某预应力混凝土空心板桥设计

潘 俊 （中国中铁上海工程局集团市政工程有限公司，上海 200331）

1 工程概况

该桥上部结构采用跨径为25m+22.8 m+25 m预应力混凝土空心板桥，先简支后桥面连续；下部结构采用桩柱式墩台，基础采用钻孔灌注桩，按摩擦桩设计。抗震设计烈度为6度，设计洪水频率为100年一遇。空心板块为C50混凝土；铰缝为C40补偿收缩混凝土桥面；桥面铺装采用C30混凝土；栏杆及人行道板为C25混凝土；预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，直径15.2mm，截面面积为139mm2。

2 总体设计方案

预应力混凝土空心板桥外形简单，制作方便。不但外部几何形状简单，而且内部一般无需配置抗剪钢筋，模板及钢筋工作都较省，也利于工厂化成批生产。与其他桥型相比较，既降低桥面高度，又可缩短引道长度。当梁桥的跨径增大时，实体矩形截面就显得不甚合理，因而将截面中部部分挖空，做成空心板，这样不仅能减轻自重，而且能充分合理地利用材料。空心板的抗弯能力较强，配筋数量较少，混凝土数量与微弯板接近。

南河大桥采用装配式钢筋混凝土空心板。选定桥面净空为净1.5 m+2×7m+1.5m，全桥宽采用14块C40的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽119cm，高120cm,空心板全长24.96m。采用后张法施工工艺，预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线，直径15.2mm,截面面积139 mm2，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。全桥空心板横断面布置如图2所示。

3 上部结构内力计算

3.1 恒载内力计算

空心板自重(第一阶段结构自重)g1：

g1=Aγ=6499×10-4×26=16.90(kN/m)

桥面系自重(第二阶段结构自重)g2:

人行道及栏杆重力参照其它桥梁设计资料，单侧按12.0kN/m计算。桥面铺装采用等厚度10cm的沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为:0.1×14×23=32.2(kN/m)。

上述自重效应是在各空心板形成整体后,再加至板桥上的，精确地说由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不相同的,本例为计算方便近似按各板平均分担来考虑，则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：

永久作用(自重)效应值 表1

空心板各截面内力组合表 表2

g2=（12×2+32.2）/14=4.01(kN/m)

铰缝的面积:

2×（4×98+0.5×10×8+0.5×98×4）=1256cm2

铰缝自重(第二阶段结构自重)g3：

g3=(1256+1×120)×10-4×25=3.44(kN/m)

由此得空心板每延米总重力g为:

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)

由此可计算出简支空心板永久作用(自重)效应，计算结果见表1。

3.2 活载内力计算

公路桥涵结构设计按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合[1,2]，计算结果如表2所示。

4 结构复核计算

根据前面计算所得各分项荷载作用下的内力，考虑预加力和混凝土徐变次内力按照规范进行承载能力极限状态和正常使用极限状态内力组合，组合的结果用来进行承载能力极限强度、正常使用阶段应力的验算[3]，采用桥梁博士验算的内容如下：

施工阶段应力验算（最大悬臂阶段、边跨合拢阶段、中跨合拢阶段、桥面铺装阶段）；钢束最大拉应力验算；承载能力极限状态基本组合正截面强度验算；正常使用极限状态应力验算（包括长期效应组合验算、短期效应组合验算、标准值效应组合应力验算）。

进行的上述验算，均满足相关规范的要求，篇幅所限，仅给出部分验算结果的数据，如图3、4所示。

5 结 论

本设计按照过程主要进行了桥梁方案比选、桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥博建模、桥梁荷载内力计算与组合、桥梁预应力钢束的估算与布置、桥梁预应力损失、与主梁截面强度、应力验算，其中经过反复的调整结构设计尺寸和预应力钢束信息，最终使设计的桥梁模型通过了规范要求的验算项目。

[1]JTGD60—2004,公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社,2004.

[2]JTGD62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社,2004.

[3]叶见曙.结构设计原理（第二版）[M].北京：人民交通出版社,2005.