中南大学_筋混凝土铁路简支梁设计书

1、目录第一部分课程设计任务书设计资料 1第二部分道碴槽板的设计计算（一）荷载 3（二）板厚的验算 8（三）配筋并检算最小配筋率 9（四）混凝土压应力、钢筋拉应力检算 10（五）裂缝宽度验算 13第三部分主梁的设计计算（1） 主梁荷载及内力 15（2） 梁的主拉应力的检算 19（3） 主梁的跨中截面主筋的设计计算 20（4） 主梁的跨中截面主筋及混凝土正应力的检算 21（5） 剪应力计算及剪应力图 22（6） 主梁箍筋设计 23（7） 主梁斜筋设计 24（8） 跨中截面裂缝宽度检算 24（9） 弯矩包络图和材料图 25（图见附录米格纸）钢筋混凝土铁路简支梁设计第一部分课程设计任务书设计资料1、结构

2、型式及基本尺寸采用分片形式t形截面。梁梗中心 距道磴槽宽每片梁顶 宽计算跨度梁全长梁高跨中腹板 厚180cm390cm192cm30cm2、桥上线路与人行道桥上线路为平坡、直线、单线铁路，道磴桥面；设双侧带栏杆的人行道。3、材料混凝土 ： 250号钢筋：t20mnsi及a3。板内：受力钢筋小10;分布钢筋小8。梁内：纵向受 力钢筋小20;箍筋及纵向水平钢筋小8;架立筋小14。4、荷载活载：列车活载：中一活载；人行道活载：距梁中心米以内10kpa；距梁中心米以外4kp?包载：人行道板重；栏杆及托架重（集中作用于栏杆中心）m （顺桥）；道磴及线路设备重10kpa；道磴槽板及梁体自重，按容重 25

3、kn/m3计算。板自重可近似按平均 厚度计算。5、规范铁路桥涵设计规范tb2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范105390/263127.1ql 30 10 274570梁体横截面图（单位：cm）.设计计算内容第一部分道麓薄板的设计和计算一.荷载计算与组合1.恒载(1)板的自重qi (按平均厚度hf)a11/2(1215)63850.5(cm2)a21/2(1215)45607.5(cm2)a31/2(2415)27526.5(cm2)a41/2 (195 3 7 24.5) 6481.5(cm2)a 7 10 70(cm2)(按矩形估算)a a a2 2a3 at-23062

4、.5(cm )a6 850.5 607.5 2 526.5 481.5 70一 一 a板平均高度hf l3062.563 27 27 4518.904(cm)q1 hf rc 1 18.90425/1004.726(kn /m)(2)道磴及线路设备重：q2 10 1 10(kn/m)(3)外挡硝墙重q1外挡磴墙的几何尺寸如图所示：挡延墙111/、2a 30 24.5 8 16 2.5 16 12.2 6 (2.5 6.1) 1.8 586.05(cm2) 222一一 一一 一4一q1cas 25 586.05 101.465(kn)q1作用点：a?x 140 300 70 1/2 160 80

5、 (140 36/3) 44 140 (140 22)1/2 36 18 (184 36/3) 61 122/2 (184 61/3)x 99.5mm 取为 99mm。(4)人行道板重：q3 1.75 1 1.75(kn/m)(5)栏杆及托架重：q2 0.76kn综上可得包载的计算图示如下：道磴槽板恒载受力示意图尺寸单位：cm(控制截面为图中红线所示的a b c、d、e五个截面)包载引起的内力计算：在顺跨度方向取1米宽的板带进行计算。e截面：122me 1.1q2 -q4l2 0.76 1.1 1.75 1.062/2 1.819kn mqe 0.76 1.75 1.06 2.615kna截面

6、：1.69ma 0.76 (1.1 0.63)1.75xdxa0.631.465 (0.63 0.099) 0.5 14.726 0.632 7.167(kn m)qa 0.76 1.75 1.06 1.465 14.726 0.63 13.357( kn)b截面:1.69mb 0.76 (1.1 0.63 0.27) o9 1.75xdx 2_ 1.465 (0.63 0.27 0.099) 14.726 (0.63 0.27)2/2 11.310kn mqb 0.76 1.75 1.06 1.465 14.726 0.9 17.333(kn)c截面： _2_ _2_mc 10 (0.48

7、0.27) /2 4.726 (0.45 0.27) /2 4.037(kn m)qc 10 0.75 4.726 (0.75 0.03) 10.903knd截面： _2_ 2_ 一md 10 0.48 /2 4.726 0.45 /2 1.631(kn m)qd 10 0.48 4.726 0.45 6.927(kn)2.活载(1)列车活载普通列车产生“中一活载”如下：250/2kn特种列车产生的“中一活载”如下:250/2kn314/2mmc23me23道磴槽板的列车活载按特种活载0qp 250/266.348kn / m20 1.57 1.2计算活载冲击系数30 l其中 2.0外悬臂板长

8、l外 90cm0.9m(1)外1 2.0 (6-) 1.38830 0.9)外4例 1.388 66.348292.091kn/m2内悬臂板长l 内 72cm 0.72m(1)内61 2.0 ()30 0.721.391qpqp内(1qp0 1.391 66.348 92.290(kn/m2)92.091 92.290292.19( kn /m)(2)人行道静活载距梁中心以内：q3 10kpa;距梁中心以外：q3 4kpa .活载内力组合(分工况讨论)： 活载组合：有车-列车活载+以外的人行道活载，即qp q3 ,板与人行道荷载 分布图如下：活载组合：无车-全部的人行道活载，即q3 q；,板与

9、人行道荷载分布图如下:q3= 10kn/m i 4kn/meot 1口e结合前面部分的包载计算有:板与人行道荷载分布表q1 (kn/m)q2 (kn/m)q3 /(kpa)q3 (kpa)q3 (kpa)qp (kpa)qi (kn)q2 (kn)10104板自重道磴及 线路设 备重以内以外人行道 步板重列车活 载挡碓墙 重栏杆及 托架重活载引起的内力计算：在顺跨度方向取1米宽的板带进行计算。e截面：1.061o 2m活105 4xdx - 4 (1.062 0.52) 1.747(kn m)122m活2 - 4 (1.062 0.52) 10 0.5 0.5/2 2.997kn mq活1 4

10、 0.56 2.24knq活2 4 0.56 10 0.5 7.24kna截面：1 222_m活 1 1 4 (1.69 -1.13 )+92.19 0.252/2 6.039kn m 2m活2 1 10 (1.132 0.62) 1 4 (1.692 1.132) 7.558(kn m)q活 1 4 0.56 92.19 0.25 25.288knq 活 27.24knb截面：2 2 122m活1 92.19 0.52 +- 4 (1.962 1.42) 16.227kn m3 2122122m 活2 - 10 (1.4 0.9 ) - 4 (1.96 1.4 ) 9.513kn mq活 1

11、 4 0.56 92.19 0.52 50.179( kn)q 活27.24knc截面：m活1 92.19 0.752/2 25.928kn mm活2 0kn mq活i 92.19 0.75 69.143(kn)q活2 0knm活2 0kn mq活2 0knd截面： _2_m 活1 92.19 0.482/2 10.620(kn m)q活i 92.19 0.48 44.299(kn)综合以上计算，弯矩和剪力如下表控制力m=，|s载m+ max 活载m ,活载m 控制力q=s载q+ max 舌载q,活载q 弯矩表如下截面eabcd恒载弯矩(kn m)活载弯矩(kn m)活载弯矩(kn m)00控

12、制力 m(kn - m)剪力表如下截面eabcd恒载男力(kn)活载剪力(kn)活载剪力(kn)00控制力q(kn).板厚检算板的净保护层厚度取为34cm,板的受力钢筋采用hrb335 12,查铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范曲s 180mpa混凝土标号为250，查得b 8.5mpan 15a 34 6 40( mm)n b15 8.5nx/h0 0.417n bs 15 8.5 180bh02 2m m b 1m 100cm(1/3) bh。2 2m 0.5588m0.4418(1 0.4418/3) 9.5 1截面eabcdm (kn/m)h0 而.5588m (cm)h0 a

13、 (cm)h实（cm）1215242415由上表可以看出h算九a h实都每一个控制截面均成立，因此板厚检算合格三.配筋并检算最小配筋率（查规范有 min 0.15%）z 0.88h0 0.88（h实-a）截面eabcdzcm) 一 ms ?z配筋（间距cm）5.1211109 一1211109 一12111012118121110断筋数10断510断110断1不断筋10断2as实(cm2)0.84%0.46%0.51 %0.75%0.64%min0.15%0.15%0.15%0.15%0.15%取c截面为控制截面，其所需要的面积为 asc 9.84(cm2)查规范有c截面的配筋应取 1211.

14、0cm,以c截面处配筋为基准(因为同4.83mpab 8.5mpa一板内的钢筋距离不能取很多不同的数值, 来避免材料的浪费。)3 8对于 e 截面，-3.8- 100% 37.0%10.28，一 一 8 45对于 a 截面，&45 100% 82.2%10.28对于 b 截面，869 100% 84.5%10.28对于c截面不用断筋；对于d截面，工03 100% 68.4%10.28故只能取距离最小的，然后通过断筋所以10断5;所以10断1;所以10断1;所以10断2.()1211cmc截面板内的钢筋布置图四.混凝土压应力、钢筋拉应力检算查规范一2005有n=15e截面：m 4.816kn m

15、 q 9.855kn0.00643n 15 0.00643 0.0964, (n )2 2n n 0.353xh0 0.353 8 2.825cm2mbx(h0 x/3)2 4816100 2.825 (8 2.825/3)4816as(h0 x/3) 5.14 (8 2.825/3)132.75mpa180mpazlq q bz b(h0 x/3)9855 10 2100 (8 2.825/ 3)0.14mpatp 20.67mpaa截面:m 14.725kn mq 38.645kn0.009345n 15 0.009345 0.14. (n )2 2n n 0.408xh0 0.408 1

16、1 4.483cmzl2mbx(h0 x/3)mas(h0 x/3)2 14725100 4.483 (11 4.483/ 3)1472510.28 (11 4.483/ 3)q q bz b(h0 x/3)6.91mpa150.69mpa238645 102100 (11 4.483/ 3)0.41mpab 8.5mpa180mpatp 20.67mpab截面:m 27.537kn m q 67.512kn0.00514n 15 0.00514 0.0771, (n )2 2n n 0.323xh0 0.323 20 6.46cmzl2mbx(h0 x/3)mas(h0 x/3)2 2753

17、7100 6.46 (20 6.46/3)2753710.28 (20 6.46/3)q q bz b(h0 x/3)4.78mpa150.10mpa-267512 10100 (20 6.46/3)0.38mpab 8.5mpas 180mpatp 20.67mpac截面:m 29.965kn m q 80.046kn0.0051415 0.00514 0.0771. (n )2 2n0.323xh0 0.323 20 6.46cmzl2m2 29965bx(h0 x/ 3)as(h x/3)100 6.46 (20 6.46/3)2996510.28 (20 6.46/3)80046 10

18、25.20mpa163.33mpab 8.5mpas 180mpabz b(h0 x/3)100 (206.46/3)0.45mpatp 20.67mpad截面:12.251kn m q51.226kn0.00841zl15 0.00841 0.1262h0 0.392 114.31cm2m12251bx(h0 x/3)as(h。x/3)bz(n )2 2n n0.392100 4.31 (11 4.31/3)5.95mpab 8.5mpa122519.252 (11 4.31/3)251226 102138.46mpas 180mpab(h0 x/3) 100 (11 4.31/3)0.54

19、mpatp 20.67mpa经检算，各控制截面的混凝土压应力与主拉应力、钢筋的拉应力等均小于其 规定的容许应力，故检算合格。计算列表如下：截面m(n - m)q(n)n =as/bh 0n nax=ah0(cm)(tc(mpa)(ts(mpa)(ttp(mpa)e48169855a1472538645b2753767512c2996580046d1225151226五.检算裂缝宽度查规范一2005 有：wf 0.200mm钢筋混凝土 t形受弯构件截面受拉边缘的裂缝宽度计算公式:wf ki k2 r -(80 8 04d)(mm)es. z其中：ki一钢筋表面形状影响系数。对于螺纹钢筋 ki 0

20、.8;k21m1 m0.5m2mm1 一活载引起的弯矩；m2 恒载作用引起的弯矩。m 一全部计算荷载作用引起的总弯矩-系数，对光面钢筋取，对带肋钢筋取（该处取）。r-中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比，对梁和板，r可分别米用和；d为受拉钢筋的直径s受拉钢筋重心处钢筋应力es一钢筋的弹性模量，取es 200 103mpaz一受拉钢筋有的效配筋率,(n1 1 靠 2 n2 )asiahl苴中n1、n2、n3-单根、两根一束、三根一束的受拉钢筋根数;1、 2、3-考虑成束钢筋的系数，对单根钢筋尸，两根一束2二,三根一束3 =板中均为单根钢筋,n1 1 as1as1zahl2aba

21、一受拉钢筋重心至混凝土边缘的距离e截面ase5.14z se0.0064252ab 2 4 100mimok21 0.3 1 0.5 2mm299718191 0.3 0.51.3848164816s 8 0.4d132.75f k1k2r (80) 0.8 1.38 1.2 3(80es200 1038 0.4 12、-)0.199mm f 0.006425a截面asa2ab10.282 4 1000.01285k2 1 0.3m1 0.5业 1 0.3 -7558- 0.5 -7167 1.397m m1472514725f k1k2r -(80 80.4d) 0.8 1.397 1.2

22、吗(80 8_0.4 12) 0.186mmes，z200 1030.01285b截面asa2ab10.280.01285m11 0.3 1m100m2162290.5 2 1 0.3 -m275390.511310275391.382k1k2 r (80 8呼)0.8 1.382es1.2150.10200 103(80 8 21)0.012850.183mmc截面asa2ab10.280.01285k2m11 0.3 1100m2259280.5 2 1 0.3 -m299650.54037299651.3269k1k2 rs 8 0.4d、es(80)0.8 1.3269 1.2 163

23、.333(80200 108 0.4 12) 0.01285,0.191mmd截面fasd2ab9.2522 4 1000.01157mi1 0.3 m0.喈 1 0.3106201225116310.51.326612251s/cc 8 0.4d138.468 0.4 12、k1k2r (80 =) 0.8 1.3266 1.23 (80 ) 0.199mmes . z200 100.01157计算列表如下:截面k1mim2mk2as供口 (mpa)n zf(mm)e299718194816a7558716714725b162291131027539c25928403729965d10620

24、163112251根据计算，裂缝宽度满足要求第二部分、主梁的计算(取一片梁进行计算)一、荷载与内力1、包载(1)道磴、线路设备、人行道板、栏杆托架重 qi 1.76kn/m(2)主梁自重q216产 z on 5宽部 窄部 宽部a5 586.05(cm2)2a 30 190 5700(cm2)八(15 35) 202.a 500(cm )21010 10 10 9a (190 24 35) 10 27 1376.665(cm2)22、a a a5 a72a8 3062.5 586.05 5700 1000 10348.55(cm2)2a a 2a9 10348.55 2 1376.665 131

25、01.88(cm2)42窄a rc10348.551042525.871(kn/m)42宽2 rc13101.881042532.755(kn/m)设宽段长度为，窄段长度为8m,截面在距支座(即l/4处)发生突变(由50cm 变为30cm)。则(长度l取为q229.417( kn /m)16.542宽1宽 42窄1窄8 25.871 8.5 32.755q q1 q219.6 29.417 49.107(m)在计算出q之后，相当于整个计算跨度16m上均布有大小为m的力，按简 支梁进行处理。(两旁的可以近似忽略) 支点处：q0 49.107 16/2 392.136kn m0 0kn ml/8

26、处：ql/8 q0 l/8 q 0.375 49.107 16 294.102kn _2_2ml/8 q0l/8 q(l/8) /2 0.0546875 49.107 16686.238kn ml/4处(变截面处)：ql/4 q0 l/4 q 0.25 49.107 16 196.068kn _2_ _2ml/4 q0l/4 q(l/4) /2 0.09375 49.107 161176.408kn m3l/8 处:q3l/8 q0 3l/8 q 0.125 49.107 16 98.034kn一 一 一 一 一 2 一 一一一 一 一 一一m3l/8 q0 3l/8 q(3l/8)2/2 0

27、.1171875 49.107 256 1470.51kn ml/2 处：ql/2 q0 l/2 q 0kn _2_2ml/2 q0l/2 q(l/2)2/2 0.125 49.107 162 1568.54kn m 计算结果列表如下：截面支点l/8l/4 （变截 面处）3l/8l/2q 恒(kn)0m 恒(kn m)2.活载（普通中活载）冲击系数：1661 2.0 () 1 2.0 () 1.26130 l30 16其中 4 1 h 2 h= h=为梁顶填土厚度，l为梁的计算跨度。止匕外，该粱由两片梁并成，因此每一片 梁还要乘以1/2。综上可得，活载作用下的内力计算公式为：c 1 ,、sma

28、x2(1+)k-s影响线的面积；k-通过结构力学课本表11-1支点处：（中一活载的换算荷载）可得到。ko 137.7kn/mmo7(1支点m l.c.16m16 1 8ko137.7kn /mqo11 1.2612137.78 694.56(kn)支点q l.c.l/8 处:l 16m161.7514 k 125.5kn /mkm 1(182 1.261125.5 14 1107.79(kn/m)7/4l 14m140.8756.125l/8 处 m l.c.143.3kn/m7/8l/8 处 q l.c.1/8qi811.261 143.326.125553.40(kn)1/4l处（变截面处

29、）l 16m1624ki4123.8kn/m2(i1.261123.8 24 1873.34(kn /m)12ml/4 处 q l.c.120.754.5 k1150.4kn/m4qi41 1.2612150.44.5426.72(kn )38l 处:l 16m1530k38121.9kn /m3l/8 处m l.c.3l/8 处q l.c.3l/4 处 m l.c.3/41/415/45/8j 3/8km3(1821.261 121.9 30 2305.74(kn/m)10m165 一5 3.1258k3159.8kn/m38q3811.2612159.83.125314.86(kn)1/2

30、l 处:l 16m164 32气 119.4kn/mm122(11.261119.4 32 2409.01(kn /m)l/2 处 m l.c.1/28m0.5k1172.2kn /ml/2 处q l.c.q121.261 172.2217.14(kn )计算结果列表如下:截面支点l/8l/4 （变截 面处）3l/8l/2l(m)02468kqkmq 活(kn)m 活(kn m)03、内力组合:截面支点l/8l/4 （变截 面处）3l/8l/2e q0m0q活载m0控制q控制m0zl主拉应力验算:bz75mm,则 h0 h a 182.5cm0.92h0在l/4 （变截面处）、3l/8、l/2

31、处 b30cm在支点l/8处 b支点处：50cm1086.70zl bz0.92h0b0.92 0.5 1.82510 31.29mpatp11.80mpal/8 处:847.5zl bz0.92h0b0.92 0.5 1.8251031.01mpatp11.80mpal/4处（变截面处）：622.79zl1bz0.92h0b0.92 0.5 1.82510 30.74mpatp 11.80mpazl1bz0.92h0b622.790.92 0.3 1.82510 31.24mpatp 1 1.80mpa3l/8 处:412.89zl bz0.92h0b0.92 0.3 1.82510 30.

32、82mpatp 1 1.80mpal/2 处:217.14zlbz0.92hb0.92 0.3 1.82510 30.43mpatp 1 1.80mpa数据列表如下:截面支点l/8l/4 （变截 面处）3l/8l/2a(cm)b(cm)5050303030h0控制q0- zl三、跨中主筋设计:取 a 7.5cm h0 190 7.5 182.5cm z 0.92h01042131.61cm23977.55 103180 106 1.825 0.92取hrb335 20的钢筋，则单根钢筋的面积为: 22as1 22 3.14cm24as131.61n s- 41.9as13.14取n 44所以

33、as as1 45 3.14 44 138.16(cm2)查规范有：受拉区域的钢筋可以单根或两至三根成束布置，钢筋的净距不得小于钢筋的 直径（对带肋钢筋为计算直径），并不得小于30mm o当钢筋（包括成束钢筋） 层数等于或多于三层时，其净距横向不得小于倍的钢筋直径并不得小于45mm,竖向仍不得小于钢筋直径并不得小于 30mm。（对于螺纹钢筋应考虑外侧螺纹带 来的影响，计算时采用外径进行处理，例如本设计中20的螺纹钢筋外径为22mm）。因此得到钢筋布置如下图：用%l ”卜四、跨中截面应力验算：a 14 4.5 7 (4.5 1.91) 14 (4.5 1.91 5.2) 7 (4.5 1.91

34、5.2 1.91) 2 (4.5 1.91 5.2 1.91 5.2)/44a 9.15(cm)h0 190 9.15 180.85cm 一一 一一 2a(1215)63/ 2850.5cma(1215)45/2607.5cm2a3(2415)27/2526.5cm2hi(a1 2a3 a2)/(192 30) (850.5 607.5 2 526.5)/162 15.5cm如下面简图设中性轴在翼缘板内，即1bix22122 xna(ho x)-2192x15 138.16 (180.85 x)21.59x 3904.152.61(cm) 15.5中性轴在腹板内由sasl得1bix22bihi

35、nas(ho x)122 x192x2192 30, 215.52305.56x69.99cm26283.58615 138.16 (180.85 x)lasa1 ，31，1bx3 1(bi b) 331 212 bix y b)131231192 69.993 -(19230) 69.99 15.5192 69.992，(192 30) 69.99 15.5 257.48cmz h0 x y 180.85 69.99 57.48 168.34(cm)msasz3977.55 103138.16 168.34 106 171.02mpa s 180mpa 6ssmaxh x a1ho171.02190 69.99 4.5180.85 69.99178.19mpaxhox171.02 69.9915 (180.85 69.99)7.20mpab 8.5mpa所以跨中截面的混凝土及主筋的应力均符合要求。五、剪应力计算及剪应力图：由 q得，各截面剪应力分别为bz支点处：qq1086.71