结构设计原理课程设计：装配式钢筋混凝土简支t梁设计(2)【整理版】.doc

装配式钢筋混凝土简支T梁设计计算书 目录一、设计要求及简要说明 3页 （一）、设计依据 （二）、设计资料 （三）、设计内容二、设计数据计算步骤 4页（一）、计算弯矩和剪力组合设计值 . 4页 （二）、截面承载力计算 . 46页 （三）、斜截面抗剪承载力计算 . 6页一、截面抗剪配筋设计 612页 二、斜截面抗剪承载力的复核 1距中心支座处为处斜截面抗剪承载力复核 . 1314页2弯起钢筋弯起点1处斜截面抗剪承载力复核 1415页3弯起钢筋弯起点2处斜截面抗剪承载力复核 1517页4弯起刚劲弯起点处斜截面抗剪承载力复核 . 1718页5弯起刚劲弯起点处斜截面抗剪承载力复核 . 1820页6弯起刚劲弯起点处斜截面抗剪承载力复核 . 2021页7距中心支座处为处（此处箍筋间距由100mm变为400mm）斜截面抗剪承载力复核 2123页（四）、裂缝宽度及变形验算一、裂缝宽度的验算 . 2324页二、变形计算 . 24页（五）、水平纵向钢筋的确定 . 24页一、设计要求及简要说明（一）、设计依据中华人民共和国行业标准：公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004公路桥涵设计通用规范JDG D602004（二）、设计资料1. 桥面净空：净7+21.5m2. 设计荷载：公路级汽车荷载，人群3.5KN/m2，结构安全等级为二级，即r0=1.03. 材料规格：钢筋：主筋采用HRB400钢筋；箍筋采用HRB335钢筋；类环境水平纵向钢筋面积为(0.0010.002)bh，直径810mm，水平纵向钢筋对称，下密上疏布置在箍筋外侧。架立筋选用222的钢筋混凝土：采用C30混凝土4. 结构尺寸：T形主梁：标准跨径Lb=20.00m 计算跨径Lj=19.5m 主梁全长L=19.96m 主梁肋宽b=180mm 主梁高度h=1300mm（三）、设计内容1. 计算弯矩和剪力组合设计值2. 正截面承载力计算3. 斜截面抗剪承载力计算4. 全梁承载能力校核5. 裂缝宽度及变形（挠度）6. 水平纵向钢筋和架立筋设计二、设计数据计算步骤（一）、计算弯矩和剪力组合设计值处 处 支点截面处 处 （二）、截面承载力计算（1）确定梁翼缘的有效宽度由图所示形截面受压翼板厚度的尺寸，可得：翼板平均厚度又故取受压翼缘板的有效宽度为（）设则截面有效高度（）判别形截面类型主筋采用钢筋，则采用混凝土，则， 2559.348106 2559.348故属于第一类T形截面（4）配筋设计 求受压区高度由式 可得 整理后，可得到 解方程得合适解为 求受拉钢筋面积As 将各已知值及代入式 得： 现选择钢筋为，截面面积As=4543mm2，钢筋叠高层数为6层，布置如图1所示。混凝土保护层厚度C=30mm d=25 mm且符合附表18中规定的30mm。钢筋间横向距,故满足构造要求。 图1（5）截面复核 已设计的受拉钢筋中，面积为3927，面积为616由图1可知则实际有效高度 故为第一类T形截面受压区高度（6）正截面抗弯承载力 又故截面复核满足要求。（三）、斜截面抗剪承载力计算一、截面抗剪配筋设计（1）检查截面尺寸 根据构造要求，梁最底层钢筋通过支座截面，支点截面有效高度为 故截面尺寸符合设计要求。（2）检查是否需要根据计算配置箍筋 跨中段截面 支座截面 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箍筋 （3）计算剪力的分配 在剪力包络图中，支点处剪力计算值 跨中处剪力计算值 截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得，为，在长度内可按构造要求布置箍筋。距支座中心线为处的计算剪力值（）由剪力包络图按比例求得其中应由混凝土和箍筋的剪力计算值至少为；应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最多为。截面距跨中截面距离为设置弯起钢筋区段长度为 图2 计算剪力分配图（尺寸单位：mm，剪力单位：kN）（4）箍筋设计采用直径为8mm的HRB335双肢箍筋，箍筋截面面积在跨中截面处 ，在支点截面处 ，则平均值分别为，由式 和式 得箍筋间距为 确定箍筋间距Sv的设计值还应考虑公路桥规的构造要求。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h（=1300mm）范围内，箍筋间距最大为100mm。箍筋构造要求箍筋的间距不应大于梁高的1/2且不大于400mm。取及400mm,满足规范要求。箍筋配筋率（钢筋）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，尔后至跨中截面统一的箍筋间距取。（5）弯起钢筋及斜筋设计 设架立钢筋为HRB335钢筋，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离，则混凝土保护层厚度C=30mm，弯起钢筋的弯起角度为，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。 现拟弯起钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及支座中心距离，分配剪力计算值，所需的弯起钢筋面积值列入下表：第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯折点应位于支座中心截面处。弯起钢筋弯起角为，则第一排弯起钢筋的弯起点距支座中心距离为。弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为。 第二排钢筋，可得： 弯起钢筋弯起点2距支座中心距离为。弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为第三排钢筋，可得： 弯起钢筋弯起点3距支座中心距离为。弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为第四排钢筋，可得：弯起钢筋弯起点4距支座中心距离为。弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为第五排钢筋，可得弯起钢筋弯起点5距支座中心距离为。弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为.计算分配的剪力值，由比例关系计算可得：易知，则由比例关系得 ， 解得，则同理可知： ，同理可知： ，同理可知： ，弯起钢筋计算表弯起点 1（2N5）2（2N4）3(2N3)4（2N2） 5（2N1） 1158 1129 1101 1085 1069距支座中心距离 1158 2287 3388 4473 5542分配的计算剪力值 142.03126 90.1 54 20.9需要的弯起钢筋面积 812720515 306 119可提供的弯筋面积982 982 982 308 308弯筋与梁轴交点到支座中心距离 581 1738 2867 3970 5060 按照计算剪力初步布置弯起钢筋如图3所示。图3 梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图（尺寸单位：mm，剪力单位：kN）按式 计算与已知值相比，两者相对误差为7.7%，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入下表：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T形截面类别受压区高度抗弯承载力不需要点横坐标x（mm）支座中心1点1256第一类16404.4 85001点2点1242第一类32795 70872点3点1228第一类471171 53853点4点1213第一类631531 29734点5点 1208第一类 68 1641 15855点跨中 1203第一类 73 1749将上表中的正截面抗弯承载力在图中用各平行线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为，以各值代入式中，可求得到跨中截面距离值。，现在以图3所示弯起钢筋弯起点初步位置来逐个检查是否满足公路桥规的要求。第一排弯起钢筋：其充分利用点的横坐标，而的弯起点1的横坐标，说明1点位于点左边，且，满足要求。其不需要点的横坐标，而钢筋与梁中轴线交点的横坐标，亦满足要求。第二排弯起钢筋：其充分利用点的横坐标，而的弯起点2的横坐标且，满足要求。其不需要点的横坐标，而钢筋与梁中轴线交点的横坐标，亦满足要求。第三排弯起钢筋：其充分利用点的横坐标，而的弯起点3的横坐标且，满足要求。其不需要点的横坐标，而钢筋与梁中轴线交点的横坐标，亦满足要求。第四排弯起钢筋：其充分利用点的横坐标，而的弯起点4的横坐标且，满足要求。其不需要点的横坐标，而钢筋与梁中轴线交点的横坐标，亦满足要求。 故第五排弯起钢筋满足要求。由上述检查结果可知图3所示弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。二、斜截面抗剪承载力的复核 1距中心支座处为处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图可知距支座中心为处斜截面的横坐标为，正截面有效高度。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。（2）斜截面抗剪承载力复核A处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： 图4 距支座中心为处斜截面抗剪承载力计算图式（尺寸单位：mm）A处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度C分别为将要复核的斜截面如图4中所示斜截面（虚线表示），斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率为箍筋的配筋率（取时）为与斜截面相交的弯起钢筋有。将以上计算值代入式得到斜截面 距支座中心为处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。2弯起钢筋弯起点1处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点1处斜截面的横坐标为，正截面有效高度。现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置B，其横坐标为。（2）斜截面抗剪承载力复核B处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： 图5 弯起钢筋弯起点1处斜截面抗剪承载力计算图式（尺寸单位：mm）B处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度C分别为将要复核的斜截面如图5中所示斜截面（虚线表示），斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率为箍筋的配筋率（取时）为与斜截面相交的弯起钢筋有。将以上计算值代入式得到斜截面 弯起钢筋弯起点1处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。3弯起钢筋弯起点2处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点2处斜截面的横坐标为，正截面有效高度。现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置C，其横坐标为。（2）斜截面抗剪承载力复核C处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： 图6 弯起钢筋弯起点2处斜截面抗剪承载力计算图式（尺寸单位：mm）C处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度C分别为，取m=将要复核的斜截面如图6中所示斜截面（虚线表示），斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率为箍筋的配筋率（取时）为与斜截面相交的弯起钢筋有。将以上计算值代入式得到斜截面 弯起钢筋弯起点2处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。4弯起刚劲弯起点处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点处斜截面的横坐标为，正截面有效高度。现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置D，其横坐标为。（2）斜截面抗剪承载力复核D处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： 图7 弯起钢筋弯起点处斜截面抗剪承载力计算图式（尺寸单位：mm）D处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度C分别为取m=将要复核的斜截面如图7中所示斜截面（虚线表示），斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率为箍筋的配筋率（取时）为与斜截面相交的弯起钢筋有。将以上计算值代入式得到斜截面 弯起钢筋弯起点处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。5弯起刚劲弯起点处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点处斜截面的横坐标为，正截面有效高度。现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置E，其横坐标为。（2）斜截面抗剪承载力复核E处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： 图8 弯起钢筋弯起点处斜截面抗剪承载力计算图式（尺寸单位：mm）E处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度C分别为取m=3将要复核的斜截面如图8中所示斜截面（虚线表示），斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率为箍筋的配筋率（取时）为与斜截面相交的弯起钢筋有。将以上计算值代入式得到斜截面 弯起钢筋弯起点处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。6弯起刚劲弯起点处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点处斜截面的横坐标为，正截面有效高度。现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置D，其横坐标为。（2）斜截面抗剪承载力复核F处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： 图9 弯起钢筋弯起点处斜截面抗剪承载力计算图式（尺寸单位：mm）F处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度C分别为取m=3将要复核的斜截面如图9中所示斜截面（虚线表示），斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率为箍筋的配筋率（取时）为没有与斜截面相交的弯起钢筋。将以上计算值代入式得到斜截面 弯起钢筋弯起点处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。7距中心支座处为处（此处箍筋间距由100mm变为400mm）斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图可知距支座中心为处斜截面的横坐标为，正截面有效高度。现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置H，其横坐标为。（2）斜截面抗剪承载力复核H处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： 图10 距支座中心为处斜截面抗剪承载力计算图式（尺寸单位：mm）H处正截面有效高度（主筋为），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度C分别为将要复核的斜截面如图10中所示斜截面（虚线表示），斜角斜截面内纵向受拉主筋有，相应的主筋配筋率为箍筋的配筋率（取时）为与斜截面相交的弯起钢筋有。将以上计算值代入式得到斜截面 距支座中心为处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。（四）、裂缝宽度及变形验算 一、裂缝宽度的验算带肋钢筋系数荷载长期效应组合弯矩计算值为 荷载短期效应组合弯矩计算值为 系数; 系数，非板式受弯构件。钢筋应力的计算换算直径的计算因为受拉区采用不同的钢筋直径，据要求应取换算直径，则可得到对于焊接钢筋骨架纵向受拉钢筋配筋率的计算 取。最大