整体式连续板桥设计

1、整体式预应力混凝土连续板桥设计一、概述拟建的xx大桥是xx县总体规划的东一环路控制工程，位于xx上游河道上，大桥呈东南西北走向，西北与仙港路相交，东南与盐厂路相交，桥梁起点为K0+040.87，桥梁终点为K0+239.07，全长198.2m。xx大桥主桥拟采用预应力混凝土空腹式连续刚架拱，引桥采用216m整体式预应力混凝土连续板桥，引桥上部结构采用双幅分离式空心板结构，顶面宽14.6米，梁高0.7米。二、设计依据1、 城市桥梁设计准则（CJJ-93）2、 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）3、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）4、 城市桥梁设计

2、荷载标准（CJJ 77-98）三、计算方法本桥纵向分析采用桥梁博士3.03之直线桥梁结构设计计算程序，计算了满堂架施工和营运阶段的结构最大内力，并按规范中所规定的各项容许指标，对结构的强度、应力、变形进行了验算。四、设计参数和活载内力计算参数 1桥面布置：3.25m人行道+10.5m机动车道+ 0.5m路缘石+0.35m2设计荷载：车辆荷载：城市-A级3结构重要系数0：1.14环境条件：环境类别I5材料性能参数 1）混凝土容重、标号钢筋混凝土容重：25kN/m3混凝土标号：C50强度标准值： fck32.4 MPa，ftk2.65 MPa强度设计值： fcd22.4MPa，ftd1.83 MP

3、a弹性模量： E3.45104 MPa自重系数（预应力构件）： 11.042）预应力钢绞线预应力钢绞线采用抗拉强度标准值fpk=1860Mpa的低松弛钢绞线，预应力波纹管道采用金属波纹管，锚具采用OVM锚具，钢绞线公称直径：d15.2mm；公称面积：A140mm2， 抗拉标准强度： fpk1860MPa，张拉控制应力con0.72 fpk1339MPa。主梁钢束采用6股、3股两种钢绞线，对应锚具分别为OVM15-6和OVM15-3圆形锚具，对应波纹管采用内径70mm和50mm的波纹管。 单个锚具回缩6mm，OVM15-6、OVM.15-3钢绞线所采用的波纹管相对应的成孔面积分别为3848mm2

4、、1963mm2，孔道摩阻系数=0.25和偏差系数k=0.0015。6计算跨径：L15.63m7二期恒载 10cm厚钢筋砼面层、8cm厚C40防水砼垫层、人行道板、栏杆、路缘石和绿化带等：q273.2kN/m8冲击系数依据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.3.2条规定计算：1）计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效用：冲击系数：u0.1767Lnf10.01570.3302）计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效用：冲击系数：u0.1767Lnf10.01570.428式中：L为影响线的加载长度（m）； Ic为结构跨中截面的抗弯惯矩（m4）； mc为结构跨中处的单位长度质量（kg/m）。

5、9设计车道数3，横向折减系数0.6710人群荷载：q4 kPa 11非线性温度正温度梯度计算按照公路桥涵设计通用规范（JGJD60-2004）中4.3.10中规定取值：顶板25，距顶板上缘100mm，6.7，距顶板上缘400mm， 0负温度梯度按照正弯矩梯度的0.5倍考虑。12收缩徐变使用阶段的收缩徐变计算时间按1000天计算13活载内力计算 内力增大系数法考虑车辆作用的空间效应，求算结构汽车荷载内力11）确定等代简支跨跨长跨中段：Lm0.65L0.651610.4m1 邵旭东，程翔云，李立峰，编著桥梁设计与计算北京：人民交通出版社，2007支点段：Lm0.22L0.2326.4m2）建立荷载

6、横向分布计算模型板单元以支座为中心将底缘分为9段，中板段长1.5m，边板段长2.05m，悬臂厚度取平均厚度t0.275m，如图1所示：图1 支座布置示意图截面面积：A6.41 m2截面抗弯惯矩：I0.329 m4中板抗弯惯矩：Im0.039 m4边板抗弯惯矩：Im（I7Im）/20.028 m4中板抗扭惯矩：Itm0.040 m4 （Midas计算）边板抗扭惯矩：Im0.043 m4 （Midas计算）3）弹簧支承刚度计算kw、k 竖向弹簧支承刚度： 扭转弹簧支承刚度： 表1 弹簧支承刚度表等代简支跨跨长板别竖向弹簧支承刚度（kN/m2）扭转弹簧支承刚度（kN/rad）跨中段：Lm10.4m边

7、板1364557532中板1120352180支点段：Lm6.4m边板95146151920中板781201377884）荷载横向分布系数m 为了应用平面杆系有限元法计算程序，在图1基础上，按实际结构，将单元进一步细分，共46个单元，47个节点，8组弹簧支承，刚度值见表1，电算得到的支承反力即为各板的弹簧支承刚度，计算结果见表2。5）内力增大系数内力增大系数：表2 mmax和汇总表等代简支跨跨长横向分布系数mmax内力增大系数跨中段：Lm10.4m0.323（边板）2.24支点段：Lm6.4m0.382（中板）3.22 偏安全地取内力增大系数的较大值即3.22，求算活载内力。五、纵向分析计算模

8、型1结构计算简图结构离散为34个单元，35个节点，2、8号节点竖向刚性约束，34号节点竖向、水平向刚性约束，结构计算简图如图2所示：图2 纵向分析计算模型2结构配筋描述预应力钢束布置情况见表3，预应力张拉控制应力为con0.72 fpk1339 MPa表3 预应力钢束布置情况表钢束号图纸钢束号型号根数N1N1s15.20-690N2N2s15.20-390六、承载能力极限状态验算 计算时未计入普通钢筋，计算结果如图45所示，主梁各截面的抗力效应大于作用效应，承载力满足规范要求。图3 承载能力极限组合最大作用效应及抗力图 七、正常使用极限状态效应组合下抗裂验算1、按JTG D62-2004第6.

9、3.1条，A类预应力砼受弯构件正截面抗裂验算应分别考虑在短期荷载效应和长期荷载效应作用下的拉应力1）短期效应组合，正截面拉应力应符合下列规定：stpc 0.7 ftk 1.855MPa (JTG D62-2004,公式 6.3.1-3)表4 截面法向拉应力计算结果（短期效应组合）上缘最小拉应力（MPa）下缘最小拉应力（MPa）是否满足规范-1.24（拉）0.198（压）是图4 短期效应组合法向最小拉应力图2）长期效应组合，正截面拉应力应符合下列规定：ltpc 0 (JTG D62-2004,公式 6.3.1-4)表5 截面法向拉应力验算表（长期效应组合）上缘最小拉应力（MPa）下缘最小拉应力（

10、MPa）是否满足规范2.64（压）2.26（压）是图5 长期效应组合法向最小拉应力图2. 按JTG D62-2004第6.3.1条，A类预应力砼受弯构件斜截面抗裂验算采用荷载短期效应组合，主拉应力应符合规定（现场浇筑构件）：tp 0.5ftk1.325 MPa (JTG D62-2004,公式 6.3.1-8) 表6 截面主拉应力验算表（短期效应组合）最小主拉应力（MPa）是否满足规范-0.781（拉）是图6 短期效应组合最大主拉应力图 八、持久状况和短暂状况构件的应力验算1. 持久状况按规范JTG D62-2004第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面压应力、斜截面主压应力应符合

11、下列规定（采用荷载标准值组合，汽车荷载计入冲击系数）： 1）受压区混凝土的最大压应力应符合下列规定：kc+pt 0.5ftk16.2MPa（JTG D62-2004,公式 7.1.5-1）表7 截面法向压应力验算表（标准值效应组合）上缘最大压应力（MPa）下缘最大压应力（MPa）是否满足规范15.1（压）8.8（压）是图7 标准值效应组合最大压应力图2）主压应力应符合下列规定： cp 0.6fck19.44MPa （JTG D62-2004,公式 7.1.6-1）表8 截面主压应力验算表（标准值效应组合）最大主压应力（MPa）是否满足规范15.1（压）是图8 标准值效应组合最大主压应力图 3）

12、主拉应力符合tp0.5ftk1.325MPa的区段，箍筋可仅按构造配筋（JTG D62-2004,第 7.1.6条）表9 箍筋配置情况表（标准值效应组合）区段最小主拉应力值（MPa）箍筋配置情况中间支点左右各2米区段1.325 按式7.1.6-2箍筋间距配箍其余区段1.325构造配箍4）受拉区预应力钢筋最大拉应力应符合下列规定：pe p 0.65fpk1209 MPa (JTG D62-2004,公式 7.1.5-2)钢束最大拉应力验算：N1：1180 MPa -1209 MPaN2：1190 MPa -1209 MPa使用阶段预应力钢筋的拉应力均满足规范要求。2.短暂状况按规范JTG D62-2004第7.2.7条和7.2.8条，预应力砼在预应力和构件自重作用下的法向应力应符合下列规定（I阶段施工组合V）：1） 压应力： tcc0.70fck22.4MPa（JT