【導(dǎo)讀】本設(shè)計是西柏坡高速公路跨南水北調(diào)工程的橋梁設(shè)計。本橋要求采用雙幅分離式。橋；單幅橋面寬米；安全等級為一級；設(shè)計車速為100km/h等。管混凝土圓弧型拱拱橋。最后從施工等多方面考慮比較確定預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋為最終。連續(xù)梁橋是工程上廣泛使用的一種橋型，它不但具有可靠的強度，剛度及抗裂性，而且具有行車舒適平穩(wěn)，養(yǎng)護工作量小，設(shè)計及施工經(jīng)驗成熟的特點。設(shè)計參數(shù)和環(huán)境影響。方式是滿堂支架整體現(xiàn)澆。邊跨引橋是簡支空心板梁橋，采用預(yù)制裝配式施工方法。橋跨布置為：916916mmmmm??????。下部結(jié)構(gòu)采用板式橡膠支座，三。柱式墩，鉆孔灌注摩擦樁及重力式橋臺。本設(shè)計主要闡述了該橋的設(shè)計和計算過程。首先進行的是方案比選，對主橋進行

　　

【正文】 1 2 . 2 7 1 8M k N m? ? ? ? ? ???汽 計沖擊： 1 . 2 7 0 . 6 7 0 . 3 5 7 3 ( 1 0 . 5 2 2 . 6 9 8 1 5 2 2 2 . 2 4 2 . 9 1 7 5 )2 6 9 . 5 8 5 2M k N m? ? ? ? ? ? ???汽 ② 剪力 ()k k k kV m q P y????汽 （不計沖擊時） (1 ) ( )k k k kV m q P y? ? ?? ? ?汽 （計沖擊時） 兩車道布載： 不計沖擊： 1 731 ( 10. 5 762 5 266 .69 5 ) 67. 173 9V k N? ? ? ? ? ? ?汽 計沖擊： 1 .2 7 0 .2 7 3 1 ( 1 0 .5 4 .3 7 6 2 5 2 6 6 .6 9 0 .7 5 ) 8 5 .3 1 0 8V k N? ? ? ? ? ? ?汽 四車道布載： 不計沖擊： 0 .6 7 0 .3 5 7 3 ( 1 0 .5 4 .3 7 6 2 5 2 6 6 .6 9 0 .7 5 ) 5 8 .8 8 2 6V k N? ? ? ? ? ? ?汽 計沖擊： 1 .2 7 0 .6 7 0 .3 5 7 3 ( 1 0 .5 4 .3 7 6 2 5 2 6 6 .6 9 0 .7 5 ) 7 4 . 7808V k N? ? ? ? ? ? ? ?汽 3）支點截面剪力 支點剪力影響線四車道布載的 m 圖兩車道布載的 m 圖圖 28 支點截面剪力計算圖式（尺寸單位： cm） 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計計算 24 支點截面由于車道荷載產(chǎn)生的效應(yīng)，考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨長的變化，同樣均布荷載標準值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載標準值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線的峰值處，如圖 28 所示。 兩車道布載： 不計沖擊： 1 [ 1 ( / 2) ( 1 ) ( 7 3 ) 266 .69 1 ] 130 .4287VkN? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?汽 計沖擊： 130 .4287 165 .6445V k N? ? ?汽 四車道布載： 不計沖擊： 1 [ 3 ( 3 ) ( ( 72 2 4 3 ) 266 .69 1 ] 36VkN? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?汽 計沖擊： 36 115 .3713V k N? ? ?汽 可變作用效應(yīng)（汽車）匯總于表 25 中，由此可看出，車道荷載以兩車道布載控制設(shè)計。 表 25 可變作用效應(yīng)匯總表 彎矩 M （ kN m） 剪力 V /kN 跨中 L/4 跨中 L/4 支點 車 道 荷 載 兩車道 不計沖擊 計沖擊 四車道 不計沖擊 計沖擊 . 作用效應(yīng)組合 據(jù)可能同時出現(xiàn)的效應(yīng)選擇了四種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合、標準效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表 26。 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計計算 25 表 26 作用效應(yīng)組合表 序 號 荷載類別 跨中截面 四分點截面 支點截面 Mmax Vmax Mmax Vmax Vmax kNm kN kN m kN kN 1 第一期永久作用 0 2 第二期永久作用 0 3 總永久作用（ =1+2） 0 4 可變作用（不計沖擊） 5 可變作用（計沖擊） 6 標準組合（ =3+5） 7 短期組合（ =3+ 4） 8 極限組合（ = 3+ 5） 9 長期組合（ =3+ 4） 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算 本橋采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板構(gòu)造形式。在進行預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計時 ，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量，然后根據(jù)構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通鋼筋的數(shù)量。本設(shè)計為部分預(yù)應(yīng)力 A 類構(gòu)件，先根據(jù)正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預(yù)加力 。 對于 A 類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，應(yīng)滿足 pc tkf???? 的要求。 式中， st? 為在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合 作用下，構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力； pc? 為扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓應(yīng)力。 在設(shè)計時， st? 和 pc? 得值可按下式進行計算 /st sMW? ? 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計計算 26 pe pcpc NeNAW? ?? 式中 A、 W構(gòu)件毛截面面積及其對毛截面受拉邊緣的彈性抵抗矩； pe預(yù) 應(yīng)力鋼筋重心對毛截面重心軸的偏心距，ppe y a??，pa可預(yù)先假定； sM 按作用短期效應(yīng)組合計算得彎矩值。 代入 st pc tkf????，可求得滿足部分預(yù)應(yīng)力混凝土 A 類構(gòu)件正截面抗裂性要求所需的最小有效預(yù)加力為： / 0 .71 / /s d tkpepM W fN A e W?? ? 本設(shè)計中， 691 0. 61 91 0. 61 10sM k N m N m m? ? ? ? ?,預(yù)應(yīng) 力空心板采用 C50， MPa? ，空心板毛截面面積為 2 2 255 05 55 05 10A c m m m? ? ?，彈性抵抗矩為6 5 3 8 34 . 0 3 3 1 0 1 . 0 3 5 7 1 0 1 . 0 3 5 7 1 04 0 1 . 0 6 0IW c m m my ?? ? ? ? ? ??下。 假設(shè) cm? ， 4 0 1 .0 6 4 .5 3 3 .4 4 3 4 4 .4ppe y a c m m m? ? ? ? ? ? ? 把數(shù)據(jù)代入上式得： 6889 1 0 . 6 1 1 0 1 3 4 4 . 4( 0 . 7 2 . 6 5 ) / ( ) 1 3 4 9 3 9 01 . 0 3 5 7 1 0 5 5 0 5 0 0 1 . 0 3 5 7 1 0peNN?? ? ? ? ??? 所需預(yù)應(yīng)力鋼束截面面積按下式計算 pepcon LNA ??? ?? 式中 預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力； ∑ 全部預(yù)應(yīng)力損失值。 此處采用高強度低松弛 7 絲捻制的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱直徑為 ，公稱面積 140 ，標準強度為 1860pkf MPa? ，設(shè)計強度為 1260pdf MPa? ，彈性模量51. 95 10pE M P a?? 。 根據(jù)式 pkf? ? ，此處取 pkf? ? ，預(yù)應(yīng)力損失總和∑ 近似假定為 20%的張拉控制應(yīng)力，則： 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計計算 27 221349390 1 3 9 5 1 3 . 9 50 . 2 0 . 8 0 . 6 5 1 8 6 0p e p epc o n L c o n c o nNNA m m c m? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? 。 采用 12 根 鋼絞線，鋼絞線面積 2212 1. 4 16 .8 13 .9 5pA c m c m? ? ? ? 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置 此處采用 12 根 鋼絞線布置在空心板下緣，沿空心板跨長直線布置，鋼絞線重心距下緣的距離 =，見圖 29 。先張法混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼絞線之間的凈距，對七股鋼絞線不應(yīng)小于 25mm，在構(gòu)件端部 10 倍預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑范圍內(nèi)，設(shè)置 3～ 5 片鋼筋網(wǎng)。 普通鋼筋數(shù)量的估算及布置 前面根據(jù)正截面抗裂性要求確定了預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量，下面可由正截面承載能力極限狀態(tài)要求來確定普通鋼筋量。 空心板截面可換算成等效工字形截面來考慮（見圖 210）： 由 212 7 6 5 6 4 1 0 1 0 4 0 5 62kkb h c m? ? ? ? ? ? ? 以及 32341 1 1 1 10[ 76 56 4 277 .78 4 10 10 ( 28 ) ]12 2 12 2 3494 717 .33kkbhcm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 圖 29 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋布 置圖（尺寸單位： cm） 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計計算 28 上兩式中 的含義見圖 210 。 由以上兩式聯(lián)立求得： 則得等效工字形截面的上翼緣板厚度為 /2 /24 0 5 4 .1 / 2 1 2 .9 5f h kh y h cm? ? ? ??? 等效工字形截面的下翼緣板厚度為 /2 / 2 40 54 .1 / 2 12 .9 5f h kh y h c m? ? ? ? ? 等效工字形截面的腹板厚度為： 2 12 2 2 37 .5 47fkb b b c m?? ? ? ? ? ? 假設(shè)截面受壓區(qū)高度 fxh?? ，設(shè)有效高度 =h =（ ） cm=，由公式得正截面承載力為： 00()2d c d f xM f b h? ??? 式中 橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，本橋設(shè)計安全等級為一級，故取為 ； 混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值，本橋為 C50，則 =； 圖 210 空心板等效工字形截面（尺寸單位： cm） 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計計算 29 承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，可查表 26 。 代入相關(guān)參數(shù)值，則上式為 602 2 .4 1 2 2 0 ( 7 5 5 / 2 ) 1 .1 1 3 9 5 .5 9 1 0dx x M?? ? ? ? ? ? 整理得： 2 1510 112350 0xx? ? ? 解得： 78 .48 12 fx m h m m? ? ?，故假設(shè)正確且滿足 0078. 48 755 302x m h m m?? ? ? ? ? 上述計算說明中和軸位于翼緣板內(nèi)，故可計算普通鋼筋面積 sA ： 220( ) / ( 2 2 . 4 1 2 2 0 7 8 . 4 8 1 2 6 0 1 6 8 0 ) / 2 8 09 9 . 6 4 8 0 . 3 % 1 0 6 4 . 5 5s c d f p d p s dA f b x f A fm m b h m m?? ? ? ? ? ? ?? ? ? 說明只需按構(gòu)造要求配置。 普通鋼筋選用 HRB335 鋼筋，其材料參數(shù)為 528 0 , 2 10s d sf M P a E M P a? ? ?，因為200 .3 % 1 0 6 4 .5 5b h m m? ，因此普通鋼筋采用 10根直徑為 12mm的HRB335 鋼筋，則： 2 221210 113 106 sA m mmm?? ? ? ?? 普通鋼筋布置在空心板下緣一排（截面受拉邊緣），沿空心板跨長直線布置，鋼筋重心至板下緣的距離為 ，即 cm? 。普通鋼筋布置見圖 211 。 換算截面幾何特性計算 在配置了預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋之后，需要計算換算截面的幾何特性。 換算截面面積 0A ： 0 ( 1 ) ( 1 )E P p E S sA A A A??? ? ? ? ? 而 5 4 2/ 1 .9 5 1 0 / 3 .4 5 1 0 ) 5 .6 5 , 1 6 .8E P p c pE E A c m? ? ? ? ? ? ?（ 5 4 2/ 2 .0 1 0 / 3 .4 5 1 0 ) 5 .8 0 , 1 1 .3 1E S s c sE E A c m? ? ? ? ? ? ?（ 圖 211 普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（尺寸單位： cm） 普通鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計計算 30 把以上數(shù)據(jù)代入得 20 55 05 ( 5. 65 1 ) 16 .8 ( 5. 80 1 ) 11 .3 1 56 37 .4 1A c m? ? ? ? ? ? ? ? 換算截面重心位置 預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋換算截面對空心板毛截面重心軸的靜矩為： 01 3( 1 ) ( 4 0 0 1 0 . 6 4 5 ) ( 1 ) ( 4 0 0 1 0 . 6 4 5 )( 5 . 6 5 1 ) 1 6 8 0 ( 4 0 0 1 0 . 6 4 5 ) ( 5 . 8 0 1 ) 1 1 3 1 ( 4 0 0 1 0 . 6 4 5 ) 4 5 6 0 1 3 2E P p E S sS A A mm??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 于是得換算截面到空心板毛截面重心軸的距離為 0 1 0 1 0/ 4 5 6 0 1 3 2 / 5 6 3 7 4 1 8 .0 9d S A m m? ? ?(向下移 ) 則