混凝土结构设计原理课程设计(中南林业科技大学)

钢筋混凝土简支梁桥预制T形主梁设计学院：土木工程与力学学院专业班级：学生姓名：学号：课程名称：结构设计原理任课老师：1钢筋混凝土简支梁桥T形主梁设计目录第一章钢筋混凝土简支梁桥预制T形主梁设计资料……………………………………21.1主要概况……………………………………………………………………………21.2计算参数……………………………………………………………………………21.3材料要求……………………………………………………………………………2第二章作用效应组合………………………………………………………………………22.1承载能力极限状态计算时作用效应组合…………………………………………2第三章截面尺寸拟定………………………………………………………………………33.11f'h、2f'h、h的拟定…………………………………………………………33.2翼缘板的计算宽度b′f……………………………………………………………4第四章主梁正截面抗弯承载力计算………………………………………………………44.1截面设计……………………………………………………………………………44.2截面复核……………………………………………………………………………5第五章主梁斜截面抗剪承载力计算………………………………………………………65.1截面尺寸检查………………………………………………………………………65.2检查是否需要根据计算配置箍筋…………………………………………………65.3设计剪力图分配……………………………………………………………………75.4箍筋设计……………………………………………………………………………85.5弯起钢筋及斜筋设计………………………………………………………………8第六章全梁承载力复核……………………………………………………………………116.1正截面和斜截面抗弯承载力校核…………………………………………………116.2斜截面抗剪承载力复核……………………………………………………………132第一章钢筋混凝土简支梁桥T形主梁设计资料1.1主要概况标准尺寸：20.00m；计算跨径：L=19.50m；主梁全长：L0=19.96m；结构安全等级：二级；Ⅰ类环境等级。γ0=1.0。1.2计算参数（1）弯矩包络图满足曲线方程：)41(222/,,dLxMMldx跨中截面计算弯矩（标准值）：结构重力弯矩：mk72.8102/1NM恒汽车荷载弯矩：mk28.6972/1NM汽（已计入汽车冲击系数）人群荷载弯矩：mk08.752/1NM人（2）剪力包络图满足直线方程：LxVVVVlddldx2)(2/,0,2/,,d支点截面计算剪力（标准值）：结构重力剪力：NVk75.172恒汽车荷载剪力：NVk80.165汽（已计入汽车冲击系数）人群荷载剪力：NVk60.18人跨中截面计算剪力（设计值）：NVldk50.762/,汽车冲击系数1+μ=1.2921.3材料要求主筋：HRB335级fsd=280MPa；箍筋：R235级fsd=195MPa；%18.0)(minsv；焊接骨架；混凝土：C30fcd=13.8MPaftd=1.39MPa；fcu,k=30MPa；第二章作用效应组合2.1承载能力极限状态计算时作用效应组合根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）4·1·6条规定：按承载力极限状态计算时采用的基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：3)(211100njQjKQjCKQQmiGiKGidSSSS跨中截面弯矩组合设计值：)(211100njQjKQjCKQQmiGiKGidSSSM＝1.0×（1.2×810.72+1.4×697.28+0.8×1.4×75.08）＝2033.15kN·m带入方程：)41(222/,,dLxMMldx可得：（x指任意截面至跨中截面距离）4/,ldM=1524.86kN·m；0,dM=0；支座中心处截面的剪力组合设计值：)(211100,0njQjKQjCKQQmiGiKGidSSSV＝1.0×（1.2×172.75+1.4×165.80+0.8×1.4×18.60）＝460.25kN带入方程：LlVVVVlddldl4/2)(2/,0,2/,4/,d＝76.5+（460.25-76.5）×2×l/4÷l＝268.38kN所以跨中截面：2/,ldM=2033.15kN·m；2/,ldV=76.50kN；4/l跨截面：4/,ldM=1524.86kN·m；4/,ldV=268.38kN；支座中心截面：0,dM=0；0,dV=460.25kN；第三章截面尺寸拟定3.11f'h、2f'h、h的拟定梁肋宽度b常取150~200mm,所以可取b=190mm；预制的T形截面梁，其截面高度h与跨径L之比一般为h/L=1/11~1/16，所以可取h=1/15L=1300mm；4T形截面梁翼缘悬臂端厚度1f'h不应小于100mm，所以可取1f'h=100mm；梁肋处翼缘厚度不宜小于梁高h的1/10，所以可取2f'h=140mm；3.2翼缘板的计算宽度b′f根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第4·2·2条规定：T形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度，应按下列三者中最小值取用。翼缘板的平均厚度h′f=(100+140)/2=120mm；①对于简支梁为计算跨径的1/3b′f=L/3=19500/3=6500mm②相邻两梁轴线间的距离b′f=S=1580mm③b+2bh+12h′f，此处b为梁的腹板宽，bh为承托长度，h′f为不计承托的翼缘厚度。b′f=b+12h′f=190+12×120=1630mm故取b′f=1580mm.第四章主梁正截面抗弯承载力计算4.1截面设计①因采用的是焊接钢筋骨架，故设as=30+0.07h=30+0.07×1300=121(mm),则截面有效高度h0=1300－121=1179(mm).②判定T形截面类型)2h'-(h''f0ffhbfcd=13.8×1580×120×(1179－120/2)=2927.84×10^6（N·mm)=2927.84kN·m2/,ldM(=2033.15kN·m)故属于第一类T形截面。③求受压区高度。5mmhmmxxxxxxhxbfMcdd120'94.81:01864932358)21179(15808.131015.2033)2(:f260f0解方程得合适解整理后，可得到：根据方程④求受拉钢筋面积As。将各已知值及x=81.94mm带入下式，可得到)(78.638028094.8115808.132fmmfxbfAsdcds现选择钢筋为8ф32，截面面积As=6434mm2。钢筋叠高层数为4层，布置如图。混凝土保护层厚度取c=35mmd=32mm及附表1-7中规定的30mm；钢筋间横向净间距sn=190－2×35－2×35.8=48.4mm40mm及1.25d=1.25×32=40mm,故满足构造要求。4.2截面复核已设计的受拉钢筋中，8ф32的面积为6434mm2，fsd=280MPa.可求得mm60.1066434)8.352(356434as则实际有效高度h0=1300－106.60=1193.40mm①判定T形截面类型ffsd''hbf=13.8×1580×120=2616.48kNsAfsd6434×280=1801.52kN由于ffcdh''bf＞sAfsd，故为第一类T形截面。②求受压区高度xmmbfAfs62.8215808.136434280'xfcdsdh′f(=120mm)③正截面抗弯承载力Mu6)k15.2033M(mk43.2075262.82-40.119362.8215808.13)2('0fcdumNNxhxbfM）（又%2.0%84.240.11931906434bhmin0sA，故截面复核满足要求，正截面抗弯承载力满足要求。第五章主梁斜截面抗剪承载力计算5.1截面尺寸检查根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第9·3·10条规定：在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根并不少于总数1/5的下层受拉的主筋通过。所以根据要求，梁最底层2ф32的主筋通过支座截面，支点截面有效高度为h0=h-(35+35.8/2)=1300-52.9=1247.10(mm)（其它钢筋已弯起）10.124719030)1051.0(1051.030k,cu3-bhf）（=661.89kNγ0Vd,0(=460.25kN)截面尺寸符合设计要求。5.2检查是否需要根据计算配置箍筋根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第5·2·10条：矩形、T形和工字形截面受弯构件，符合下列条件时02301050.0bhfVtdd）（则不需要进行斜截面抗剪承载力计算，而仅按构造要求配置箍筋。跨中段截面：0.50×10-32ftdbh0=0.50×10-3×1.0×1.39×190×1193.40=157.59kN2/,ldV=76.50kN支点截面：0.50×10-32ftdbh0=0.50×10-3×1.0×1.39×190×1247.10=164.68kN0,dV=460.25kN故可在跨中的某长度范围内的截面部分可按构造配置箍筋，其余区段按计算配置腹筋。75.3设计剪力图分配①确定构造配置箍筋长度在图1所示的剪力包络图中，支点处剪力计算值0,00dVV460.25kN,跨中处剪力计算值2/,02/ldLVV=76.50kN。xdxVV,0（0.50×10-3）2ftdbh0=157.59kN的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得，为)mm(27.206050.7625.46050.7659.157975022/02/1LLxVVVVLl在1l长度内可按构造要求布置钢筋。②计算最大剪力和剪力分配根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第5·2·11条：最大剪力取用距支座中心h/2处截面的数值，并按混凝土和箍筋共同承担不少于60%；弯起钢筋承担不超过40%，并且用水平线将剪力设计值包络图分割为两部分。距支座中心线为h/2处的计算剪力值（V’)由剪力包络图按比例求得，为1950050.76-25.4601300-25.46019500)(2/0'0）（LVVhLVVL434.67kN混凝土和箍筋承担的剪力至少为：Vcs＝0.6V'＝0.6×434.67＝260.80KN弯起钢筋承担的剪力最多为：Vsb＝0.4V'＝0.4×434.67＝173.87KN插入剪力分配图5.4箍筋设计采用直径8mm的双肢箍筋，箍筋截面面积svA=n1svA=2×50.3=100.6mm2。在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置。为计算简便，按式20svsv,6321vV'bh)6.02)(1056.0(s22fAfpkcu设计箍筋时，式中的斜截面内纵筋配筋率p及截面有效高度0h可近似按支座截面8和跨中截面的平均值取用，计算如下：跨中截面40.1193190643410010010002/bhAspL=2.842.5，所以取pL/2=2.5,h0=1193.40mm支点截面68.010.1247190160810010010000bhAsp，所以取p0=0.68,h0=1247.10mm则平均值分别为mmhp25.1220210.124740.1193,59.1268.05.20箍筋间距sv为226-2220svsv,6