预应力空心板上部结构计算第一章前言设该桥所在地区为新建工程中的一座3跨桥梁，在经过桥型方案比选后，选用预应力空心板简支梁桥，每跨16米，共3跨。
由于横向尺寸较整，故设计的空心板截面尺寸采用常见的结构形式。
计算书分为上部结构与下部结构两个部分。
上部结构部分包括尺寸拟定、应力分析、横向分布系数的计算、荷载的分布与组合、内力计算、特殊截面的剪力与弯矩的求得、预应力混凝土的配筋、钢筋束的分布、预应力损失的计算与组合、各截面的验算。
下部结构由于学校课程里接触的不多，自己探索着并结合与指导老师的探讨完成。
包括支座的尺寸与计算、支座下盖梁的尺寸拟定，支座反力与弯矩的计算组合、荷载的布置、其配筋与验算、桩的计算与地基承载力的计算。
虽然平时也有过桥梁的课程设计，但我通过做毕业设计中学到了许多书本上学不到的东西。
结合所学专业知识与实际考虑的情况，我完成了这份计算书。
预应力空心板上部结构计算2.1. 设计资料 （1）设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载：公路Ⅰ级；护栏：3.02N/m k 。
（2）.桥面跨径及净宽标准跨径：k l =16m 。
计算跨径: l =15.6m 。
板 长：1l =15.96m 。
桥梁宽度：9m+2×0.5m 。
板 宽：2l =0.99m 。
（3）.主要材料混凝土：主梁板采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm 混凝土+柔性防水涂层+10cm 沥青混凝土。
预应力筋：采用∅s12.7高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值pk f =1860MPa ，弹性模量p E =1.95510MPa ⨯，普通钢筋：直径大于和等于12mm 的用HRB335级热轧螺纹钢筋，直径小于12mm 的均用R235级热轧光圆钢筋。
锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。
（4）.施工工艺先张法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称张拉。
（5）.计算方法及理论极限状态设计法（6）.设计依据及参考资料（1） 交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）。
（2） 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）。
（3） 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）。
（4） 交通部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。
（5） 《预应力筋用锚具、夹具和连接》（GBT14370-93）。
（6） 《公路桥梁板式橡胶支座规格条例》（JTT663-2006）。
（7） 《桥梁工程》、《结构设计原理》等教材。
（8） 计算示例集《混凝土简支梁（板）桥》（第三版），易建国主编，人民交通出版社。
（9） 《公路桥涵设计手册梁桥（上）》，徐光辉，胡明义主编，人民交通出版社。
2.2构造布置及尺寸桥面宽度为：净—7m+2⨯0.5m （防撞护栏），全桥宽采用8块C50的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm （中板），边板99.5cm ，宽62cm ，空心板全长15.96m 。
采用先张法施工工艺，预应力筋采用∅s15.20高强度低松弛钢绞线，pk f =1860MPa ，p E =1.95510MPa ⨯。
pd f =1260MPa ，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。
C50混凝土空心板的ck f =32.4MPa ，tk f =2.65MPa ，td f =1.83MPa 。
全桥空心板横断面布置如图1所示，每块空心板截面及构造尺寸见图2。
2.3空心板毛截面几何特性计算1.毛截面面积A （参见图2）22011A=9970-23810-4-28 2.5+8 2.5+85222π⎛⎫⎪⎝⎭⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=6930-760-2512-210+20+20⨯（） =35582 （cm ）2.毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静矩：1218818=2 2.5828++8 2.528++8528-23223S ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯板高［（）（）（）］ 3=2906.6cm铰缝的面积：11=2 2.58+2.58+5822A ⨯⨯⨯⨯⨯⨯铰（）2=100cm则毛截面重心离1/2板高处的距离为：1/22906.6==0.8170.8=8A3558S d =≈板高（cm ）（cm ）mm （向下移） 铰缝重心对1/2板高处的距离为：2906.6=29.066100d =铰（cm ）3.空心板毛截面对其重心轴的惯矩由图3，设每个挖空的半圆面积为'A'22211A =d = 3.1440=628(cm )88π⨯⨯⨯⨯半圆重心轴： 440y=8.49()84.96cm mm π⨯==⨯ 半圆对其自身重心O -O 的惯矩为'I ，'4440.006860.006864017561.6()d cm I =⨯=⨯=则空心板毛截面对其重心轴的惯矩I 为：33229970401099700.82[40100.8]417561.61212I ⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯⨯-⨯=2222628[(8.4950.8)(8.4950.8)]100(29.0660.8)-⨯⨯++++--⨯+2829750443522(3333.3256)70246.41256(204.2161.04)89197.80=+-⨯+--⨯+- 2834185.27178.670246.4458741.4489197.80=----64104() 2.20910()2.20910cm mm =⨯=⨯（忽略了铰缝对自身重心轴的惯矩）空心板截面的抗扭刚度可简化为图4的单箱截面来近似计算：挖空半圆构造图 图322221244(997)(709)125978176222(997)2(709)26.2913.5679Tb hIh bt t⨯-⨯-===⨯-⨯-+++641043.16110() 3.16110()cm mm=⨯=⨯2.4作用效应计算2.4.1.永久作用效应计算1.1空心板自重（第一阶段结构自重）1g1g=49.251(/)35582610kN mA r-=⨯=⨯⨯2.4.2桥面系自重（第二阶段结构自重）2g栏杆重力参照其它桥梁设计资料：单侧按6/kN m计算，桥面铺装采用10cm C50混凝土+柔性防水涂层+10cm沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为：()0.17260.172435/kN m⨯⨯+⨯⨯=上述自重效应是在各空心板形成整体后，再加至板桥上的精确地板，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不同的，这里为计算方便近似按各板平均分担来考虑，则每块空心板分权佳到的每延米桥面系重力为：262355.875(/)8kN mg⨯+==2.4.3铰缝自重（第二阶段结构自重）3g43(100170)10260.442(/)kN m g -=+⨯⨯⨯=由此得空心板每延米总重g 为：19.251/g g kN m I ==（第一阶段结构自重）23 5.8750.442 6.317(/)g g g kN m II =+=+=（第二阶段结构自重）9.251 6.31715.568(/)i g g g g kN m I II =+=+==∑由此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见 表1。
永久作用效应汇总表 表12.4.4可变作用效应计算本设计汽车荷载采用公路Ⅰ级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。
《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。
公路Ⅰ级的车道荷载由10.5(/)k q kN m =的均布荷载和k (360-180)(15.6-5)P =[180+]=166.8(kN/m)(50-5)⨯的集中荷载的部分组成。
而在计算剪力效应时，集中荷载标准值k P 应乘以1.2的系数。
即计算剪力时，'k k P =1.2P 1.2166.8200.16(kN)=⨯=。
按《桥规》车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。
多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道折减系数1ε=，四车道折减系数0.67ε=，但不得小于两设计车道的荷载效应。
2.4.5汽车荷载横向分布系数计算。
空心板跨中和/4l 处的荷载横向分布系数，按铰接板法计算，支点处按械杆原理法计算，支点至/4l 点之间的荷载横向分布系数，按直线内差求得。
（1） 跨中及/4l 处的荷载横向分布系数计算。
首先计算空心板的刚度参数γ：222() 5.8()4T T EI bI bGI l I lπγ=≈，由前面计算：1042.20910()I mm =⨯， 1043.16110()T I mm =⨯，1001000b cm mm ==，15.615600l m mm ==，将以上数据代入得：102102.2091010005.8()0.016603.1611015600γ⨯=⨯⨯=⨯，求得刚度参数后，即可按其查《公路桥涵设计手册-梁桥（上册）》。
第一篇附录（二）中8块板的铰接板桥荷载横向分布影响线到，由γ=0.01及γ=0.02内插得到0.01660γ=时，1号到4号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表2中。
由表2画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道的各板横向分布系数，各板的横向分布影响线及横向最不利布载见图5，由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算1号至4号板的横向分布影响线坐标值。
各板荷载横向分布计算如下（参照图5）各板荷载横影响线坐标值表向分布表2作用位置板号 1 2 3 4 5 6 7 81 0.223 0.187 0.148 0.119 0.098 0.083 0.074 0.0692 0.187 0.183 0.157 0.127 0.104 0.089 0.078 0.0743 0.148 0.158 0.162 0.144 0.117 0.100 0.089 0.0834 0.119 0.127 0.144 0.153 0.139 0.117 0.104 0.0981号板：两行汽车：211==0.205+0.137+0.107+0.080=0.26522imη⨯∑汽汽（）2号板：两行汽车：211==0.185+0.151+0.114+0.080=0.26522i m η⨯∑汽汽（） 3号板： 两行汽车：211==0.153+0.157+0.128+0.096=0.26722i m η⨯∑汽汽（） 4号板： 两行汽车；211==0.123+0.147+0.145+0.112=0.26422i m η⨯∑汽汽（） 由此可得出，两行汽车作用时，3号板为最不利，为设计和施工方便，各空心板设计成统一规格，因此，跨中和/4l 处的荷载横向分布系数较安全地取得2=0.267m 汽。