预应力混凝土空心板计算.doc

人民中桥一阶段施工图设计
第一部分桥梁计算
第一章方案比选
（一）设计资料
公路Ⅱ级，人群3.0kN/㎡N
桥面宽度：净—7.5m+2×1.5m人行道,2×0.5m防撞墙
表层为2-3m不等厚强风化泥岩，下为中分化泥岩，可作为基础的持力层，容许承载力为1.0MPa
桥位处为干沟，常年无水
桥面纵坡：0.5%
桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚6cm。防水层，C40水泥混凝土，厚度为15cm~8cm。混凝土桥面设双向横坡，坡度为1.5%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和φ10cm铸铁泄水管，每20m设置一处。
（二）方案比选
方案一：3跨20m预应力钢筋混凝土简支空心板（详细见方案图）
1、方案简介
本方案为钢筋混凝土简支空心板桥。全桥分3跨，每跨均采用标准跨径20m。。桥墩为桩基桥墩，桥台为埋置式桥台。桥墩直径为120cm，桩基直径为150cm。
2、尺寸拟定
本桥拟用空心板，净跨径为19.96m。空心板中板底宽为129cm，高为120cm，由9块预应力空心板组成。
方案二：两跨50米预应力混凝土T形钢构桥（详细见方案图）
1、方案简介
本方案为预应力T形钢构桥。全桥分两跨，单跨跨径25m。桥墩为扩大式墩基础，桥台为U型桥台
2、尺寸拟定
本桥拟用箱梁，桥面行车道宽7.5m，两边各设1.5m栏杆，0.5m的栏杆，箱中部高为450cm，两侧主梁高为250cm，底宽为550cm，内置空心高度均为220cm。
（三）技术经济比较和最优方案的选定
对编制方案：
方案一：技术工艺成熟，施工场地广泛采用工业化施工，可预制生产，现代化起重设备安装，降低劳动强度，缩短工期，占用的施工场地少。建筑高度和重量都较小。施工周期短。广泛应用于桥梁建设中，但是需要设置多个桥墩，常用于地质情况较优良处。
方案二：技术工艺先进，工艺要求严格，采用挂蓝施工，施工难度大，成本高。挂蓝需令置一套设备。施工速度较慢，不利缩短工期，需要的劳动资源较多。投资成本高，基础要求也大。
因为本工程基础为泥岩，基础好，采用大跨径就会造成资源的浪费；并且大跨径的桥梁影响施工进度，本工程为二级公路，对桥型要求较低，因此20m预应力混凝土空心板为一个较好的桥型。
本设计在对桥型进行选择的时候，还考虑地形、地质条件良好，桥位处为干沟常年无水的有利条件，适合于多跨径的桥梁。
综上所述，采用编制方案（一），即20m预应力混凝土简支梁桥为推荐方案（实施方案）。

第二章预应力混凝土空心板计算
一、设计标准
1、跨径：标准跨径LK=20.00m；
计算跨径L=19.20m。
2、桥面净空：15m+7.5m+1.5m，栏杆均为0.5m。
3、材料：预应力钢筋：Φj15.24(7φ5)低松弛钢绞线，弹性模量E=1.95×105MPa；
非预应力钢筋采用HRB335，R235；
空心板块混凝土采用C50；
绞缝为C50细集料混凝土；
桥面铺装采用沥青混凝土；
栏杆及混凝土铺装采用C40混凝土。
二、构造形式及尺寸选定
本桥净空为1.5m+7.5m+1.5m，全桥宽采用9块C50的预制预应力混凝土空心板，其中7块中板每块空心板宽129cm，高120cm；2块边板每块空心板宽119.5cm，高120cm，空心板全长19.96m。采用先张法施工工艺，预应力钢筋采用1×7股钢绞线，直径15.20mm，截面面积为140mm2；fpk=1860MPa，fpd=1260MPa。弹性模量：EP=1.95×105MPa。预应力钢绞线沿板跨长直线布置。C50混凝土空心板的fck=32.4MPa，fcd=2.65MPa；ftk=22.4MPa，ftd=1.83MPa。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1-2空心板中板截面构造

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=14145-8152=5993cm2
（二）空心板毛截面对其重心轴的惯矩I
I=11.2926×106cm4
图1-3计算IT的空心板截面简化图
（尺寸单位：cm）
(t3)
(t3)
(t2)
(t1)
空心板截面的抗扭刚度可简化为图1-3的单箱截面来近似计算

抗扭刚度：

其中，b=130-21=109；h=120-11/2-13/2=108；t1=11；t2=13；t`3=21
四、作用效应计算
（一）永久作用效应计算
1、空心板自重（第一阶段结构自重）g1
(kN/m)
2、桥面系自重（第二阶段结构自重）g2
人行道及防撞墙重力单侧：10.928+11.7821＝22.71kN/m)
桥面铺装：每延米自重：0.175×7.5×23＝30.19(kN/m)

3、绞缝自重（第二阶段结构