混凝土梁课程设计7.doc

混凝土梁课程设计计算书姓名： 学号：09232059班级：土木0911目录1 计算依据与基础资料41.1 标准及规范41.1.1 标准41.1.2 规范41.1.3 参考资料41.2 主要材料42 横断面布置52.1 横断面布置图52.2 预制板截面尺寸53 荷载横向分布系数、汽车冲击系数63.1 荷载横向分布系数63.2车道折减系数63.3汽车荷载冲击系数64 作用效应组合64.1 作用的标准值64.1.1 永久作用标准值64.1.2 汽车荷载效应标准值84.2 作用效应组合10 4.2.1 基本组合（结构承载能力极限状态设计）104.2.2 作用短期效应组合(正常使用极限状态设计). 114.3 截面几何特性计算135 持久状态承载能力极限状态计算145.1 正截面抗弯承载能力145.2 斜截面抗剪承载力验算166 持久状态正常使用极限状态计算196.1弯曲裂缝计算196.2 挠度计算20钢筋混凝土空心板梁设计1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准跨径：桥梁计算跨径7.4m设计荷载：公路级桥面宽度：1m(人行道)+8m(双车道)+1m(人行道)10m结构重要性系数： 1.1环境条件：类1.1.2 规范公路工程技术标准jtg b01-2003公路桥梁设计通用规范jtg d60-2004（简称通规）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范jtg d62-2004（简称预规）1.1.3 参考资料 公路桥涵设计手册桥梁上册（人民交通出版社2004.3）1.2 主要材料1）混凝土：c402）普通钢筋：主筋采用hrb335钢筋，其他用r235钢筋2 横断面布置2.1 横断面布置图（单位：mm）2.2 预制板截面尺寸（单位：cm）3 荷载横向分布系数、汽车荷载冲击系数（以空心板中间板为设计对象）3.1荷载横向分布系数汽车荷载：梁端剪力0.5，1/4跨、跨中弯矩0.28人群荷载引起的梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21人行道板及栏杆引起梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21。3.2 车道折减系数双车道折减系数为13.3 汽车荷载冲击系数跨度6m取0.45, 跨度18.5m取0.3,中间跨度按线性内插计算。当跨度为7.4m时， = 0.434 作用效应组合4.1 作用的标准值4.1.1 永久作用标准值 1、自重中板自重：截面板号弯矩剪力计算式(knm)计算式(knm)跨中中板92.27中板69.2024.94支点中板49.882、桥面二期恒载空心板梁桥面铺装及铰接缝自重（一片梁）：4kn/m；截面板号弯矩剪力计算式(knm)计算式(knm)跨中中板27.38中板20.547.40支点中板14.803、人行道板及栏杆：单侧7kn/m（计算含横向分布系数）截面板号弯矩剪力计算式(knm)计算式(knm)跨中中板10.06中板7.552.72支点中板04、上部恒载内力计算表截面板号弯矩剪力计算式(knm)计算式(knm)跨中中板129.74中板97.2935.06支点中板64.684.1.2 汽车荷载作用标准值公路-级车道荷载计算图式 根据通规第4.3条，公路级车道荷载均布荷载标准值为；集中荷载标准值：当计算跨径小于5m时，；当计算跨径等于或大于50m，。本例计算跨径为7.4m 计算剪力时，计算跨中、截面、支点荷载效应标准值 a ：内力影响线面积，y：内力影响线竖标值。跨中截面： 1/4截面： 支点截面：支 跨中、支点截面公路级荷载产生的内力 截面板号荷载横向分布系数弯矩影响线不计冲击力=(knm)计冲击力=1.43(knm)剪力影响线不计冲击力=(kn)计冲击力=1.43(kn)(m2)(m)(m2)(m)跨中中板0.286.8451.85118.34169.220.9250.534.5749.43中板0.285.1361.38888.79126.962.0810.7553.8977.07支点中板0.28-2.0810126.5180.890.39-1.61900.501注：支点剪力横向分布系数在本端支点处为0.5，l/4处与跨中横向分布系数一致，支点与l/4之间线性变化，为计算方便，采用与影响线面积相应的横向分布系数平均值。4.2 作用效应组合4.2.1 基本组合（用于结构承载能力极限状态设计）通规4.1.61式1）其中各分项系数的取值如下结构重要性系数，=1.1结构自重分项系数(恒载作用效应的分项系数)， 1.2汽车荷载（含冲击力）的分项系数，取1.4永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 板号作用分类组合计算表达式跨中支点弯矩(knm)剪力(kn)弯矩(knm)剪力(kn)剪力(kn)中板永久作用二期恒载129.74097.2935.0664.68155.690116.7542.0777.62可变作用（计冲击力）169.2249.43126.9677.07180.89236.9169.20177.74107.90253.25使用阶段298.9649.43224.25112.13245.57431.8676.12323.57164.97363.96 4.4.2 作用短期与长期效应组合（用于正常使用极限状态设计）永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为： 通规4.1.7-2式汽车荷载（不计冲击力）=0.7作用长期效应组合设计值,结构抗裂验算时,其中可变作用仅考虑汽车等直接作用于构件的荷载效应。作用分类组合计算表达式跨中支点弯矩(knm)剪力(kn)弯矩(knm)剪力(kn)剪力(kn)中板永久作用112.8 084.6130.49 55.27可变作用（不计冲击力）118.34 34.5788.7953.89126.547.3413.8335.5221.5650.682.84 24.2062.1537.7288.55195.64 24.20146.7668.21143.82160.1413.83120.1352.05105.87作用短期和长期效应组合计算 计算跨中、截面支点处人群荷载（3x1=3kn/m）效应标准值截面板号弯矩剪力计算式(knm)计算式(knm)跨中中板4.31中板3.231.17支点中板04.3 截面几何特性计算1、毛截面面积计算2、毛截面重心位置 全截面对板高处的静矩为： 铰缝的面积为：毛截面重心离板高的距离为： 铰缝重心到板高的距离为：5 持久状态承载能力极限状态计算5.1正截面抗弯承载能力5.11配置主筋由持久状况承载能力极限状态要求的条件来确定受力主筋数量，空心板截面可换算成等效工字形截面来考虑。换算原则是面积相等、惯性矩相同，在预制板中令空心板中圆面积及惯性矩与工字形截面开口部分面积和惯性矩相同。即：，解得：，这样，在空心板截面宽度、高度以及圆孔的形心位置不变的的条件下，等效工字型截面的尺寸为：等效工字形截面的上下翼缘板厚度为：， 腹板厚度为：5.1.2板的正截面设计51.2.1判断t型截面的类型取，则截面有效高度跨中截面的最大计算弯矩混凝土采用c40，混凝土强度设计值 故属于第一类t型梁。5.1.2.2求受压区高度令 带入数据 得到 计算结果说明受压区全部位于翼缘板内，因此可按高为，宽为的矩形截面计算配筋。5.1.2.3求受拉区钢筋面积由 hrb335钢筋 得到选用6根24mm的hrb335钢筋，实配面积为： 配筋率：5.1.3持久状态截面承载能力极限状态验算按实际配筋计算截面有效高度为：则该板实际抗弯极限承载能力为：满足截面承载能力要求。5.2 斜截面抗剪承载力计算5.2.1腹筋设计：5.2.1.1截面尺寸检查：根据构造要求，梁最底层钢筋通过支座截面。支点截面的有效高度：5.2.1.2受弯构件抗剪截面应符合预规第5.2.9条要求： 预规5.2.9式式中混凝土c40的，b偏安全的取近支点h处肋宽，计算结果如表5-3所示：满足截面尺寸设计截面最小尺寸要求。5.2.1.3根据预规第5.2.10条，当时可不进行抗剪承载力计算，箍筋按构造配筋。c40 由结果知不满足预规第5.2.10条要求，须进行斜截面抗剪计算。5.2.1.4 根据预规，斜截面抗剪须满足： 预规5.2.7-1式其中 预规5.2.7-2式 预规5.2.7-3式 预规5.2.7-4式 5.2.1.5计算剪力图分配的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得：即在此区段不需要进行斜截面承载力计算。5.2.1.6构造配置箍筋长度1距支座中心线为h/2 处的计算剪力由剪力包络图按比例求得需要配置斜筋段的长度为：考虑到斜筋的最大长度只有34mm，且设置斜筋对施工极为不方便，故此长度内不设置斜筋，而采用加密箍筋。5.2.1.7箍筋设计箍筋选用直径为10mm的双肢箍筋，截面面积为箍筋布置采用等距离布置。其中纵筋配筋率为 现取以及综上所述，在支座附近h/2范围内，设计箍筋间距为100mm。其余区段箍筋间距为200mm，采用直径为10mm的双肢箍筋。5.2.2抗剪强度复核1距支座中心h/2 处的截面抗剪强度：配筋率：抗剪强度：2跨中截面抗剪强度配筋率：故梁斜截面的抗剪强度均满足设计要求6 持久状态正常使用极限状态验算6.1 弯曲裂缝宽度计算 式中 钢筋表面形状系数，对于带肋钢筋，=1.0；作用（或荷载）长期效应影响系数，其中分别为按照作用（或荷载）长期效应组合和短期效应组合计算的内力值（弯矩或轴向力）；与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时，=1.15，其他受弯构件=1.0；钢筋应力，按计算；d纵向受拉钢筋直径（mm）；纵向受拉钢筋配筋率；对钢筋混凝土构件，当，取构件受拉翼缘宽度；构件受拉翼缘厚度作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向弯矩值。6.11钢筋应力的计算预规小于0.6%取0.6% 式6.4.36.1.2短期静活载作用下的弯曲裂缝宽度6.1.3长期荷载作用下的弯曲裂缝宽度 由此可见，弯曲裂缝宽度在短期、长期荷载作用下均满足要求。6.2挠度计算荷载短期效应作用下的跨中截面挠度按下式近似计算： 6.3.1的计算为全截面抗弯刚度，按全截面参加工作计算，取得到换算截面面积：6.3.2 t形梁换算截面的惯性矩计算1截面类型的判断由 代入数据，属于第一类t型梁。6.3