某預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋設(shè)計(jì)

潘 俊 （中國(guó)中鐵上海工程局集團(tuán)市政工程有限公司，上海 200331）

1 工程概況

該橋上部結(jié)構(gòu)采用跨徑為25m+22.8 m+25 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計(jì)。抗震設(shè)計(jì)烈度為6度，設(shè)計(jì)洪水頻率為100年一遇?？招陌鍓K為C50混凝土；鉸縫為C40補(bǔ)償收縮混凝土橋面；橋面鋪裝采用C30混凝土；欄桿及人行道板為C25混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，直徑15.2mm，截面面積為139mm2。

2 總體設(shè)計(jì)方案

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋外形簡(jiǎn)單，制作方便。不但外部幾何形狀簡(jiǎn)單，而且內(nèi)部一般無(wú)需配置抗剪鋼筋，模板及鋼筋工作都較省，也利于工廠化成批生產(chǎn)。與其他橋型相比較，既降低橋面高度，又可縮短引道長(zhǎng)度。當(dāng)梁橋的跨徑增大時(shí)，實(shí)體矩形截面就顯得不甚合理，因而將截面中部部分挖空，做成空心板，這樣不僅能減輕自重，而且能充分合理地利用材料?？招陌宓目箯澞芰^強(qiáng)，配筋數(shù)量較少，混凝土數(shù)量與微彎板接近。

南河大橋采用裝配式鋼筋混凝土空心板。選定橋面凈空為凈1.5 m+2×7m+1.5m，全橋?qū)挷捎?4塊C40的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，每塊空心板寬119cm，高120cm,空心板全長(zhǎng)24.96m。采用后張法施工工藝，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，直徑15.2mm,截面面積139 mm2，預(yù)應(yīng)力鋼絞線沿板跨長(zhǎng)直線布置。全橋空心板橫斷面布置如圖2所示。

3 上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

3.1 恒載內(nèi)力計(jì)算

空心板自重(第一階段結(jié)構(gòu)自重)g1：

g1=Aγ=6499×10-4×26=16.90(kN/m)

橋面系自重(第二階段結(jié)構(gòu)自重)g2:

人行道及欄桿重力參照其它橋梁設(shè)計(jì)資料，單側(cè)按12.0kN/m計(jì)算。橋面鋪裝采用等厚度10cm的瀝青混凝土，則全橋?qū)掍佈b每延米重力為:0.1×14×23=32.2(kN/m)。

上述自重效應(yīng)是在各空心板形成整體后,再加至板橋上的，精確地說(shuō)由于橋梁橫向彎曲變形，各板分配到的自重效應(yīng)應(yīng)是不相同的,本例為計(jì)算方便近似按各板平均分擔(dān)來(lái)考慮，則每塊空心板分?jǐn)偟降拿垦用讟蛎嫦抵亓椋?/p>

永久作用(自重)效應(yīng)值 表1

空心板各截面內(nèi)力組合表 表2

g2=（12×2+32.2）/14=4.01(kN/m)

鉸縫的面積:

2×（4×98+0.5×10×8+0.5×98×4）=1256cm2

鉸縫自重(第二階段結(jié)構(gòu)自重)g3：

g3=(1256+1×120)×10-4×25=3.44(kN/m)

由此得空心板每延米總重力g為:

gⅠ=g1=16.9(kN/m)

gⅡ=g2+g3=4.01+3.44=7.45(kN/m)

g=16.9+7.45=24.35(kN/m)

由此可計(jì)算出簡(jiǎn)支空心板永久作用(自重)效應(yīng)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2 活載內(nèi)力計(jì)算

公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合[1,2]，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

4 結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算

根據(jù)前面計(jì)算所得各分項(xiàng)荷載作用下的內(nèi)力，考慮預(yù)加力和混凝土徐變次內(nèi)力按照規(guī)范進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合，組合的結(jié)果用來(lái)進(jìn)行承載能力極限強(qiáng)度、正常使用階段應(yīng)力的驗(yàn)算[3]，采用橋梁博士驗(yàn)算的內(nèi)容如下：

施工階段應(yīng)力驗(yàn)算（最大懸臂階段、邊跨合攏階段、中跨合攏階段、橋面鋪裝階段）；鋼束最大拉應(yīng)力驗(yàn)算；承載能力極限狀態(tài)基本組合正截面強(qiáng)度驗(yàn)算；正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算（包括長(zhǎng)期效應(yīng)組合驗(yàn)算、短期效應(yīng)組合驗(yàn)算、標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合應(yīng)力驗(yàn)算）。

進(jìn)行的上述驗(yàn)算，均滿足相關(guān)規(guī)范的要求，篇幅所限，僅給出部分驗(yàn)算結(jié)果的數(shù)據(jù)，如圖3、4所示。

5 結(jié) 論

本設(shè)計(jì)按照過(guò)程主要進(jìn)行了橋梁方案比選、橋梁總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定、橋博建模、橋梁荷載內(nèi)力計(jì)算與組合、橋梁預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置、橋梁預(yù)應(yīng)力損失、與主梁截面強(qiáng)度、應(yīng)力驗(yàn)算，其中經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸和預(yù)應(yīng)力鋼束信息，最終使設(shè)計(jì)的橋梁模型通過(guò)了規(guī)范要求的驗(yàn)算項(xiàng)目。

[1]JTGD60—2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2004.

[2]JTGD62—2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2004.

[3]葉見(jiàn)曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第二版）[M].北京：人民交通出版社,2005.