钢筋混凝土结构设计计算书

钢筋混凝土结构设计原理课程设计钢筋混凝土结构设计原理课程设计计算书项目名称：20m钢筋混凝土装配式T形梁设计学院：交通科学技工学院专业：桥梁与隧道工程指导教师：杨大伟学号：1093210209姓名：王永军2011年12月钢筋混凝土结构设计原理课程设计计算书一、设计资料1题目：20m钢筋混凝土装配式T形梁设计 2计设计荷载：B级车道荷载，人群2.5kN/m2。 3桥梁横断面布置图见图4-1。 4主要尺寸： 标准跨径 L=20m 计算跨径 Lf=19.5m 梁长 L=19.96m 。5、材料规格：钢筋： 主筋采用HRB400钢筋抗拉强度标准值=400MPa抗拉强度设计值=330MPa弹性模量=200000MPa相对界限受压区高度b=0.56箍筋采用HRB335钢筋抗拉强度标准值=335MPa抗拉强度设计值=280MPa混凝土：主梁采用C30混凝土抗压强度标准值=20.1MPa抗压强度设计值=13.8MPa抗拉强度标准值=2.01MPa抗拉强度设计值=1.39MPa弹性模量=30000MPa6. 设计规范： 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)。二、设计内容（一）截面选择：尺寸：b=240 mm；h=1200 mm; 拟采用C30混凝土；采用HRB400得钢筋；（二）内力设计值基本内力组合（用于承载能力极限状态计算）:弯矩组合设计值:1. 1.2751+1.4595+1.1255.3=1796.14 1.2562+1.4468.5+1.1241.3=1376.56 2. 1.2765+1.4537.2+1.1234.8=1709.06 1.2573+1.4422.7+1.1226.2=1308.73 3. 1.2766+1.4484.9+1.1230.5=1632.22 1.2566+1.4382+1.1222.8=1239.54 剪力组合设计值：1. 支点截面: 1.2154+1.4122.8+1.1215=373.52 跨中截面: 1.451.5+1.122.84=75.28 2. 支点截面: 1.2157+1.4127.4+1.1244=416.04 跨中截面1.446.5+1.121.79=67.10 3. 支点截面: 1.2155+1.4136+1.1247=429.04跨中截面1.441.9+1.121.57=60.42 短期效应组合长期效应组合荷载内力计算结果截面位置项目基本组合123MVMVMVkN.mkN.mkN.m跨中最大弯矩1796.1 1709.0 1632.2 最大剪力75.2 67.10 60.4L/4最大弯矩1376.5 1308.7 1239.5 最大剪力0.0 0.00 0.00 支点最大弯矩0.00 0.00 0.00 最大剪力373.5 416.04 429.0 短期效应组合长期效应组合123123MMMMMMkN.mkN.mkN.mkN.mkN.mkN.m1156.31115.81081.7973.1959.4941.1（经内力组合值计算，为使梁安全耐用，安全经济和施工方便，采用1梁的弯矩值，3梁的剪力设计值来设计该梁。）（三）钢筋的选择根据跨中截面正承载力极限状态计算要求，确定纵向受拉钢筋数量。拟采用焊接钢骨架配筋，设=90mm, =30mm，则=1200-90=1110 mm，。翼缘计算宽度按下式计算，并取其中较小值：=19500/3=6500 mm；1700 mm；=240+12120=1680 mm；故取=1680 mm；首先根据公式判断截面类型，得：=1.11796.14=1975.75=13.81680120（1110-120/2）=2921.18即，故应按第一类T形计算。由公式确定混凝土受压区高度：解得x=74.92 mm2=60mm;将所得x值代入公式求的所需的钢筋截面面积为：=（13.8168074.92）/330=5263.47采用三排焊接骨架，选用9根HRB400-28（外径31.2mm），供给=9615.8=5542.2。=5542.2/（1201700+1060240）=0.0121=0.002085满足要求。钢筋截面重心至截面下边缘的距离=30+231.2=92.4 mm，梁的实际有效高度=1200-92.4=1107.6mm。截面最小宽度=230+31.23+302=213.6 b=240mm。（四）跨中截面正截面承载力复核由公式确定混凝土受压区高度，得：=（3305542.2）/（13.81680）=78.89mm=3305542.2(1107.6-78.89/2) =1953.551975.75但是两者相差1.1%，误差小于5%所以可认为跨中截面的正截面承载力满足要求；五、斜截面抗剪承载力计算1.抗剪强度上、下限复核对于腹板宽度不变的等高度简支梁，距支点h/2处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计，应满足下列要求：根据构造要求，仅保持最下面的三根钢筋通过支点，其余各钢筋在跨间不同位置弯起或截断。支点截面的有效高度=1200-（30+31.2/2）=1154.4mm，将有关数据代入上式得：=0.500.0011.392401154.4=192.55=0.510.0012401154.4=773.92距支点h/2处的剪力组合设计值=442.9.00KN，则192.55442.9773.92，计算结果表明，截面尺寸满足要求，但应按计算要求配置箍筋和弯起钢筋。2.设计剪力图分配支点剪力组合设计值=1.1429.04=471.95KN跨中剪力组合设计值=1.160.42=66.46KN其中=0.51.392401107.6=84.75 kN部分可以不进行斜截面承载能力计算，箍筋按构造要求配置。不需要进行斜截面承载力计算的区段半跨长度为：=19500/2（84.75-66.46）/（471.95-66.46）=439.78mm距支点h/2=1200/2=600mm处的设计剪力值为=442.90 kN，其中应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为：0.6=0.6442.90=265.75 kN应由弯起钢筋承担的剪力设计值为：0.4=0.4442.90=177.16 kN3.箍筋设计由公式确定箍筋配筋率：式中：p纵向钢筋配筋百分率，按3根HRB400-28（直径31.2mm）伸入支点计算，可得：p=100=100=1001847.4/（2401154.4）=0.667 受压翼缘影响系数，取=1.1； 箍筋抗拉强度设计值，取=280MPa。=0.00102 =360.82kN根据验算故认为距支座中心为h/2出的截面抗剪承载力满足设计要求。（七）裂缝与变形计算1.裂缝验算（正常使用极限状态裂缝宽度计算，采用荷载短期效应组合，并考虑荷载长期效应的影响。）荷载短期效应组合：=751+0.7595/1.19+55.30=1156.3荷载长期效应组合： =751+0.4595/1.19+55.30 =973.12跨中截面裂缝宽度：其中：=1.42取=0.02，将以上数据代入公式得=0.203mm计算裂缝宽度为0.203mm，与允许值0.2mm误差很小，满足规范要求。2.变形验算荷载短期效应作用下的跨中截面挠度按下式近似计算：其中：=1156.3，L=19.50 m为全截面抗弯刚度，按全截面参加工作计算，取s1680 mm，=6.67，换算截面重心至受压缘的距离=395.96 mm，至受拉边缘的距离=1200-395.96=804.04 mm。换算截面的惯性矩，对受拉边缘的弹性抵抗矩，换算截面中心以上部分面积对重心轴的面积矩为：取，将有关数据代入得：为开裂截面的抗弯刚度，根据公式求得：混凝土受压区高度：=200.02 mm换算截面惯性矩=3.468=3.03.468=10.404开裂弯矩：其中：将以上数据代入公式：得：荷载短期效应作用下跨中截面挠度为：长期挠度为：应设置预拱度，预拱度按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算长期挠度值之和采用。=55.73mm消除自重影响后的长期挠度为：=23.69L/600=32.5mm计算挠度小于规范限定值，满足规范要求。三、参考资料 1.公路钢筋混凝土及预