第八章 桥梁设计
8.1设计资料
1. 跨度和桥面宽度
（1） 标准跨径lk?16m（墩中心距）。 （2） 计算跨径l?15.56m。 （3） 主梁全长：15.96m。
（4） 桥面宽度（桥面净宽）：净13+2×0.5m（防撞护栏）。 采用混凝土防撞护栏，线荷载为7.5kNm。 2技术标准
设计荷载：公路－Ⅰ级。 环境标准：Ⅰ类环境。 设计安全等级：二级。 3主要材料
（1） 混凝土空心板采用长C50混凝土，铰缝采用混凝土C40；桥面铺装采用C30
沥青混凝土和C40防水混凝土。
（2） 钢筋：预应力钢筋采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径
15.20mm，公称面积140mm，标准强度
2f5pk?1860MPa，设计强度
fpd?1260MPa，弹性模量Ep?1.95?10MPa
8.2设计要点
1. 结构设计
（1） 本空心板按预应力混凝土A类构件设计。
（2） 桥面板横坡为2%单向横坡，各板均斜置，横坡由下部结构调整。 （3） 空心板断面：空心板高度0.75m，宽度1.22m,各板之间有0.10m的缝隙。
（4） 桥面铺装：上层为0.10m的30沥青混凝土，下层为0.12m的40防水混凝
土，两者之间加设SBS防水层。
（5） 施工工艺：预制预应力空心板采用先张法施工工艺。 （6） 桥梁横断面与构造及空心板截面尺寸如下图：
2，设计参数
（1） 对湿度为80%。
（2） 体系整体均匀升温25℃，匀降温25℃。 （3） C50混凝土的材料特
fck?32.4MPa,fcd?22.4MPa,f3tk?2.65MPa,ftd?1.83MPa.。
（4） 青混凝土重度按23kN重度按25kNm计，预应力混凝土重度按26kNm3计，混凝土
m3计。
8.3空心板截面几何特性计算
1．截面面积 空心板截面面积为：
?2??3?7??151??A??122?75?76?51?4?0.5?10?10?2????7?7???5075cm
22????2． 截面重心位置
全截面对1/2板高处的静距为：
S1h2?2??0.5?7?7??37.5?15?7/3??15?3??37.5?15/2??0.5?4?15??37.5?2/3?15??3?5338.167cm铰缝的面积为：
Aj?2??0.5?7?7?15?3?0.5?4?15??199cm
2则毛截面重心离1/2板高的距离为：
d?S1h2A?5338.167?1.052（即毛截面重心离板上缘距离为38.552cm）
5075铰缝重心与1/2板高处的距离为：
dj?S1h2A?5338.16726.832cm 19943 .空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：I1?277.78cm 铰缝对自身的重心轴惯性矩为：I2?2?2838.91cm?5677.82cm 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：
33?122??76??22?7551???122?75?1.052??76?51?1.052?4?277.78?2?50???1212????22?I???25.5?10/3?1.052?25.5?10/3?1.052??199?26.823?1.052?????.91??2?2838???44??????????2???????=3.394106cm4
空心板截面的抗扭刚度可简化为如图所示的箱形截面来近似计算：
抗扭刚度可按下式计算
IT?4b2h2/?2h/t1?2b/t2??2??75?12?/12?2??122?23?/23cm4??122?23??75?12?2?24?8.1429?106cm4Ⅳ 作用效应计算 1 永久作用效应计算
G（1）空心板自重（一期结构自重）
kN?13.195kN?5075?26Gmm11（2）桥面系自重（二期结构自重）G2：由于是高速公路，没有人行道及栏杆，只有防撞栏杆，本设计采用混凝土防撞栏杆，按单侧7.5kN/m线荷载计算。 桥面铺装上层为10cm厚C30沥青混凝土，下层为12cm厚C40防水混凝土，则全桥宽铺装层每延米重力为：
?0.1?23?0.12?25??13kNm?68.9kNm
上述自重效应是在各空心板形成整体后再加至桥上的，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应是不相同的。为了计算方便，近似按各板平均分配桥面铺装重量来考虑，则每块空心板分配到的每延米桥面系重为：
G2?337.5?2?68.9?7.627kN
m11（3） 铰缝自重计算（二期结构自重）
GG??199?1?75??10I?4?25kNm?0.685kN
m由上述计算得空心板每延米总重力为：
G?13.195kNm G??7.627?0.685?kNm?8.312kNmG?G?G??13.195?8.312?kNm?21.507kNmIIIII由此可计算简支空心板永久作用效应，计算如下： 作用类型 G1 G2 作用集计算跨作用效应-弯矩M（KN.m） 跨中 399.34 251.56 1/4跨 作用效应-剪力V/KN 支点 1/4跨 51.33 32.33 跨中 0 0 度/KN.m 径/m 13.195 8.312 15.56 15.56 299.505 102.66 188.67 64.67 G 21.507 15.56 650.89 488.167 167.32 83.66 0 2可变作用效应计算
公路-I级车道荷载的均部荷载标准值为q和集中荷载标准值
kpk为：
qk?10.5kNm
计算弯矩时。
p?360?180?????15.56?5??180??222.24kN k?50?5?（1）冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数?与结构的基频f有关，故应先计算结构的基频，可计算简支梁的基频
f??2l2?EIcmc3.45?10?0.03394??Hz?4.74Hz 22192.352?15.56?10其中：mc?G21.507??2192.35kN
mg9.81由于1.5Hz?f?14Hz，故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数
??0.1767lnf?0.0157?0.259
当车道大于两车道时，应进行车道折减，四车道折减33%，但折减后不得小于用两车道汽车荷载布载的计算结果。为简化计算，本算例仅按两车道和四车道布载，分别进行计算，取最不利情况进行设计。
（2）汽车荷载横向分布系数：本算例空心板跨中和l/4处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点按杠杆原理计算，支点至l/4点之间截面的荷载横向分布系数通过直线内插求得。
1）跨中及l/4处的荷载横向分布系数计算 首先计算空心板的刚度参数?，根据下式得
b????5.8??I?l?IT2
6464由前面计算知：,I?3.394?10cm，IT?8.1429?10cm，单板宽
b=123cm，计算跨径l?15.56m?1556cm，代入上式得