哈工大威海结构设计原理课程设计(混凝土结构设计原理)

哈尔滨工业大学（威海）道路与桥梁工程结构设计原理课程设计计算书姓名： 学号： 指导老师： 二一五年月土木工程系计算跨径L=4.8m的钢筋混凝土矩形截面简支梁如图所示，bh=305mm600 mm，C30混凝土；类环境条件，安全等级为二级；已知简支梁跨中截面弯矩组合设计值Md,L/2=192kN m,剪力组合设计值为Vd,L/2=28.2kN,支点剪力组合设计值Vd,0=127.5kN，配置钢筋及弯起钢筋（HRB335级钢筋）箍筋（HPB235级钢筋）并演算弯起钢筋的受力，并画出配筋图。图 4.8米钢筋混凝土简支梁尺寸（尺寸单位：mm）根据已有的材料，分别由附表1-1和附表1-3查的fcd=13.8MPa，ftd=1.39MPa，fsd=280MPa，由表3-2知b=0.56。桥梁结构的重要性系数0=1，则弯矩计算值M=0Md=192kN m。(一) 正截面验算采用绑扎钢筋骨架，假设as=50mm，则有效高度h0=600-50=550mm。(1) 求受压区高度x将各已知值代入式子，则可得到119.2107=13.8305x（550-x2）整理后计算得x1=101（mm）30mm及d=16mm按混凝土保护层厚度c=30mm计算，as=30+18.4+30/2=63.4（mm），则取as=65mm，则有效高度h0=535mm。截面主筋布置图（尺寸单位mm）最小配筋率计算:45（ftd/fsd）=45（1.39/280）=0.22，既配筋率不应小于0.22%且不应小于0.2%，故取min=0.22%。实际配筋率=Asbh0=535=0.99%min(4) 复核受压区高度x=fsdAsfcdb=280.8305=107(mm)则正截面的抗弯承载力Mu=30513.8107535-1072=21.7107192kNM满足承载力要求。(二) 腹筋设计(1) 截面尺寸检查根据构造要求，梁最底层钢筋216通过支座截面，支点截面有效高度为h0=h-30+18.42=560.8mm。则0.5110-3fcu,kbh0=0.5110-330305560.8 =477.79KN0Vd0=127.5kN(2) 检查是否需要根据计算配置箍筋跨中段截面0.510-3ftdbh0=0.510-31.39305536.6=113.75kN支座处截面0.510-3ftdbh0=0.510-31.39305560.8=118.86kN因0Vd,L2=28.2kn0.510-3ftdbh00.22，h0=560.8mm。则平均值分别为p=0.619，h0=547.9。箍筋间距SV=1222(0.5610-6)(0.6p+2)fcu,kAsvfsvbh02v2=1193mm确定箍筋间距sv的设计值应当考虑公路桥规的构造要求。若箍筋间距的计算取值为sv=250mm12h=300mm及400mm，是满足要求的。计算箍筋的配箍率=Asbh0=100.6305250=0.134%0.18%，且小于0.5h=300mm和400mm。综上，在支座中心跨径长度方向的600mm范围内，设计箍筋间距SV=100mm，至跨中截面统一的箍筋间距取150mm。(5) 设焊接钢筋骨架的驾立钢筋的直径为16，钢筋重心至梁受压区的距离as=39.1mm。弯起钢筋的弯起角度为45度，弯起钢筋末端与驾立钢筋焊接，为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，由各排弯起钢筋的末端弯折点应落在前一排弯起钢筋的构造规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置，首先计算弯起钢筋上下弯起点之间的垂直距离hi，各弯起钢筋承受的分配剪力值，弯起钢筋与纵轴线的交点与支座之间的距离。所需要提供的弯起钢筋的截面面积，可提供的弯起钢筋的截面面积。绘制表格如下。弯起钢筋计算表弯起点123hi503.2454.8454.8距离支座重心距离xi(mm)503.29581412.8分配的计算剪力值Vsbi（kN）4637.5818.76需要的弯筋面积Asbi（mm2）309.8253.1126.4可提供的弯筋面积Asbi（mm2）402(216)402(216)402(216)弯筋与梁轴交点到支座重心距离Xc（mm）260.8764.01218.8梁的抵抗弯矩包络图和抵抗弯矩图（尺寸单位：mm；剪力单位：kN）按照计算剪力初步布置弯起钢筋，如图示。现在按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋的弯起点位置。由已知的跨中截面弯矩计算值192 kNM,支点中心处弯矩0，按照公式Md,x=Md,L2(1-4x2L2)做出梁的计算弯矩包络图。各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力Mui计算如下表所示。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h0（mm）受压区高度x（mm）抗弯承载力Mui（kNM）支座中心1点216560.826.7460.61点2点416560.853.49120.22点3点616544.780.23170.33点梁跨中816536.6106.97217.5将上表的正截面抗弯承载力Mui在图上用各平行直线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为A、B、C、D、E，以各Mui值代入式（4-14）中，可求得A、B、C、D、E到跨中截面距离x值；现以图中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（2N1）：其充分利用点“C”的横坐标x=1467.01mm，弯起点1的横坐标x1=2400-521.6=1878.4（mm），说明1点位于C点左边，且x1-x=1878.4-1467.01=411.39mmh0/2=280.4mm，满足要求。其不需要点“B”的横坐标x=1986.43mm，而弯起钢筋与梁中轴线交点1的横坐标x1=2400-260.8=2139.2mmx=1986.43mm，亦满足要求。第二排弯起钢筋（2N2）：其充分利用点“D”的横坐标x=800mm，弯起点2的横坐标x2=2400-976.4=1423.6（mm），说明2点位于D点左边，且x2-x=1423.6-800=623.6mmh0/2=272.4mm，满足要求。其不需要点“C”的横坐标x=1467.01mm，而弯起钢筋与梁中轴线交点2的横坐标x2=2400-764.0=1636mmx=1467.01mm，亦满足要求。第三排弯起钢筋其充分利用点“E”的横坐标x=0mm，弯起点3的横坐标x3=2400-1431.2=968.8（mm），说明3点位于E点左边，且x3-x=968.8mmh0/2=268.3mm，满足要求。其不需要点“D”的横坐标x=800mm，而弯起钢筋与梁中轴线交点3的横坐标x3=2400-1218.8=1181.2mmx=800mm，亦满足要求。由上述检查结果可知，弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。（三）斜截面抗剪承载力的复核据公路桥规，距支座中心h/2处斜截面抗剪承载力需要复核。图 距离支座中心h/2处斜截面抗剪承载力计算图示（尺寸单位：mm）(1)选定斜截面顶端位置由图可得到距支座中心为h/2处截面的横坐标为x=2400-300=2100mm，正截面有效高度h0=560.8mm。现取斜截面投影长度ch0=560mm,则得到选择的斜截面顶端位置A，其横坐标x=2100-560=1540mm。(2)斜截面抗剪承载力复核A处正截面上的剪力Vx及相应的弯矩Mx计算如下：Vx=VL2+V0-VL22xL=28.2+127.5-28.22=91.92NMx=ML21-4x2L2=1921-4=112.95kNMA处正截面有效高度h07=560.8mm=0.5608m（主筋为416），则实际广义剪跨比m及斜截面投影长度c分别为m=MxVxh0=112.9591.920.5608=2.19c=0.56m要复核的斜截面如图所示AA斜截面（虚线表示），斜角=tan-1h0c45。斜截面内纵向受拉主筋有214，相应的主筋配筋率P为：.P=100ASbh0=100560=0.235min(=0.18%)与斜截面相交的弯起钢筋416，故AA斜截面抗剪