混凝土课程设计计划任务书

中南大学混凝土结构设计基本原理课程设计书姓名：陈垚宇班级：工程管理1101班学号：指导老师：杨剑课程设计任务书——铁路桥涵钢筋砼简支梁设计1.设计内容：一钢筋混凝土工形截面简支梁，承受均布恒载g=48kN/m(含自重)，均布活载q=76kN/m，计算跨度12m（具体见下表），截面尺寸如下图所示。箍筋采用Q235级，按《铁路桥涵设计规范（TB10002.3-2005）》设计该梁。要求：（1）按抗弯强度确定所需的纵筋的数量。（2）设计腹筋，并绘制抵抗弯矩图和弯矩包络图，并给出各根弯起钢筋的弯起位置。（3）验算裂缝是否满足要求。（4）验算挠度是否满足要求。（5）绘梁概图：以半立面、剖面表示出梁各部尺寸。（6）绘主梁钢筋图：以半跨纵剖面、横剖面表示出梁内主筋、箍筋、斜筋、架立筋、纵向水平及联系筋的布置和主筋大样图。（7）材料表。砼钢筋梁跨度mC35HRB33512m第一部分主梁的设计计算为了简化计算，根据规范TB10002.3-2005规定，可以按照T形截面梁计算。对所给参考截面修改为如下所示：选用的材料及其主要参数：梁的跨度ml120,钢筋选用HRB335，混凝土选用C35Mpas180，Mpab8.11Mpafct50.22.25Mpa/1.11-cttpf，Mpafcttp83.00.3/2-，Mpafcttp42.00.6/3-15n，2.0min%一．荷载和内力1.均布恒载mKNg/482.均布活载mKNq/763.总荷载mKNQ/1247648二．简支梁内力计算计算简图如下1.A截面剪力)(7442/12kNQVA弯矩)(02/66Q2232mkNMA2.B截面剪力)(5582/9kNQVB弯矩)(5.9762/5.45.42232mkNQMB3.C截面剪力)(3722/6kNQVC弯矩)(16742/332232mkNQMC4.D截面剪力)(1862/3kNQVD弯矩)(5.20922/5.15.12232mkNQMD5.E截面剪力)(00kNQVE弯矩)(22322/002232EmkNQM三．梁的纵向受力主筋计算板的净保护层厚度取为35mm，梁的受力钢筋采用HRB335，查规范TB10002.3--2005，得Mpas180,MpaEs5101.2，混凝土采用C35,查规范TB10002.3--2005得，Mpab8.11（弯曲受压）,MpaEc4103.3；取15n(桥跨结构)。1.配筋试算（跨中截面为控制截面）由于梁的高度为1900mm，高度较高，假设受力主筋按两排布置mma84,mmh181684-19000根据修改过的梁截面：300`ih，根据T形梁截面设计经验公式：mmhhzi16662300-18162-`0；2698.74421666180102232mmzMAsEs可取Φ32的钢筋10根，则其面积248.8042Amms由规范TB10002.3---2005有：受拉区域的钢筋可以单根或两至三根成束布置，钢筋的净距不得小于钢筋的直径（对带肋钢筋为计算直径），并不得小于30mm。因此可以得到梁的纵向主筋布置如下图：四．跨中纵向受力钢筋的应力验算1.首先假设中性轴在翼缘内根据规范TB10002.3-2005，最小配筋率15.0min%，由上图可知mma842343235，恰好和假设的相同。则mmh1816048.1181630048.80420bhAs%min,222.0150148.0n38.811-202hnnnx300，由此可知中性轴在腹板内。2.在腹板内由)())((2121022xhnAhxbbxbsfff解得：mmx0.437mmhxbbxbhxbbxbffffff57.349))((2121))((3131y2233mmxyhz57.1728437-57.3491816-0MpazAMss552.1607.5172848.80421022326Mpaxhaxhss278.1640.437-181652-0.437-1900552.160---01maxMpas180MpaMpaxhxnbsc8.11392.3-0有以上验算可得，跨中主筋和混凝土的强度均满足要求。五．腹筋的设计计算剪力的最大值KNQlVm7442，对应的剪应力MpabzVm4347.101.主拉应力的容许应力与设计原则根据TB10002.3-2005，对于C35混凝土（Mpafct50.2）（1）有箍筋及斜筋时主拉应力的最大容许值Mpafcttp25.21.1/1-（2）无箍筋及斜筋时主拉应力的最大容许值Mpafcttp83.00.3/2-（3）梁部分长度中全由混凝土承受的主拉应力最大值Mpafcttp42.00.6/3-由于主拉应力Mpa4347.10在2-tp1-和tp之间，所以必须按计算设置腹筋，但主拉应力小于3-tp的部分梁段内，可仅按照构造要求配腹筋。(如下图所示)2.箍筋的设计计算如上图所示需要配置腹筋的长度为mml42444347.142.04347.16，箍筋采用Q235，有规范可得Mpas130，采用Φ10的双肢箍筋（2n），254.78mmak，取mmSk240。MpabSankskkk284.024030013054.782箍筋除用以承受主拉应力外，还起到保持主要受力钢筋的正确位置和联系受拉及受压区的作用，因此，即使计算不需要设置箍筋，也应按构造要求设置。具体的箍筋配置方法见附图。3.斜筋的设计计算如上剪力图所示，斜筋承受的剪力为梯形出去由箍筋承受的矩形面积。3774N/mm.2730424421507.11360.00所需要的斜筋总面积：208115.321721803003774.27302mmbAsw需要弯起的根数0011.43248115.32172取5n根布置斜筋的时候，应使各斜筋承担斜拉力的大小相等，或与其截面面积成正比，斜筋一般与中性轴成45°夹角，布置的同时应根据每个横截面至少交于一根以上的斜筋，要求前后斜筋的投影应搭接，并作适当调整。本设计中采用作图法（见附图）六．跨中截面裂缝宽度验算查规范TB10002.3—2005有：mmwf2.0][钢筋混凝土T形受弯构件截面受拉边缘的裂缝宽度验算公式：)4.0880(21zssfdEKKw其中：K1——钢筋表面形状影响系数。对于螺纹钢筋K1=0.8MMMMK2125.01M1——活载引起的弯矩；M2——恒载引起的弯矩。M——全部计算荷载引起的总弯矩系数，对光圆钢筋取0.5，对带肋钢筋取0.3——中性轴至受拉区边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比，对梁和板分别取值为1.1和1.2d——受拉钢筋的直径s——受拉钢筋重心处钢筋应力Es——钢筋的弹性模量，取MPaEs5101.2z——受拉钢筋的有效配筋率，clszAAnnn1332211)(，其中：n1、n2、n3、——单根、两根一束、三根一束的受拉钢筋根数；321、、——考虑成束钢筋的系数，对单根钢筋0.11，两根一束85.02，三根一束70.03。对于本方案：8.01K，3774.122328645.0223213683.012K1.1，Mpas552.160，MpaEs5101.2mmd32,0684.0332211clzAnnn,21176002mmabAcl综上可得：mmwmmwff2.01478.0裂缝宽度符合要求。七．跨中挠度验算485，mKNM/2232，MpaEEc441052.21015.38.08.0ml12,3333.81052.2101.28.045csEEn423-301475.04607.11004248.83333.835530.03.031mImfmEIMlf015.000900.01475.0101052.212102232485642302所以跨中挠度满足要求八．弯矩包络图和材料图按上述方法布置斜筋时，还应检查纵筋弯起后所余部分能否满足截面抗弯要求，即要求材料图覆盖包络图。共弯5根，分五次弯起，弯起时先中间后左右两边023.10.437-181652-0.437-1900---01xhaxhmmNmmNzAMss561022321010.2446023.157.172818048.8042/跨中截面安全，具体材料图和弯矩包络图的关系见附图。第二部分梁上翼缘板的设计计算一．荷载的计算（取1m板宽）恒载mKNlgg/6.179.1252.0-35.04.00.3-1.9.30-48A-2s`腹活载mKNlqq/40`计算简图如下图；A截面处内力计算：mKNLqgM432.188.0)406.17(21)''(2122KNLqgV08.468.0)406.17()''(B截面处内力计算：mKNlqgM41.2695.0)406.17(21)''(2122KNlqgV72.54)''(二．板厚的验算板的净保护层厚度取35mm，受力钢筋采用10335HRB，查《铁路桥梁钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3--2005，得Mpas180，混凝土为C35，查TB10002.3—2005得Mpab8.11，n=15A为控制截面：mmas40535，496.01808.11158.1115][][][0sbbnnhx])[31(220bMbh，mmmb10001mmhbMhb87.8615.75468.11)3496.01(496.0100010432.182])[31(20620mmhahhs30087.1264087.860实算，所以板厚验算合格三．配筋并验算最小配筋率mmahhzs8.228)40300(88.0)(88.088.00实2655.4478.22818010432.18][mmzMAss需采用7Φ10@130，故278.549mmAs%15.0%21.0260100078.549min0bhAs板内的配筋如下图所示：翼缘配筋图四．钢筋以及混凝土的应力验算有规范可知10n，对于A截面：mKNM/432.18，KNV08.46021.0,0021.0n；185.0021.0021.02021.02)(2nnnmmhx1.48300185.00MpaMpahAMsss18042.1372603185.0-178.54910432.183-160MpaMpaxhxnbsc5.1312.31.48-2601.481042.137-0MPaMPaxhbVtp9.0][19.0)31.48260(10001008.46)3(230经验算控制截面B截面的混凝土压应力与主拉应力、钢筋的拉应力均小于其规定的容许应力，故验算合格五．翼缘板的裂缝宽度验算根据规范可知：mmwf2.08.01K；3