16m空心板桥梁预应力中边板计算书.docx
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16m空心板桥梁预应力中边板计算书
16m预应力混凝土空心板计算书
1计算依据与基础资料
1.1标准及规范
1.1.1标准
跨径：
桥梁标准跨径16m；计算跨径（斜交25°、简支）15.30m；预制板长15.96m
设计荷载：
城-A级，人群荷载3.5kN/m2
桥面宽度：
全宽50.5m
桥梁半幅宽度：
3.75m（人行道）+5.0m（非机动车道）+3.5m（行车道）+12m（机动车道）+1m（中央分隔带）=25.25m。
桥梁安全等级为二级，环境条件Ⅱ类
1.1.2规范
《公路工程技术标准》JTGB01-2003
《公路桥梁设计通用规范》JTGD60-2004（简称《通规》）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004（简称《预规》）
1.1.3参考资料
《公路桥涵设计手册》桥梁上册（人民交通出版社2004.3）
1.2主要材料
1）混凝土：
预制板及铰缝为C50，10cmC50防水混凝土铺装层，9cm沥青混凝土。
2）预应力钢绞线：
采用钢绞线
，
，
3）普通钢筋：
采用HRB335，
，
1.3设计要点
1）本桥按后张法部分预应力混凝土A类构件设计，桥面10cmC50防水混凝土铺装层和9cm沥青混凝土不考虑参与截面组合作用；
2）预应力张拉控制应力值
，混凝土强度达到90％时才允许张拉预应力钢筋;
3）按《预规》计算混凝土收缩、徐变效应;
4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为10d;
5）环境平均相对湿度RH=75％;
6）存梁时间为90d。
2横断面布置
2.1横断面布置图（半幅桥面单位：
cm）
2.2预制板截面尺寸（未含10cmC50防水混凝土铺装层）
单位：
mm
边、中板毛截面几何特性（不含12cmC40防水混凝土铺装层）表2－1
板号
中板
边板
几何特性
面积
抗弯惯矩
抗弯惯矩
面积
抗弯惯矩
抗弯惯矩
0.5026
0.039755
0.0809484
0.6135
0.047559
0.0922493
3汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算
3.1汽车荷载、人群荷载横向分布系数计算
3.1.1跨中横向分布系数
本桥基本结构是横向铰接受力，因此，汽车荷载横向分布系数按横断面空心板铰接计算。
因中部机动车道承载较为不利，故选取机动车道下11片空心板做横向分布计算，择其最不利的分布状况进行梁板的计算。
机动车道为3车道，故分别进行3车道加载、2车道加载及单车道加载三种加载状况进行分析。
结构描述:
3车道加载
主梁跨径:
15.300m材料剪切模量/弯曲模量=0.430
梁号梁宽弯惯矩扭惯矩左板宽左惯矩右板宽右惯矩连接
11.6250.0480.0920.3800.0010.0000.000铰接
21.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
31.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
41.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
51.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
61.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
71.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
81.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
91.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
101.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
111.6250.0480.0920.0000.0000.3800.001铰接
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0001.51012.0000.9900.0000.0000.0000.000
左车道数=3,右车道数=0,自动计入车道折减
汽车等级:
汽车超-20级
挂车等级:
挂车-120级
人群集度:
3.500KPa
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.2620.1520.0001.1030.0000.000
20.2290.1360.0000.9800.0000.000
30.2380.1400.0001.0320.0000.000
40.2400.1310.0001.0690.0000.000
50.2390.1250.0001.0940.0000.000
60.2340.1220.0001.1070.0000.000
70.2400.1250.0001.1110.0000.000
80.2460.1310.0001.1050.0000.000
90.2500.1440.0001.0890.0000.000
100.2480.1480.0001.0610.0000.000
110.2890.1690.0001.2220.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
结构描述:
2车道加载
主梁跨径:
15.300m材料剪切模量/弯曲模量=0.430
梁号梁宽弯惯矩扭惯矩左板宽左惯矩右板宽右惯矩连接
11.6250.0480.0920.3800.0010.0000.000铰接
21.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
31.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
41.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
51.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
61.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
71.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
81.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
91.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
101.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
111.6250.0480.0920.0000.0000.3800.001铰接
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0001.51012.0000.9900.0000.0000.0000.000
左车道数=2,右车道数=0,自动计入车道折减
汽车等级:
汽车超-20级
挂车等级:
挂车-120级
人群集度:
3.500KPa
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.2810.1520.0001.1030.0000.000
20.2440.1360.0000.9800.0000.000
30.2480.1400.0001.0320.0000.000
40.2420.1310.0001.0690.0000.000
50.2220.1250.0001.0940.0000.000
60.2150.1220.0001.1070.0000.000
70.2190.1250.0001.1110.0000.000
80.2410.1310.0001.1050.0000.000
90.2580.1440.0001.0890.0000.000
100.2640.1480.0001.0610.0000.000
110.3110.1690.0001.2220.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
结构描述:
单车道加载
主梁跨径:
15.300m材料剪切模量/弯曲模量=0.430
梁号梁宽弯惯矩扭惯矩左板宽左惯矩右板宽右惯矩连接
11.6250.0480.0920.3800.0010.0000.000铰接
21.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
31.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
41.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
51.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
61.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
71.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
81.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
91.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
101.2500.0400.0810.0000.0000.0000.000铰接
111.6250.0480.0920.0000.0000.3800.001铰接
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0001.51012.0000.9900.0000.0000.0000.000
左车道数=1,右车道数=0,自动计入车道折减
汽车等级:
汽车超-20级
挂车等级:
挂车-120级
人群集度:
3.500KPa
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.1840.1520.0001.1030.0000.000
20.1550.1360.0000.9800.0000.000
30.1470.1400.0001.0320.0000.000
40.1330.1310.0001.0690.0000.000
50.1260.1250.0001.0940.0000.000
60.1240.1220.0001.1070.0000.000
70.1270.1250.0001.1110.0000.000
80.1330.1310.0001.1050.0000.000
90.1470.1440.0001.0890.0000.000
100.1650.1480.0001.0610.0000.000
110.2030.1690.0001.2220.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
本桥取中幅桥机动车道的梁板做计算分析，分别进行单车道、双车道、三车道的所有三种情况进行横向分布计算，取最不利的结果分别进行中粱和边梁的单梁分析。
因此，取各板的横向分布系数如下。
各种板宽对应的横向分布系数表3－3
位置
汽车荷载
满人荷载
边板
0.311
1.222
中板
0.264
1.111
3.2汽车荷载冲击系数
值计算
3.2.1汽车荷载纵向整体冲击系数
简支板结构基频
——《通规》条文说明4
C50混凝土
板跨中处单位长度质量：
，
其中
—跨中延米结构自重（N/m），g—重力加速度
∴
按照《通规》第4.3.2条，冲击系数
可按下式计算：
当
时，
∴
4作用效应组合
4.1作用的标准值
4.1.1永久作用标准值
一期恒载
：
预制板重力密度取
自重系数k=26/25=1.04（混凝土重力标准为C40，q=25KN/m³）
二期恒载
：
1）10cmC50防水混凝土铺装重力密度取
2）铰缝混凝土
，重力密度取
3）沥青混凝土γ=24KN/m³
4）绿化带上覆盆栽，计算时等效为20cm厚覆土，γ=
。
边板:
中板:
城-A级车道荷载
空心板中板计算
计算原则、内容及控制标准
计算书中将采用midasCivil对桥梁进行分析计算，并以《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）为标准，按A类预应力混凝土结构进行验算。
计算模型
图表1计算模型图
1）节点数量：
35；
2）单元数量：
34；
3）边界条件数量：
2；
4）施工阶段数量：
3，施工阶段步骤如下：
施工阶段1：
CS1，持续时间10天；
施工阶段2：
CS2，持续时间30天；
施工阶段3：
CS3，持续时间3650天；
荷载工况及荷载组合
1）自重
自重系数：
-1.04
2）整体升降温
系统温度：
30.00（[C]）
3）梁截面温度
梯度降温（单元1）
序号
宽度（m）
到箱梁顶距离（m）
温度（[C]）
1
1.24
0.00
-12.50
2
1.24
0.10
-3.35
3
1.24
0.40
0.00
梯度升温（单元1）
序号
宽度（m）
到箱梁顶距离（m）
温度（[C]）
1
1.24
0.00
25.00
2
1.24
0.10
6.70
3
1.24
0.40
0.00
4）徐变收缩
收缩龄期：
28天;
构件理论厚度：
1m；
理论厚度自动计算：
由程序自动计算各构件的理论厚度。
公式为：
5）可变荷载
活载：
汽车荷载，桥梁等级为城-A级；
对于汽车荷载纵向整体冲击系数μ，按照《公路桥涵通用设计规范》第4.3.2条，冲击系数μ可按下式计算：
根据规范，计算的结构基频f=6.80Hz，冲击系数μ=0.323。
6）荷载组合
荷载工况及荷载组合荷载工况
序号
工况名称
描述
1
cSH
收缩二次（CS）
2
cD
恒荷载（CS）
3
cEL
施工荷载（CS）
4
SUM
合计（CS）
5
M[1]
移动工况
6
cTP
钢束一次（CS）
7
cCR
徐变二次（CS）
8
cTS
钢束二次（CS）
9
T
梯度降温
荷载组合列表：
cLCB1：
基本组合（永久荷载）:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）
cLCB2：
基本组合:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M
cLCB3：
基本组合:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4T[1]
cLCB4：
基本组合:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4T[2]
cLCB5：
基本组合:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4T[3]
cLCB6：
基本组合:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M+1.12T[1]
cLCB7：
基本组合:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M+1.12T[2]
cLCB8：
基本组合:
1.2（cD）+1.2（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M+1.12T[3]
cLCB9：
基本组合（永久荷载）:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）
cLCB10：
基本组合:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M
cLCB11：
基本组合:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4T[1]
cLCB12：
基本组合:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4T[2]
cLCB13：
基本组合:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4T[3]
cLCB14：
基本组合:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M+1.12T[1]
cLCB15：
基本组合:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M+1.12T[2]
cLCB16：
基本组合:
1.0（cD）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.4M+1.12T[3]
cLCB17：
极限组合（永久荷载）:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）
cLCB18：
短期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.7/（1+mu）M
cLCB19：
短期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.0T[1]
cLCB20：
短期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.0T[2]
cLCB21：
短期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.0T[3]
cLCB22：
短期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.7/（1+mu）M+1.0T[1]
cLCB23：
短期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.7/（1+mu）M+1.0T[2]
cLCB24：
短期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.7/（1+mu）M+1.0T[3]
cLCB25：
长期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.4/（1+mu）M
cLCB26：
长期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.4/（1+mu）M+1.0T[1]
cLCB27：
长期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.4/（1+mu）M+1.0T[2]
cLCB28：
长期组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+0.4/（1+mu）M+1.0T[3]
cLCB29：
弹性阶段应力验算组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.0M
cLCB30：
弹性阶段应力验算组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.0M+1.0T[1]
cLCB31：
弹性阶段应力验算组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.0M+1.0T[2]
cLCB32：
弹性阶段应力验算组合:
1.0（cD）+1.0（cTP）+1.0（cTS）+1.0（cCR）+1.0（cSH）+1.0M+1.0T[3]
持久状况承载能力极限状态验算结果
截面受压区高度
截面受压区高度相对界限受压区高度ξb
钢筋种类
C50及以下
C55/C60
C65/C70
C75/C80
R235
0.62
0.60
0.58
-
HRB335
0.56
0.54
0.52
-
HRB400/KL400
0.53
0.51
0.49
-
钢绞线、钢丝
0.40
0.38
0.36
0.35
精轧螺纹钢筋
0.40
0.38
0.36
-
正截面抗弯承载能力验算
图表2正截面抗弯承载能力验算结果图形
结论：
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第5.1.5条
验算，结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求。
斜截面抗剪承载能力验算
图表3斜截面抗剪承载能力验算结果图形
结论：
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第5.1.5条
验算，结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求。
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第5.2.9条进行抗剪截面验算，满足规范要求。
支反力计算
支反力计算结果表格
节点
FX（kN）
FY（kN）
FZ（kN）
MX（kN·m）
MY（kN·m）
MZ（kN·m）
2
0.000
0.000
259.925
0.000
0.000
0.000
34
0.000
0.000
259.925
0.000
0.000
0.000
持久状况正常使用极限状态验算结果
结构正截面抗裂验算
对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件
但在荷载长期
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