广东省设计标准化01装配式预应力混凝土空心板桥上部结构宣贯.pptx

中交公路规划设计院有限公司2014年8月27日广东省高速公路设计标准化宣贯 装配式预应力混凝土空心板汇 报 提 纲广东省高速公路设计标准化宣贯 装配式预应力混凝土空心板第一章第一章 调研分析调研分析第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算第四章第四章 空心板上部结构通用图优化调整内容空心板上部结构通用图优化调整内容第五章第五章 空心板通用图经济指标分析空心板通用图经济指标分析第六章第六章 使用中的注意事项及适用范围使用中的注意事项及适用范围第一章 调研分析通用图设计现状及对比分析通用图设计现状及对比分析u 2005年，交通运输部专家委员会依托原交通部科研项目“预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术研究”，组织国内部分设计院，在对标准图全国性调研的基础上，开展针对性的关键技术研究，编制公路桥梁上部结构通用图。u 该通用图内容涉及装配式钢筋混凝土简支板桥上部构造、装配式先张法和后张法预应力混凝土简支空心板桥上部构造、装配式预应力混凝土T梁桥上部构造（简支体系、先简支后结构连续)、现浇等截面和装配式预应力混凝土箱形连续梁等四大类常用结构。该项目编制的通用图经多方审核和审定，已于2008年5月前全部正式出版发行，合计184册。第一章第一章 调研分析调研分析通用图设计现状及对比分析通用图设计现状及对比分析u广东省地区采用的空心板通用图种类繁多，主要有三类，一类为广东省院编制的通用图，此类主要为板宽为1.6m的大空板；一类为公规院编制的通用图，此类主要为板宽为1.5m的空心板，结构体系主要为简支、后张法；另一类为早期采用较多的窄板，结构体系以先张法、简支为主。第一章第一章 调研分析调研分析通用图设计现状及对比分析通用图设计现状及对比分析u 08版通用图涵盖了中小跨径桥梁中常见的钢筋混凝土和预应力混凝土结构形式，在现阶段被多家设计单位参照进行设计，或改造成自己的企业标准图和项目通用图，应用较为广泛。但经过近年来的使用，也陆续发现08版通用图也存在一些突出的问题：1)部分技术指标不统一：相同路基宽度对应的T梁与装配式空心板、箱梁的桥梁宽度不同，T梁较空心板、组合箱梁窄25cm，内外侧护栏型式也不一致。（见下图，以路基宽度33.5m为例）。第一章第一章 调研分析调研分析通用图设计现状及对比分析通用图设计现状及对比分析2)部分设计参数规定不合理：08版通用图中分布钢筋基本采用6或8钢筋，该类钢筋目前较难采购，实际中一般用大直径钢筋（12）代替，造成保护层厚度不够，结构耐久性不足，易发生混凝土剥落、钢筋锈蚀。3)08版通用图仅涵盖桥梁上部结构构造，缺少桥梁下部结构的图纸。4)空心板采用4块支座：由于施工误差、养护不足等原因，许多空心板梁在使用过程中发生了支座脱空现象，形成“3条腿”受力现象。5)内侧空心板边板悬臂长度为零，不适应曲线桥梁，且无对应分离式路基通用图。6)体系繁琐，使用不方便：空心板跨径涵盖了6、8、10、13、20m，板宽分99cm和124cm，预应力体系分先张法和后张法，结构体系又分先简支后桥面连续体系和先简支后结构连续体系，图纸量大，使用不方便。第一章第一章 调研分析调研分析序号项目长度（Km）技术标准采用空心板建成通车时间1广珠西一期14.748设计车速为100km/h板宽为1.0m、1.25m后张板2004年6月2广珠西二期45.486设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板，板宽为1.5m后张板2010年6月3梅龙高速12.220设计车速为80km/h板宽为1.0m先张板2003年12月4汕梅高速51.874设计车速为80km/h板宽为1.25m后张板2003年12月5天汕高速65.350设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板，板宽为1.5m后张板2007年6汕揭高速55.241设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板，板宽为1.5m后张板2006年7深汕西146.55设计车速为100km/h板宽为1.0m先张板1996年12月8西二环南段41.564设计车速为100km/h板宽为1.25m后张板2007年12月9广河高速156设计车速为120km/h板宽为1.60m后张板2011年10新台高速52.92设计车速为100km/h板宽为1.25m后张板2001年第一章第一章 调研分析调研分析 20122012年年7 7月、月、8 8月，通用图编制组分别调研了广东省正在运营的月，通用图编制组分别调研了广东省正在运营的1010条高速公路（详条高速公路（详见下表）。通过调研收集了部分项目桥梁定期检查报告，与管养人员进行了座谈，了解见下表）。通过调研收集了部分项目桥梁定期检查报告，与管养人员进行了座谈，了解空心板桥典型病害及对桥梁设计的建议和意见，实地查看桥梁的使用状况。空心板桥典型病害及对桥梁设计的建议和意见，实地查看桥梁的使用状况。通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况底板纵裂底板纵裂第一章第一章 调研分析调研分析通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况第一章第一章 调研分析调研分析底板纵裂底板纵裂通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况第一章第一章 调研分析调研分析孔洞漏筋孔洞漏筋通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况第一章第一章 调研分析调研分析板端开裂板端开裂通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况第一章第一章 调研分析调研分析底板横裂底板横裂通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况铰缝脱落、铰缝脱落、渗水结晶渗水结晶第一章第一章 调研分析调研分析通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况局部破损局部破损第一章第一章 调研分析调研分析通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况支座脱空、移位支座脱空、移位剪切变形剪切变形第一章第一章 调研分析调研分析通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况第一章第一章 调研分析调研分析通车运营项目调研情况通车运营项目调研情况第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析1 1、空心板病害汇总、空心板病害汇总u铰缝损伤：铰缝损伤主要表现为铰缝混凝土松散、破碎、剥落以及铰缝构造钢筋断裂 等，铰缝损伤到一定程度，引起对应位置的桥面铺装层出现纵向裂缝。u梁体结构损伤：主要表现为板底出现纵横向裂缝，通常中梁损伤较大，边梁损伤较小。u桥面铺装破损：铺装层破损现象非常普遍，主要有桥面破损、坑槽、以及明显的横向 裂缝和纵向裂缝等。u耐久性损伤：主要表现为表层混凝土发生碳化、钢筋锈蚀、外露、以及混凝土保护层 胀裂或剥落等。u支座其他损伤：空心板支座脱空、支座剪切变形等。第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析2 2、空心板病害原因分析、空心板病害原因分析 空心板梁的病害不是独立的，而是相互影响、相互制约的。譬如最常见的病害支座脱空危害较大，支座脱空势必造成其他支座反力增大，超过支座承载能力，易引起支座本身的损坏；支座脱空会大大增加板梁横向弯矩，易引起板梁板底纵裂；支座脱空对铰缝的工作状况会产生不利影响，会加剧铰缝损坏，进而会形成单板受力，最终造成对板梁本身的损伤。第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析uu设计原因设计原因l l对铰缝的验算理论不完善，原设计中采用对铰缝的验算理论不完善，原设计中采用铰接板理论计算铰缝剪力较实际作用偏小铰接板理论计算铰缝剪力较实际作用偏小l l忽略了铰缝与预制空心板接触面之间的粘忽略了铰缝与预制空心板接触面之间的粘结作用。结作用。空心板铰缝破损引起的空心板铰缝破损引起的“单板受力单板受力”问题问题是空心板简支梁桥最常见同时也是最致命的是空心板简支梁桥最常见同时也是最致命的病害。这一病害不仅直接导致梁体开裂，降病害。这一病害不仅直接导致梁体开裂，降低结构的承载能力与耐久性，同时还会引起低结构的承载能力与耐久性，同时还会引起和加速桥梁其他病害的产生和发展。和加速桥梁其他病害的产生和发展。在我国，目前还没有明确规定铰缝如何在我国，目前还没有明确规定铰缝如何进行抗剪计算，在以往的计算中，通常是以进行抗剪计算，在以往的计算中，通常是以将铰缝混凝土看作圬工材料，按圬工结构将铰缝混凝土看作圬工材料，按圬工结构(圬工规范圬工规范)直接受剪来计算铰缝抗剪强直接受剪来计算铰缝抗剪强度。由于度。由于圬工规范圬工规范未考虑铰缝属于先后未考虑铰缝属于先后浇混凝土粘结，导致铰缝抗剪承载力计算值浇混凝土粘结，导致铰缝抗剪承载力计算值往往远远大于其设计值。往往远远大于其设计值。第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析u施工原因l铰缝浅而窄，不利于铰缝混凝土的振捣，铰缝浅而窄，不利于铰缝混凝土的振捣，导致混凝土不密实，强度达不到要求。导致混凝土不密实，强度达不到要求。l板梁铰缝接触面混凝土未进行粗糙处理，板梁铰缝接触面混凝土未进行粗糙处理，或凿毛后没有清除松动混凝土块，从而降或凿毛后没有清除松动混凝土块，从而降低了预制板与铰缝混凝土间的粘结强度。低了预制板与铰缝混凝土间的粘结强度。l铰缝混凝土浇注前，应将梁体侧面湿润，铰缝混凝土浇注前，应将梁体侧面湿润，否则新老混凝土接触面粘结性能较差。否则新老混凝土接触面粘结性能较差。第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析u施工原因l支座安装不平导致支座脱空，形成“三条腿”现象。车辆通过时造成空心板的振动，使铰接缝混凝土处于很不利的受力状态，久而久之，铰接缝混凝土逐渐破碎脱落。l施工时对整体化层内的钢筋网位置控制不准等原因对铰缝也有不利影响第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析2 2、空心板病害原因分析、空心板病害原因分析 u运营阶段因素l重载运输现象越来越严重，重载车辆对小跨径桥梁的影响尤为显著。l板梁损伤降低板梁刚度，又会反过来影响荷载的横向分布，从另一方面增大铰缝的内力l行车轨迹固定，车辆荷载的反复作用下某些预制板铰缝更易发生疲劳破坏。第一章第一章 调研分析调研分析空心板病害原因分析空心板病害原因分析3 3、拟采用的对策、拟采用的对策 u铰缝设计和构造改进研究l根据铰缝的受力特点，有针对性的改进铰缝的构造要求，如增大铰缝宽度、改变铰缝配筋构造或形式等。u优化支座布置l 支座布置是否合理不仅影响支座自身受力，也同样影响主梁受力。常规简支空心板一般布置4个支座。在使用过程中，常常出现支座脱空现象。本项目拟分别针对4支座布置、3支座布置和2支座布置等不同形式建立有限元模型，分析支座布置形式对支座受力和梁体受力的影响。u加大桥面整体化层厚度l增加桥面整体化层厚度，可提高空心板梁桥整体性。u提出改善空心板梁力学性能的成套综合改进措施l通过结构的仿真模拟，计算分析，综合比选各方案，提出可有效改进空心板结构受力的成套综合改进措施。研究采用综合改进措施的空心板梁与现有空心板梁间的区别与具体改善效果。u提出施工及运营中的注意事项l针对可预见的混凝土常见病害，提出预制和吊装空心板时相关注意事项，保证成桥质量。第二章 通用图编制第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制1 1、通用图编制技术标准、通用图编制技术标准 第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制2 2、通用图编制体系、通用图编制体系 根据广东省高速公路设计标准化的要求，装配式预应力混凝土空心板通用图编制体系如下表：第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制2 2、通用图编制体系、通用图编制体系 根据本体系要求，装配式预应力混凝土空心板编制内容见下表，共涉及6种路基宽度，3种跨径，两种预应力体系（后张法和先张法），三种角度，共编制了36册上部结构图纸文件，空心板结构体系均采用先简支后桥面连续体系。第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制3 3、横断面布置、横断面布置 第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制3 3、横断面布置、横断面布置 第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制3 3、主要结构尺寸、主要结构尺寸 本次标准图编制，空心板顶底面均水平，空心板板宽按124cm设计。对于后张法空心板，跨中区段空心板腹板厚度为16cm，顶板、底板厚度均采用12cm，端部腹板厚度加厚为32cm，底板厚度加厚为25cm。对于先张法空心板，跨中区段空心板腹板厚度为16cm，顶板、底板厚度均采用12cm，端部腹板厚度加厚为24cm，底板厚度加厚为25cm。第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制3 3、主要结构尺寸、主要结构尺寸 第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制4 4、主要材料、主要材料 1、混凝土：预制板梁、铰缝混凝土、现浇桥面整体化层及封端混凝土均采用C50，桥面铺装采用沥青混凝土。2、普通钢筋：根据有关会议纪要精神，本次标准图编制普通钢筋均采用HRB335钢筋。3、其他材料：1）钢板：预埋配件采用Q235NH钢材，其性能应符合耐候结构钢(GB/T 4171-2008)的规定。2）锚具：预制空心板正弯矩钢束采用YM15-4、YM15-3圆形锚具及其配套的配件，锚具及其配套的配件（含锚垫板、锚下螺旋筋等）必须采用工厂定型产品，并应符合JTT 3292010公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器的要求。3）预应力管道：采用预埋圆形金属波纹管成孔,圆形金属波纹管符合JG 225-2007预应力混凝土用金属波纹管的要求。4）支座：采用板式橡胶支座，应采用氯丁橡胶（CR）生产，其材料和力学性能均应符合公路桥梁板式橡胶支座（JT/T4-2004）的规定，支座安装应按厂家要求进行。第二章第二章 空心板上部结构通用图编制空心板上部结构通用图编制5 5、设计要点、设计要点 1本标准图结构体系为先简支后桥面连续的体系，按部分预应力混凝土A类构件设计。150mm桥面C50混凝土整体化现浇层中计入75mm参与结构受力。2结构设计采用不同的软件进行分析，荷载横向分配系数按铰接板、刚接板法两种计算方法进行对比分析，取大值控制设计。第三章 结构计算第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算采用的规范采用的规范主要标准和规范：u公路工程技术标准JTG B01-2003u公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004u公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004u公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范JTG/T B07-01-2006u公路桥涵施工技术规范JTGT F50-2011u公路交通安全设施设计技术规范（JTG D81-2006)u钢筋混凝土用钢 第二部分：热轧带肋钢筋（GB1499.2-2007）u碳素结构钢(GB/7002006)u预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224-2003）u预应力混凝土用金属波纹管(JG 225-2007)技术指标（以16m跨径，路基宽度33.5m为例）第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算公路等级高速公路路基宽度(m)33.5（整体式）16.75（分离式）汽车荷载等级公路级行车道数63桥面宽度(m)216.25116.25跨径(m)16斜度()0、15、30单幅桥梁板片数12板间距（m）1.25预制板高（m）0.85预制板最大吊装重量（kN）边板：318；中板：252设计安全等级一级环境类别类环境作用等级B级第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算结构布置与构造上部结构标准横断面图（34.5m整体式路基）上部结构标准横断面图（33.5m整体式路基）第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算上部结构主梁的施工分为三个阶段：u预制主梁：1）后张法：首先预制空心板梁，待空心板混凝土强度和弹性模量达到设计强度的85后，且混凝土龄期不小于7d时，方可张拉预应力钢束。2）先张法：首先张拉预应力束，然后浇筑预制空心板，待混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的85%后，且混凝土龄期不小于7天时，方可放张。u板梁安装，现浇绞缝和整体化层：存梁6090天后，安装板梁，并浇筑绞缝和整体化层等。u沥青混凝土桥面铺装和附属设施的安装。施工方案1混凝土混凝土：预制板梁、铰缝混凝土、现浇桥面整体化层及封端混凝土均采用C50，桥面铺装采用沥青混凝土。2预应力钢绞线预应力钢绞线采用抗拉强度标准值=1860MPa、公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其各项技术性能应符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224-2003）的规定。对进厂(场)钢绞线按批号进行拉伸试验、弹性模量试验。钢绞线弹性模量的偏差尚应满足同批5GPa，各批10GPa的规定。3普通钢筋普通钢筋采用HRB400钢筋，钢筋应符合国家标准钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋（GB1499.2-2007）的规定。所用材料及指标第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算u根据结构的施工方案特点，按照下述内容进行结构受力分析：施工阶段由预制空心板梁承担自重、预应力、绞缝和现浇整体化层重量等作用效应；成桥阶段，考虑绞缝和一半厚度的整体化层（75mm）参与结构受力，承担桥面铺装、栏杆、汽车荷载和温度荷载作用。u采用midas civil计算分析程序建立单梁模型进行分析计算，并用桥梁博士计算程序对结果进行了校核；u平面杆系采用荷载横向分布系数的方法将空心板简化为单块板进行计算，荷载横向分布系数采用铰接板法和刚接板法计算。u验算内容按预应力混凝土A类构件的有关规定执行。计算要点第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算1）混凝土：重力密度=26.0kN/m3；2）沥青混凝土：重力密度=24.0kN/m3；3）年平均相对湿度：80；4）锚下控制张拉力：；5）锚具变形与钢束回缩值（一端）：L6mm；6）管道摩阻系数：0.25；7）管道偏差系数：0.0015 1/m；8）钢束松弛系数：0.3；9）梯度温度：竖向日照正温差的温度基数按110mm沥青混凝土铺装层，考虑一半厚度的混凝土整体化层折减后采用；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5；10）存梁时间：3090d。主要设计参数第三第三 章章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算1）永久作用：结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用2）可变作用：汽车荷载、温度梯度作用3）作用效应组合（1）承载能力极限状态组合设计值Sud=1.2永久作用+1.8汽车荷载+0.81.4温度汽车荷载计冲击力，组合值还应乘的结构重要性系数1.1（2）正常使用极限状态作用短期效应组合：永久作用+0.7汽车荷载+0.8温度梯度 作用长期效应组合：永久作用+0.4汽车+0.8温度梯度作用类别和作用效应组合第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算空心板梁整体化现浇层厚度150mm，考虑整体化现浇层的一半厚度参与结构受力，并按设计图纸中桥面布置情况，建立以下横桥向计算模型。以16m跨径，33.5m路基宽度为例，计算模型见下。其他跨径计算方法相同横向分布系数计算空心板梁横向分布计算模型（单位：mm）第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算荷载横向分配系数采用铰接板法和刚接板法两种计算方法对比分析，取其中大值进行控制设计。横向分布系数计算第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算按照最新规范规定，采用结构基频法来计算桥梁结构的冲击系数，中板、边板都采用整体横断面（考虑整体化层）同样，以16m跨径预应力混凝土空心板为例：自振频率f1按照简支梁桥的简化计算公式计算由结构基频按照下面公式计算结构的冲击系数可得计算结果：边板0.335；中板0.338比较中板和边板的冲击系数计算结果，统一按照=0.338进行计算冲击系数计算第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算以16m跨径，33.5m路基宽度装配式后张法预应力混凝土板梁为例，其主要计算过程包括以下部分：基于结构基本数据，将简支空心板结构划分为20个单元21个节点，见下图。选择跨中截面、L/4截面和支点截面（剪力为距支点一个梁高处）作为计算控制截面。主梁内力计算单元离散图第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算主梁内力计算中板主梁内力计算结果（单位：kNm（M）；kN（V）跨中截面L/4截面支点截面Mmax相应的VVmax相应的MMmax相应的VVmax相应的MVmax一期恒载标准值G1（预制空心板梁）384.30 0.00 0.00 384.30 286.00-51.40-51.40 286.00-103.60 二期恒载标准值G2整体化层及桥面铺装及栏杆326.90 0.00 0.00 326.90 243.90-43.80-43.80 243.90-86.80 汽车荷载标准值（不计冲击系数)325.01 43.66-43.66-12.91 242.25 20.23-69.96-19.31-98.56 汽车荷载标准值（计入冲击系数1.338）434.87 58.42-58.42-17.28 324.13 27.07-93.61-25.84-131.87 基本组合1.1*（1.2*恒+1.8*汽车）1799.83 115.67-115.67 904.57 1341.25-72.07-311.01 648.30-512.43 作用短期效应组合（1.0*恒+0.7*汽车）938.71 30.56-30.56 702.16 699.47-81.04-144.17 516.38-259.39 作用长期效应组合（1.0*恒+0.4*汽车）841.21 17.46-17.46 706.03 626.80-87.11-123.19 522.18-229.82 第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算主梁内力计算边板主梁内力计算结果（单位：kNm（M）；kN（V）跨中截面L/4截面支点截面Mmax相应的VVmax相应的MMmax相应的VVmax相应的MVmax一期恒载标准值G1（预制空心板梁）491.60 0.00 0.00 491.60 366.01-65.76-65.76 366.01-131.76 二期恒载标准值G2整体化层及桥面铺装及栏杆327.53 0.00 0.00 327.53 243.89-43.79-43.79 243.89-86.77 汽车荷载标准值（不计冲击系数)365.28 47.58-47.58-13.70 272.26 21.73-77.19-20.46-109.92 汽车荷载标准值（计入冲击系数1.338）488.75 63.66-63.66-18.33 364.29 29.08-103.28-27.37-147.07 基本组合1.1*（1.2*恒+1.8*汽车）2048.98 126.05-126.05 1044.96 1526.36-87.03-349.10 750.88-579.66 作用短期效应组合（1.0*恒+0.7*汽车）1074.83 33.30-33.30 809.54 800.49-94.34-163.58 595.58-295.47 作用长期效应组合（1.0*恒+0.4*汽车）965.24 19.03-19.03 813.65 718.81-100.86-140.43 601.72-262.50 第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算持久状况承载能力计算正截面抗弯承载力验算取弯矩最大的跨中截面进行正截面抗弯承载力计算荷载基本组合表达式板号截面位置最大M最小M是否满足规范要求(kNm)(kNm)(kNm)(kNm)边板跨中2048.9821071044.962107满足满足中板跨中1799.831837904.571837满足满足正截面抗弯承载能力验算第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算持久状况承载能力计算斜截面抗剪承载力验算按照公路桥规规定，对于预应力混凝土简支梁应选取截面变化点和距支点h/2处的截面进行斜截面抗剪承载力验算，结合本桥实际构造特点和配筋情况，选择L/4截面和支点截面作为验算控制截面。斜截面抗剪承载能力验算板号截面位置最大V最小V是否满足规范要求(kN)(kN)(kN)(kN)边板支点58012312131231满足满足中板支点51213901951390满足满足第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算短暂状况和持久状况构件应力计算短暂状况构件的正应力验算预制裸梁在预加力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力应符合公路桥规的相关规定。斜截面抗剪承载能力验算（压应力为负，拉应力为正）中板边板跨中L/4截面支点跨中L/4截面支点上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘预加力NP-4.56-4.56-4.53-4.53-2.86-2.86-4.01-4.01-3.99-3.99-2.90-2.90 NP ePn6.12-5.69 6.09-5.65 0.88-0.79 5.62-7.02 5.59-6.98 1.06-1.17 自重Mg1-3.59 3.34-2.67 2.48 0.02-0.02-2.95 3.69-2.24 2.80 0.02-0.02 总和-2.03-6.91-1.11-7.70-1.96-3.67-1.34-7.34-0.64-8.17-1.82-4.09 压应力限值-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68-22.68 拉应力限值1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 是否满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算短暂状况和持久状况构件应力计算持久状况的正应力验算1）截面混凝土的正应力验算：对于预应力混凝土简支梁桥，选择跨中、l/4和支点处的截面进行验算，本阶段计算特点：预应力损失已全部完成，有效预应力最小，计算时作用取其标准值，汽车荷载计入冲击系数，预加应力效应考虑在内，所有荷载分项系数均取为1.0，2）持久状况下预应力钢筋的应力验算：按公预规要求，正常使用阶段预应力钢筋的应力要求如下：N1钢束：满足要求满足要求N2钢束：满足要求满足要求第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算短暂状况和持久状况构件应力计算持久状况下截面混凝土的正应力验算中板边板跨中L/4支点跨中L/4支点上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘上缘下缘预加力NP-4.56-4.56-4.53-4.53-2.86-2.86-4.01-4.01-3.99-3.99-2.90-2.90 NP ePn6.11-5.70 6.08-5.67 0.88-0.79 5.62-7.02 5.59-6.98 1.06-1.17 自重Mg1-3.43 3.21-2.61 2.44 0.02-0.02-2.95 3.69-2.24 2.80 0.02-0.02 绞缝和整体化层-1.94 1.81-1.46 1.36 0.00 0.00-1.07 1.34-0.81 1.01 0.00 0.00 桥面铺装、栏杆等-0.72 0.77-0.53 0.58 0.00 0.00-0.51 0.72-0.39 0.54 0.00 0.00 汽车荷载-2.56 2.79-1.90 2.07 0.00 0.00-2.11 2.96-1.57 2.20 0.00 0.00 总和-7.10-1.69-4.95-3.75-1.96-3.67-5.03-2.32-3.41-4.42-1.82-4.09 截面正应力限值-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20-16.20 是否满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足注：表中压应力为负，拉应力为正第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算短暂状况和持久状况构件应力计算持久状况的正应力验算3）持久状况下混凝土主应力验算：取剪力和弯矩都较大的L/4处和近支点处的截面进行主应力计算，验算结果见下表：中板边板L/4截面距支点h处L/4截面距支点h处主压应力-6.40-4.76-6.07-5.21主拉应力0.140.530.140.56是否满足规范要求满足满足满足满足满足满足满足满足使用阶段混凝土主拉、主压应力验算（单位：MPa）第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算持久状况正常使用极限状态计算抗裂性验算短期效应组合下跨中处正截面抗裂性验算（单位：Mpa）截面下缘正应力中板边板NP-4.56-4.01 NP ePn-5.69-7.02 合计合计-10.25-11.03 自重3.21 3.69 绞缝和现浇层1.81 1.34 桥面铺装等0.77 0.72 汽车荷载频遇值2.79 2.96 温度梯度频遇值0.280.31合计合计7.53 7.61-2.72-3.42 是否满足是否满足满足满足满足满足第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算持久状况正常使用极限状态计算抗裂性验算长期效应组合下跨中处正截面抗裂性验算（单位：Mpa）截面下缘正应力中板边板NP-4.56-4.01 NP ePn-5.69-7.02 合计合计-10.25-11.03 自重3.21 3.69 绞缝和现浇层1.81 1.34 桥面铺装等0.77 0.72 汽车荷载准永久值0.83 0.88 温度梯度准永久值0.00 0.00 合计合计6.62 6.63-3.63-4.40 是否满足是否满足满足满足满足满足第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算持久状况正常使用极限状态计算抗裂性验算取剪力和弯矩都较大的L/4处和近支点处的截面进行斜截面抗裂性计算，验算结果见下表短期荷载组合效应下斜截面抗裂性验算（单位：Mpa）中板边板L/4截面距支点h处L/4截面距支点h处主拉应力0.100.250.140.23是否满足规范要求满足满足满足满足满足满足满足满足第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算持久状况正常使用极限状态计算主梁变形计算根据主梁截面在各个阶段混凝土正应力验算结果，可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。按照结构力学方法，采用midas计算程序，计算主梁在不同荷载标准值作用下的挠度荷载标准值作用下主梁竖向挠度计算（单位：mm）作用荷载中板边板自重-6.11-6.22二期恒载-4.35-3.46预应力12.0812.87汽车荷载-2.82-2.68正温度梯度2.792.89负温度梯度-1.39-1.44第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算持久状况正常使用极限状态计算主梁变形计算1）荷载短期效应作用下的主梁挠度验算考虑荷载长期效应的影响，荷载短期效应组合的可变荷载挠度值应满足规范规定。中板：=4.40mmL/600=24.73mm边板：=4.31mm 所以，抗弯承载力满足要求抗弯承载力满足要求。第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算悬臂板计算根据悬臂板的计算图示可知，应选择悬臂根部作为控制截面进行验算，其承受荷载包括两部分，一是恒载，即防撞栏杆自重、钢筋混凝土和沥青混凝土现浇层及悬臂自重，二是可变荷载，即汽车撞击作用，下面首先计算上述各项荷载作用产生的内力大小，空心板悬臂根部截面的的弯距，考虑取纵桥向1m计算，不考虑混凝土现浇层参与受力。（1）恒载作用对于防撞栏参考相关资料，取荷载集度g1=4kN/m150mm整体化现浇层110mm沥青混凝土铺装(碰撞力)第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算悬臂板计算（2）汽车撞击作用悬臂板按护栏防撞等级为SS级进行设计配筋，根据公路交通安全设施设计规范(JTG D81-2006)5.1款可知，碰撞力P的碰撞荷载标准值为140kN/m，荷载分布长度为5m，其力作用点见上图所示，则汽车撞击作用下，纵向1m长度悬臂板根部截面弯矩为：Mq=1401（1.050+0.11+0.15）=183.4kNm（3）荷载组合则偶然荷载组合（4）承载能力极限极限状态验算根据悬臂板内配筋情况，取宽1000mm，高240mm的截面进行验算，其抗弯承载力Mu为204.1kNm由上述计算结果可知：Mu=204.1计算表明，局部承压尺寸满足要求局部承压尺寸满足要求。第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算锚固区局部承压计算2）局部抗压承载力验算配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力计算公式为且需满足计算结果 所以，局部抗压承载力计算通过局部抗压承载力计算通过第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算支座区局部承压计算空心板梁中板和边板支座局部区域配筋相同，根据上部结构计算结果可知，边板支座反力较大，因此选择对边板支座区进行局部承压计算，建立支座区局部承压计算图。AlAb支座中心线Ab第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算支座区局部承压计算1）局部受压尺寸要求配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区的尺寸应满足下列锚下混凝土抗裂性计算的要求：计算结果 =13024103N =13024kN 计算表明，局部承压尺寸满足要求局部承压尺寸满足要求。第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算支座区局部承压计算2）局部抗压承载力验算配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力计算公式为且需满足计算结果 所以，局部抗压承载力计算通过局部抗压承载力计算通过第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算支点反力及转角、预拱度、钢束伸长量1）支点反力及转角 考虑汽车荷载冲击系数，支点处横向分布系数按照杠杆法计算，见下表2）预拱度为了防止预制板上拱过大，及预制板与桥面现浇层由于龄期差别而产生过大收缩差，存梁期不超过90d，存梁期密切注意梁的累计上拱值，若超过10mm，应采取控制措施。不同存梁期上拱值（计算值）见下表（表中各位移以向上为正，反之为负）。项 目反力（kN）转角（rad）恒载恒+汽汽车边板支点反力255.6255.6+244.3=499.90.00136中板支点反力223.2223.2+203.5=426.70.00134第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算支点反力及转角、预拱度、钢束伸长量 预制梁上拱值表 单位：mm3）钢束引伸量（两端之和）梁位预制梁上拱值（理论值）二期恒载挠度钢束张拉时存梁30d存梁60d存梁90d边梁6.6611.6012.3913.02-3.45中梁5.9710.4511.1511.71-4.34N1（mm）N2（mm）110.1109.0第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算跨径10m后张法预应力混凝土简支空心板梁第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算跨径10m先张法预应力混凝土简支空心板梁第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算跨径13m后张法预应力混凝土简支空心板梁第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算跨径13m先张法预应力混凝土简支空心板梁第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算跨径16m后张法预应力混凝土简支空心板梁第三章第三章 空心板上部结构计算空心板上部结构计算跨径16m先张法预应力混凝土简支空心板梁第四章 优化设计内容第四章第四章 空心板上部结构通用图优化调整内容空心板上部结构通用图优化调整内容1 1、跨径和斜交角度、跨径和斜交角度 从调研的情况来看，各地已逐渐减少空心板结构的采用，例如四川省已取消空心板在高速公路项目上的使用，采用多种跨径的小箱梁结构代替空心板。广东正在开展勘察设计工作的几个项目也很少采用空心板结构。本次标准化已编制了6m孔径的涵洞。6m和8m的空心板已很少采用。20m跨径的桥梁的上部结构已多数采用小箱梁和T梁，20m跨径的小箱梁和T梁的病害均低于空心板。因此，结合广东省的实际情况，对于本次标准图设计