型梁结构设计原理课程设计.doc

一 、课程设计的要求 熟练掌握书本上的知识 掌握一般的结构构件设计的计算原理和方法，能够综合运所学知识，分析解决课程设计中出现的问题，设计结果科学合理。 学生在设计过程中必须具有求实创新的精神，查阅参考书和设计资料，不拘泥于教材。 设计期间学生必须严格遵守纪律，设计过程中认真严谨、勤学好问、努力创新、互帮互学，完成课程设计任务。二、课程设计的内容1、正截面设计1）内力组合计算：弯矩组合设计值计算公式： 剪力组合设计值计算公式：跨中截面：L/4截面：支点处界面：2）截面尺寸设计对于该T形截面：取梁肋宽b=200mm，翼缘悬臂端厚度取100mm，最大厚度为140mm，预制梁翼板宽度为1580mm，相邻两主梁的平均间距为1600mm。3）跨中截面纵向受拉钢筋面积的计算机布置T 形截面受压翼板的有效宽度受压翼板的有效宽度取：1、 =L/3=19500/3=6500mm2、=1600mm(装配式T形梁，相邻两梁的平均间距为1600mm)3、=b+2 bh +12 =200+0+12120=1640mm三者中最小值，即=1600mm。截面设计因采用的是焊接钢筋骨架，故设=30mm+0.07h=30+0.071300=121mm。截面有效高度=h-=1300-121=1179mm.判定 T 形截面类型因为 故属于第一类截面梁。求受压区高度x又由整理得： 解得：x=81.070mmd=32mm及设计要求的30mm。有效钢筋间横向净距 Sn=200-235-235.8=58mm 40mm及1.25d=40mm。故满足构造要求。4)截面复核求实际有效高度h0已设计的受拉钢筋中，632的面积为4826 mm2，618的面积为1527mm2。fsd=280MPa。as =35+235.8=106.6mm，则实际有效高度h0=1300-106.6=1193.4mm判定T形截面类型=13.81600120=2.65kN=6434280=1.801kN,故为第一类T形截面。求受压区高度xx= =2806353/13.81600=82.623mm M=2012.411 KNm又=6434/（2001193.4）=2.696%0.2%故截面复核满足设计要求。2、斜截面设计1)腹筋设计（1）截面尺寸检查支点截面：h0=h -(35+35.8/2)=1247mm. 截面尺寸符合实际要求。（2）检查是否需要根据计算配置箍筋跨中段截面： =0.510-31.392001193.4 =173.333 kN 支座截面： =0.510-31.392001247 =181.118 kN因故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段按计算配置腹筋。（3）计算剪力图分配剪力配置图如下图所示：支点处剪力计算值，跨中处剪力计算值 =173.333kN截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得，为在长度范围内，可按构造要求配置箍筋。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倍梁高范围内，箍筋的间距最大为。距支座中心线为h/2处计算剪力值（）由剪力包络图按比例求得则=，设置弯起钢筋区段长度为：.（4）箍筋设计纵筋配筋率 =2.67% =1191mm ，选用直径为8双肢箍筋。箍筋截面积 。跨中截面 =2.6962.5,取=2.5，=1193.4mm支点截面 ，=1247箍筋间距 =342.832mm考虑公路桥规的构造要求， （R235钢筋时）。则计算得满足要求，但采用双肢箍筋，箍筋配筋率取=250mm，则，符合上述要求。综合上述计算，在支座中心向跨径长度方向的1300mm范围内，设计箍筋间距=100mm，尔后至跨中截面统一的箍筋间距取250mm。（5）弯起钢筋及斜筋的设计弯起钢筋及斜筋的初步设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋（）为。钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离，则。弯起钢筋的弯起角度为。各排弯起钢筋数据计算如下表所示：弯起钢筋计算表弯起点12341137110110661030距支座中心的距离1137223833044334分配的计算剪力值172.585155.005115.259需要的弯起钢筋11621044776可提供的弯起钢筋1608(232)1608(232)1608(232)弯筋与梁轴交点到支座中心的距离57617132814第一排弯筋的弯起点距支座中心距离为，弯筋与梁纵轴交点距支座中心距离为 所需要提供的弯起钢筋截面积对于第二排弯起钢筋，可得到：弯起钢筋的弯起点距支点中心距离为由比例关系计算可得到：解得 所需要提供的弯起钢筋截面积第二排弯起钢筋与梁轴线交点距支座中心距离为其余各排钢筋的计算方法与第二排弯起钢筋计算方法相同。确定弯起钢筋的弯起位置由一直跨中截面弯矩计算值；支点中心处，按式计算做出梁的计算弯矩包络图。梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图如下：在截面处，因，与已知值相比，两者相对误差为0.8%，小于3%，故用上式来描述简支梁弯矩包络图是可行的。各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力计算如下图所示：钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力梁区段截面纵筋有效高度h0（mm）T型截面类别受压区高度x（mm）抗弯承载力Mui(kN/m)支座中心至1点2321247第一类20.649556.8011点2点4321229第一类41.3121088.4282点3点6321211第一类61.9741594.5283点梁跨中8321193第一类82.6232074.790现以弯起钢筋弯起点初步位置来检查是否满足公路桥规的要求。第一排弯起钢筋（2N3）:其充分利用点“k” 的横坐标x=6607mm /2(=1211/2=606)，满足要求。其不需要点l的横坐标x=8292mm，而2N3钢筋与梁中轴线交点的横坐标(=9174mm) x(=8292mm),亦满足要求。现将各排弯起钢筋充分利用点与不需要点坐标列于表中。钢筋名称充分利用点不需要点弯起点与粱中轴线交点(-x)-/2名称坐标(mm)名称坐标(mm)名称坐标(mm)名称坐标(mm)2N3k6607l8292186131917402N2j4443k6607275122803702N1i0j4443364463693603、全梁承载能力校核计算示例：距支座中心h/2处的截面1） 选定斜截面顶端位置距支座中心h/2处的截面的横坐标x=9750-650=9100mm，正截面有效高度=1247mm，现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置A，其横坐标为x=9100-1247=7853mm.2） 斜截面承载能力复核A处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下：A处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比m及斜截面投影长度c分别为：将要复核的斜截面如图所示斜截面，斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率p为箍筋的配筋率与斜截面相交的弯起钢筋有2N3，按式规定的单位要求，将以上计算值代入该式，则得到AA斜截面抗剪承载力为 =577。712KN 386.51KN.故距支座中心为h/2处的截面抗剪承载力满足设计要求。复核位置c(mm)(kN)(kNm)(mm)mc(mm)(。)P(kN)h/2处1247386.51706.7612291.491.11347.80.640.201577.71弯起点11229369.47858.95122932.21229.10.640.2010872.452弯起点21211182.411602.43121132.18029.11.330.201830.996弯起点31193190.261882.77119332.14729.11.990.201368.956箍筋间距改变处1229363.70908.7012292.031.49939.30.640.201633.3654、持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算、挠度验算1）持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算L=21.6mm, 混凝土为C25 , = 16.7MPa , =1.78 MPa , Ec=2.80 MPa 6182mm2 =116mm Es=2.80 MPa =335 MPa 裂缝宽度验算：（1）带肋钢筋系数=1.0可变作用效用的频遇值系数，汽车荷载（不记冲击力） ，人群荷载 ；可变作用效用的准永久值系数，汽车荷载（不记冲击力） ，=0.4.荷载短期效用组合弯矩计算值为=832.29+0.7687.55+1.041.81=1355.39 MPa荷载短期效用组合弯矩计算值为=832.29+0.4687.55+0.441.81=1124.03 KNm系数系数，非板式受弯构件=1.0（2）钢筋应力的计算MPa（3）换算直径的计算因为受拉区采用不同的钢筋直径，应取用换算直径，则可得到对于焊接钢筋骨架mm（4）纵向受拉钢筋配筋率的计算取=0.02（5）最大裂缝宽度的计算满足要求。2）梁跨中挠度的计算在进行梁变形计算时，应取与相邻梁横向连接后截面的全宽度受压翼板计算，即=1600mm , =121mm(1) T型换算截面的惯性矩和计算对于T形梁换算截面，由代入数据得计算截面混凝土受压区高度x=229mm(=120mm)梁跨中截面为第二类T形截面。这时，x由确定，即开裂截面的换算截面惯性矩为T梁的全截面换算截面积为受压区高度为全截面换算惯性矩为 （2）计算开裂构件的抗弯刚度全截面抗弯刚度为开裂截面抗弯刚度：全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩为全