空心板设计计算

《课程设计报告》系别：建筑科学与工程学院土木工程指导教师：樊华老师专业班级：土交1002班学生姓名：戴美荣(101502203)（课程设计时间：2012年12月24日——2010年12月28日）钢筋混凝土基本构件设计理论课程设计任务书一、目的要求在学习《桥梁工程》之前，必须掌握《混凝土基本构件设计理论》，它是一门专业基础课，而且是进行桥梁设计时不可缺少的工具，必须能熟练进行钢筋混凝土构件的设计与计算。为了达到这一要求，特安排钢筋混凝土基本构件的课程设计，目的在于使同学能正确运用《混凝土基本构件设计理论》中的理论知识，通过系统地解决桥梁结构中钢筋混凝土空心板梁的设计计算，进一步牢固掌握钢筋混凝土受弯构件设计方法，以便为以后普通钢筋混凝土桥梁设计打下可靠的基础。二、设计题目钢筋混凝土简支空心板桥空心板设计。三、设计资料环境条件：I类环境条件结构安全等级：二级。1.某公路钢筋混凝土简支空心板桥空心板设计结构尺寸。标准跨径：13.00m；计算跨径：12.640m；空心板全长：12.96m；2.计算内力（1）使用阶段的内力13m板3号板弯矩M（KN.m）剪力V(KN)1/4截面1/2截面支点截面1/2截面1结构自重282.12389.50123.1602汽车荷载254.30338.82128.2455.883人群荷载35.8841.1716.565.01（表中汽车荷载内力已计入汽车冲击系数）（2）施工阶段的内力简支空心板在吊装时，其吊点设在距梁端a=500mm处，13m空心板自重在跨中截面的弯矩标准值Mk，1/2=190.42kN·m，吊点的剪力标准值V0=71.98kN。3.材料主筋用HRB335级钢筋fsd＝280N/mm2；fsk＝335N/mm2；Es＝2.0×105N/mm2。箍筋用R235级钢筋fsd＝195N/mm2；fsk＝235N/mm2；Es＝2.1×105N/mm2。混凝土强度等级为C30fcd＝13.8N/mm2；fck＝20.1N/mm2；ftd＝1.39N/mm2；ftk＝2.01N/mm2；Ec＝3.00×104N/mm2。四、设计内容1、进行荷载组合，确定计算弯矩，计算剪力2、采用承载能力极限状态计算正截面纵向主钢筋数量3、进行斜截面抗剪承载力计算4、全梁承载力校核5、短暂状况下应力计算6、进行正常使用极限状态的变形及裂缝宽度验算；7、绘制钢筋配筋图8、工程数量表的绘制五、提交成果和设计要求1、设计计算说明书（手写稿和打印稿并提供电子版，打印稿采用A4纸，采用统一打印封面左侧装订。.计算书要程序分明，文字通顺，书写工整，引出资料来源）；2、空心板的配筋图（A3，图面整洁、紧凑，符合工程制图要求）；3、设计时间一周；4、按老师规定题目计算，不得自行更改题目。《混凝土基本构件设计理论》课程设计指导书课程设计的内容为装配式钢筋混凝土空心板设计计算，具体内容有：（一）结构主要尺寸的估算（二）板与梁的设计计算1．根据题目所规定的设计活荷载，用影响线计算出跨中和L/4截面处的弯矩，跨中和支点处的剪力，并据此绘出弯矩和剪力包络图。按极限状态法计算时，要按荷载的分项安全系数进行荷载组合，求得控制截面的设计荷载效应Md和Qd。2．设计跨中截面钢筋按极限状态计算正截面强度时，首先注意材料的强度值的取用，弯矩与剪力的单位取值要与之一致，按T梁截面的受压区翼缘的计算宽度，进行鉴别T形梁的计算类型，并进行设计，同时对设计好的T形梁进行正截面强度复核。3．抗剪配筋计算按极限状态法计算时，进行斜截面的抗剪钢筋设计，最大设计剪力Vd，要取用距支座中心h/2处的数值，其中混凝土与箍筋共同承担至少60%，弯起钢筋承担不超过40%，腹筋设计好后要进行斜截面抗剪强度和抗弯强度验算。4．绘制主梁配筋布置图按极限状态设计时，要进行全梁承载能力校核，详见教材有关内容规定。5．裂缝宽度验算：要求在计算荷载作用下，验算主梁跨中截面处的裂缝宽度，wfk必须小于规范中的容许值。6．挠度验算：计算由设计荷载产生的挠度不得大于规范规定值。7．作一根主梁的材料用量表，计算各种编号、钢筋的总用量，以及混凝土用量。8．将以上设计计算的成果，绘制成空心板纵横断面的配筋图作施工用，图中还列有钢筋和混凝土的用量表，各编号钢筋的大样图。9．整理计算说明书。计算书要求程序分明，列出算式，说明引用规范与资料来源，文字要通顺，书写清晰。钢筋混凝土简支空心板设计1、计算内力设计值①承载能力极限状态设计时作用效应的基本组合跨中截面：0mkNMld.8584.98717.414.18.082.3384.150.3892.10.12/,）（0kNVld944.830.514.18.08.554.102.10.12/,）（1/4跨截面：0mkNMld.749.73488.354.18.030.2544.112.2822.10.14/,）（支点截面：0kNVd0992.34656.164.18.024.1284.116.1232.10.10,）（②正常使用极限状态设计时作用效应组合1）作用短期效应组合mkNMls.112.61317.410.182.3383.17.050.3892/,mkNMls.93.45488.350.13.2543.17.012.2824/,2）作用长期效应组合mkNMll.220.51017.414.082.3383.14.050.3892/,mkNMls.718.37488.354.03.2543.14.012.2824/,2、截面转化将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法，先根据面积、惯性矩不变的原则，将空心板圆孔折算成kkhb的矩形孔，则有按面积相等kkhb=24D按惯性矩相等4364121Dhbkk解得mmDhk3203702323mmDbk3353706363在圆孔的形心位置和空心板截面宽度、高度都保持不变的条件下，可得等效的工字形截面尺寸：上翼板厚度mmhyhkf8.1042/320265211'下翼板厚度mmhyhkf8.1242/320285212腹板厚度mmbbbkf9.5183352120023、跨中截面的纵向受拉钢筋的计算1）T形截面梁受压翼板的有效宽度简支梁计算跨径的1/3mmLbf42133/126403/'1相邻两梁的平均间距mmbf1190'2'122fhhbbmmhcbbff1790105120530122''3T形截面梁的受压翼板有效宽度为以上三者中最小值，故取受压翼板的有效宽度mmbf1190'2）跨中截面配筋计算及截面复核（1）截面设计①判定T形截面类型：设mmas74，则截面有效高度mmahhs476745500则2/8.10447610511908.132/'0''fffcdhhhbfmkN.24.730).8584.987(2/,mkNMld故属于第二类T形截面②求受压区高度由公式2/2/'0''0fffcdcdhhhbbfxhbxfM得：2/8.1044768.1049.51811908.132/4769.5188.13108584.9876xx解方程的合适解为mmx5.219)8.104('mmhfmmhb56.266)47656.0(0）③求受拉钢筋面积sA把mmx5.219代入公式ssdffcdcdAfhbbfbxf''即sA2809.51811908.1048.135.2199.5188.13得289.9079mmAs现选择�9Φ25+6Φ25，截面面积29244mmAs，钢筋布置如图（1）所示，混凝土保护层厚度取mmc35mm25钢筋间横向净距ns为mmsn52.48144.2868.3593521190mm30及mmd25满足要求（2）截面复核由图示配筋可计算得sammas13.51719028.3535441828.35354826取mmas51，则实际有效高度mmahhs499515500①判定T形截面类型kNhbfffcd17218.10411908.13''kNAfssd25889244280由于''ffcdhbfssdAf，故为第二类T形截面②求受压区高度x由公式ssdffcdcdAfhbbfbxf''92442808.1049.51811908.139.5188.13x得mmx91.225)8.104('mmhf)44.27949956.0(0mmhb③正截面抗弯承载力由2/2/'0''0fffcdcduhhhbbfxhbxfM2/8.1044998.104)9.5181190(8.13)2/91.225499(91.2259.5188.13得mkN.1058).8584.987(2/,mkNMld又036.04999.51892440bhAs002.0故截面复核满足要求。4、腹筋设计1）截面尺寸检查，验算上下限4999.518301051.01051.030,3bhfkcu)0992.346(28.72300kNVkNd，4999.51839.1105.0105.0303bhftd)0992.346(96.17900kNVkNd，表明截面尺寸满足要求，但应配置弯起（斜）钢筋和箍筋2）计算剪力分配图绘剪力包络图，如图所示，支点处剪力计算值000，dVV，跨中处剪力计算值2/02/ldlVV，。kNbhfVVtdxdx96.179)105.0(03,0的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得，为mmVVVVLlllx78.2281944.8338.351944.8318.18421264022/02/1在1l长度内可按构造布置要求箍筋。同时，根据《公路桥规》规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍的梁高h=550mm范围内，箍筋的间距最大为100mm。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kNLVVhLVVl69.33412640944.830992.3465500992.34612640)(2/00'其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为kNV8.2006.0'；应由弯起（斜）钢筋承担的剪力计算值为kNV876.1334.0'，设置弯起钢筋区段长度为mm5.3267。3)箍筋设计采用直径mm8的双肢箍筋，箍筋截面积216.1003.502mmnAAsvsv跨中截面6.31002/lp2.5,取5.22/lp，mmh4990箍筋间距vs为220,62321)'()6.02)(1056.0(VbhfAfpSsvsvkcuv2262269.3344999.5181956.10030)5.26.02)(1056.0(1.11=293.92mm考虑箍筋间距vS的设计值尚应考虑《公路桥规》的构造要求。若箍筋间距计算值mm250Sv1/2h=275mm及400mm是满足规范要求的。但采用直径mm8的双肢箍筋，箍筋配筋率%18.0%08.02509.5186.100vsvvbSA，故不满足规范规定。现取vS=100mm计算的箍筋配筋率%18.0%19.01009.5186.100vsvvbSA，且小于1/2h=275mm及400mm。综上述计算，箍筋统一间距取vS=100mm。4）弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨