13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板配束计算书(二级公路)

预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术通用图设计计算书13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板配束计算(二级公路)设计计算人：日期：复核核对人：日期：单位审核人：日期：项目负责人：日期：编制单位：湖南省交通规划勘察设计院编制时间：二○○六年三月预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板计算书湖南省交通规划勘察设计院113m简支装配式后张法预应力混凝土空心板配束计算1.设计依据及相关资料1.1计算项目采用的标准和规范1.《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）2.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）（简称《通用规范》）3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）（简称《公桥规》）1.2参与计算的材料及其强度指标依据《中华人民共和国交通部－“预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术”第二次工作会议纪要》：对于公路Ⅱ级汽车荷载的预应力混凝土空心板采用C40强度等级的混凝土；桥面铺装下层为100mm现浇C40混凝土，上层为80mm沥青混凝土；后张法预应力管道统一采用金属波纹管。各参与计算材料的强度指标按《公桥规》选用，材料名称及设计参数取值见表1.1。材料名称及设计参数取值表表1.1材料项目参数材料项目参数C40混凝土抗压标准强度fck26.8MPaφs15.2低松弛钢铰线抗拉标准强度fpk1860MPa抗拉标准强度ftk2.40MPa抗拉设计强度fpd1260MPa抗压设计强度fcd18.4MPa抗压设计强度f’pd390MPa抗拉设计强度ftd1.65MPa弹性模量Ep1.95×105MPa抗压弹性模量Ec32500MPa管道摩擦系数μ0.225计算材料容重ρ26kN/m3管道偏差系数k0.0015线膨胀系数α0.00001张拉控制应力σcon0.75fpk普通钢筋HRB335抗拉标准强度fsk335MPa钢丝松弛系数0.3抗拉设计强度fsd280MPa单端锚具回缩值ΔL6mm抗压设计强度fsd’280MPa沥青砼容重24kN/m1.3荷载等级依据《通用规范》第4.3.1款第3条表4.3.1-1规定，二级公路汽车荷载等级：公路Ⅱ级；1.4作用荷载、荷载组合、荷载作用简图1.4.1设计采用的作用设计采用的作用荷载，按《通用规范》第4章确定。不计偶然作用，永久作用和可变预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板计算书湖南省交通规划勘察设计院2作用的取项如下：（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、汽车荷载冲击力和温度作用；整体温差：温升20℃，整体温降20℃；依据《中华人民共和国交通部－“预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术”第二次工作会议纪要》：空心板桥面铺装上层选用沥青铺装。竖向梯度温度效应按《通用规范》第4.3.10款第3条选用（80mm沥青混凝土铺装层），具体图式见图1.1。竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。图1.1竖向梯度温度(尺寸单位mm)依据《通用规范》条文说明第4.3.10款不计入横桥向梯度温度。各板的横向分布系数及取值方式参见《横向分布系数计算书》。1.4.2作用效应组合（1）持久状况承载能力极限状态（《通用规范》第4.1.6款）作用效应组合设计值Sud=1.2×永久作用+1.4×汽车荷载+0.8×1.4温度作用效应组合设计值组合值还应乘结构重要性系数1.0。依据《公桥规》第5.1.1款，汽车荷载计入冲击系数。（2）持久状况正常使用极限状态（《通用规范》第4.1.7款）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×均匀温度作用依据《公桥规》第6.1.1款，汽车荷载不计入冲击系数。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1.0。1.6总体项目组、专家组指导意见1．在计算收缩徐变时，考虑存梁期为90天。2．采用预应力A类构件，考虑现浇层厚度的一半混凝土参与结构受力。预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板计算书湖南省交通规划勘察设计院32．计算2.1计算模式、所采用软件采用桥梁博士V3.0.3计算，纵向计算按平面杆系理论，将计算对象作为平面梁单元画出结构离散图；根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段；进行作用组合，求得结构在施工阶段和使用阶段时的应力、内力和位移；按规范中所规定的各项容许值，验算构件是否满足结构承载力要求，材料强度要求和结构的整体刚度要求。计算共分5个阶段，即4个施工阶段和1个使用阶段，各阶段情况见表2.1，各施工阶段计算简图见图2.1。施工工序表表2.1阶段号工作内容1空心板预制2张拉预应力钢束3浇注铰缝混凝土4浇注桥面铺装，安装防撞栏杆5使用阶段图2.1施工阶段计算简图2.2计算结果及结果分析2.2.1中板计算结果及结果分析1.数据输入的一些间接性结果（1）中板的冲击系数在桥博中，冲击系数在使用信息中输入，其值计算按照《通用规范》第4.3.2款及其条文说明规定的公式计算。计算跨径：ml36.12；跨中截面的截面惯矩：40383.0mIc；预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板计算书湖南省交通规划勘察设计院4跨中处单位长度质量：./7.1584mkgmc基频：HZmEIlfcc113.97.1584003831025.336.122210221；冲击系数：37.00157.01767.01Inf。故汽车冲击力的作用系数为37.11。（2）C40封端封端重量在计算中，在第1个施工阶段按集中力加在支承节点上，其重量为：kNm54.3265.0272.0（3）二期恒载由于中板结构计算的过程中，考虑了计入5cm桥面现浇层参与结构受力，故未计入部分按二期恒载与桥面沥青混凝土铺装层在第4施工阶段一起计入，并考虑防撞栏杆的横向分布。二期恒载为：mkNq/949.792)047.0097.0(2425.108.02625.105.0注：沥青混凝土容重按3/24mkN考虑。2.持久状况承载能力极限状态验算依据《公桥规》第5.1.5款（规范强制性条款）：作用（或荷载）效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）的组合设计值，在保证结构的重要性系数前提下，必须不大于构件承载力设计值。（1）受弯构件正截面抗弯承载力验算正截面抗弯承载力（未计入普通钢筋）计算结果见图2.2：1213-5700-113-5700-4723-570-1-570-4734459893639891155698936398911567781181868118137689118186811813769101181969118143110111181969118143111121181867118137812131181867118137813141415989362989117151698936298911716171718734-1-570-45181973413-10-57013-450图2.2正截面抗弯承载能力计算结果由图2.2可以看出，构件承载力设计值大于作用效应的组合设计值，正截面抗弯承载力满足《公桥规》（JTGD62-2004）第5.1.5款的要求。（2）受弯构件斜截面抗剪验算预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板计算书湖南省交通规划勘察设计院5计算的剪力值以图示结果列出，见图2.3：120.07.6-182.8194.123384.1144.33445-305.9-104.356305.9104.56778-152.1-3.589152.03.6910-68.768.7101168.7-68.711123.4152.11213-3.4-152.113141415104.3306.51516-104.3-306.516171718144.0385.61819193.8-182.87.60.0图2.3各截面剪力值依据《公桥规》第5.2.7款和第5.2.9款对构件的斜截面抗剪承载力及抗剪截面尺寸是否符合要求进行验算。①斜截面抗剪承载力验算各截面抗剪承载力设计值均与最大剪力值385.6kN比较，对于简支空心板而言，只要验算最不利的截面能够满足抗剪要求即可，显然，由于箍筋间距全桥配置一样，故最不利抗剪位置在腹板变化处截面。其斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值：kNkNffPbhVsvsvkcucs6.3853.723006545.028050)77.06.02(6503201045.01.125.10.1)6.02(1045.03,03321注：纵向受拉钢筋按12Ф12，箍筋按4Ф10，间距150mm考虑。由于混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值已经超过作用效应最不利截面最大剪力组合设计值，故斜截面抗剪承载能力极限状态满足《公桥规》要求。②斜截面截面抗剪尺寸验算kNkNbhfVkcu6.3851.7506503205000051.01051.00,3故截面抗剪尺寸满足《公桥规》要求。3.持久状况正常使用极限状态验算依据《公桥规》第6.1.1款正常使用极限状态的验算时，汽车荷载效应可不计冲击系数。预应力作为荷载考虑，荷载分项系数为1.0。（1）预应力混凝土构件截面抗裂验算①荷载短期效应组合作用下正截面抗裂性验算《公桥规》第6.3.1款第1条，对A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下：Mpaftkpcst68.140.27.07.0，程序计算结果见图2.4：预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术13m简支装配式后张法预应力混凝土空心板计算书湖南省交通规划勘察设计院6121.003.79-0.092.530.514.04-0.492.79233.782.414.052.8334454.772.835.193.24564.762.815.193.2367786.003.594.701.97896.003.594.701.979106.644.094.201.3610116.644.094.201.3611126.003.594.701.9712136.003.594.701.97131414154.762.825.183.2315164.762.845.183.24161717183.782.424.042.8318193.791.002.54-0.094.040.512.79-0.49图2.4荷载短期效应组合作用下抗裂性验算图从图2.4中可以看出，短期效应组合作用下没有出现拉应力，故正截面抗裂满足《公桥规》对A类预应力构件在短期效应组合下的要求。②荷载长期效应组合作用下正截面抗裂性验算《公桥规》第6.3.1款第1条，对A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）长期效应组合（不计间接施加在桥上的其他作用效应）下：0pcst，程序计算结果见图2.5：120.283.060.272.95-0.123.34-0.183.10233.052.833.353.1534453.863.234.533.81563.863.214.533.8067784.833.974.062.85894.833.974.062.859105.414.463.582.3110115.414.463.582.3111124.833.974.062.8512134.833.974.062.85131414153.853.214.533.8015163.853.234.533.81161717183.052.833.343.1518193.060.282.960.273.34-0.123.10-0.18图2.5荷载长期效应组合作用下抗裂性验算图从图2.5可以看出，长期效应组合作用下没有出现拉应力，故正截面抗裂满