桥梁工程之空心板桥的设计

摘要

　　本工程位于冲积平原地区，地质条件良好，适于工程建设。该桥设计荷载为公路-Ⅱ级，拟建桥长50m,桥宽11m,不设人行道。初步设计阶段综合考虑技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理等方面的因素后，确定最佳方案。上部结构采用后张法预应力混凝土空心板，下部采用双柱式桥墩和钻孔灌注桩。技术设计阶段根据工程要求及地质资料，按照土木工程行业的技术规范进行计算及校核。设计图纸采用AutoCAD至图软件绘制。

　　关键词：桥梁，钢筋混凝土，空心板，后张法，极限状态

Abstract

　　The project is located in the alluvial plain areas, The geological condition is good and suitable for engineering and construction. Design load of this bridge is for highway grade Ⅱ，and the proposed length is 50m, width 8.5 m, with no sidewalks. The preliminary design stage considered technologically advanced, safe, reliable, and applicable durability and reasonable economic and other factors, determine the best option. The first-tensioned reinforced concrete plate is used for the superstructure, and double-column piers and bored piles for the substructure. In the technical design stage, we have to follow the requirement of engineering and geological data, According to the civil engineering industry technical standards for calculation and verification. Design drawings using AutoCAD software mapping.

　　Keywords:Bridge,Reinforced Concrete,Pretensioning method

目录

　　1设计资料

　　1.1跨径

　　标准跨径： 16.00m.

　　计算跨径： 15.40m.

　　主梁全长：15.96m.

　　1.2桥面净空

　　净10.0m+2×0.5m.

　　采用混凝土防撞栏杆，线荷载7.5 KN/m.

　　1.3设计荷载：

　　公路-级汽车荷载。

　　1.4材料

　　预应力钢筋1×7股钢绞线，直径15.2mm.

　　非预应力钢筋采用HRB335,R235.

　　空心板块混凝土采用C40混泥土。

　　铰缝采用C40SCM灌浆料以加强铰缝。

　　桥面铺装为8cm厚C40防水砼（S6）+ 4cm中粒式沥青砼+3cm细粒式沥青砼。

　　栏杆采用C25号混凝土。

　　1.5结构设计

　　本空心板按部分预应力混凝土A类构件设计。

　　横坡为1.5%单向横坡，各板均斜置，横坡由下部结构调整。

　　艺：预制预应力空心板采用后张法施工工艺。

　　1.6 设计参数

　　相对湿度为55%.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7d; 桥梁安全等级为二级，环境条件Ⅱ类。

　　2造型式及尺寸选定
　　3空心板毛截面几何特性计算
　　4作用效应计算
　　4.1永久作用效应计算
　　4.1.1空心板自重（一期恒载）
　　4.1.2桥面系自重g2（二期恒载）
　　4.1.3恒载内力计算
　　4.2基本可变荷载（活载）产生的内力
　　4.2.1汽车荷载横向分布系数计算
　　4.3作用效应组合

　　5预应力钢筋的设计
　　5.1预应力钢筋截面积的估算
　　5.2预应力钢筋的布置
　　6换算截面几何特性计算
　　6.1换算截面面积
　　6.2换算截面重心位置
　　7承载能力极限状态计算
　　7.1跨中截面正截面抗弯承载力计算
　　7.2斜截面抗剪承载力计算
　　8预应力损失计算
　　8.1摩擦损失σ
　　8.2锚具变形、回缩引起的预应力损失σ
　　8.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失
　　8.4预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失σ
　　8.5混凝土收缩、徐变引起的预应力损失
　　8.6预应力损失组合设计

　　9正常使用极限状态计算
　　9.1正截面抗裂性验算
　　9.2斜截面抗裂性验算
　　10变形计算
　　10.1正常使用阶段的挠度计算
　　10.2预加应力引起的反拱计算及预拱度设置
　　11短暂状况应力验算
　　11.1跨中截面
　　11.2 1/4截面
　　10.3支点截面

　　12持久状况应力验算
　　12.1跨中截面混凝土正压应力的验算
　　12.2跨中截面预应力钢绞线拉应力的验算
　　12.3斜截面主应力验算
　　13 最小配筋率复核

结论与展望

　　近三个月的毕业设计已经结束了，我通过复习以前的专业课、翻阅大量相关资料，同时对其中某些细节问题与老师同学展开深刻的讨论，力求融会贯通，顺利完成了本次设计。可以说完成了从理论知识到实践的一次升华，彻底巩固了所学专业课知识，同时锻炼了自己思考问题和解决问题能力。更重要的是，我从头到尾熟悉了空心板桥的设计思路及步骤，了解了空心板桥施工的方法和施工工艺。

　　当然，由于实践经验的缺乏，我们做的设计必然会或多或少地存在着一些缺点和不足。如：主桁及横梁等结构及其受力都采用的是简化了的模型，与真实结构及受力存在着一些差异，因此，其计算结果也会产生一定的误差。这些问题的存在，督促我在今后的设计及施工中要不断地积累经验和力争把各项影响因素考虑周全。

　　毕业前的这次设计任务不仅巩固了专业课知识，而且培养了我们实际动手能力和密切合作的团队精神，使我们养成了认真、严肃、细致、耐心的工作作风，为我们即将奔赴的一线工作奠定了基础，迈出了我们走向社会的第一步。

　　我国在桥梁设计与施工方面都取得到了迅速发展，基本形成了一支人数众多、力量雄厚的设计、施工和科研队伍，在理论研究、施工工艺、施工技术及临时结构设计等方面均有了较大的发展，但与世界先进水平的还有一定的差距，我们仍需不断吸取国外桥梁建筑的先进技术和经验，加快我国桥梁建筑业的发展，以达到国际先进水平。

 致 谢

　　在本设计过程中，得到了湖北工业大学史宏财老师的悉心指导，毕业设计是对大学专业知识的一个系统总结和考核，这其中涉及到很多基础理论和实际工程问题。史老师以渊博的学识填补了我知识上的漏洞和不足，让我的专业基础理论得到了极大提高。另外，在设计院期间，我熟悉了CAD的操作，见到了大量实际工程，在这样一个环境中，我学到了许多学校接触不到的知识。

　　最后，谨对史老师表示最诚挚的谢意，感谢您的指导和教悔！感谢学校同学们的支持和鼓励，也感谢自己的毅力和持之以恒的态度！

　　设计依据及参考书
　　（1）《公路工程技术标准》（JTG 601-2003）
　　（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），简称《桥规》；
　　（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），简称《公预规 》；
　　（4）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D60-2005），简称《圬工规范》；
　　（5）《<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>（JTG D62-2004）条文应用算例》袁伦一，鲍卫刚编著。人民交通出版社，2005.
　　（6）《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》（按新颁JTG D62-2004编写）。张树仁，郑绍珪等编著。人民交通出版社，2004年9月。
　　（7）《公路小桥涵设计示例》。刘培文，周卫等编著。人民交通出版社，2005.桥梁安全等级为二级，环境条件Ⅱ类。

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