摘 要

恩施某空心板桥结构设计主要包括设计计算说明书和图纸绘制两部分，其中计算说明书主要包括前两上部结构的设计和下部结构的设计及相应钢筋的配置校核，图纸应包括桥梁整体布置图，上下部各结构构造图及相应的钢筋配置图。

恩施某空心板桥桥跨结构为3x23m预制空心板，桥主体总长69m，结构形式为先简支后桥面连续。设计荷载为公路一级，整体采用双向四车道，结构对称，双向车道及桥体采用分离式，因此本设计中只对桥的半幅进行设计。单项桥面总宽10.6m，由六块1.14m宽的中板和两块1.77m宽的边板组成，共计八块板。下部结构采用圆柱式桥墩，桩基础为20m深的钻孔灌注桩，为端承桩。

本计算书主要对桥梁空心板进行结构设计与计算校核，大致步骤如下：先对桥型进行选择并确定板的截面尺寸，然后进行桥梁上部结构的设计，主要包括内力计算，配筋计算，强度验算，预应力损失验算以及变形验算等。下部结构设计主要包括桩基础的配筋设计及承载能力验算。

Abstract

Enshi mainly includes the design of a hollow slab bridge structure design and calculation specification and drawing of two parts, including computing instruction mainly includes the design of the first two upper structure and lower the design of the structure and the corresponding reinforcement configuration, drawings should include the overall layout of bridge, top and bottom of each structure diagram and the corresponding reinforcement configuration diagram.

The span structure of a hollow slab bridge in enshi is 3x23m prefabricated hollow slab. The main body of the bridge is 69m in length. The design load is the first level of the highway, and the whole structure is symmetrical with four lanes of two-way road. The two lanes and the bridge body are separated, so only half of the bridge is designed in this design. The total width of the single bridge deck is 10.6m, consisting of six 1.14m wide middle plates and two 1.77m wide side plates, totaling eight plates. The bottom structure adopts cylindrical bridge piers, and the pile foundation is a bored pile with a depth of 20m, which is the end bearing pile.

The calculation is mainly carried out on the hollow slab bridge structure design and calculation, general steps are as follows: first to select bridge and determine the section size of plate, and then to the design of the bridge superstructure, mainly including internal force calculation, reinforcement calculation, strength calculation, loss of prestress calculation and deformation calculation, etc. The structural design of the lower part mainly includes the reinforcement design of pile foundation and the calculation of bearing capacity.目 录

第1章 绪论 1

第2章 概述 2

2.1方案的选择 2

2.2基本设计资料 2

2.3空心板设计特性计算 2

第3章 设计资料 4

3.1相关设计资料 4

3.2设计规范依据 4

3.3设计要点 4

第4章 构造形式及截面尺寸的拟定 5

第5章 内力计算 9

5.1跨中横向分布系数的计算 9

5.2支点横向分布系数计算 12

5.3作用效应的计算 12

5.4汽车荷载冲击系数计算 13

5.5作用效应的计算 14

5.5.1永久作用效应 14

5.5.2可变作用效应 14

5.5.3作用效应组合 20

第6章 钢筋面积的估算及布置 28

6.1预应力钢筋所需面积和数量的估算 28

6.2预应力钢筋的截面布置 29

6.3非预应力钢筋的估算及布置 29

6.4箍筋的设计 30

6.4.1空心板截面尺寸的检查 30

6.4.2检查并进行箍筋计算 31

6.4.3箍筋的计算 31

6.5换算截面的几何特性计算 32

第7章 空心板强度计算 36

7.1跨中截面正截面抗弯承载力计算 36

7.2斜截面抗剪承载力计算 36

7.2.1截面抗剪强度上限与下限的复核（边板） 36

7.2.2斜截面抗剪承载力计算 38

第8章 预应力损失的估算 39

8.1预应力钢筋与管壁之间的摩擦产生的应力损失 39

8.2锚具由于变形、回缩引起的应力损失 39

8.3预应力钢筋与台座之间的温差引起的应力损失 39

8.4预应力钢绞线由应力松弛引起的预应力损失 39

8.5混凝土由于弹性压缩引起的预应力损失 40

8.6混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 40

8.7预应力损失的组合 45

第9章 应力验算 48

9.1施加预应力阶段空心板截面应力的验算 48

9.2使用阶段空心板截面应力的验算 52

第10章 空心板变形验算 55

10.1正常使用阶段的扰度计算 55

10.2 预加力引起的反拱度计算及所需预拱度的设置 55

第11章 迈达斯模型电算 62

第12章 下部结构设计 71

12.1设计数据 71

12.1.1 设计标准及上部构造 71

12.1.2 支座的选择 71

12.1.3 水文，地质条件 71

12.1.4 材料设计 71

12.2板式橡胶支座的计算 71

12.2.1支座的平面尺寸拟定 71

12.2.2支座的厚度计算 72

12.2.3验算支座的偏转情况 72

12.2.4验算支座底部的抗滑稳定性 73

12.3盖梁计算 73

12.3.1 尺寸的拟定 73

12.3.2荷载及荷载效应计算 74

12.3.3截面配筋设计与承载力校核 79

12.4墩柱的设计 83

12.4.1荷载计算 83

12.4.2截面配筋计算 84

12.5桩基设计 88

12.5.1荷载计算 88

12.5.2桩长设计 89

12.5.3桩基配筋设计及强度验算 90

参考文献 92

致谢词

第1章 绪论

我国的国土面积极为辽阔，河流水系分布广，由西向东呈三级阶梯分布，国土面积以山地地形为主。地形地势极为复杂。长江，黄河，淮河等水系发育。因此大力发展桥梁的建设交通运输事业对于促进我国现阶段国民经济发展就起到了关键性的作用。改革开放以后，我国的路桥建设事业得到了迅猛的发展，随着第一座长江大桥的修建，我国的桥梁建设事业得到了迅猛的发展，国内越来越多的单位致力于桥梁建设的研究，涌现出了中铁大桥局为首的一系列优秀企业。同时随着科学技术和相关施工工艺技术的不断发展进步，可以相信，桥梁交通在未来的交通中将会起着越来越重要的作用，相关桥梁的设计技术也会得到更加广泛的应用，目前我国桥梁建设技术位居世界前列，处于世界领先水平。

桥梁的形式和类型多种多样，按承重结构可分为斜拉桥，悬索桥，拱桥等。按截面形式分为箱梁桥，T形梁桥，空心板桥等。按材料又可分为钢结构桥，钢筋混凝土桥梁等。其中，各式各样的板桥是现阶段使用频率最高的桥梁形式之一。在一般的高架桥和跨越小的河流时，均优先考虑板梁桥，斜拉桥和悬索桥因跨越能力强且造价高，故只在跨越大江大河时采用。其中又以预应力空心板桥使用最为广泛，因制作方便且经济，在大多路桥结构中得到广泛采用。其主要类型分为普通钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。因大部分桥梁的跨径较大，对结构抗裂性能有很高的要求。所以按规定，桥梁应采用预应力结构。普通钢筋混凝土结构因没有施加预应力，没有反拱度和设置预拱度，抗弯裂能力较弱，而预应力板梁因施加了预加力，可抵消由于自重和荷载产生的向下的挠度。板桥的主要特点是构造简单、施工工艺简单，受力明确、相关设计计算简单，建筑高度相比其他的桥梁来说较小，可有效节约建筑高度，虽然跨越能力小，但却是小跨径桥梁的最佳选择，因应用广泛，故大部分工厂预制工艺也比较成熟。施工方便，结构的自重小。板桥中，又以装配式空心板桥应用的最为广泛。装配式空心板桥桥面体系是由几块预制的预应力空心板条组成的，板与板之间利用板间铰缝浇筑混凝土并配置钢筋拼接而成，与各板预留的钢筋绑扎连接从而形成整体结构。两端支承形式采用简支，应用最广泛的是板式橡胶支座。桥面采用连续结构，由预留槽浇筑混凝土连续。在荷载的作用下，桥面结构并不是横桥向和纵桥向的双向受力形式，而是划分为一种单向受力的窄板，单板受力，恒载荷载值近似按平分处理，而可变施加荷载值则由横向分布系数逐次分配至各板。故横向分布系数的计算最宜采用杠杆原理法，计算模型接近实际情况且方法简单明了。因各块板连接较弱，所以计算与连续桥有很大的差别。板间利用铰缝传递剪力，板自身主要受力为纵桥向的弯矩与扭转的作用。

空心板截面作为梁桥中的一种截面形式，在目前小跨径桥梁中使用最为广泛，随着桥梁结构形式的多样化和近年来高速公路及城市道路交通的迅猛发展，以及预应力施工技术的不断进步，我国已建成越来越多的预应力混凝土空心板梁桥。可是普通装配式钢筋混凝土结构即非预应力结构由于为施加预应力，没有反拱度，因此构件下底缘的抗裂能力弱，因此常用跨径只能是13—20m，因为普通钢筋混凝土结构的抗裂性能有较大缺陷，超过此跨径结构将会出现严重的开裂破坏。所以如果跨径大于20m，普通的装配式钢筋混凝土结构会出现比较严重的开裂现象。因此，对于20米以上的较大跨径的桥梁，常采用预制装配式预应力混凝土结构。而且空心板相比于实心板，具有自重小、节约材料，提高跨径的优点。因此，预应力混凝土空心板桥常用于跨径大于20m的结构，实际设计中需要多注意，特大跨径的桥梁设计时应考虑斜拉桥和悬索桥等形式，同时多方面考虑例如经济可行性和工程可行性等。而对于大跨径桥梁、由于空心板截面是实腹式粱，比起空腹式的桁架式结构自重较大。而减轻自重是提高桥梁跨径的重要研究方向，因而在设计时必须采取措施减轻自重，从而提高结构的自身性能，或减小单跨跨径以减轻开裂破坏。同时节省材料，使造价经济,这也是为什么空心板被越来越多的采用的原因。