混凝土课程设计

1、课程设计书 题 目: 钢筋砼连续梁设计（gb50010-2002） 预应力砼简支梁设计（gb50010-2002） 桥涵钢筋砼简支梁设计（tb10002.3-2005） 姓 名： 刘 玮 班 级： 土 木 0710 班 学 号： 1201071029 指导教师： 刘晓春二 0 一0年 七月二、预应力混凝土简支梁设计一多层房屋的预应力混凝土屋面梁，构件及截面尺寸如图二所示。先张法施工时在工地临时台座上进行，在梁的受拉、受压区采用直径10mm的热处理45si2cr直线预应力钢筋。分别在梁的受拉、受压区采用锥形锚具一端同时超张拉钢筋。养护时预应力钢筋与张拉台座温差为250c，混凝土达到设计强度以后放

2、松预应力钢筋，混凝土采用c40，非预应力钢筋采用hpb235钢筋。现已知该梁为一般不允许出现裂缝构件，承受均布恒栽标准值为gk=17kn/m(含自重)，均布活载标准值qk=15kn/m，活载准永久值系数k=0.5，按混凝土结构设计规范（gb50010-2002）设计该梁。要求：（）进行正截面承载力计算，估算纵向预应力钢筋，并根据构造要求估算非预应力钢筋。（）计算总预应力损失。（）进行梁的正截面承载力计算，确定梁的纵向预应力钢筋和非预应力钢筋。（）进行梁的斜截面承载力计算，确定梁的箍筋。（）验算梁的使用阶段正截面抗裂能力是否满足要求。（）验算梁的使用阶段斜截面抗裂能力是否满足要求。（）验算梁的使

3、用阶段挠度是否满足要求。（）验算梁在施工阶段强度及抗裂能力是否满足要求。解：1、 设计参数（1） 钢筋预应力钢筋：采用热处理钢筋10，且在受拉、受压区均配置此种预应力钢筋=1470n/mm2 =1040n/mm2 =400n/mm2=2.0105 n/mm2 =78.5 mm2非预应力钢筋：采用hpb235级钢筋= =210 n/mm2 =2.1105 n/mm2(2)混凝土(c45)=45 n/mm2 =21.1n/mm2 =1.0=1.80n/mm2 =29.6n/mm2 =2.51n/mm2 =3.35105 n/mm2 (3)施工及其他条件构件为“一般不允许出现裂缝构件”，允许挠度为l

4、/250,当=时，张拉预应力筋。2、 内力计算计算跨度： =8.75m跨中弯矩设计值：m=(1.2gk+1.4qk) =(1.217+1.415) 8.752 =396.2knm支座剪力设计值：v =(1.2gk+1.4qk)ln =(1.217+1.415) 8.5=176kn跨中弯矩标准值：mk=(gk+qk) =(17+15) 8.752 =306.3knm支座剪力标准值：vk =(gk+qk)ln =(17+15) 8.5=136 kn跨中弯矩准永久值：、mq=(gk+qqk) =(17+0.515) 8.752 =234.5knm3、 正截面配筋计算（1）求解预应力钢筋假定中和轴位于

5、翼缘内，按宽度为的矩形截面计算。考虑预应力筋按双排布置，取，则 100mm，与假定相符。则 选配=628mm2(810)，并选（2）求解非预应力钢筋 根据构造要求：施工阶段预拉区不允许出现裂缝的构件，预拉区纵向钢筋的配筋率即 。4、 截面几何特征（1）截面分配和编号（如下图）（2） 截面几何特征编号288007602188831728940815366500703457026043940906200041025420336752198607200011723432621255281800050900393278008150078077060132783401950601173832860411

6、70303541319956530770408327566753030164139040a ：为各截面的重心至底边的距离： 为各截面的重心至换算截面重心的距离： 为各截面对其自身重心的惯性矩 换算截面面积：换算截面重心至底边的距离：换算截面惯性矩：5、 张拉控制应力与预应力损失（1）张拉控制应力受拉区： 受压区： （2） 预应力损失1 第一批预应力损失 第一批预应力损失值为： 第一批预应力损失后的 第一批预应力损失后，在预应力钢筋ap合力点和合力点水平处的混凝土预压应力和为： 2 第二批预应力损失因为为拉应力，计算时取=0则： 第二批预应力损失： 3 总预应力损失： 总预应力损失： 10010

7、0 第二批预应力损失后的，和：（不考虑非预应力筋作用）6、使用阶段正截面及斜截面承载力计算 （1）正截面承载力计算 鉴别中和轴位置属于第一类t型截面梁，中和轴位于受压翼缘内。 故正截面承载力满足要求 （2）斜截面承载力计算1 复核截面尺寸： 故，截面尺寸满足要求。2 计算箍筋 要按照计算配置箍筋。s取200，asv56，取双肢8200 （3）正截面抗裂验算截面下边缘混凝土的预应力为在荷载效应的标准组合下,截面下边缘混凝土的拉应力为抗裂验算满足一般不开裂要求。(4) 斜截面抗裂验算沿构件长度方向，均布荷载作用下简支梁支座边缘处剪力为最大，其主应力在截面1-1，2-2，3-3处最大，因此必须对以上

8、3处做主应力验算。s1-1=28800317+6500260+50100252+ 809327+549327=12523666mm3s2-2=28800317+6500260+809327+549327+100277277/2 =15100116mm3s3-3=18000393+2000326+50100318+2021383+1213413+549413=10818988mm由材料力学中剪应力计算公式得在支座截面处，荷载引起的弯矩为零，所以其正应力也应为零，而由预应力引起的正应力按下式计算： 则 同理可得因此可由公式计算斜截面主拉应力为故， 因此，斜截面抗裂满足要求。7、变形验算由前述抗裂验

9、算结果表明，即该梁在使用阶段一般不出现裂缝。 （1）构件刚度 短期刚度 受弯构件的刚度 （2）挠度 由荷载产生的挠度 由预应力引起的反拱 总的长期挠度为 故变形满足要求。8、施工阶段验算施加预应力时，截面上边缘混凝土应力 （拉应力）（拉应力）因为 则 满足要求。截面下边缘混凝土应力 故， 满足要求。 三、铁路桥涵钢筋混凝土简支梁设计 一钢筋混凝土铁路工形截面简支梁，承受均布恒载g=45kn/m(含自重)，均布活载q=75kn/m ，截面尺寸如图三所示。计算跨度16m，混凝土采用c35、受力纵筋选用hrb400，箍筋采用q235级，按铁路桥涵设计规范（tb10002.3-2005）设计该梁。要求

10、：（1）按抗弯强度确定所需的纵筋的数量。（2）设计腹筋，并绘制抵抗弯矩图和弯 矩包络图，并给出各根弯起钢筋的 弯起位置。（3）验算裂缝是否满足要求。（4）验算挠度是否满足要求。（5）绘梁概图：以半立面、剖面表示出 图三 工形梁截面尺寸梁各部尺寸。（6）绘主梁钢筋图：以半跨纵剖面、横剖面表示出梁内主筋、箍筋、斜筋、架立筋、纵向水平及联系筋的布置和主筋大样图。解：1、 设计参数（1）混凝土c35 （2） 级钢筋2、 内力计算3、 选用钢筋假设两排布置，直径d=50mm，则则 ，取n=10采用1050，as=19640mm2，布置两排，a=105mm，h0=1795mm4. 正截面承载力验算先假定中

11、性轴在翼板中，按的矩形计算中性轴位于腹板内，与假定不符，应重新计算x值。由sa=si得整理得 解得 x=591mm应力满足要求，截面安全，所需1050的受拉钢筋满足要求。5、斜截面承载力计算（1）剪应力计算支座出最大剪应力为假定z沿梁长不变，取最大弯矩即跨中截面的内力臂z=1664mm。支座处： 跨中：（2）绘剪应力图，确定计算配腹筋的区段，最大主拉应力 故不必加大截面尺寸或提高混凝土等级，必需按计算配筋。 如下图，选计算配筋区段的长度为：主拉应力分布图（3）箍筋的设计箍筋按构造要求选用，由于梁肋较宽，故箍筋采用4肢，选用q235级钢筋，s=130mpa，直径，间距，沿梁长等间距布置。箍筋所受主拉应力为 （4）斜筋设计由图可知，剪应力图中需由斜筋承受的面积0为所需的斜筋总面积为所需纵筋的数量，可取=4根。用作图法确定斜筋位置4根斜筋分批弯起，共3批，第一批1根、第二批1根、第三批2根，可见下图。 在弯矩包络图中，m=3840knm而 腹筋设计满足要求。抵抗弯矩图和弯矩包络图，及各根弯起钢筋的弯起位置6、验算裂缝活载作用下弯矩 恒载作用下弯矩 钢筋为级钢筋 容许裂缝宽度 荷载疼影响系数 裂缝宽度满足要求。7、 截面特征和挠度计算（1） 确定截面惯性矩各截面特性见图6和表1表