處）。計算截面的剪力組合設(shè)計值，可按表3-7由跨中和支點的設(shè)計值內(nèi)插得到，結(jié)果列于下表：表3.8 各計算截面的剪力組合設(shè)計值截面位置x(mm)支點x=7800x=7450x=6900跨中x=0剪力組合設(shè)計值406.69391.12366.6459.60.距支座中心h/2=350mm處截面，即x

33、=7450mm處。斜截面抗剪承載力：式中， ，。各參數(shù)代入上式得：，抗剪承載力滿足要求。.距跨中距離：x=6900mm處截面（箍筋間距變化處）。，其它參數(shù)與相同。斜截面抗剪承載力： ，抗剪承載力滿足要求。計算表明，均滿足斜截面抗剪承載力要求。3.7.2邊板對于邊板，計算方法和步驟與中板相同，經(jīng)驗算，跨中截面正截面抗彎承載力滿足要求；配置箍筋情況與中板一致，經(jīng)斜截面抗剪承載力計算，能滿足要求。3.8 預(yù)應(yīng)力損失計算按公預(yù)規(guī)規(guī)定，直徑12.7mm的17股鋼絞線，張拉控制應(yīng)力取為：。3.8.1錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼絞線的有效長度取為張拉臺座的長度，設(shè)臺座長，采用一段張拉及夾片式錨具

34、，有頂壓時，則：3.8.2加熱養(yǎng)護(hù)引起的損失先張法預(yù)應(yīng)力空心板采用加熱養(yǎng)護(hù)的方法，為減少溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失，采用分階段養(yǎng)護(hù)措施。設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線與臺座之間的最大溫差，則：3.8.3預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的損失根據(jù)公預(yù)規(guī)規(guī)定，采用超張拉工藝，其計算公式為：=張拉系數(shù)，低松弛系數(shù)，1860mpa，傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力： =1304-15.6=1286.4 mpa，代入公式：3.8.4混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失對于先張法構(gòu)件，由混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失為：式中，預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量的比值：中板：，邊板：，于是得中板、邊板預(yù)應(yīng)力損失分別為：3.8.5混凝土收縮徐變引起的應(yīng)力損失根據(jù)公預(yù)規(guī)公

35、式（6.2.7-1）有：3.8.5.1中板a. 受拉區(qū)全部縱筋的含筋率：。，式中：，。代入數(shù)值，扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失后，式中，代入數(shù)值， 同時有，=1.9510mpa，6.0 ?？紤]自重的影響，由于收縮徐變持續(xù)時間較長，采用全部永久作用。中板跨中、l/4處及支點截面全部永久作用彎矩由表3-7查得。在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：跨中截面：l/4截面：支點截面：則全部縱向鋼筋重心處的壓應(yīng)力為：跨中截面：l/4截面：支點截面：b. 徐變系數(shù)及收縮應(yīng)變按公預(yù)規(guī)6.2.7條及表6.2.7計算?？招陌迮c大氣接觸的的周邊長度：；跨中截面理論厚度：。設(shè)傳力錨固齡期為7d，橋梁所處環(huán)境的年平均相對濕度

36、為75%，即在范圍70%rh99%內(nèi)。查表6.2.7，在h=100mm和h=200mm之間線性內(nèi)插得：徐變系數(shù)終值：；收縮應(yīng)變系數(shù)終值 ：。把各項數(shù)值代入計算式中，得：跨中：l/4: 支點：3.8.5.2邊板a. 受拉區(qū)全部縱筋的含筋率。，式中：，。代入數(shù)值，扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失后，式中，代入數(shù)值，同時有，=1.9510mpa，6.0 ?？紤]自重的影響，由于收縮徐變持續(xù)時間較長，采用全部永久作用。邊板跨中、l/4處及支點截面全部永久作用彎矩由表3-6查得。在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：跨中截面：l/4截面：支點截面：則全部縱向鋼筋重心處的壓應(yīng)力為：跨中截面：l/4截面：支點截面：b.

37、 徐變系數(shù)及收縮應(yīng)變按公預(yù)規(guī)6.2.7條及表6.2.7計算。空心板與大氣接觸的的周邊長度：；跨中截面理論厚度：。設(shè)傳力錨固齡期為7d，橋梁所處環(huán)境的年平均相對濕度為75%，即在范圍70%rh99%內(nèi)。查表6.2.7，在h=100mm和h=200mm之間線性內(nèi)插得：徐變系數(shù)終值：；收縮應(yīng)變系數(shù)終值 ：。把各項數(shù)值代入計算式中，得：跨中：l/4: 支點：3.8.6 預(yù)應(yīng)力損失組合3.8.6.1中板傳力錨固時第一批損失： 傳力錨固后預(yù)應(yīng)力損失總和：跨中截面： l/4截面：支點截面：各截面的有效預(yù)應(yīng)力：跨中截面：l/4截面：支點截面：3.8.6.2 邊板：傳力錨固時第一批損失：傳力錨固后預(yù)應(yīng)力損失總和

38、：跨中截面：l/4截面：支點截面：各截面的有效預(yù)應(yīng)力：跨中截面：l/4截面：支點截面：表3.9 預(yù)應(yīng)力損失匯總表（單位：mpa）板別傳力錨固時的損失(mpa)傳力錨固后預(yù)應(yīng)力損失總和(mpa)各截面有效預(yù)應(yīng)力值(mpa)跨中l(wèi)/4支點跨中l(wèi)/4支點中板128.31210.96229.21283.961091.041072.791018.04邊板127.95213.98232.94288.731088.021069.061013.273.9 正常使用極限狀態(tài)計算3.9.1正截面抗裂性驗算該步驟是對空心板跨中截面混凝土拉應(yīng)力的驗算。對于部分預(yù)應(yīng)力a類構(gòu)件，按公預(yù)規(guī)6.3條，應(yīng)滿足：作用短期效應(yīng)組合

39、下，；荷載長期效應(yīng)組合下, 。取跨中截面驗算。3.9.1.1中板：a. 作用短期效應(yīng)組合下，抗裂驗算邊緣混凝土法向拉應(yīng)力：跨中截面彎矩（表3-7），換算截面下緣抵抗彎矩，代入得：中板跨中截面下緣的預(yù)壓應(yīng)力為：式中， 將各數(shù)值代入上式中得：c. 荷載長期效應(yīng)組合下，抗裂驗算邊緣混凝土法向拉應(yīng)力：，代入得：由此得：上述計算結(jié)果表明，在作用短期效應(yīng)組合及荷載長期效應(yīng)組合下，中板正截面抗裂性滿足公預(yù)規(guī)對a類構(gòu)件的規(guī)定。3.9.1.2邊板：a. 作用短期效應(yīng)組合下， （表3-6），代入得：邊板跨中截面下緣的預(yù)壓應(yīng)力為：式中，將各數(shù)值代入上式中得：b. 荷載長期效應(yīng)組合下， ，代入得：由此得：上述計算結(jié)果

40、表明，在作用短期效應(yīng)組合及荷載長期效應(yīng)組合下，邊板正截面抗裂性滿足公預(yù)規(guī)對a類構(gòu)件的規(guī)定。3.9.2 斜截面抗裂性驗算部分預(yù)應(yīng)力a類構(gòu)件斜截面抗裂性的驗算，采用作用短期效應(yīng)組合，以主拉應(yīng)力為控制，作用短期效應(yīng)組合及預(yù)加力引起的混凝土主拉應(yīng)力需滿足：，c40混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：。取支點截面，分別計算a-a纖維（空洞頂面）、b-b纖維（換算面積重心軸處）、c-c纖維（空洞底面）處主拉應(yīng)力。如圖3.15所示：圖 3.15 斜截面抗剪驗算（單位：cm）3.9.2.1中板：a. a-a纖維（空洞頂面） ，支點截面作用短期效應(yīng)組合剪力設(shè)計值：；計算主拉應(yīng)力處截面腹板總寬：；截面抗彎慣矩：；a-a纖維以上

41、截面對空心板換算截面重心 代入數(shù)值得：式中，其中： 代入得：代入式中：（支點處彎矩）代入式中：負(fù)值表示該處受拉應(yīng)力?？梢姡琣-a纖維處的主拉應(yīng)力，在限值范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。b. b-b纖維（換算面積重心軸處） ，,。b-b纖維以上截面對空心板換算截面重心軸的靜矩：代入數(shù)值得：，其中：，代入上式得：代入式中：，代入式中：負(fù)值表示該處受拉應(yīng)力?？梢姡琤-b纖維處的主拉應(yīng)力，在限值范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。c. c-c纖維（空洞底面） ，,。c-c纖維以下截面對空心板換算截面重心軸的靜矩：代入數(shù)值得：，其中：，代入上式得： 代入式中：，代入式中：負(fù)值表示該處受拉應(yīng)力?？梢?，c-c纖維處的主拉應(yīng)力，在限

42、值范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。以上計算結(jié)果表明，中板滿足公預(yù)規(guī)對部分預(yù)應(yīng)力a類構(gòu)件斜截面抗裂性要求。3.9.2.2 邊板：a. a-a纖維（空洞頂面） ，支點截面作用短期效應(yīng)組合剪力設(shè)計值：；計算主拉應(yīng)力處截面腹板總寬：；截面抗彎慣矩：；a-a纖維以上截面對空心板換算截面重心軸的靜矩：代入數(shù)值得：式中，其中：代入得：代入式中：（支點處彎矩）代入式中：負(fù)值表示該處受拉應(yīng)力?？梢?，a-a纖維處的主拉應(yīng)力，在限值范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。b. b-b纖維（換算面積重心軸處） ，。b-b纖維以上截面對空心板換算截面重心軸的靜矩：代入數(shù)值得：，其中：，代入上式得：代入式中：，代入式中：負(fù)值表示該處受拉應(yīng)力。可見，

43、b-b纖維處的主拉應(yīng)力，在限值范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。c. c-c纖維（空洞底面） ，。c-c纖維以下截面對空心板換算截面重心軸的靜矩：代入數(shù)值得：，其中：，代入上式得：代入上式得： 代入式中：負(fù)值表示該處受拉應(yīng)力。可見，c-c纖維處的主拉應(yīng)力，在限值范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。以上計算結(jié)果表明，邊板滿足公預(yù)規(guī)對部分預(yù)應(yīng)力a類構(gòu)件斜截面抗裂性要求。3.10 變形計算3.10.1 正常使用階段的撓度計算使用階段的撓度值，按短期荷載效應(yīng)組合計算，并考慮撓度長期增長系數(shù)。對于c40混凝土，。3.10.1.1中板取跨中截面確定抗彎剛度：短期荷載組合作用下的撓度值，可簡化為按等效均布荷載作用情況計算：自重產(chǎn)生的

44、撓度值按等效均布荷載作用情況計算：消除自重產(chǎn)生的撓度，并考慮長期影響系數(shù)后，正常使用階段的撓度值為：可見，使用階段的撓度值符合公預(yù)規(guī)6.5.3條規(guī)定。3.10.1.2 邊板取跨中截面確定抗彎剛度：可見，使用階段的撓度值符合公預(yù)規(guī)6.5.3條規(guī)定。3.10.2 預(yù)加力引起的反拱度計算放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時靠近跨中段產(chǎn)生反拱度，設(shè)此時空心板混凝土強(qiáng)度達(dá)到c30，。該步計算亦按跨中截面進(jìn)行，并取長期影響系數(shù)。3.10.2.1中板抗彎剛度：a. 換算截面面積b. 換算截面重心位置所有鋼筋換算截面對空心板毛截面重心的凈矩為： 換算截面重心到毛截面重心的距離為：則換算截面重心至空心板截面下緣、上緣的距離分別為

45、：，換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋重心的距離分別為：，c. 換算截面慣性矩d. 換算截面彈性抵抗矩下緣： 上緣： 表3.10 中板截面幾何特性匯總表項目符號單位c40c30換算截面面積420632.30換算截面重心至截面下緣距離326.0325.3換算截面重心至截面上緣距離374.0374.7預(yù)應(yīng)力鋼筋至截面重心軸距離281.0280.3普通鋼筋至截面重心軸距離281.0280.3換算截面慣矩?fù)Q算截面彈性抵抗矩由前面3.9.1步得，扣除預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力為：則由預(yù)加力產(chǎn)生的跨中反拱度，并乘以長期增長系數(shù)后得：3.10.2.2 邊板抗彎剛度：a. 換算截面面積；b. 換算截面重心位置， c

46、. 換算截面慣性矩d. 換算截面彈性抵抗矩下緣： 上緣： 表3.11 邊板截面幾何特性匯總表項目符號單位c40c30換算截面面積換算截面重心至截面下緣距離351.6換算截面重心至截面上緣距離348.4預(yù)應(yīng)力鋼筋至截面重心軸距離306.6普通鋼筋至截面重心軸距離306.6換算截面慣矩?fù)Q算截面彈性抵抗矩由前面3.9.1步得，扣除預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力為：則由預(yù)加力產(chǎn)生的跨中反拱度，并乘以長期增長系數(shù)后得：3.10.3 預(yù)拱度設(shè)置：由公預(yù)規(guī)6.5.5條，當(dāng)預(yù)加應(yīng)力的長期反拱值小于荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度時，應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度，其值按該荷載的撓度值與預(yù)加應(yīng)力長期反拱值之差采用。3.10.3.1中板: ，

47、。應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度?？缰蓄A(yù)拱度，支點處，預(yù)拱度值沿順橋向做成平順的曲線。3.10.3.2 邊板:，。應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度?？缰蓄A(yù)拱度，支點處，預(yù)拱度值沿順橋向做成平順的曲線。3.11 持久狀態(tài)應(yīng)力驗算該步計算時作用取標(biāo)準(zhǔn)值，不計分項系數(shù)，汽車荷載考慮沖擊系數(shù)，分別計算使用階段正截面混凝土的法向壓應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力及斜截面的主壓應(yīng)力。3.11.1 跨中截面混凝土法向壓應(yīng)力驗算3.11.1.1 中板跨中截面有效預(yù)應(yīng)力：跨中截面有效預(yù)加力：由表3-7，標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合：則：3.11.1.2 邊板，3.11.2 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉應(yīng)力驗算3.11.2.1 中板預(yù)應(yīng)力鋼絞線重心處混凝土法向應(yīng)力：有效預(yù)應(yīng)力：則預(yù)

48、應(yīng)力鋼絞線中的拉應(yīng)力：3.11.2.2 邊板，則預(yù)應(yīng)力鋼絞線中的拉應(yīng)力：3.11.3 斜截面主應(yīng)力驗算斜截面主應(yīng)力計算選取支點截面的a-a纖維、b-b纖維、c-c纖維在標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合和預(yù)加力作用下產(chǎn)生的主壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力計算，并滿足。，。3.11.3.1 中板a. a-a纖維（空洞頂面）（該式中（表3-7），其他數(shù)據(jù)值同九（二）1（1）步。）（同九（二）1（1）步）（支點處彎矩） ，滿足公預(yù)規(guī)要求。b. b-b纖維（換算面積重心軸處），滿足公預(yù)規(guī)要求。c. c-c纖維（空洞底面），滿足公預(yù)規(guī)要求。以上主拉應(yīng)力最大值發(fā)生在a-a纖維，為1.22mpa。公預(yù)規(guī)7.1.6條，當(dāng)時，箍筋間距按下式計算：由3.7.1.2步計算知，hrb335型箍筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；同一截面內(nèi)箍筋總截面面積；計算主拉應(yīng)力處截面腹板寬度。代入上式得：取，即在支點至跨中一段距離內(nèi)配置間距100mm的箍筋，這與3.7.1步計算結(jié)果一致，各項參數(shù)滿足公預(yù)規(guī)要求。箍筋配置見3.7.1步圖3.14。3.11.3.2 邊板a. a-a纖維（空洞頂面）（該式中（表3-6），其他數(shù)據(jù)值同九（二）2（1）步。）（同九（二）2（1）步）（支點處彎矩），滿足公預(yù)規(guī)要求。b. b-b纖維（換算面積重心軸處），（支點處彎矩），