结构设计原理课程设计模板.doc

1、钢筋混凝土简支梁桥主梁配筋设计课程设计班级1090学号120090850姓名指导教师成绩三江学院土木工程学院2011 年 12 月2012 年 1 月Word 资料钢筋混凝土 T 形梁桥主梁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： 20.00m ；计算跨径： 19.50m ；主梁全长： 19.96m ；梁的截面尺寸如下图（单位mm ）：计算内力使用阶段的内力跨中截面计算弯矩 ( 标准值 )结构重力弯矩： M 1/2 恒 878.72KN m；汽车荷载弯矩： M 1/2 汽 6057.28 KN m ( 未计入冲击系数 )；人群荷载弯矩： M 1/2 人 75.08 KN m ；

2、1/4 跨截面计算弯矩（设计值）M d,1/4 1867.00 KN m；（已考虑荷载安全系数）支点截面弯矩M d0 =0 ，支点截面计算剪力 ( 标准值 )结构重力剪力： V0 恒 230.75KN ；汽车荷载剪力： V0 汽 197.80KN ( 未计入冲击系数 )；1人群荷载剪力： V0 人 18.60KN ；跨中截面计算剪力（设计值）跨中设计剪力： Vd ，1/2 =76.50KN （已考虑荷载安全系数） ；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，汽车冲击系数1+1.292。施工阶段的内力简支梁在吊装时，其吊点设在距梁端 a=400mm 处，而梁自重在

3、跨中截面的弯矩标准值 M k， 1/2 =585.90 KN m ，吊点的剪力标准值 V0 =110.75 KN m。材料主筋用 HRB335 级钢筋fsd280N/mm 2；f sk335N/mm 2 ；Es2.0 105 N/mm 2。箍筋用 R235 级钢筋fsd195N/mm 2 ；fsk235N/mm 2 ；Es2.1105N/mm 2 。采用焊接平面钢筋骨架混凝土为 C30fcd 13.8N/mm 2；f ck 20.1N/mm 2； ftd 1.39N/mm 2 ；ftk 2.01N/mm 2 ；Ec3.00 104 N/mm 2 。2作用效应组合主梁正截面承载力计算主梁斜截面承

4、载力计算全梁承载力校核施工阶段的应力验算使用阶段裂缝宽度和变形验算纵向构造钢筋、架立钢筋及骨架构造钢筋长度计算钢筋明细表及钢筋总表第 1 章 作用效应组合1.1 承载力极限状态计算时作用效应组合根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60 2004 ）41 6 条规定：按承载力极限状态计算时采用的基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：mn0Sud0 (Gi SGiKQ1SQ1 KCQj SQjK )i1j23跨中截面设计弯矩M d = GM 恒+ qM 汽+ qM 人=1.0 （ 1.2878.72+1.4 6057.28 1.292+0.8 1.4 75

5、.08 ）=2237.00 KNm支点截面设计剪力Vd = GV 恒 + G1V 汽 + G2V 人=1.2 230.75+1.4 197.80 1.292+0.8 18.60 1.4=655.51KN1.2 正常使用极限状态设计时作用效应组合根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60 2004 ）41 7 条规定：公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，分别采用不同效应组合，作用效应短期组合作用效应短期组合为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：mnSsdSGik1 j SQjki1j1M sd=M gk+ 11M 11+ 12M 12=876

6、8.72+0.7607.28+1.0 75.08=1378.90 KN m作用长期效应组合作用长期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：mnSldSGik21 j SQjki1j1M ld =M gk + 21M 11+22 M 12=878.72+0.4607.28+0.4 75.08=1151.66 KN m第 2 章 主梁正截面承载力计算2.1 配筋计算翼缘板的计算宽度bf根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004 ）第4 22 条规定： T 形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度，应按下列三者中最小值取用。4翼缘板的

7、平均厚度hf=(150+90)/2=120mm对于简支梁为计算跨径的1/3。b f=L/3=19500/3=6500mm相邻两梁轴线间的距离。b f= S=1600mmb+2b h +12hf，此处 b 为梁的腹板宽， bh 为承托长度， hf为不计承托的翼缘厚度。b f=b+12h f=200+12 120=1640mm故取 bf=1600mm判断 T 形截面的类型设as=30+0.07h=30+0.07 1500=135mm ，h0 =h as=1500 135=1365mm；hf138 1600120(1365120M2237.00KN ? mfcdbfhf (h0) 3457.73KN

8、 ? m22故属于第一类 T 形截面。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTGD62 2004 ）第5 23 条规定：翼缘位于受压区的T 形截面受弯构件，其正截面抗弯承载力按下列规定计算。求受拉钢筋的面积 As根据方程：0 M dfcdb f x(h0 x）2解得： x76mmh f120mmfcd b f x13.81600762As280= 5993mmfsd拟采用 832的钢筋， As=6434mm 2主筋布置如图1 所示，主筋为两片焊接平面骨架。每片骨架主筋的叠高为： 35+4 35.8=178mm 20% 6434=1287 mm 2；支点截面的有效高度h0=h as=

9、1447mm；根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004 ）第529条：矩形、T形和工字形截面受弯构件，其抗剪截面应符合0Vd0.51 10 3fcu ,k bh0 要求。0.51 10 3f cu ,k bh00.51 10 330200 1447808.41KN0Vd655.51KN说明截面尺寸符合要求。3.2 检查是否需要按计算设置腹筋根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004 ）第5 210 条：矩形、 T 形和工字形截面受弯构件，符合下列条件时0Vd0.5010 32 f tdbh0 (kN )要求时则不需要进行斜截面抗剪承

10、载力计算，而仅按构造要求配置箍筋。跨中：0.50 10-3 ftd bh0 =0.50 10-3 1.39200 1393=196.63KN Vdm =76.50KN支点：0.50 10-3 ftd bh0 =0.50 10-3 1.39200 1447=201.13KN 2.5 ，取 p 中 2.5p 支 100支 0.56h 0 /2=1429/2=715mm，满足斜截面抗弯承载力要求。该排弯起钢筋与梁轴线交点的横坐标为9750 664=9086mm大于该排钢筋的理论不需要点的横坐标8428 mm ，说明梁的正截面承载力亦满足要求。第二排弯起钢筋（ 2N3 ）该排钢筋的充分利用点的横坐标为

11、 3979mm ，而该排钢筋的弯起点的横坐标为 9750 2615=7135mm ，说明弯起点位于充分利用点左边， 且两点之间的距离为71353979=3156 mmh0 /2=1411/2=706 mm，满足斜截面抗弯承载力要求。该排弯起钢筋与梁轴线交点的横坐标为9750 1990=7760mm 大于该排钢筋的理论不需要点的横坐标6382 mm ，说明梁的正截面承载力亦满足要求。第三排弯起钢筋（ 2N2 ）12该排钢筋的充分利用点的横坐标为0 mm ，而该排钢筋的弯起点的横坐标为9750 3869=5881mm，说明弯起点位于充分利用点左边，且两点之间的距离为5881mmh 0/2=1393

12、/2=697mm，满足斜截面抗弯承载力要求。该排弯起钢筋与梁轴线交点的横坐标为9750 3279=6471mm 大于该排钢筋的理论不需要点的横坐标3979 mm ，说明梁的正截面承载力亦满足要求。经上述分析判断可知， 初步确定的弯起钢筋的弯起点位置的正截面抗弯承载力和斜截面承载力均满足要求。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004 ）第9 311 条：简支梁第一排弯起钢筋的末端弯折起点应位于支座中心截面处，以后各排弯起钢筋的末端弯折点应落在或超过前一排弯起钢筋弯起点截面。同时，为了节约钢筋，从而达到安全、经济、合理，应使抵抗弯矩图更接近于设计弯矩图。拟作如下调整

13、：弯起钢筋调整表编号理论断点充分利用点充分利用点原弯起点拟调弯起点横坐标横坐标+h 0 /2横坐标横坐标4(mm)(mm)横坐标 (mm)(mm)(mm)975082488972伸入支座38248638270798425842526382397946857135642513979069758813865如图 6 所示：跨中部分增设2 对 218 的斜筋。22213理论支承线主梁中心线弯矩包络图修改后抵抗弯矩图修改前抵抗弯矩图4.2 斜截面抗剪承载力复核斜截面抗剪承载力复核原则根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004 ）第5 27 条：矩形、 T 形和工字形截面受

14、弯构件，当配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪承载力验算采用下列公式：0VdVu Vcs VsbVcs1 23 0.45 10 3 bh0 (2 0.6 p) fcu ,k sv f sv (kN )Vsb0.7510 3 f sd Asb sin s (kN )根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004 ）第528条：进行斜截面承载力验算时，斜截面水平投影长度C 应按下式计算：C=0.6mh0。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004 ）第5 26 条：计算受弯构件斜截面杭剪承载力时，其计算位置应按下列规定采用：距支座中心 h/2

15、处截面；受拉区弯起钢筋弯起点处截面；锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面；14箍筋数量或间距改变处的截面；构件腹板宽度变化处的截面。斜截面抗剪承载力复核距支座中心 h/2 处的截面（ x= 9.00 m）经试算取斜裂缝顶端位置横坐标为7.553 m 。M x4x247.5532mM l（21 2）=2237.00 （ 12 ） =894.80KNL19.5VxV l2 （ V 0V l2 ）2x=76.50（655.5176.50 ）2 7.553=525.04KNL19.5m=M x/V x h0=894.801.193.01.429525.04C=0.6mh 0= 0.6 1.191.4

16、29=1.026m在此斜截面水平投影长度范围内， 同一弯起平面与斜截面相交的弯起钢筋为2N 3(2 32), 斜筋有 2N6(218),A = 2010 mm2。sb配箍率为： svAsv100.60.503%min0.18%bSv200 100纵筋配筋率为：（与斜截面相交的纵筋为232 ）p=100 = 100 0.0056=0.56 2.5Vu12 3 0.4510 3 bh0 (20.6 p)fcu,ksv fsv0.7510 3fsdAsb sin s111.10.4510 32001429(20.60.56)300.005031950.7510 3280(1608+509)0.707

17、=815.48KNVd第一排弯起钢筋弯起点处的截面（x=8.425m ）经试算斜裂缝顶端位置横坐标为6.996 m 。M x4x2（ 146.9962mM l（21 2）=2237.0019.52） =1085.25KNLVxV l2 （ V 0V l2 ）2x=76.50 （655.5176.50 ）2 6.996=491.96KNL19.5m=Mx/V x h0=1085.251.56 3.01.411491.96C=0.6mh 0=0.6 1.561.411=1.324m在此斜截面水平投影长度范围内，同一弯起平面与斜截面相交的弯起钢筋为2N 3 (2 32), 斜筋有 2N 6 (2 1

18、68)， Asb= 2010 mm 2。配箍率为：Asv100.6sv0.252%min0.18%bSv200 200纵筋配筋率为：（与斜截面相交的纵筋为432）p=100 =100 0.0113=1.13 3.01.393374.26取 m=3.0C=0.6mh 0=0.6 3 1.393=2.507m在此斜截面水平投影长度范围内，同一弯起平面与斜截面相交的弯起钢筋为2N 2(232), 斜筋有 2N5 (2 18) ， Asb= 3619 mm 2。配箍率为：svAsv100.60.252%min0.18%bSv200 200纵筋配筋率为：（与斜截面相交的纵筋为632 ）p=100 =0.

19、0171 100= 1.71 3.01.393218.55取 m=3.0C=0.6mh 0=0.6 3 1.393=2.507m在此斜截面水平投影长度范围内，同一弯起平面与斜截面相交的弯起钢筋.斜筋都没有。16Vu1230.4510 3 bh0 (20.6p)fcu ,ksv f svs111.10.4510 32001393(20.62.31)300.00252195=416.32KN Vd锚于受拉区纵向钢筋开始不受力的截面由于受拉钢筋不受力，所以受拉承载力等于受压承载力f cd bf x=f td (h-x)b+(h f -x)(b f-b)f td13.81600x=1.39 （ 150

20、0-x ） 200+(120-x)(1600-200)1.39得 x=27mmhf (=120mm)第一类 T 型截面M u = f cdbfx(h-x/2) =13.8160027 （1300-27/2 ）=886.19 KN m4x 2M xM l （21 L2 ）886.19=2230.98(1-4x2/19500 2 )得 x=7570mm所以对距梁跨中x=7570mm的钢筋复核，经验算取斜裂缝顶端位置横坐标为 8008-1429=6141mmM xM l （21 4x 2）=2230.98（1 46.1412） =1345.94KNmL219.52VxV l2（ V 0V l2 ）2

21、x=76.50 （649.50 76.50 ）26.141=437.40KNL19.5m=M x/V x h0=1345.942.1813.0437.401.411C=0.6mh0= 0.6 2.1811.411=1.846m在此斜截面水平投影长度范围内，同一弯起平面与斜截面相交的2弯起钢筋25（218）2N6（2sb2N （2 32 ），斜筋 2N18）, A = 2412 mm配箍率为：svAsv100.60.252%sv(0.18%)bSv200 200纵筋配筋率为：（与斜截面相交的纵筋为432）p=100 = 1.31 2.5取 p=1.31Vu123 0.45 10 3 bh0(20.6 p)fcu,ksv fsv0.75 10 3 fsdAsb sin s111.10.4510 32001411(20.62.5)300.00252195+0.7510 3280(1608+804)0.707=773.14 KNVd箍筋数