[文章]：30m预应力混凝土空心板设计与试验分析

qinhl96

　　摘要：通过30m预应力混凝土空心板的理论计算和试验分析，给出
了板的断面、构造和配筋类设计，提供了一种跨越六级航道桥梁设计的
新方法。
关键词：混凝土空心板；设计；试验分析
1　工程概况
常州机场一级公路位于常州市西部，东起常州新区，西抵常州民航机场
，全长16．67km。该项目的实施，对完善区域路网，促进地方经济的发
展，构筑常州外向型经济的新格局具有十分重要的意义。
机场公路按一级公路标准设计，设计数据为行车速度100km／h；荷载汽
—20、挂—100；洪水频率1／100；路基宽25．5m，桥涵与路基同宽。
全线共有桥梁11座，桥梁宽25．5m，上下行分离。德胜河桥、新孟河桥
分别跨越德胜河、新孟河，设计为3×30m预应力混凝土空心板梁桥（如
图1）。
2　桥型设计
2．1　航道
桥梁跨越的河流分别是德胜河、新孟河，均为VI级航道，是沟通长江与
京杭大运河的水运主通道，航道最高通航水位3．73m，河面宽约70m，
通航净空尺度为4．5×22m。
2．2　桥跨布置
根据航道的通航等级、航道断面、货物运输量、河流自然宽度以及工程
所在位置的实际情况，桥梁立面布置为3×30m梁式结构，桩柱式基础（
如图1），三跨一联，桥面连续。
上部结构设计为30m预应力混凝土空心板，板高1．25m。在初步设计中
，曾经提出T梁、I字梁和箱梁的比较方案（如图2）。由于受被交叉公
路和地面建筑物的限制，为尽可能地降低和减少桥梁建筑高度以及桥头
引道的工程数量，最终确定了30m后张法预应力混凝土空心板的上部结
构方案。
30m预应力混凝土空心板与同跨径T梁、I字梁和箱形梁相比，板高仅为
1．25m，分别是T梁、I字梁和箱梁高的62．5％、69．4％和82％，混凝
土、钢
材、钢绞线等数量居第二位，其最大的优点是桥梁建筑高度小，能大大
减少桥头引道的工程量以及防护工程量，既满足了竖曲线技术指标，又
很好地与被交叉道路及地面建筑物协调一致，见表1。预应力混凝土空
心板方案，施工工艺简单，安装重量轻，施工周期短，施工较为方便。

3　预应力空心板设计
3．1　结构设计
30m预应力混凝土空心板长2996cm，高125cm，每块板宽99cm，腹板宽1
8cm，底板、顶板厚12cm，断面挖空率为50．6％（如图3）。
3．2　结构内力计算
如图4所示，把板梁划分为30个单元，每个载面分别编号为1，2，3……
31。通过桥梁电算程序进行结构内力和位移计算，计算结果如图5、图6和表2所示。
3．3　预应力配束
预应力束设计采用标准强度R＝1860MPa的高
强度低松弛的钢铰线，预埋波纹管成孔。每束钢铰线张拉控制应力为0
．75Ryb，采用应力应变双控，两端张拉。每块板配有4Φj15．24钢铰
线4束，5Φj15．24钢铰线2束，对称布置在两侧腹板上（如图3）。
图1　桥梁立面布置示意　单位：m
图2　比较方案横断面示意　单位：cm4　试验分析
30m后张法预应力混凝土空心板跨径大，施工技术要求高，为检验预应
力混凝土空心板的设计和施工质量，确保安全使用，并准确掌握空心板
的承载能力和变形情况，为工程竣工验收提供数据和积累资
料，进行了预应力混凝土空心板单梁静载试验。
4．1　试验方法
本试验通过在板上粘贴应变装置和设置扰度计（如图7），以测得支点
试验采用均布荷载分级加载方法，荷载采用砂袋加载，分四级加载。根
据正常使用阶段的结构受力状
况，试验荷载计算如下。
（1）荷载横向分布系数按铰结板法计算；
图3　空心板构造示意　单位：cm
图4　结构离散示意
图5　施工阶段结构弯矩、剪力、位移示意
图6　正常使用极限状态弯矩、剪力、位移包络示意（2）使用阶段计入
8cm桥面现浇混凝土，并求
出相应的面积及惯性矩；
（3）考虑栏杆、护轮带及其它桥面现浇层的重量；
（4）采用等应力换算求单梁相应控制截面弯矩大小，从而确定唯载集
度值。
图7　粘贴应变片及设置挠度计示意　单位：cm
4．2　试验过程
按照确定的试验方案，试验梁架起放在特定的支架上，主梁预应力管道
已压浆并达到规定强度，砂袋装填并过秤计量。
首先进行断面测定、测点放样、粘贴应变片、安装千分表、连接导线等
准备工作，调试仪器、仪表等工作完成后，开始静载试验，分四级进行
加载，每级荷载加载完成后，读取数据，再进行下一级荷载加
载。
4．3　试验结果与分析
试验板梁在各级荷载作用下采集的数据经过整理，各截面应力、挠度校
核系数见表4。
图8　截面下缘q－δ曲线将各截面下缘测点处的应力、挠度与所加载的荷

载等级的关系，绘制成荷载—应力曲线（q－δ）、荷载—挠度曲线（
q－f），如图8、图9所示（图中虚线为理论值，实线为实测值）。
　　从荷截—应力与荷载—挠度曲线图中可以看出，q－δ曲线和q－f
曲线基本呈线性变化，说明试验板梁在各级荷载作用下处于弹性变化范
围，具有足够的强度和刚度。试验结果见表3。
图9　截面下缘q－f曲线示意
5　结语
通过静载试验证明，30m预应力混凝土空心板桥梁在设计上是可行的，
其结构强度和刚度均符合规范要求，实践中也是安全可靠的。
苏南地区水网密布，河流纵横交错，地方经济较为发达，水路货物运输
十分繁忙。30m预应力混凝土空心板梁桥是跨越VI级航道比较适宜的桥
型之一，它既解决了通航净空的要求，而且能根据工程位置的实际情况
，选配合适的竖曲线指标，降低和减少接线工程量，与地面既有的建筑
物、被交叉道路相和谐统一，实现社会效益和经济效益的双赢。限于笔
者水平，以上如有不当之处，敬请专家同行批评指正。

xzg_hello

能把图片传上来么，谢谢！！！

zhshyi

结合图更好一些

文叶

楼主的资料对我现在所要做的方案有很大的帮助
谢谢!
我见过的图纸中还只有最大的22米的预应力空心板!

xiaotian3065

空心板一般跨径超过22米时相对 和其他梁比 唯一的优点是结构高度小
相对T，I，小箱梁太不经济  我们比较过要贵很多 T，I型梁比小箱梁经济，小箱梁比空心板经济

zhshyi

写得太简单了。

anthero

从理论上来说好象跟一直以来的概念有矛盾，甚至可以说是颠覆。我们都知道，在公路桥梁跨径不大的情况下，恒载对上部主梁的内力有着比活载更大的影响，当跨径超过20m时，再用空心板截面是不经济的，这个从理论分析以及部颁标准图中根本没有20m以上跨径空心板的标准图中是可以得到明证的。不知道qinhl96提供的这座桥的资料有没有得到有关专家的认可。个人以为，应该可以把就这个做一个研究课题吧。如果真的被实践所证明，30m空心板梁高要比箱梁、T梁小，而材料用量、造价又更高，这个意义真的是。。。不摆了！希望楼主能继续追踪此事，为我们通报情况，好吗？

clp2001

刚学，正好有点认识。谢谢了啊

hipanli

7楼说的不错，超过25米的空心板已经不经济了！

小浩

我最近在一个25米的空心板桥，虽然不是很经济，但又跨径的要求，没办法。

fifaeric

附的图表怎么没见?

zhousubei

不能一概而论，在桥头引导工程量相当时，单从梁的造价来说，大跨径板不经济，但综合造价及减少爬坡高度及桥下净空有限制时另当别论啊，不要爱教条，。西子