最新13m后张法预应力简支空心板通用图计算书62500113Word格式.docx

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依据《西部地区中小跨径桥梁技术研讨会》会议纪要、《西部地区中小跨径适用桥梁形式研究下一步工作内容和计划》及我院任务通知单。

课题组进行课题相关设计开发。

开发原则为：

（1）上部构造形式采用9板式

（2）板宽模数B=1.24米，预制高度为0.75米。

（3）混凝土强度等级：

C50

（4）边板悬臂长度34厘米。

（5）空心板两端及顺桥向采用单支座。

（6）适用路基宽度：

整体式路基24.50米、分体式路基12.0米。

（7）适用于直线桥。

1.2技术规范

1《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

2《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

3《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-85）

4《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）

6《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

7《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

1.3基本数据

（1）结构：

后张法预应力混凝土简支空心板

（2）计算跨经：

13米

（3）路基宽度：

整体式路基24.5米、12米

（4）车道数：

双向4车道

（5）汽车荷载：

公路－Ⅰ级

1.4作用荷载、荷载组合、荷载作用简图

1．永久作用：

结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用

2．可变作用：

汽车荷载、温度作用

3.作用效应组合

（1）承载能力极限状态

组合设计值Sud=1.2×

永久作用+1.4×

汽车荷载+0.8×

1.4温度　

汽车荷载计冲击力，组合值还应乘的结构重要性系数1.1

（2）正常使用极限状态

作用短期效应组合：

永久作用+0.7×

温度梯度+1.0×

均匀温度作用

作用长期效应组合：

永久作用+0.4×

汽车+0.8×

1.5计算模式、重要性系数

按简支结构计算，结构重要性系数为1.1。

1.6材料主要指标

表1.6材料名称及强度取值表

材料

项目

参数

C50混凝土

抗压标准强度fck

32.4Mpa

抗拉标准强度ftk

2.65Mpa

抗压设计强度fcd

22.4Mpa

抗拉设计强度ftd

1.83Mpa

抗压弹性模量Ec

34500Mpa

计算材料容重ρ

26kN/m3

线膨胀系数α

0.00001

φs15.2

低松弛

钢铰线

抗拉标准强度fpk

1860Mpa

抗拉设计强度fpd

1260Mpa

抗压设计强度f’pd

390Mpa

截面面积

140mm2

单位重量

1.102kg/m

弹性模量Ep

1.95×

105Mpa

管道摩擦系数μ

0.225

管道偏差系数k

0.0015

张拉控制应力σcon

0.75fpk

钢丝松弛系数

0.3

单端锚具回缩值ΔL

6mm

普通钢筋

HRB335

抗拉标准强度fsk

335Mpa

抗拉设计强度fsd

280Mpa

抗压设计强度fsd’

1.7主要材料选用

（1）沥青混凝土：

桥面铺装。

（2）C40混凝土：

桥面铺装调平层。

（3）C50混凝土：

预制空心板、现浇连续段。

（4）mm钢绞线：

预制空心板

2．计算模型及相关参数

2.1空心板施工阶段

采用公路桥梁结构设计系统GQJS9.2计算，简支空心板（1-13米）施工阶段共划分为3个，各阶段工作内容见表3　。

表2.1简支空心板施工阶段划分说明

施工阶段

施工天数

工作内容说明

1

10

场内预制空心板并张拉正弯矩预应力束

2

60

安装预制板，现浇铰缝

3

20

现浇桥面铺装、防撞护墙及防撞护栏

2.2结构离散图

13米简支空心板结构离散图见图1。

划分为20个单元21个节点。

图2-2简支空心板计算模型

2.3空心板横断面

（1）空心板边板横截面

图2-3-1空心板边板横截面（单位：

cm）

（2）空心板中板横截面

图2-3-2空心板中板横截面（单位：

2.4活载横向分布系数与汽车冲击系数

空心板采用平面杆系有限元程序进行计算。

按平面杆系有限元计算，考虑活荷载横向分布系数，进行影响线加载。

活载横向分布系数按空间结构分析计算。

汽车冲击系数按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）4.3.2条计算。

计算结果见表4。

表2.4活载横向分布系数及汽车冲击系数

结构类型

横向分布系数

冲击系数

支点

跨中

简支

中板

0.5

0.308

0.367

边板

0.385

0.37

2.5预应力筋构造

预应力钢筋构造见《装配式结构连续空心板通用设计图》。

2.6预应力配置

表2.6预应力配置

结构及位置

N1

N2

边梁

8根

中梁

6根

2.7温度效应及支座沉降

考虑整体均匀温升25℃，整体均匀温降-30℃。

非线形温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.10条规定执行。

3．简支空心板计算结果验算

3.1简支空心板边板施工阶段验算

（1）第1施工阶段

●第1施工阶段位移累计值（单位：

m）

计算结果摘录跨中11＃节点

节点号

位移性质

最大水平

最小水平

最大竖向

最小竖向

最大转角

最小转角

11

竖向位移

0.2E-002

0.99E-002

注：

位移以向上为正值

●第1施工阶段组合应力（应力单位：

Mpa,压为正，拉为负）

仅摘取支撑中心线（3＃节点）、1/4跨（8＃节点）及半跨（11号节点）处计算结果

上缘最大

上缘最小

下缘最大

下缘最小

最大主压

最大主拉

3.222

4.098

-0.0710

8

0.988

7.387

-0.0041

1.615

6.725

（2）第2施工阶段

●第2施工阶段位移累计值（单位：

0.21E-002

0.98E-002

●第2施工阶段组合应力（应力单位：

3.217

4.092

-0.0659

1.120

7.225

-0.0051

1.791

6.513

（3）第3施工阶段

●第3施工阶段位移累计值（单位：

0.28E-002

0.81E-002

●第3施工阶段组合应力（应力单位：

3.158

4.026

-0.0172

2.377

4.658

-0.0184

3.450

4.502

（4）施工阶段应力验算

边梁为C50的预应力混凝土结构。

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第7.2.8条的规定：

C50混凝土压应力限值：

＝0.70＝0.70×

32.4＝22.68Mpa。

C50混凝土拉应力限值＝1.15＝1.15×

（-2.65）＝-3.048MPa

由边板施工阶段组合应力表中知：

边板截面应力满足施工阶段要求。

3.2简支空心板边板使用阶段验算

（1）正常使用极限状态验算

●正常使用极限状态作用长期效应组合下简支边板拉应力:

（应力单位：

1.918

2.946

-0.0246

2.68

3.924

-0.0573

2.450

2.469

-0.0031

●正常使用极限状态作用短期效应组合下简支边板拉应力:

1.847

3.448

-0.025

1.296

3.225

-0.092

2.412

1.539

-0.010

●正常使用极限状态作用简支边板压应力:

5.012

5.011

7.250

6.275

9.266

5.034

●正常使用极限状态简支空心板边板截面验算

边板为C50预应力混凝土结