20m简支装配式后张法预应力混凝土空心板配束计算

1、预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术 20m简支装配式后张法预应力混凝土空心板计算书PAGE PAGE 23湖南省交通规划勘察设计院 预应力混凝凝土公路路桥梁通通用图设设计成套套技术通用图设计计计算书书20m简支支装配式式后张法法预应力力混凝土土空心板板配束计计算（高速和一一级公路路） 设计计计算人： 日期： 复核核核对人： 日期：单位审核人人： 日期：项目负责人人： 日期： 编制制单位：湖南省省交通规规划勘察察设计院院编制时间：二六年七七月20m简支支装配式式后张法法预应力力混凝土土空心板板配束计计算1 设计计依据及及相关资资料1.1计算算项目采采用的标标准和规规范1.公路路工程技技术标准

2、准（JTGG B001-220033）2.公路路桥涵设设计通用用规范（JTG D60-2004）3.公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范（JTGG D662-220044）1.2参与与计算的的材料及及其强度度指标 材料名名称及强强度取值值表 表1.11材 料项 目参 数C50 混凝凝土抗压标准强强度fck32.4MMPa抗拉标准强强度ftk2.65MMPa抗压设计强强度fcd22.4MMPa抗拉设计强强度ftd1.83MMPa抗压弹性模模量Ec345000MPa计算材料容容重26kN/m3线膨胀系数数0.000001C40 混凝凝土抗压标准强强度fck26.8MMPa抗拉标准

3、强强度ftk2.40MMPa抗压设计强强度fcd18.4MMPa抗拉设计强强度ftd1.65MMPa抗压弹性模模量Ec325000MPaa计算材料容容重26kN/m3线膨胀系数数0.000001s15.2低松弛钢铰线抗拉标准强强度fpk1860MMPa抗拉设计强强度fpd1260MMPa抗压设计强强度fpd390MPPa弹性模量EEp1.95105MPaa管道摩擦系系数0.2255管道偏差系系数k0.00115 张拉控制制应力conn0.75ffpk钢丝松弛系系数0.3单端锚具回回缩值L6mm普通钢筋HRB3335抗拉标准强强度fsk335MPPa抗拉设计强强度fsd280MPPa抗压设计强强

4、度fsd280MPPa1.3 荷荷载等级级荷载等级：公路级；1.4 作作用荷载载、荷载载组合、荷荷载作用用简图1永久作作用：结结构重力力、预加加力和混混凝土的的收缩及及徐变作作用2可变作作用：汽汽车荷载载、温度度作用 整体温升温温将取20度,负温差差为正温温差的-0.5倍。 图1.1 竖向梯梯度温度度(尺寸单单位mm)3.作用效效应组合合（1）承载载能力极极限状态态 组合设计计值Sudd=1.2永久作作用 +1.44汽车荷载载+0.81.4温度汽车荷载计计冲击力力，组合合值还应应乘的结结构重要要性系数数1.11（2）正常常使用极极限状态态 作用短短期效应应组合：永久作作用+00.7汽车荷载载+

5、0.8温度梯梯度+1.0均匀温温度作用用 作用长长期效应应组合：永久作作用+00.4汽车+0.8温度梯梯度+1.0均均匀温度度作用1.5 计计算模式式、重要要性系数数按简支结构构计算，结结构重要要性系数数为1.1。1.5 总总体项目目组、专专家组指指导意见见1在计算算收缩徐徐变时，考考虑存梁梁期为90天。2采用预预应力A类构件件，考虑虑现浇层层厚度的的一半混混凝土参参与结构构受力。1.6 计计算单位位的审核核指导意意见2计算2.1 计计算模式式图、所所采用软软件采用桥梁博博士V33.0.2计算算，计算共共分5个阶段段，即44个施工工阶段和和1个使用用阶段，各各阶段情情况见表表2.11，各施施工

6、阶段段计算简简图见图图2.11施工顺序表表 表2.11阶段号工 作 内内 容1空心板预制制2张拉预应力力钢束3浇注铰缝混混凝土4浇注桥面铺铺装，安装防防撞栏杆杆5使用阶段图 2.11 施工阶阶段计算算简图2.2 计计算结果果及结果果分析2.2.11中板计算算结果及及结果分分析1.持久状状况承载载能力极极限状态态验算（1）正截截面承载载能力极极限计算算正截面承载载能力极极限计算算见图2.2：图 2.22 正截截面承载载能力极极限计算算结果由图2.22可以看看出，构构件承载载力设计计值大于于作用效效应的组组合设计计值，正截面面承载能能力极限限状态满满足公公路桥涵涵设计通通用规范范（JTGG D66

7、0-220044）4.11.6的要求。（2）受弯弯构件斜斜截面抗抗剪承载载力验算算验算距离支支座中心心h/2截面和和腹板宽宽度变化化处的截截面，验验算结果果见表2.22 斜截截面抗剪剪承载力力验算结结果表 表2.22验算位置Vcs (kN)Vpb(kkN)总抗力(kkN)设计剪力(kN)VR/Vdd满足尺寸h/21541.4241.001782.4556.553.2033是是腹板宽度变变化处1452.3241.001693.4505.883.4866是是表中：Vccs斜截面面内混凝凝土和箍箍筋共同同的抗剪剪承载力力设计值值，Vpb与斜截截面相交交的预应应力弯起起钢筋抗抗剪承载载力设计计值。由表

8、2.22可以看看出，构构件斜截截面抗剪剪承载力力大于作用用效应的的组合设设计值，斜截面抗剪承载能力极限状态满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）5.2.0035和5.2.6的要求。2.持久状状况正常常使用极极限状态态验算（1）预应应力混凝凝土构件件截面抗抗裂验算算a荷载短期期效应组组合作用用下正截截面抗裂裂性验算算荷载短期效效应组合合作用下下抗裂性性验算见见图2.33图 2.33 荷载短短期效应应组合作作用下抗抗裂性验验算图从图2.33中可以以看出，短期效效应组合合作用下下没有出出现拉应应力满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中6.33

9、.1条A类预应应力构件件在短期期效应组组合下 的要求求。b荷载长期期效应组组合作用用下正截截面抗裂裂性验算算荷载短期效效应组合合作用下下抗裂性性验算见见图2.4图 2.44 荷载长期效应应组合作作用下抗抗裂性验验算图从图2.44可以看看出，长长期效应应组合作作用下没没有出现现拉应力力满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中6.33.1条A类预应应力构件件在长期期效应组组合下 的要求求。c预应力混混凝土构构件斜截截面斜抗裂验验算荷载短期效效应组合合作用下下斜截面面抗裂性性验算见见图2.5图 2.55 荷载短期效应应组合作作用下斜斜抗裂性性验算图图从图2.55可以看看出，短短

10、期效应应组合作作用下斜斜截面主主拉应力力最大为为0.8MPa，满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中6.33.1条A类预应应力构件件在短期期效应组组合下预预制构件件 的要求求。（2）变形形计算a挠度验算算按短期效应应组合并并消除结结构自重重产生的的位移，结结构的位位移见图图2.6。图 2.66 短期效效应组合合并消除除结构自自重产生生的位移移图按公路钢钢筋混凝凝土及预预应力混混凝土桥桥涵设计计规范中中的刚度度并考虑虑挠度长长期增长长系数（C50为1.4425），计算算的挠度度为：，满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中6.55.3的要求。b预加

11、力引引起的反反拱计算算及预拱拱度的设设置短期效应组组合产生生结构的的位移见见图2.7。图 2.77 短期效效应组合合产生的的位移预加力产生生的反拱拱值为0.001955m。从图2.7可知，在在荷载短短期效应应组合下下，跨中中的最大大挠度为为0.00453m，C50混凝土土的挠度度长期增增长系数数为1.4255，故考考虑荷载载长期效效应的影影响下，最最终计算算跨中的的最大挠挠度为：0.00453m/0.951.44250.00680m。预加加力产生生的最大大反拱值值为0.001955m，预加加力产生生的反拱拱值长期期增长系系数为2.0，故0.001955m22.00.0039m0.00680m。

12、因为为由预加加力产生生的长期期反拱值值小于按荷荷载短期期效应组组合计算算的长期期挠度，应设预拱度。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.5.5条预拱度为0.0680m-0.039m0.029m。3.持久状状况应力力验算(1)正截截面混凝凝土的压压应力验验算正截面混凝凝土的压压应力见见图2.8 图图 2.8 正截面面混凝土土的压应应力图从图2.88看出正正截面混混凝土的的压应力力最大值值，满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中7.11.5条的要求求。(2)预应应力钢筋筋拉应力力验算预应力钢束束拉应力力见表2.3，从表表中可以以看出钢钢束拉应应力满足足公路路钢筋

13、混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中7.11.5条钢绞绞线应力力的要求求。 钢束拉拉应力表表 表表2.3钢束号最大应力(MPaa)容许最大拉拉应力(MPaa)是否满足111681209是211841209是(3)斜截截面混凝凝土的主主应力斜截面混凝凝土的主主压和主主拉应力力见图2.9：图 2.99 斜截面面混凝土土的主压压和主拉拉应力图图从图2.99可以看看出：混凝土的主主压应力力最大值值：，满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中7.11.6条的要要求；混凝土土的主拉拉应力最最大为00.9MMPa， ,可仅按按构造规规定设置置箍筋。3.短暂状状况应力力验算短

14、暂状况第第二、三和第四四施工阶阶段的应力见图2.10、2.111和2.112： 图图 2.10 第二施施工阶段段应力图图 图图 2.111 第三施施工阶段段应力图图 图图 2.112 第四施施工阶段段应力图图从图2.110、2.110和2.112可以以看出最最大压应应力：满满足满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中7.2.88条的要求求；施工工阶段没没有出现现拉应力力。2.2.22悬臂长长为0.663m的的边板计算结结果及结结果分析析1.持久状状况承载载能力极极限状态态验算（1）正截截面承载载能力极极限计算算正截面承载载能力极极限计算算见图2.133：图 2.113 正

15、截面面承载能能力极限限计算结结果由图2.113可以以看出，构构件承载载力设计计值大于于作用效效应的组组合设计计值，正正截面承承载能力力极限状状态满足足公路路桥涵设设计通用用规范（JTG D60-2004）4.1.6的要求。（2）受弯弯构件斜斜截面抗抗剪承载载力验算算验算距离支支座中心心h/2截面和和腹板宽宽度变化化处的截截面，验验算结果果见表2.22 斜截截面抗剪剪承载力力验算结结果表 表表2.4验算位置Vcs (kN)Vpb(kkN)总抗力(kkN)设计剪力(kN)VR/Vdd满足尺寸h/21541.5298.661840.0644.112.8577是是腹板宽度变变化处1440.9298.6

16、61739.4590.992.9444是是表中：Vccs斜截面面内混凝凝土和箍箍筋共同同的抗剪剪承载力力设计值值，Vpb与斜截截面相交交的预应应力弯起起钢筋抗抗剪承载载力设计计值。由表2.44可以看看出，构构件斜截截面抗剪剪承载力力大于作作用效应应的组合合设计值值，斜截截面抗剪剪承载能能力极限限状态满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范（JTGG D662-220044）5.22.5和5.22.6的要求。2.持久状状况正常常使用极极限状态态验算（1）预应应力混凝凝土构件件截面抗抗裂验算算a荷载短期期效应组组合作用用下正截截面抗裂裂性验算算荷载短期效效应组合合作用下下抗裂性

17、性验算见见图2.144图 2.114 荷载短短期效应应组合作作用下抗抗裂性验验算图从图2.114中可可以看出出，短期期效应组组合作用用下没有有出现拉拉应力满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中6.33.1条A类预应应力构件件在短期期效应组组合下 的要求求。b荷载长期期效应组组合作用用下正截截面抗裂裂性验算算荷载短期效效应组合合作用下下抗裂性性验算见见图2.155图 2.115 荷载长期效应应组合作作用下抗抗裂性验验算图从图2.115可以以看出，长长期效应应组合作作用下没没有出现现拉应力力满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中6.33.1条A类预

18、应应力构件件在长期期效应组组合下 的要求求。c预应力混混凝土构构件斜截截面斜抗抗裂验算算荷载短期效效应组合合作用下下斜截面面抗裂性性验算见见图2.166图 2.116 荷载短期效应应组合作作用下斜斜抗裂性性验算图图从图2.116可以以看出，短短期效应应组合作作用下斜斜截面主主拉应力力最大为为0.9MPa，满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中6.33.1条A类预应应力构件件在短期期效应组组合下预预制构件件 的要求求。（2）变形形计算a挠度验算算按短期效应应组合并并消除结结构自重重产生的的位移，结结构的位位移见图图2.177。图 2.117 短期效效应组合合并消除除结构自

19、自重产生生的位移移图按公路钢钢筋混凝凝土及预预应力混混凝土桥桥涵设计计规范中中的刚度度并考虑虑挠度长长期增长长系数（C50为1.4425），计计算的挠挠度为：，满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中6.55.3的要求求。b预加力引引起的反反拱计算算及预拱拱度的设设置短期效应组组合产生生结构的的位移见见图2.188。图 2.118 短期效效应组合合产生的的位移预加力产生生的反拱拱值为0.00225m。从图2.8可知，在在荷载短短期效应应组合下下，跨中中的最大大挠度为为0.004455m，C50混凝土土的挠度度长期增增长系数数为1.4425，故考考虑荷载载长期效效应的影影响

20、下，最最终计算算跨中的的最大挠挠度为：0.004455m/00.9551.42550.006022m。预加加力产生生的最大大反拱值值为0.00225m，预加加力产生生的反拱拱值长期期增长系系数为2.0，故0.00225m22.00.0045m0.006022m。因为为由预加加力产生生的长期期反拱值值小于按按荷载短短期效应应组合计计算的长长期挠度度，应设设预拱度度。根据据公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中6.55.5条预拱拱度为0.006022m-00.0445m0.001522m。3.持久状状况应力力验算(1)正截截面混凝凝土的压压应力验验算正截面混凝凝土的压压应力见见图

21、2.199 图图 2.19 正截面面混凝土土的压应应力图从图2.119看出出正截面面混凝土土的压应应力最大大值，满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中7.11.5条的要要求。(2)预应应力钢筋筋拉应力力验算预应力钢束束拉应力力见表2.5，从表表中可以以看出钢钢束拉应应力满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中7.11.5条钢绞绞线应力力的要求求。 钢束拉拉应力表表 表表2.5钢束号最大应力(MPaa)容许最大拉拉应力(MPaa)是否满足111611209是211841209是(3)斜截截面混凝凝土的主主应力斜截面混凝凝土的主主压和主主拉应力力见图

22、2.200：图 2.220 斜截面面混凝土土的主压压和主拉拉应力图图从图2.220可以看看出：混凝土的主主压应力力最大值值：，满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中7.11.6条的要要求；图图2.20中所示示跨中截截面1.7MPa的拉应应力为正正截面应应力，混混凝土的的主拉应应力最大大为1.0MPa， ,可仅按按构造规规定设置置箍筋。3.短暂状状况应力力验算短暂状况第第二、三三和第四四施工阶阶段的应应力见图图2.21、2.22和2.23： 图图 2.21 第二施施工阶段段应力图图 图图 2.22 第三施施工阶段段应力图图图 2.223 第四施施工阶段段应力图图从图2.

23、221、2.22和2.23可以看看出最大大压应力力：满足足满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中7.2.88条的要求求；施工工阶段没没有出现现拉应力力。2.2.33悬臂长为为零的边边板计算结结果及结结果分析析1.持久状状况承载载能力极极限状态态验算（1）正截截面承载载能力极极限计算算正截面承载载能力极极限计算算见图2.224：图 2.224 正截面面承载能能力极限限计算结结果由图2.224可以看看出，构构件承载载力设计计值大于于作用效效应的组组合设计计值，正正截面承承载能力力极限状状态满足足公路路桥涵设设计通用用规范（JTG D60-2004）4.1.6的要求。（2）受

24、弯弯构件斜斜截面抗抗剪承载载力验算算验算距离支支座中心心h/2截面和和腹板宽宽度变化化处的截截面，验验算结果果见表2.22 斜截截面抗剪剪承载力力验算结结果表 表表2.6验算位置Vcs (kN)Vpb(kkN)总抗力(kkN)设计剪力(kN)VR/Vdd满足尺寸h/21536.0282.661818.6530.113.4311是是腹板宽度变变化处1444.7282.661704.6479.113.5577是是表中：Vccs斜截面面内混凝凝土和箍箍筋共同同的抗剪剪承载力力设计值值，Vpb与斜截截面相交交的预应应力弯起起钢筋抗抗剪承载载力设计计值。由表2.66可以看看出，构构件斜截截面抗剪剪承载力

25、力大于作作用效应应的组合合设计值值，斜截截面抗剪剪承载能能力极限限状态满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范（JTGG D662-220044）5.22.5和5.22.6的要求。2.持久状状况正常常使用极极限状态态验算（1）预应应力混凝凝土构件件截面抗抗裂验算算a荷载短期期效应组组合作用用下正截截面抗裂裂性验算算荷载短期效效应组合合作用下下抗裂性性验算见见图2.255图 2.2253 荷载短短期效应应组合作作用下抗抗裂性验验算图从图2.225中可可以看出出，短期期效应组组合作用用下没有有出现拉拉应力满满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中6.33.

26、1条A类预应应力构件件在短期期效应组组合下 的要求求。b荷载长期期效应组组合作用用下正截截面抗裂裂性验算算荷载短期效效应组合合作用下下抗裂性性验算见见图2.266图 2.226 荷载长期效应应组合作作用下抗抗裂性验验算图从图2.226可以以看出，长长期效应应组合作作用下没没有出现现拉应力力满足公公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范中中6.33.1条A类预应应力构件件在长期期效应组组合下 的要求求。c预应力混混凝土构构件斜截截面斜抗抗裂验算算荷载短期效效应组合合作用下下斜截面面抗裂性性验算见见图2.277图 2.227 荷载短期效应应组合作作用下斜斜抗裂性性验算图图从图2.227

27、可以以看出，短短期效应应组合作作用下斜斜截面主主拉应力力最大为为0.8MPa，满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中6.33.1条A类预应应力构件件在短期期效应组组合下预预制构件件 的要求求。（2）变形形计算a挠度验算算按短期效应应组合并并消除结结构自重重产生的的位移，结结构的位位移见图图2.288。图 2.228 短期效效应组合合并消除除结构自自重产生生的位移移图按公路钢钢筋混凝凝土及预预应力混混凝土桥桥涵设计计规范中中的刚度度并考虑虑挠度长长期增长长系数（C50为1.4425），计计算的挠挠度为：，满足足公路路钢筋混混凝土及及预应力力混凝土土桥涵设设计规范范中6.5

28、5.3的要求求。b预加力引引起的反反拱计算算及预拱拱度的设设置短期效应组组合产生生结构的的位移见见图2.299。图 2.229 短期效效应组合合产生的的位移预加力产生生的反拱拱值为0.00205m。从图2.299可知，在在荷载短短期效应应组合下下，跨中中的最大大挠度为为0.004222m，C50混凝土土的挠度度长期增增长系数数为1.4425，故考考虑荷载载长期效效应的影影响下，最最终计算算跨中的的最大挠挠度为：0.004222m/00.9551.42550.006333m。预加加力产生生的最大大反拱值值为0.00205m，预加加力产生生的反拱拱值长期期增长系系数为2.0，故0.00205m2.000.0041m00.06633mm。因为为由预加加力产生生的长期期反拱值值小于按按荷载短短期效应应组合计计算的长长期挠