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10m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10m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计算项目采用的标准和规范1.《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）2.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）（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》（JTG D62-2004）（简称《公桥规》）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。
材料名称及设计参数取值表表荷载等级依据《通用规范》第款第3条表规定，二级公路汽车荷载等级：公路Ⅱ级；作用荷载、荷载组合、荷载作用简图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，永久作用和可变作用的取项如下：（1（2）可变作用：汽车荷载、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－桥梁通用设计图成套技术”第二次工作会议纪要》板桥面铺装上层选用沥青铺装。
用规范》第款第3条选用（80mm具体图式见图。
竖向日照反温差为正温差乘以。
依据《通用规范》条文说明第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》。
作用效应组合（1）持久状况承载能力极限状态（《通用规范》第款）作用效应组合设计值S ud=×永久作用+×汽车荷载+×温度作用效应组合设计值组合值还应乘结构重要性系数。
依据《公桥规》第款，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》第款）作用短期效应组合：永久作用+×汽车荷载+×温度梯度+×均匀温度作用作用长期效应组合：永久作用+×汽车+×温度梯度+×均匀温度作用依据《公桥规》第款，汽车荷载不计入冲击系数。
计算模式、重要性系数按简支结构计算，结构重要性系数为。
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。
2．计算计算模式、所采用软件采用桥梁博士计算，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，各施工阶段计算简图见图。
889101111121213131414151516161712345676543214321109657161514131211817161514131211109876543214321109657161514131211812345678910111213141516178111213141516756910123475691012341716151413121110987图 施工阶段计算简图计算结果及结果分析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》第款及其条文说明规定的公式计算。
计算跨径：m l 40.9=；跨中截面的截面惯矩：40259.0m I c =； 跨中处单位长度质量：./3.1547m kg m c = 基频：HZ m EI l f c c 112.133.15470259.01025.340.92210221=⨯⨯⨯==ππ；冲击系数：44.00157.01767.01=-=Inf μ。
故汽车冲击力的作用系数为44.11=+μ。
（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：kN m 76.2265.0212.0=⨯⨯= （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，并计入防撞栏杆的横向分布。
二期恒载为：m kN q /509.692)037.0101.0(2425.108.02625.105.0=⨯⨯++⨯⨯+⨯⨯=注：沥青混凝土容重按3/24m kN 考虑。
2. 持久状况承载能力极限状态验算依据《公桥规》第款（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：1902467-1-366-4434520059033674827571608593975721110114837571601213201590331415-431617467-0-36691图 正截面抗弯承载能力计算结果由图可以看出，构件承载力设计值757kN 大于作用效应的组合设计值593kN ，正截面抗弯承载力满足《公桥规》（JTG D62-2004）第款的要求。
（2）受弯构件斜截面抗剪验算计算的剪力值以图示结果列出，见图：10.06.2-181.3190.92315.994.434-259.6-69.15259.569.16-152.5-4.77152.54.78-68.067.7968.0-70.8104.7153.611-4.7-153.51269.1261.213-69.1-261.2141594.4315.51617190.5-180.96.20.0图 各截面剪力值依据《公桥规》第款和第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，取箍筋间距最大，腹板变化处截面为最不利截面。
其斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值：kNkN f f P bh V svsv k cu cs 9.3151.615006545.028050)77.06.02(5503201045.01.125.10.1)6.02(1045.03,03321>=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯+⨯=--ρααα 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kN kN bh f V k cu 9.3157.6345503205000051.01051.00,3>=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=-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）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：Mpa f tk pc st 68.140.27.07.0=⨯=≤-οο，程序计算结果见图：10.962.91-0.591.180.673.10-0.4822.901.063.151.87341.0553.501.033.872.1660.722.1573.400.704.612.16894.191.264.001.35100.702.16113.400.724.612.15121.03133.501.053.872.1614152.901.073.1516172.910.961.18-0.593.100.671.87-0.48图 荷载短期效应组合作用下抗裂性验算图从图中可以看出，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≤-pc st οο，程序计算结果见图：10.362.31-0.291.540.042.39-0.162.1822.301.432.442.19341.392.6752.751.373.2062.451.0572.441.033.962.93893.151.583.372.24102.441.03112.451.053.962.93121.372.67132.751.393.201415162.301.432.442.19172.310.361.54-0.292.390.042.18-0.16图 荷载长期效应组合作用下抗裂性验算图从图可以看出，长期效应组合作用下没有出现拉应力，故正截面抗裂满足《公桥规》对A 类预应力构件在长期效应组合下的要求。
③ 预应力混凝土构件斜截面斜抗裂验算《公桥规》第款第2条，对A 类预应力混凝土预制拼装构件，在作用（或荷载）短期效应组合下：Mpa f tk tp 20.140.25.05.0=⨯=≤ο，程序计算结果见图：1-0.70-0.252-0.02345-0.0767-0.0889-0.0110-0.081112-0.07131415-0.021617-0.25-0.70图 荷载短期效应组合作用下斜抗裂性验算图从图可以看出，短期效应组合作用下斜截面主拉应力最大为Mpa Mpa 20.170.0<，故正斜截面抗裂满足《公桥规》对A 类预应力构件在短期效应组合下的要求。
（2）变形计算 ① 挠度验算按短期效应组合并消除结构自重产生的位移，程序计算结果见图。
10.0002-0.000220.0000340.00055-0.0005670.0014-0.0015890.0017-0.001910110.0014-0.0015120.000513-0.0005141516170.00000.0002-0.0002图 短期效应组合并消除结构自重产生的位移图按《公桥规》第第2条对构件刚度的规定，第条对挠度长期增长系数的取值，计算的挠度为：m L m 01667.0600/0028.045.10019.0=<=⨯，故满足《公桥涵规》对受弯构件最大挠度的要求。