结构设计原理课程设计

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页混凝土课程设计报告（钢筋混凝土空心板桥设计）系 别： 土木工程 指导教师： 专业班级： 学生姓名： （课程设计时间：2015 年 1 月 4 日2015 年 1 月 10 日）西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页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；西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页2.计算内力（1）使用阶段的内力13m 板 2 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 297.96 396.79 125.93 02 汽车荷载 217.09 289.20 118.56 47.703 人群荷载 29.52 39.36 9.84 3.28（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 =190.42kNm，吊点的剪力标准值V0=71.98kN。3.材料主筋用 HRB335 级钢筋fsd 280N/mm2；f sk335N/mm 2；E s2.010 5N/mm2。箍筋用 R235 级钢筋fsd 195N/mm2；f sk235N/mm 2；E s2.110 5N/mm2。混凝土强度等级为 C30fcd13.8N/mm 2；f ck20.1N/mm 2；f td1.39N/mm 2；ftk2.01N/mm 2；E c3.0010 4N/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、 工程数量表的绘制西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页五、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。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页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，w fk 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。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页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桥设计1、截面换算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 的矩形孔，则有 khb按面积相等 = k24D按惯性矩相等 4361hb解得 mDhk 320723 mk 357063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 126530/15fkhym 下翼板厚度 282f 腹板厚度 fkb2、计算内力设计值承载能力极限状态设计时作用效应的基本组合西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页跨中截面： ,/21.0389.51438.201.4925.1dlMkNm（ ）0,/ 704lV（ ）1/4 跨截面： ,/4.2.386.dl k（ ）0支点截面： ,131648201521N（ ）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Md,l/2 =396.79+0.7 +1.0 39.36=591.87kN.m3.12089Md,l/4=396.79+0.7 +1.0 29.52=479.44kN.m.72）作用长期效应组合Md,l/2 =396.79+0.7 +0.4 39.36=501.52kN.m3.12089Md,l/4=396.79+0.7 +0.4 29.52=376.56kN.m.73、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 1/3 mLbf 4213/1603/1相邻两梁的平均间距 f2 3505178f fch12fhbT 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 mbf120西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页2）跨中截面配筋计算及截面复核（1）截面设计判定 T 形截面类型：在 I 类环境条件下，对于绑扎钢筋骨架的板，可设 ，则截面有效高mas40度 mahs51040则 MKNbfffcd 50.79)2150(28.3)(0(105)fhmx37.152d= ,及附表 1-8 中规定的 30mmc35钢筋间横向净距 为nsSn=(1200-2 35-6 28.4-6 35.8)/11=68mm1.25d=1.25 32=40mm 及 d=m32西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页满足要求钢筋分布如下图：（2）截面复核由图示配筋可计算得 sa ms 50.171)2/4.835(29)/8.35(426取 ，则实际有效高度mas52ahs900 判定 T 形截面类型KNbffcd 74.1528.13 mAs.07由于 03.49852710bhAS2.故截面复核满足要求。4、腹筋设计1）截面尺寸检查，验算上下限根据构造要求，梁底层钢筋 625+632 通过支座截面，支座有效高度 KNbhfkcu 37.2498503105.05.0,3 ）（ KNVd2.8,表明截面尺寸满足要求，故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置腹筋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 00328.1dVkN， ，跨中处剪力计算值 /2/745ll， 。的截面距跨中截面的距离可由剪