预应力空心板梁桥毕业设计

鲁东大学本科毕业设计11设计资料1.1主要的技术指标桥跨布置:10×20.0m。跨径:标准跨径：20.0m；计算跨径：19.60m。桥面净空:1.25m+2x3.75+1.25m设计荷载：公路-I级，人群荷载3.0kN/m³桥面纵坡：2%。桥面横坡：1.5%。1.2所用材料规格主梁：采用C50预应力混凝土，容重为26kN/m3；弹性模量为3.45×107KPa；现浇铺平层：采用C50混凝土,厚度为10cm；桥面铺装：采用防水混凝土，厚度为8cm,容重为25kN/m3。人群、栏杆采用C20混凝土。1.3采用的技术规范[1]《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)；[2]《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(JTGD62-2004)；[3]《公路砖石及砼桥涵设计规范》(JTJD63-2005)。鲁东大学本科毕业设计22构造形式及尺寸选定本桥桥面净空1.25m+2x3.75+1.25m全桥采用10块全桥采用C50预制预应力凝土空心板，每块空心板宽99cm，高85cm,空心板全长19.96m。空心板的构造及尺寸如图2.1(边跨)，图2.2（中跨）。图2.1边跨空心板截面构造及尺寸(单位:cm)图2.2中跨空心板截面构造及尺寸(单位:cm)鲁东大学本科毕业设计33空心板毛截面几何特性计算3.1边跨空心板毛截面几何特性计算3.1.1毛截面面积A空心板的毛截面面积为：211199851381382383121982.582.585222A23896.77cm3.1.2毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静距：1218813834.513834.5+232S板高188182.5834.5+2.5834.5+5834.5-2322333881cm那么截面重心离1/2板高的距离为:1238810.99613896.77SdcmA板高把毛截面外框简化为规则矩形时的余缺部分面积A余缺:1111381382.5882.585106222Acm余缺余缺部分对1/2板高的距离为:12388136.61106SdcmA板高余缺余缺3.1.3空心板毛截面对其重心轴的惯距I如图2-2中(1)图,设每个挖空的半圆面积为A′:鲁东大学本科毕业设计422211'38567.188Adcm半圆重心轴：44388.0666dycm半圆对其自身重心轴的惯性距'I为：444'0.006860.006863814304Idcm则空心板毛截面对其重心轴的惯性距I为：332299853831998512383114143041212I2222567.115.58.06115.58.06110636.611643.69971610cm3.2中跨空心板毛截面几何特性计算3.2.1毛截面面积A空心板毛截面面积为：211998523831219282.582.58522A23690.77cm3.2.2毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静距：121881822.5834.5+2.5834.5+5834.5-23223S板高33556.67cm那么毛截面重心离1/2板高的距离为:123556.670.963690.77SdcmA板高把毛截面外框简化为规则矩形时的铰缝面积A铰:鲁东大学本科毕业设计521122.5882.58510022Acm铰铰缝重心对1/2板高的距离为:123556.6735.57100SdcmA板高铰余缺3.2.3空心板毛截面对其重心轴的惯距I如图2-2中(1)图,设每个挖空的半圆面积为A′:22211'38567.188Adcm半圆重心轴：44388.0666dycm半圆对其自身重心轴的惯性距'I为：444'0.006860.006863814304Idcm则空心板毛截面对其重心轴的惯性距I为：33229985383199850.96238310.961212I224143042567.115.58.060.9615.58.060.96210035.570.96643.4315610cm3.3边、中跨空心板毛截面几何特性汇总该桥桥梁设计的预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算，叠加时候挖空部分按负面积计算。空心板截面的抗扭刚度可以简化为图3-1的单箱截面来计算:鲁东大学本科毕业设计6图3.1计算IT的空心板截面图简化图（尺寸单位：cm）抗扭惯矩IT为：22226412499885844.67610222858299888TbhIcmhbtt表3-1毛截面几何特性计算汇总截面号边跨空心板截面（1、13号板）中跨空心板截面（2—12号板）截面形式面积0.389677m20.369077m2抗弯惯矩3.699716×10-2m43.43156×10-2m4抗扭惯矩4.676×10-2m44.676×10-2m4形心y上值43.4637cm41.504cm形心y下值41.5365cm43.906cm鲁东大学本科毕业设计74作用效应计算4.1永久作用效应计算4.1.1边跨板作用效应计算⑴空心板自重（第一阶段结构自重）1g1g=A0.3896772610.1316(kN/m)⑵桥面系自重（第二阶段结构自重）2g栏杆、人行道单侧取5kN/m桥面铺装采用8cm等厚度的防水混凝土,则全桥宽铺装每延米重力为:0.087.52515(kN/m)桥面现浇C50桥面板每延米重力（10cm厚）：126100.110.0151027.95/2kNm为了计算方便近似地按各板平均分担来考虑,则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为:251527.95g=4.79510(kN/m)⑶铰缝自重（第二阶段结构自重）3g铰缝采用C40细集料混凝土，容重为24kN/m,边跨取单个铰缝的一半计算，则其自重为:431g=1001851024=0.222(kN/m)2由此得空心板每延米总重力g为：110.1316gg(kN/m)（第一阶段结构自重）234.7950.2225.017ggg(kN/m)（第二阶段结构自重）10.13165.01715.1486gggg(kN/m)鲁东大学本科毕业设计84.1.2中跨板作用效应计算⑴空心板自重（第一阶段结构自重）1g1g=A0.369077269.596(kN/m)⑵桥面系自重（第二阶段结构自重）2g栏杆、人行道单侧取5kN/m桥面铺装采用8cm等厚度的防水混凝土,则全桥宽铺装每延米重力为:0.087.52515(kN/m)桥面现浇C50桥面板每延米重力（10cm厚）：126100.110.0151027.95/2kNm为了计算方便近似按各板平均分担来考虑,则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为:251527.95g=4.79513(kN/m)⑶铰缝自重（第二阶段结构自重）3g铰缝采用C40细集料混凝土，容重为24kN/m,中跨取两个单铰缝的一半计算，即为一个铰缝重量，则其自重为:43g=1001851024=0.444(kN/m)由此得空心板每延米总重力g为：19.596gg(kN/m)（第一阶段结构自重）234.7950.4445.239ggg(kN/m)（第二阶段结构自重）9.5965.58915.185gggg(kN/m)4.1.3横隔板重每块板的横格梁均设置在板两端空心部分，封住端部口，厚度h为20cm,其横隔板重为：横隔板截面面积A=2312.11498×2=4624.2298（cm2)鲁东大学本科毕业设计9重力G=g·A·h=26×0.46242298×0.2=2.4046(kN)4.2可变作用效应计算本桥汽车荷载采用公路—Ι级荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路—Ι级车道荷载均布荷载标准值kq为10.5kN/m，集中荷载。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，即计算剪力时'1.21.2238.4286.08kKPPkN4.3横向分布系数计算4.3.1汽车荷载横向分布系数计算空心板跨中和1/4出的荷载横向分布系数按铰接缝板计算，支点出按杠杆原理法计算。支点至1/4点之间的荷载横向分布系数按直线内插得到。（1）跨中和1/4出的荷载横向分布系数计算首先计算空心板的钢度系数γ：222tt=()5.8()4EIbIbGIlIl由前面计算知：64643.43156104.676101001960TIcmIcmbcmlcm将以上数据代入得：6263.43156101000=5.8()0.0104.6761019960求得刚度参数后，即可按其查《公路桥涵设计手册—梁桥（上册）》（徐光辉，胡明义主编，人民交通出版社，1996年3月）第一篇附录（二）中10块板的铰接板桥荷载横向分布系数影响线表，由γ=0.010查得1号至五号板在车道荷载作用下的荷载横向分布系数影响线值，计算值列于表4.1中。由表4.1画出格板的横向分布影响线，并按最鲁东大学本科毕业设计10不利荷载位置布载，求得两车道下的各板的横向分布系数。各板的横向分布影响线及最不利布载减图。由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算1号至5号板的横向分布影响线坐标值。表4.11~5板影响线坐标表板号影响线坐标1112131415161718191.1010.1810.1580.1310.1100.0930.0800.0700.0630.0580.05620.1580.1540.1370.1140.0970.0830.0730.0650.0600.06330.1310.1370.1370.1230.1040.0900.0780.0700.0650.06340.1100.1140.1230.1270.1160.1000.0870.0780.0730.07050.0930.0970.1040.1160.1230.1140.1000.0900.0830.080根据上表可得1号到5号板横向分布影响线大致形状，见图4.2图4.21~5号板横向分布影响线大致图像鲁东大学本科毕业设计11表4.31~5号板横向分布影响线竖标表系数板号汽人10.1810.1230.0980.0640.1760.01420.1370.1070.0860.0590.1540.01230.1370.1040.0800.0470.1320.01440.1260.0950.0690.0340.1110.01550.1100.1230.0940.0540.0950.017根据上表计算各板横向分布系数如下：一号板：11==+++=22m汽汽（0.1610.1230.0980.064）0.223==0.176+0.014=0.190m人人二号板：11==+++=22m汽汽（0.1370.1070.0680.059）0.195==0.154+0.012=0.166m人人三号板：11==+++=22m汽汽（0.1370