摘 要

本设计是针对给定跨径的装配式钢筋混凝土空心板单幅路简支人行天桥，进行的单跨桥梁结构设计。该简支空心板桥的路幅宽度为15.0m，桥面净宽3.0m，桥墩高度：6.0m，地基土为密实的碎石土。

本文阐述了该桥的设计和计算过程，设计过程主要包括了主梁恒载和活载内力计算、主梁截面配筋计算、裂缝计算、挠度计算；支座设计；桥墩设计；基础设计和楼梯设计等，设计均符合现行的国家标准，并且计算过程中附有AutoCAD绘制的构造图，可以直观的反应各个截面的结构尺寸和受力特征，在附录中附有详细的结构示意图和配筋图。

关键词：人行天桥；空心板；设计；验算

Abstract

This design is a single-brick simply-supported pedestrian flyover for a given span of reinforced concrete hollow slabs.The width of the simple hollow slab bridge is 15.0m, the width of the bridge deck is 3.0m, the height of the bridge pier is 6.0m, and the foundation soil is compact gravel soil.

This thesis describes the design and calculation process of the bridge. The design process mainly includes the calculation of the dead load and live load of the main girder, calculation of reinforcement of the girder, calculation of cracks, calculation of deflection, design of bearings, design of bridge piers, design of foundations, design of stairs, etc..In the calculation process, AutoCAD drawing drawings are attached, which can intuitively reflect the bearing, size, and reinforcement of each section.

Key Words：pedestrian bridge；hollow slab bridge；design；checking calculation

目 录

第1章 绪论 IV

第2章 桥跨设计 2

2.1 结构设计 2

2.2 恒载内力计算 3

2.2.1 荷载计算 3

2.2.2 内力计算 3

2.3 活载内力计算 4

2.3.1 跨中截面荷载横向分布系数m 4

2.3.2 支点处截面荷载横向分布系数m 6

2.3.3 m沿桥跨分布 7

2.3.4 荷载计算 7

2.3.5 内力计算 8

2.4 内力组合计算 11

2.4.1 承载能力极限状态 11

2.4.2 正常使用极限状态 12

2.5 配筋计算 13

2.5.1 板正截面设计 13

2.5.2 持久状况截面承载能力极限状态计算 15

2.5.3 斜截面抗剪承载力计算 15

2.5.4 配置箍筋 16

2.6 挠度及预拱度计算 16

2.6.1 换算截面面积A₀ 16

2.6.2 换算截面重心位置 16

2.6.3 开裂截面换算截面惯性矩 17

2.6.4 活载挠度 17

2.6.5 设置预拱度 17

2.7 裂缝宽度计算 18

第3章 支座设计 20

3.1 支座类型 20

3.2 确定支座平面尺寸 20

3.3 确定支座的厚度 20

3.4 验算支座的偏转 21

3.5 验算支座的稳定性 21

第4章 楼梯设计 22

4.1 结构设计 22

4.2 梯板设计 22

4.2.1 确定斜板厚度t₁ 22

4.2.2 荷载计算及组合 23

4.2.3 内力计算 24

4.2.4 配筋计算 24

4.3 平台板设计 25

4.3.1 确定板厚t₂ 25

4.3.2 荷载计算及荷载组合 25

4.3.3 内力计算 26

4.3.4 配筋计算 26

4.4 支座设计 27

4.4.1 内力计算 27

4.4.2 活载挠度计算 27

4.4.3 支座类型 27

4.4.4 选定平面尺寸 27

4.4.5 选定支座的厚度 28

4.4.6 验算支座偏转 28

4.4.7 验算支座稳定性 28

4.5 楼梯墩设计 29

4.5.1 盖梁设计 29

4.5.2 最大裂缝宽度 31

4.5.3 挠度验算 32

4.6 楼梯墩柱设计 32

4.6.1 内力计算 32

4.6.2 墩柱底的内力计算 32

4.6.3 配筋计算 32

4.6.4 承载力验算 33

4.6.5 裂缝宽度验算 34

4.6.6 楼梯下部支撑计算 34

第5章 桥墩设计 36

5.1 结构设计 36

5.2 盖梁设计 36

5.2.1 荷载计算 36

5.2.2 内力计算 37

5.2.3 截面验算及配筋 37

5.2.4 配置箍筋 39

5.2.5 裂缝宽度验算 39

5.2.6 挠度验算 40

5.3 墩柱设计 40

5.3.1 恒载计算 40

5.3.2 活载计算 40

5.3.3 横桥向墩柱底的内力计算 40

5.3.4 顺桥向墩柱底的内力计算 40

5.4 配筋计算 40

5.4.1 判别大小偏压 41

5.4.2 配筋计算 41

5.4.3 承载力验算 41

5.4.4 裂缝宽度验算 42

第6章 基础设计 43

6.1 类型 43

6.2 桥墩基础设计 43

6.2.1 基础埋置深度 43

6.2.2 初步选择基础尺寸 43

6.2.3 验算持力层地基承载力 43

6.2.4 基础高度 44

6.2.5 基础截面抗冲切验算 45

6.2.6 变阶处抗冲切验算 45

6.2.7 底板配筋计算 45

6.3 楼梯墩基础设计 47

6.3.1 基础埋置深度 47

6.3.2 初步确定基础尺寸 47

6.3.3 验算持力层地基承载力 47

6.3.4 基础高度 47

6.3.5 基础截面抗冲切验算 48

参考文献 50

附 录 51

致 谢 52

绪论

在当下的中国，交通事业的极速发展使得行人的安全和行人通行效率受到越来越多的关注，同时，经济的快速发展也促进了车辆和行人的增长，人口密集城市的交通常常面临巨大挑战，该如何解决车辆、自行车与行人之间的矛盾，已经成为了一个首要的研究课题。

国外人行天桥的建设起步早，发展已经十分成熟，甚至可以将空中的通行步道联通，形成与城市机动车道相隔离的、完整的第二套路面交通系统，并且这一想法已经在多伦多、日本汐留、明尼亚波利斯等地逐步建设完成并投入使用，吉隆坡的武吉免登空桥系统就是一个著名的范例^[1]。

在中国，人行横道设施的研究起步较晚，但自20世纪80年代以来，随着中国基础建设的不断壮大，桥梁及人行天桥建设的相关技术日趋成熟，国家建设部在1996年颁布了《城市人行天桥和人行地道技术规范》（CJJ69-95）^[2]，对行人的规划和建设起着指导作用。成功的天桥建设方案，例如台湾省台北市的信义商圈空桥系统，香港中环行人天桥网络，都已经可以和美国的明尼亚波利斯空中通道系统^[3][4]相媲美，改善了商圈内人车交织的现象，也避免了民众的日晒雨淋。

人行天桥作为一个有机的交通安全设施，对合理解决上述冲突起到了至关重要的作用，很好的避免行人暴露在速度很高的车流中，由于道路两旁的人行横道常被车辆，电动车和供应商非法使用，而且驾驶员礼让行人的意识不足，行人有时不遵守交通规则，横穿马路等等，使得穿越道路的危险大大增加，行人必须让路给车辆，这显然也不符合保护相对弱势群体的规定，等候交通信号灯的时间也降低了通行效率，引发交通拥堵。因此，在行人密度高，过街需求大的繁华城市地段，设置人行天桥有利于扩展路面容量，保证人车分离和通行顺畅。

本次设计内容是关于装配式钢筋混凝土空心板单幅路简支人行天桥，对给定的桥垮结构、主梁、支座、桥墩、基础和楼梯进行设计，同时兼顾安全，经济和美观，装配式混凝土空心板的施工简单，维护也相对方便，是一种经济实用的过街设施，通过本次设计，做到真正融会贯通课本知识，提高自己解决各种现实问题的能力。

桥跨设计

结构设计

由设计资料可知人行天桥下的路幅宽度为15.0m，桥面净宽3.0m，设计的人行天桥跨径为16.0m，根据《设计规范》^[5][6]，及《通用规范》^[7]中的条款，初步确定选用混凝土、钢筋的级别，空心板和主梁的截面尺寸，坡度等。

本设计桥跨结构主要包括主、桥面铺装、灯柱、栏杆、泄水管、横向联结等，主梁采用空心板，桥面宽4m，净宽3.0m，采用2片中主梁和2片边主梁，单板宽1m，高0.5m，实际长度为0.99m，加板板间隙0.01m，镂空高度占整体高度的38.2%，桥梁的纵横断面布置见1.1所示。

图1.1 桥跨纵横断面图

桥面铺装采用80mm厚沥青混凝土、防水层和92-108mm厚C40混凝土现浇层，纵向坡度为2%，由预拱度形成，在横向做成中间厚、两边薄的坡度为2%的双向坡。

安全带采用混凝土预制梁，预留直径3cm的钢制栏杆孔隙。

横向联结方式采用企口联结，缝中填料为C30混凝土，并在纵向每间隔50cm用空心板中的箍筋绑扎。

恒载内力计算

荷载计算

空心板自重集度（一期结构自重）

中板：；

边板：

桥面系自重集度（二期结构自重）

C40砼防水铺装层

沥青混凝土

单侧栏杆

桥面板和铺装层的总重力由4块板平均分摊，每块空心板分到的每延米重力集度为^[2]:

空心板每延米的总重力g为：

中板：

边板：

内力计算

由上述计算可得出简支空心板的恒载集度，对于简支板，恒载内力按下式计算^[8][9]：

(2.1)

(2.2)

跨中截面处，，，

l/4截面处，，，

支点截面处，，，

将中板和边板的总重g代入上述公式可得出简支空心板的恒载作用效应，计算结果见表2.1。

表2.1 恒载作用效应汇总表

活载内力计算

跨中截面荷载横向分布系数m

联结方式采用企口链接，把相邻板之间视作为绞结，跨中截面处以及l/4截面处的横向分布系数m按铰接板法计算。

首先计算毛截面面积^[9]：

将空心板截面的各个挖空部分分块编号，可以求得各块的面积，求出补全以后的总面积=99×50=4950，再减去各挖空块的面积之和，如此可计算出单个板的横截面积=4950-1116.86=3833.14。

第一步计算毛截面的重心位置：

补全后的总面积对上缘的面积矩为=4950×25=123750，与各个分块对上缘的面积矩之和相减，可得=123750-26589.35=97160.65。

再求出毛截面重心到梁顶的长度：

。

这里设第i号块的面积为，

由公式；；

三角形的抗弯惯性矩计算公式

(2.3)

(2.4)

按该步骤分别计算出各块的截面特性，然后求得毛截面形的心惯性矩^[8][8]：

各个分块的具体计算见表2.2，最后求出中板和边板的抗弯惯性矩分别为977795.30cm4和986689cm4，由于中板承受的弯矩较小，所以选择中板作为设计板进行计算，即=977795.30。

表2.2 分块截面特性计算

分块号

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