整理13m先张预应力简支空心板通用图计算书.docx

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整理13m先张预应力简支空心板通用图计算书

3.建设项目环境影响评价文件的审查要求

4.环境保护地方性法规和地方性规章

（5）为保障评价对象建成或实施后能安全运行，应从评价对象的总图布置、功能分布、工艺流程、设施、设备、装置等方面提出安全技术对策措施；从评价对象的组织机构设置、人员管理、物料管理、应急救援管理等方面提出安全管理对策措施；从保证评价对象安全运行的需要提出其他安全对策措施。

对策措施的建议应有针对性、技术可行性和经济合理性，可分为应采纳和宜采纳两种类型。

4.选择评价方法

2.环境保护行政法规

A.国家根据建设项目影响环境的范围，对建设项目的环境影响评价实行分类管理

2）按发布权限分。

环境标准按发布权限可分为国家环境标准、地方环境标准和行业环境标准。

（三）安全评价的内容和分类

（3）介绍评价对象的选址、总图布置、水文情况、地质条件、工业园区规划、生产规模、工艺流程、功能分布、主要设施、设备、装置、主要原材料、产品（中间产品）、经济技术指标、公用工程及辅助设施、人流、物流等概况。

1.直接市场评估法

西部地区中小跨径适用桥梁形式研究

通用图设计计算书

13m装配式先张法预应力混凝土简支空心板计算

1.概况与基本数据

1.1概况

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排支座。

（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：

先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×汽车荷载+0.8×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×温度梯度+1.0×均匀温度作用

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

材料名称及强度取值表表1.6

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

管道偏差系数k

0

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’

280Mpa

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。

（3）C50混凝土：

预制空心板。

（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5。

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

（1）13米简支空心板结构离散图见图1。

划分为30个单元31个节点。

图1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7空心板边板横截面（单位：

cm）

（2）空心板中板横截面

图8空心板中板横截面（单位：

cm）

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

0.5

0.385

0.370

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

边板采用12根

mm钢绞线，中板采用10根

mm钢绞线。

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16＃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

16

竖向位移

0.12E-002

0.12E-002

1.13E-002

1.13E-002

0

0

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（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

节点号

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

-0.418

-0.418

1.622

1.622

1.622

-0.418

10

-0.464

-0.464

7.587

7.587

7.587

-0.464

16

0.121

0.121

6.917

6.917

6.917

0

（2）第2施工阶段

●第2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

16

竖向位移

0.14E-002

0.14E-002

1.23E-002

1.23E-002

0

0

注：

位移以向上为正值

●第2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（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

节点号

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

-0.416

-0.416

1.614

1.614

1.614

-0.416

10

-0.446

-0.446

7.511

7.511

7.511

-0.446

16

0.138

0.138

6.845

6.845

6.845

0

（3）第3施工阶段

●第3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

16

竖向位移

0.26E-002

0.26E-002

0.99E-002

0.99E-002

0

0

注：

位移以向上为正值

●第3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（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

节点号

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

-0.411

-0.411

1.582

1.582

1.582

-0.411

10

1.551

1.551

5.006

5.006

5.006

-0.070

16

2.716

2.716

3.700

3.700

3.700

0

（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:

仅摘取支撑中心线（3＃节点）、1/4跨（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

（应力单位：

Mpa,压为正，拉为负）

节点号

上缘最小

下缘最小

最大主拉

3

-0.495

1.530

-0.495

10

1.559

3.692

-0.1255

16

2.744

2.108

-0.0042

●正常使用极限状态作用短期效应组合下简支边板拉应力:

仅摘取支撑中心线（3＃节点）、1/4跨（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

（应力单位：

Mpa,压为正，拉为负）

节点号

上缘最小

下缘最小

最大主拉

3

-1.471

1.187

-1.471

10

0.591

2.627

-0.1609

16

1.793

0.820

-0.0134

●正常使用极限状态作用简支边板压应力:

仅摘取支撑中心线（3＃节点）、1/4跨（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

（应力单位：

Mpa,压为正，拉为负）

节点号

上缘最大

下缘最大

最大主压

3

1.409

2.417

2.417

10

4.956

5.483

5.483

16

6.573

4.148

6.637

●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6.3.1条、第7.1.5条、第7.1.6条，混凝土构件的法向应力和主拉、压应力及部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力应符合下面规定：

Ø

法向压应力限值：

0.5

＝0.5×32.4=16.2Mpa

法向拉应力限值（短期效应组合）：

0.7

＝0.7×2.65=1.855Mpa

主压应力限值：

0.6

＝0.6×32.4=19.44Mpa

主拉应力限值（短期效应组合）：

0.7

=0.7×2.65=1.855Mpa

由正常使用极限状态荷载组合应力表中可知：

在荷载组合作用下，边梁截面应力均满足要求。

使用荷载作用下，简支边板各束预应力钢绞线最大拉应力值为1021Mpa，小于按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第7.1.5条，7股钢绞线最大拉应力限值0.65

＝0.65×1860＝1209Mpa，满足要求

●正常使用极限状态简支空心板边板竖向挠度验算

a挠度验算

按短期效应组合并消除结构自重产生的位移，结构的最大位移为-0.00285m（向下为负）。

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的刚度并考虑挠度长期增长系数，计算的挠度为：

，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.5.3的要求。

b预加力引起的反拱计算及预拱度的设置

短期效应组合产生结构的最大位移为0.0098m，预加力产生的反拱值为0.0094m，C50混凝土的挠度长期增长系数为1.425，故考虑荷载长期效应的影响下，最终计算跨中的最大挠度为：

0.0098m/0.95×1.425＝0.0147m。

预加力产生的反拱值长期增长系数为2.0，故0.0094m×2.0＝0.0188m>0.0147m。

因为由预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，不设预拱度。

（2）承载能力极限状态验算

●承载能力极限状态正截面强度验算:

单元号

类型

性质

Mj

R

10

下拉受弯

最大弯矩

1130

1370

满足

下拉受弯

最小弯矩

449

1370

满足

16

下拉受弯

最大弯矩

1475

1370

不满足，需配普通钢筋

下拉受弯

最小弯矩

615

1370

满足

单位：

轴力以KN，弯矩以KN*M计

截面下缘加配2Φ25钢筋，其截面承载能力为：

，

>1475MPa,满足要求。

●斜截面强度验算

①边板距支点

处斜截面抗剪承载力计算

剪力值最大

（偏安全的取支点处的弯矩）。

简支空心板普通钢筋构造见“装配式简支空心板上部构造通用图”。

边板支点处斜截面箍筋配置4肢φ

HRB335级钢筋，箍筋间距8cm，

；纵向受拉钢筋采用2φ25mmHRB335级钢筋，

；混凝土采用C50，

，

按《JTGD62规范》公式（5.2.9），截面尺寸应符合下列要求：

剪力设计值

b=340mm，

693mm

截面尺寸满足要求。

按公式（5.2.10）验算截面抗剪承载力

剪力设计值

，故需要进行斜截面抗剪承载力验算。

按公式（5.2.7）验算斜截面抗剪承载力

＝0.0166

＝0.0042（不计预应力钢束）

＝1254kN

满足斜截面抗剪承载力要求。

3.3简支空心板中板施工阶段验算

（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16＃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

16

竖向位移

0.10e-002

0.10e-002

0.86e-002

0.86e-002

0

0

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（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

节点号

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

-0.468

-0.468

1.643

1.643

1.643

-0.468

10

-0.158

-0.158

6.768

6.768

6.768

-0.158

16

0.469

0.469

6.172

6.172

6.172

0

（2）第2施工阶段

●第2施工阶段位移累计值（单位：

m）

计算结果摘录跨中16＃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

16

竖向位移

0.12e-002

0.12e-002

0.97e-002

0.97e-002

0

0

注：

竖向位移以向上为正值，水平位移以右向为正值

●第2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（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

节点号

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

-0.466

-0.466

1.637

1.637

1.637

-0.466

10

-0.141

-0.141

6.700

6.700

6.700

-0.141

16

0.485

0.485

6.107

6.107

6.107

0

（3）第3施工阶段

●第3施工阶段位移累计值（单位：

m）

计算结果摘录跨中16＃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

16

竖向位移

0.22e-002

0.22e-002

0.75e-002

0.75e-002

0

0

注：

位移以向上为正值

●第3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（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

节点号

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

-0.462

-0.462

1.610

1.610

1.610

-0.462

10

1.836

1.836

4.660

4.660

4.660

-0.0605

16

3.044

3.044

3.538

3.538

3.538

0

（4）施工阶段应力验算

中板为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

由中梁施工阶段组合应力表中知：

中板截面应力满足要求。

3.4简支空心板中板使用阶段验算

（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中板拉应力:

仅摘取支撑中心线（3＃节点）、1/4跨（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

（应力单位：

Mpa,压为正，拉为负）

节点号

上缘最小

下缘最小

最大主拉

3

-1.482

1.225

-1.482

10

0.913

3.091

-0.1138

16

2.148

1.723

-0.0043

●正常使用极限状态作用短期效应组合下简支中板拉应力:

仅摘取支撑中心线（3＃节点）1/4跨（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

（应力单位：

Mpa,压为正，拉为负）

节点号

上缘最小

下缘最小

最大主拉

3

-1.571

1.225

-1.571

10

0.840

2.431

-0.175

16

2.098

0.863

-0.0145

●正常使用极限状态作用简支中板压应力:

仅摘取支撑中心线（3＃节点）、1/4跨（10＃节点）及半跨（16号节点）处计算结果

（应力单位：

Mpa,压为正，拉为负）

节点号

上缘最大

下缘最大

最大主压

3

1.397

2.388

2.388

10

5.423

5.019

5.563

16

7.123

3.867

7.189

●正常使用极限状态简支空心板中板截面验算

中板为C50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6.3.1条、第7.1.5条、第7.1.6条，混凝土构件的法向应力和主拉、压应力及部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力应符合下面规定：

法向压应力限值：

0.5

＝0.5×32.4=16.2Mpa

法向拉应力限值（短期效应组合）：

0.7

＝0.7×2.65=1.855Mpa

主压应力限值：

0.6

＝0.6×32.4=19.44Mpa

主拉应力限值（短期效应组合）：

0.7

=0.7×2.65=1.855Mpa

由正常使用极限状态荷载组合应力表中知：

在荷载组合作用下，中板截面应力均满足要求。

●正常使用极限状态简支中板各束预应力钢绞线最大拉应力

使用荷载作用下，简支中板各束预应力钢绞线最大拉应力值为1121Mpa,小于按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第7.1.5条，7股钢绞线最大拉应力限值0.65

＝0.65×1860＝1209Mpa

●常使用极限状态简支空心板中板竖向挠度验算

a挠度验算

按短期效应组合并消除结构自重产生的位移，结构的最大位移为-0.00265m（向下为负）。

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的刚度并考虑挠度长期增长系数，计算的挠度为：

，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6.5.3的要求。

b预加力引起的反拱计算及预拱度的设置

短期效应组合产生结构的最大位移为0.0094m，预加力产生的反拱值为0.0085m，C50混凝土的挠度长期增长系数为1.425，故考虑荷载长期效应的影响下，最终计算跨中的最大挠度为：

0.0094m/0.95×1.425＝0.0141m。

预加力产生的反拱值长期增长系数为2.0，故0.0085m×2.0＝0.0170m>0.0141m。

因为由预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，不设预拱度。

（2）承载能力极限状态验算

●承载能力极限状态正截面强度验算:

单元号

类型

性质

Mj

R

10

下拉受弯

最大弯矩

916

1133

满足

下拉受弯

最小弯矩

344

1133

满足

16

下拉受弯

最大弯矩

1195

1133

不满足，需配普通钢筋

下拉受弯

最小弯矩

478

1133

满足

单位：

轴力以KN，弯矩以KN*M计

截面下缘加配2Φ25钢筋，其截面承载能力为：

，

>1195MPa,满足要求。

●斜截面强度验算

简支空心板中板斜截面抗剪计算

①中板距支点

处斜截面抗剪承载力计算

剪力值最大

（偏安全的取支点处剪力）。

简支空心板普通钢筋构造见“装配式简支空心板上部构造通用图”。

中板支点处斜截面箍筋配置4肢Φ

HRB335级钢筋，箍筋间距8cm，

；纵向受拉钢筋