某預應力混凝土空心板橋設計

潘 俊 （中國中鐵上海工程局集團市政工程有限公司，上海 200331）

1 工程概況

該橋上部結構采用跨徑為25m+22.8 m+25 m預應力混凝土空心板橋，先簡支后橋面連續(xù)；下部結構采用樁柱式墩臺，基礎采用鉆孔灌注樁，按摩擦樁設計。抗震設計烈度為6度，設計洪水頻率為100年一遇。空心板塊為C50混凝土；鉸縫為C40補償收縮混凝土橋面；橋面鋪裝采用C30混凝土；欄桿及人行道板為C25混凝土；預應力鋼束采用高強度低松弛鋼絞線，直徑15.2mm，截面面積為139mm2。

2 總體設計方案

預應力混凝土空心板橋外形簡單，制作方便。不但外部幾何形狀簡單，而且內部一般無需配置抗剪鋼筋，模板及鋼筋工作都較省，也利于工廠化成批生產。與其他橋型相比較，既降低橋面高度，又可縮短引道長度。當梁橋的跨徑增大時，實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。空心板的抗彎能力較強，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，全橋寬采用14塊C40的預制預應力混凝土空心板，每塊空心板寬119cm，高120cm,空心板全長24.96m。采用后張法施工工藝，預應力鋼筋采用高強度低松弛鋼絞線，直徑15.2mm,截面面積139 mm2，預應力鋼絞線沿板跨長直線布置。全橋空心板橫斷面布置如圖2所示。

3 上部結構內力計算

3.1 恒載內力計算

空心板自重(第一階段結構自重)g1：

g1=Aγ=6499×10-4×26=16.90(kN/m)

橋面系自重(第二階段結構自重)g2:

人行道及欄桿重力參照其它橋梁設計資料，單側按12.0kN/m計算。橋面鋪裝采用等厚度10cm的瀝青混凝土，則全橋寬鋪裝每延米重力為:0.1×14×23=32.2(kN/m)。

上述自重效應是在各空心板形成整體后,再加至板橋上的，精確地說由于橋梁橫向彎曲變形，各板分配到的自重效應應是不相同的,本例為計算方便近似按各板平均分擔來考慮，則每塊空心板分攤到的每延米橋面系重力為：

永久作用(自重)效應值 表1

空心板各截面內力組合表 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(第二階段結構自重)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)

由此可計算出簡支空心板永久作用(自重)效應，計算結果見表1。

3.2 活載內力計算

公路橋涵結構設計按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行作用效應組合[1,2]，計算結果如表2所示。

4 結構復核計算

根據(jù)前面計算所得各分項荷載作用下的內力，考慮預加力和混凝土徐變次內力按照規(guī)范進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)內力組合，組合的結果用來進行承載能力極限強度、正常使用階段應力的驗算[3]，采用橋梁博士驗算的內容如下：

施工階段應力驗算（最大懸臂階段、邊跨合攏階段、中跨合攏階段、橋面鋪裝階段）；鋼束最大拉應力驗算；承載能力極限狀態(tài)基本組合正截面強度驗算；正常使用極限狀態(tài)應力驗算（包括長期效應組合驗算、短期效應組合驗算、標準值效應組合應力驗算）。

進行的上述驗算，均滿足相關規(guī)范的要求，篇幅所限，僅給出部分驗算結果的數(shù)據(jù)，如圖3、4所示。

5 結 論

本設計按照過程主要進行了橋梁方案比選、橋梁總體布置及結構尺寸擬定、橋博建模、橋梁荷載內力計算與組合、橋梁預應力鋼束的估算與布置、橋梁預應力損失、與主梁截面強度、應力驗算，其中經過反復的調整結構設計尺寸和預應力鋼束信息，最終使設計的橋梁模型通過了規(guī)范要求的驗算項目。

[1]JTGD60—2004,公路橋涵設計通用規(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應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2004.

[3]葉見曙.結構設計原理（第二版）[M].北京：人民交通出版社,2005.