跨径16m预应力混凝土简支空心板桥设计书

II级7.875166.51.3300.30330.031355.3093.87522.523266.4642.906199.81.93846.4090.54.35974.2220.75图4-5汽车荷载下计算跨中弯矩,剪力布载图图4-6汽车荷载下计算L/4处弯矩布载图5）计算支点截面汽车荷载最大剪力计算支点剪力时，考虑荷载横向分布系数沿桥长的变化，总线最不利布载及相应的剪力影响线及横向分布系数值如图图4-7计算支点处剪力布载图3作用效应组合依据《通用规范》，公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态设计和正常使用极限状态进行效应组合。按承载能力极限状态设计时的基本组合为1.2恒载作用效应+1.4汽车荷载作用效应按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合。作用短期效应组合为：恒载作用效应标准值+0.7汽车荷载作用效应标准值（不考虑冲击）作用长期效应组合为：恒载作用效应标准值+0.4汽车荷载作用效应标准值（不考虑冲击）《通用规范》规定，架构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合。各作用效应额分项系数及组合系数取1.0个作用效应组合计算如下表表4-6空心板作用效应组合计算汇总表作用类别序号作用种类弯矩剪力四分点跨中支点跨中四分点作用标准值1结构自重392.36523.15135.01067.512汽车荷载266.464355.309161.1346.40974.222S=1+2658.824878.459296.1446.409141.732基本组合3470.832627.78162.01081.014373.050497.433255.58264.973103.911S=3+4843.8821125.213387.59264.973184.921短期效应组合5结构自重392.36523.15135.01067.516140.244187.00584.80524.42639.064S=5+6532.604710.155219.81524.426106.574长期效应组合7结构自重392.36523.15135.01067.51880.140103.86048.46013.95822.322S=7+8472.50630.01183.4713.95889.832五预应力钢筋设计预应力钢筋截面积的估算先张法预应力混凝土空心板桥的预应力钢筋采用钢绞线，沿空心板跨径方向（桥梁纵向）采用曲线布置（在靠近支座处向上弯起）。设预应力钢筋的截面积为，一般由空心板的跨中截面内力控制。预应力钢筋布置在空心板下缘，假设，则预应力钢筋重心至毛截面重心的距离根据跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求，所需的有效预加力为式中：A=5314；W=;为荷载短期效应弯矩作用设计值，。钢绞线的公称截面面积为，张拉控制应力取，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则需要的钢绞线根数根，现选用8根作为预应力筋，。预应力钢筋的布置先张法预应力钢筋布置在空心板下缘，，沿空心板跨长直线布置。钢绞线的布置应满足《公预规》要求，即钢绞线净距不小于25mm，端部设置长度不小于150mm的螺旋钢筋等。空心板跨中截面钢筋布置如图所示。图5-1空心板跨中截面普通钢筋和预应力钢筋布置图（单位：cm）普通钢筋数量的估算及布置在预应力钢筋已经确定的情况下，可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋的数量，暂不考虑在受压区配置预应力筋。先按构造要求配置普通钢筋。非预应力钢筋采用HRB335，。按《公预规》受拉区配筋。该钢筋布置在空心板受拉边缘下缘一排40mm处，即。六换算截面几何特征计算毛截面面积A=5314cm2。毛截面重心距截面上缘距离44.46cm，距截面下缘距离85-44.46=40.54cm。毛截面对重心的惯性矩为换算截面面积A0=Ah+（ny-1）Ay+（ng-1）Ag=5314+（5.49-1）×11.12+（5.633-1）×14.077=5429.12Ag——受拉区普通钢筋面积，Ag=14.077cm2ny——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比，ny=5.49ng——非预应力钢筋弹性模量与混凝图弹性模量之比，ng=5.633换算截面重心位置钢筋换算截面对毛截面重心的静距为Sg=（5.49-1）×11.12×（40.54-5）+（5.633-1)×14.077×(40.54-4)=4156.38cm2换算截面重心对毛截面重心的偏离dh0=cm换算截面重心至截面下缘距离y0下=40.54-0.766=39.774cm换算截面重心至上缘距离y0上=44.46+0.766=45.226cm预应力钢筋重心至换算截面重心的距离ey=39.774-5=34.774cm普通钢筋重心至换算截面重心的距离eg=39.774-4=35.774cm全部预应力钢筋和非预应力钢筋换算界面中心至构件换算截面重心轴的距离为截面有效工作高度为h0=35.34+0.766+44.46=80.566cm换算截面的惯性矩I0=Ih+Ah+（ny-1）Aye+（ng-1）Age=4780113.096cm4截面抗弯模量七承载能力极限状态计算1.跨中正截面承载能力计算将空心板截面换成等效工字型截面，其方法是，在保持截面面积、惯性矩、型心位置不变的条件下，将空心板的圆孔换算为边长为bh的矩形空（如图所示）。图7-1空心板截面抗弯等效换算图（单位：cm）按面积相等 按惯性矩相等联立求解得等效工字型截面尺寸：上下翼缘厚度腹板宽度首先按公式判断截面类型：所以属于第一类T型截面，计算时候应按宽度=1090mm的矩形截面来计算抗弯承载能力，按以下公式进行跨中正截面强度验算：此时，受压区高度x的计算公式为x=（）=80.87mm解得x=80.87mm将x=80.87带入跨中正截面强度验算公式计算该截面的抗弯承载能力计算结果表明，跨中截面抗弯承载能力满足要求。2.斜截面抗剪承载能力计算主梁截面尺寸验算根据《公预规》，矩形T型I型截面的受弯构件，其抗剪强度应符合下列要求公式中验算界面处的剪力组合设计值，有前表可查V=387.592kN边长为150mm混凝土立方抗压强度，空心板为C50，f=50MPab等效工字截面腹板宽度，b==546mm=80.566cm代入上式得计算结果表明截面尺寸满足要求。验算是否需要根据计算配置箍筋按《公预规》，中板因此，可不进行斜截面抗剪能力的验算，仅需要按《公预规》进行构造配箍筋。对照内力汇总表个计算截面控制设计的剪力值，为构造和施工方便，本设计预应力混凝土空心板不设置斜筋，故计算剪力全部由混凝土和钢筋承担。采用直径为10的双肢箍筋（HRB335钢筋），则受弯构件中箍筋常按等间距布置，本题在跨中部位箍筋间距为150mm，配箍率支点截面向跨中方向不小于1倍梁高范围内，箍筋间距为100mm，配筋率八预应力损失计算本例预应力钢筋采用直径为15.2mm的1×7股钢绞线，Ep=1.95×105，ƒpk=1860,控制应力取σcon=0.75×1860=1395。锚具变形、回缩引起的预应力损失预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度，设张拉支座的长L=50m，采用一端张拉及夹片式锚具。式中——钢筋回缩值，从《公预规》表6.2.3查得=4mm;L——预应力钢筋的有效长度，取L=50m。 则=加热养护引起的温差损失先张法预应力混凝土空心板桥采用加热养护的方法，为减少温差引起的预应力损失，采用分阶段养护措施。设控制预应力钢绞线与台座之间的最大温差=15,则由于钢绞线应力松弛引起的预应力损失=其中张拉系数一次张拉时，预应力钢绞线松弛系数。为传力锚固时的钢筋应力，由《公预规》第6.2.6条，对于先张法构件代入计算式，得混凝土弹性压缩引起的预应力损失式中_____为预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，；____在计算钢筋重心处，由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力（），其值为其中，为预应力钢筋传力锚固时的全部预应力损失，由《公预规》第6.2.8条，先张法构件传力锚固时的损失为，则由前面计算空心板换算截面面积预应力钢筋重心至换算截面中心的距离，换算界面的惯性矩，则混凝土收缩、徐变引起的预应力损失式中构件受拉区全部纵向钢筋的含筋率，____构件截面受拉区全部纵向钢筋截面重心至构件重心的距离，本例中，;构件截面回转半径，；构件受拉区全部纵向钢筋重心处，由预应力（扣除相应阶段的预应力损失）和结构自重产生的混凝土法向应力，其值为；——预应力钢筋传力锚固期龄期，计算期为时的混凝土收缩应变；——加载期龄，计算期为时的应变系数。考虑自重影响，由于收缩徐变持续时间较长，采用全部永久作用，由表3-14查得，永久作用在跨中和界面产生的弯矩分别为：跨中为,截面为。跨中截面拉应力截面拉应力则全部纵向钢筋重心处的压应力为：跨中截面支点截面《公预规》第7.2.7条规定，不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度的0.5倍，设传力锚固时，混凝土达到，则。因此，以上各截面均满足要求。设传力锚固期龄,计算期龄为混凝土终极值，设桥梁所处环境的大气相对湿度为75%。由前面计算，空心板毛截面面积,空心板与大气接触的周边长度，则理论厚度为查《公预规》第6.2.7直线内插得到：将以上各项数值代入计算式，得跨中截面支点截面跨中截面预应力损失组合跨中截面支点截面各截面有效应力:跨中截面支点截面九正常使用极限状态计算1、正截面抗裂性验算以跨中截面受拉边的正应力控制。《公预规》第6.3条规定，对于部分预应力A类构件，应满足两个要求：一是在作用短期效应组合条件下预制构件应满足；二是在作用长期效应组合条件下预制构件应满足，即不出现拉应力。式中——荷载短期效应组合作用下，截面受拉边应力，对于跨中截面==——扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预应力，其值=，其中对跨中截面===由此得=满足要求。对于跨中截面，荷载长期效应组合条件下，截面受拉边的应力为：==由此得：满足要求。上述计算结果表明，正截面抗裂性满足要求。2、斜截面抗裂性验算部分预应力混凝土A类构件斜截面抗裂性验算以主拉应力控制，支点截面形心轴在荷载短期效应组合作用条件下的主拉应力应满足的要求。式中tp——荷载短期效应组合作用条件下和预应力引起的混凝土的主拉应力，此处略去温差作用。式中——剪力，——腹板宽度，——换算截面惯距，——空心板支座处计算位置以上截面对空心板换算截面中心轴的静距。计算截面选择第二个位置：空洞顶面定为A-A截面，空洞底面定为B-B截面。A-A截面B-B截面支点截面下面分别进行主应力计算。A-A截面此时，满足要求。B-B截面此时，满足要求。十变形计算1.正常使用阶段的挠度计算使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期增长系数，对于C50混凝土，对于部分预应力A类构件，抗弯刚度为短期荷载组合下的挠度值为自重产生的挠度值按等效均布荷载作用情况计算如下：消除自重产生的挠度，并考虑长期影响系数后长期挠度值为计算表明正常使用阶段的挠度值满足规范要求。2.预加应力引起的反拱计算及预拱度设置当放松预应力钢绞线时空心板跨中将产生反拱度，设这时空心板混凝土强度达到C40，预加应力产生的反拱度按跨中截面尺寸及配筋计算，并考虑反拱长期增长系数。鉴于混凝土弹性模量的变化对截面换算特性影响较小，近似取用C50对应的换算截面特性的计算值：由第9节预应力损失计算得预应力损失后的预加力为：则则由预加力产生跨中反拱度，并乘以长期增长系数后得：由《公预规》第6.5.5条，当预加应力的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，其值按该荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。本例中,故不用设置预拱度Δ。参考文献:[1]《结构设计原理》.(人民交通出版社，邵容光编）[2]《桥梁工程（上册）》.（人民交通出版社，范力础编）[3]《桥梁计算示例集，混凝土简支梁板桥》.（人民交通出版社，易建国编）[4]《公路桥涵设计手册，梁桥（上册）》.（人民交通出版社，徐光辉等编）[5]《公路工程技术标准》.（JTGB01-2003）[6]《公路桥涵设计通用规范》.（JTGD60-2004）[7]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》.（JTGD62-2004）基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统HYPERLINK"/detail.