结构设计原理课程设计.doc

“钢筋混凝土结构设计原理”课程设计任务书钢筋混凝土简支T形梁设计 石家庄铁道大学四方学院土木工程系2012年6月18日6月22日 “钢筋混凝土结构设计原理”课程设计任务书一、课程设计目的在钢筋混凝土结构设计原理课程的学习中，要求同学能扎实掌握钢筋混凝土构件的设计原理与计算方法。本课程设计的目的就是使同学通过系统地解决常用桥梁结构中一片主梁的设计计算问题，进一步深化对钢筋混凝土构件设计原理的理解，初步学习使用公路桥涵设计规范，培养提高同学的工程实践能力和工程概念，加深对桥梁工程课程的学习和理解、衔接。二、设计题目钢筋混凝土简支T形梁设计。采用焊接钢筋骨架三、设计资料 某公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸。标准跨径：16.00m；18.00m；20.00m；22.00m；25.00m。计算跨径：15.50m；17.50m；19.50m；21.50m；24.50m。主梁全长：15.96m；17.96m；19.96m；21.96m；24.96m。梁的截面尺寸图（单位mm）：每位学生的计算跨径以及梁高如后面附表所示：1700使用阶段的计算内力跨中截面计算弯矩(标准值)结构重力弯矩：M1/2恒860.72+5学号kN.m；（注：学号26号以后的3；51号以后的2）汽车荷载弯矩：M1/2汽757.28+5学号kN.m；（已计入汽车冲击系数）。（系数同上）人群荷载弯矩：M1/2人75.08kN.m；1/4跨截面计算弯矩（设计值）Md,1/41907kN.m；（已考虑荷载安全系数）（大致数据）支点截面弯矩（设计值） Md0=0支点截面计算剪力(标准值)结构重力剪力：V恒202.75+5学号kN；（系数同上）汽车荷载剪力：V汽195.80+5学号kN；（已计入汽车冲击系数）。（系数同上）人群荷载剪力：V人18.60kN；按跨中截面计算剪力（设计值）Vd,1/296.5kN；（已考虑荷载安全系数）按桥规进行内力组合，包含承载力极限状态的基本组合以及正常使用状态的长期效应组合。主梁使用阶段处于一般大气条件的环境中。结构安全等级为二级。汽车冲击系数1+1.292。材料表1 钢筋技术指标（MPa）种 类弹性模量Es抗拉设计强度抗压设计强度标准强度HRB3352.0105280280335R2352.1105195195235表2 混凝土技术指标（MPa）种类设计强度标准强度弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉C3013.81.3920.12.013.00104C2511.51.2316.71.782.80104四、设计任务1.论述公路桥梁工程上部结构常见的截面形式、配筋特点、T形梁的设计内容。2正截面设计：选择截面尺寸（对应学号），正截面纵向受弯钢筋的面积As、正截面承载力复核；3.斜截面设计：包括斜截面受剪钢筋（弯起钢筋和箍筋）的截面面积和斜截面受弯承载力复核；3.全梁承载力的复核：按规范确定需要检算的截面位置、并检算其中两个截面；4.验算梁的裂缝宽度、挠度；5.绘图：包括内力计算图，正截面钢筋配筋图和全梁的纵向钢筋配筋图，绘制钢筋大样，编制梁体的工程数量表。五、设计要求计算书要求（要求手写）课程设计计算书应装订成一册，统一使用A4规格白纸，由封面、课程设计资料、课程设计计算书、参考文献（不少于三篇）、图纸、封底等部分组成。参考格式如下：一、 设计资料：主梁跨径及全长：标准跨径：计算跨径：主梁全长：=材料：（列表表示）计算方法：极限状态法梁的尺寸：按教材画图。然后开始按步骤开始设计。二、课程设计计算书主要记录全部的设计计算过程，应完整、清楚、整洁、正确。计算步骤要条理清楚，引用数据要有依据，写出所引用的规范，对设计计算书中的关键数据和计算过程应仔细核对。统一格式，字迹端正，版面整洁，表达明确，内容简炼；要详细说明设计步骤及全部计算过程，要求有公式、有算式、有必要的计算简图、计算表格和文字说明等。三、参考文献：参考文献中列出主要的参考文章、书籍等，编号与正文相对应。四、图纸要求施工图是进行施工的依据，是设计者的语言，是设计意图最准确、最完整的体现，也是保证工程质量的重要环节，设计图纸应符合规范，达到施工图要求。1要求绘制A3图幅设计图纸一张。AutoCAD绘制，也可手工绘制（用绘图纸），图纸应按规定留出边框，图幅布置均匀、合理，线型、尺寸标注、文字标注（用仿宋体）等符合制图规范和行业惯例。表达内容完整、正确，文字规范。2图纸内容应包括：主梁构造图、钢筋立面图、钢筋大样图、跨中和支点断面图；钢筋明细表（包括每种规格钢筋的根数、长度和总质量等）；工程材料用量总表（包括钢筋总质量、混凝土方量和主梁总重量）；必要的文字附注等。凡不符合规范、标准要求，图纸表达不清、不正确、结构构造关系混乱、文字不规范者，一律返工重画。六、参考资料：1.公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）（简称公通规）；2.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）（简称公桥规）；3.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）应用算例；4.结构设计原理（叶见曙）；5.结构设计原理计算示例（叶见曙）；6.钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计原理（张树仁）。附表：学号标准跨径（m）梁高（mm）翼板宽度（mm）有效宽度（mm）（根据规范计算确定）梁肋宽 b（mm）116.013001600180218.013501600200320.014001700180422.014501800200525.015001800200616.013001600200718.013501700180820.014001700200922.0145018001801025.0150018002001116.0130016002001218.0135017001801320.0140017002001422.0145018001801525.0150018002001616.0130016002001718.0135016002001820.0140016001801922.0145018002002025.0150018002002116.0130016001802218.0135017002002320.0140017001802422.0145018002002525.015001800200备注全班同学按照学号顺序分别计算。26、51号以后分别从1号重复。注意计算中肋宽不符合要求时，可以做相应调整。所作设计不得雷同，发现雷同，视为不及格。梁体尺寸图装配式钢筋混凝土简支T形梁课程设计指导书第一部分：主梁配筋设计（一）按正截面强度配筋设计主梁按单筋T形截面设计，设计方法可参阅教材P.69中的“截面设计”部分。求得主钢筋截面面积As后，再根据构造要求选定钢筋直径和根数，进行具体的钢筋布置（构造要求参阅教材P.4445）。（二）按斜截面强度配筋设计计算所得的剪力包络图，其支点截面上的剪力设计值要符合斜截面抗剪强度上限值的要求，即公桥规第5.2.9条的规定。公式中支点截面的有效高度h0，可按规定确定通过支点截面的主钢筋根数，并据此求出支点截面的有效高度h0。如不符合第5.2.9条的规定，则应考虑放大截面尺寸。再按公桥规第5.2.10条验算，检查是否需要进行斜截面抗剪强度设计（即设计抗剪钢筋）。在截面剪力设计值符合抗剪强度上限值与下限值之间的范围内进行抗剪钢筋设计，按公桥规第5.2.11条的规定进行（参阅教材P.9697中“抗剪配筋设计”部分）。（三）斜截面抗剪承载力复核1按公桥规第5.2.6条的规定确定需要验算的位置；2按公桥规第5.2.8条的规定计算斜截面水平投影长度C以确定验算截面的方向（位置）；3按公桥规第5.2.7条的规定验算斜截面抗剪承载力。如不满足，则应重新设计抗剪钢筋或修改截面尺寸。（四）斜截面抗弯承载力复核当所配置的主钢筋和箍筋符合公桥规第9.1.4条、第9.3.9条第9.3.13条的构造规定时，主梁斜截面抗弯承载力可以得到保证而不需进行验算。（五）全梁承载能力校核全梁承载能力校核的目的，是在所设计的钢筋混凝土T形梁全跨范围内的任意一个截面都要满足下列两个条件：10VdVd（在抗剪钢筋设计中已满足此条件）；20MdMd（需进行校核）。第二个条件的校核通常可采用图解法进行（参阅教材P.99101）：（1）按比例绘制主梁的弯矩包络图；（2）计算跨中截面主钢筋的总抵抗弯矩，按相同比例绘制在弯矩包络图上；（3）计算每根钢筋的抗力，可近似地按该根钢筋截面积占主筋总截面积的比例来分配其总抗力。例如，若全部主筋均采用同一直径，则近似认为每根钢筋的抗力均占总抗力的1/n（n为主筋的总根数），即将总抗力的坐标平均分为n段；（4）求得理论弯起点，根据公桥规第9.3.9条第9.3.11条的构造规定调整实际弯起点（或截断点）的位置或补充附加斜钢筋；（5）绘制调整后的主钢筋总抗力图，要求总抗力图能完全包住弯矩包络图即可保证全梁的抗弯承载力。第二部分：正常使用极限状态的裂缝（一）主梁裂缝宽度验算（参阅教材P.192194）按公桥规第6.4.2条、第6.4.3条、第6.4.4条和第9.3.8条进行。第三部分：制图与编制设计说明书（一）制图1要求绘制A3图幅设计图纸一张。图纸应按规定留出边框，图幅布置均匀、合理，线型、尺寸标注、文字标注（用仿宋体）等符合制图规范和行业惯例。2图纸内容应包括：主梁构造图、钢筋立面图、钢筋大样图、跨中和