论文总字数：16534字

摘 要

某预应力混凝土空心板简支梁桥，桥梁标准跨径20m，计算跨径19.56m，桥宽26m，双幅，单幅宽13m，梁高0.85m。材料：混凝土C40；预应力钢绞线：ASTM270K级低松弛钢绞线，公称直径15.24mm，标准抗拉强度1860MPa；普通钢筋：直径≥12mm，采用HRB335级，直径＜12mm，采用R235级，预应力金属波纹管直径50mm。桥面构造：8cm厚沥青砼 防水层 10cm厚C40混凝土找平层。温度：上下缘温差5℃。设计荷载：公路II级。设计规范：《公路桥涵通用设计规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》。

关键词：预应力；混凝土；空心板

Design of prestressed concrete hollow slab bridge

Abstract

A simple supported beam bridge with prestressed concrete hollow slab,the bridge standard span 20m,calculation span 19.56m,bridge width 26m,double amplitude,Single 13 m in length,beam height of 0.85 m.Material: C40 concrete;Prestressed steel strand: ASTM270K level low relaxation strand,Nominal diameter of 15.24 mm,the tensile strength of 1860 mpa,plain steel bar:the diameter is larger than 12mm,with the level of HRB335, less than 12mm in diameter, with grade R235,prestressed metal bellows diameter 50mm.Deck structure: 8cm thick asphalt concrete waterproof layer of 10cm thick C40 concrete leveling layer.Temperature: 5 degrees Celsius temperature difference between the upper and lower.Design load: Highway II level.Code for design of: "highway bridge and culvert general design specification", "highway reinforced concrete and prestressed concrete bridges and culverts design specification.

Key words: Prestressed;Concrete; Hollow slab

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 引言 1

第二章 2

2.1 设计要点 2

2.1.1 设计方案 2

2.1.2 空心板断面 2

2.1.3 桥面铺装 2

2.1.4 施工工艺 2

3.1空心板截面计算 3

3.1.1 空心板截面面积 3

3.1.2 全截面1/2板高处的静距 3

3.1.3 铰缝的面积 3

3.1.4 毛截面重心离1/2板高的距离 3

3.1.5 铰缝重心离1/2板高处的距离 3

3.1.6 空心板毛截面对其重心惯性矩的计算 3

4.1作用效应计算 4

4.1.1 永久作用效应计算 4

4.1.2可变作用效应计算 5

4.1.3 汽车荷载效应计算 7

4.1.4作用效应组合 10

5.1预应力钢筋数量估算及布置 11

5.1.1 预应力钢筋的估算 11

5.1.2 预应力钢筋的布置 12

5.1.3 非预应力钢筋的估算及布置 12

6.1换算截面几何特性 13

6.1.1 换算截面面积 13

6.1.2 换算截面重心位置 13

6.1.3 14

6.1.4 换算截面惯性矩 14

7.1 持久状况截面承载力极限状态计算 15

7.1.1 跨中正截面抗弯承载力计算 15

7.1.2 斜截面承载力计算 16

8.1预应力损失计算 16

8.1.1 锚固变形、回缩引起的预应力损失 16

8.1.2预应力钢筋和台座之间的温差引起的预应力损失 17

8.1.3预应力钢绞线由于钢筋松弛引起的预应力损失 17

8.1.4混凝土弹性压缩引起的预应力损失 17

8.1.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 18

8.1.6 预应力损失组合计算 20

9.1短暂状况应力验算 21

9.1.1 跨中截面 21

9.1.2 l/4处截面 22

9.1.3 支点截面 23

10.1正常使用极限状态计算 23

10.1.1 正截面抗裂性验算 23

10.1.2 斜截面抗裂性验算 24

11.1主梁变形验算 26

11.1.1 正常使用阶段的挠度计算 26

11.1.2 预加力引起的反挠度计算及预挠度的设置 26

12.1 持久状况应力验算 27

12.1.1 跨中截面混凝土正应力的验算 27

12.1.2 跨中截面钢绞线拉应力的验算 27

12.1.3 斜截面主应力验算 27

13.1 最小配筋率复核 28

第一章 引言

从古至今，桥梁、道路与人们的生活息息相关。俗话说的好，要想富，先修路，而桥是横跨河流、峡谷等至关重要的“路”。桥凝聚着先辈们智慧的结晶，从以前的石桥，到混凝土桥，再随着科技的发展，人们对知识的进一步认知，预应力混凝土桥应运而生。如今，预应力混凝土桥在人们生活中有着举足轻重的作用。与钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土有着不少的优点；

1、预应力混凝土使得构件的抗裂度和刚度大大增强。施加了预应力的构件在荷载的作用下可以不再出现裂缝或者推迟裂缝的出现，大大改善了构件的使用性能。

2、预应力混凝土构件可以节省材料，减少自重。预应力混凝土采用高强材料，减少了构件尺寸，降低结构橫载。

3、促进了梁桥的结构新体系与施工方法的发展。

但也存在着缺点：

1、预应力混凝土桥梁上的拱度不易控制。

2、预应力混凝土结构的施工费用较大，对于那些小跨径、构件数量小的工程来说，它的成本较高。

第二章

2.1 设计要点

2.1.1 设计方案

本空心板按部分预应力混凝土A类构件设计。

2.1.2 空心板断面

空心板的高度为0.85m，宽为1.4m，各板之间留有0.01m的缝隙。

2.1.3 桥面铺装

上层为0.08m的沥青栓，下层为C40混凝土0.1m厚，两者之间加设防水层。

2.1.4 施工工艺

预应力空心板采用后张法施工工艺。

图1.空心板截面尺寸图（单位：mm）

图2.桥梁横断面及构造图

3.1空心板截面计算

3.1.1 空心板截面面积

A=140×85－80×61 4×0.5×10×10－2×[ ×7×7]

=7101

3.1.2 全截面1/2板高处的静距

=2×[×7×7×(42.5－15－7)/2 15×3×(42.5－15/2) 0.5×4×15×（42.5－×15）]

=6333.16

3.1.3 铰缝的面积

A=2(×7×7 15×3 0.5×4×15)=199

3.1.4 毛截面重心离1/2板高的距离

d=/A==0.892(即毛截面离空心板上缘距离为43.392cm)

3.1.5 铰缝重心离1/2板高处的距离

d=/A==31.82cm

3.1.6 空心板毛截面对其重心惯性矩的计算

边长为10的等腰直角三角形的惯性矩为

=277.78

铰缝对自身的重心距为

=2×2838.91=5677.82

则 = 140×85×-( 80×61×) 4×277.78 2×50×[ ]-199× -2× 2838.91=5.618668×cm

空心板抗扭刚度可简化成箱型截面计算

图3.

=/()

=

=13.226851×cm

4.1作用效应计算

4.1.1 永久作用效应计算

空心板自重（一期结构自重）

=7101××26=18.4626

桥面系自重（二期结构自重）

(0.08×23 0.1×25)×23=56.42

=（7.5×2 56.42）/9=7.94

铰缝自重（二期结构自重）

=(199 80)××25=0.6975

=18.4626

= =7.94 0.6975=8.6375

= =(18.4626 8.6375)=27.1001

作用效应计算表

4.1.2可变作用效应计算

=10.5

计算弯矩时，= 180=238.24

计算剪力时，=238.24×1.2=285.888

简支梁的基频

==

=3.439

===2762.487

因为 1.5≦≦14

所以 u=0.1767㏑-0.0157=0.2026

跨中及1/4处荷载横向分布系数

=5.8×=5.8×× =0.013

各板横向分布影响线坐标值

0.2003 0.1782 0.1623 0.1403 0.1343 0.1023 0.0864 0.0643 0.0621

（1号板）

0.1396 0.1476 0.1373 0.1162 0.1093 0.0981 0.0892 0.0681 0.0651

（2号板）

0.1393 0.1476 0.1373 0.1162 0.1093 0.0981 0.0892 0.0793 0.071

（3号板）

0.1144 0.1214 0.1336 0.1326 0.1203 0.1028 0.0981 0.082 0.0812

（4号板）

0.095 0.1013 0.1224 0.1326 0.1298 0.119 0.1082 0.099 0.095

（5号板）

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