混凝土结构设计基本原理课程设计

1、混凝土课程设计题目:铁路桥涵钢筋砼简支梁设计指导教师：魏标姓名：班级：土木试验1101班学号：272014 年1月12日、设计概要一钢筋混凝土工字型截面简支梁，承受均布二期恒载g=21kN/（不含自重）， 均布活载q=76kN/m，计算跨度12m，截面尺寸如图所示。混凝土采用C35,受力纵筋采用HRB33荻，箍筋采用Q235级，按铁路桥涵设计规范()设计该梁。要求：(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、剖面表示出梁各部尺寸。(

2、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、斜筋架立钢筋、纵向水平及联系筋的布置和主筋大样图。、设计计算设计计算数据混凝土 C35: b=,11n=10 (其他构件)HRB335级钢筋：s 180MPa， min 0.15%内力弯矩计算一期恒载选25kN/m跨中最大弯矩：1 2 1 2 Mmax (g q)l (2125 36) 122196KN m8 8配置主筋弯矩较大，假设受拉钢筋按两排布置。1775mm2508 50, A 15712mm,两排布置，a 50 50125mm，h。正截面承载力验算先假定中性轴在翼板中，按b' h的矩形计算。ASbho1900177

3、50.00466n100. 004660. 046622x . (n ) 2nn h。0.04662 2 0.04660.0466 1775465.4mm hi' 120mm解得:x=Iy S轴的静矩。，其中，I是受压区混凝土对X轴的惯性矩,S是受压区混凝土对Xh's b'h'(x 扌)120+800 A2+120 9600(b' b)(x hi')2e (bi' b)(x=1900A2=8|b,12b'x34(b'x31219003518.93(b' b)(x亚 2 38443(1900-300)(518.9-1

4、20)10500 (518.9 180)221.11031010=6.589 1010贝U有y= mm内力臂为：z ho xy 1775518.9221 .91478 mm钢筋拉应力为:M 2196106ASz 157121478294.56 N / mm s180 N / mm由 Sa=Sl1 2 b/x整理得：1 2e2(b' b)(x hi')e (bi' b) (x h' -) nA(h。x)2 3中性轴在腹板内，与假定不符，应重新计算x值3607.5x21408530x2最外侧钢筋的拉应力:剪应力图中需要斜筋承受的面积o为:h x ais m axsh

5、o x混凝土的压应力：1900518.9751775518.998.3N / mm2 s180 N/ mm223.91 N / mm b8.5N /mm94.56518 .9n h。x101775518 .9应力满足要求，截面安全，所需8 50的受拉钢筋满足要求。 斜截面承载力计算(1) 剪应力计算支座处最大剪力为1 1Vmax 2（g q）l 2（4676） 12732 KN假定z沿梁长不变，并取最大弯矩处(跨中截面)内力臂 z=1478mm31.651 N /mm2V 732 10 bz 300 1478(2) 绘剪应力图，确定需要计算配腹筋的区段当混 凝土为 C35 时，查得tp 12.

6、25MPa， tp 20.85M Pa，tp 30.42MPa o 最大主拉应力 ctmax o 1.651N/mm2 tp 1，故不必加大梁截面或提高混凝土强度等级，但ctmax tp 2，则必须进行腹筋的计 算，在o tp 3区段内，则可由混凝土承受主拉应力。由上图可知，需要 计算设置腹筋的区段长度为：L=6.° 651°42）1.6514.474 m(3)箍筋的设计箍筋按构造要求选用，由于梁肋较宽b350mm故箍筋采用双肢，选用Q235 级钢筋，直径dk=10mm间距S=300mm沿梁长等间距布置。箍筋所承受的主 拉应力为：2nkak s2 - 101300. 226

7、8MPabSk4300300(4)斜筋设计(1.651 0.2268)(0.42 0.2268) 4474 3615N/mm所需斜筋总面积为ob2 s3615 3002 1804260mm2Awaw426019642.17可取nw=4根(5)用作图法确定斜筋位置4根斜筋分批弯起，每次弯起一根，分别为1N、1N2、1N3、1N，将剪应力图4等分，如图所示。在弯矩包络图中，M=2196KN m而M AJ sz ho X 15712180 14781775 5189h x a-i1900 518.9 754020 KN m M 2196KN m由图可见，材料图恰当地覆盖了弯矩图。在计算配置斜筋的区段

8、内，任 何竖向截面至少能与一根斜筋相交，因而抗剪强度满足计算与构造要求。另 夕卜，在上述弯起斜筋以外，在靠近支座处还弯起了一批斜筋2M这是为了加强支座截面而设的，不再抗剪计算之内。主拉应力分配图材料图与斜筋位置(7) 弯起位置承载力验算梁两端支座反力：1Fi = F3 = - X 2125 + 76 X 12 = 732KN 拓截面1-1 :距离左支座处4244mm实际弯矩 M=2008 KN?m容许弯矩 M=3518 KN?m因此：安全截面2-2 :距离左支座处2896mm实际弯矩 M=1608 KN?m容许弯矩 M=3015 KN?m因此：安全截面3-3 :距离左支座处1966mm实际弯矩

9、 M=1203 KN?m容许弯矩 M=2513 KN?m因此：安全截面4-4 :距离左支座处1205mm实际弯矩 M=793 KN?m 容许弯矩 M=2010 KN?m因此：安全截面5-5 :距离左支座处0mm实际弯矩M=0KN?m容许弯矩 M=2010 KN?m因此：安全、裂缝宽度验算活载作用下弯矩:1 2 1 2M1 ql2 - 76 122 1368KN m 8 8恒载作用下弯矩：m2gl21 46 122 828KN8 8钢筋为HRB335R 钢筋，K10.81 0.31368 0.5 空219621961.375Ini As1mAAcl2ab° 10 19640.11223

10、2 700 125裂缝计算宽度为（f0.20mm，般大气条件下的地面结构，无防护措施。1900 518.9r1900 518.9 125fKg(80 8 0.4d)Es94 5608 你 “995 口(808 0.4 50) “ 0.11223)0.0891mm f 0.20mm裂缝宽度满足要求。四、挠度验算换算截面面积：2A A 1028720mm换算截面重心轴至底边的距离：Sy。1139.65 mmAo换算截面惯性矩：IoAy：Ii 337966039 104mm4截面几何特征编号Ai(mnn)a(mm)S=Aia(mnn)12280001840419520X 10329600174016

11、704X 1033489000965471885X 1034400002178600 X 10351050007537875X 10614140812519640X 10静定结构不考虑受拉区混凝土，计入受拉钢筋，所以截面几何特征如下:编号Ai(mni)a(mm)yi*(mm)Aiyi 2 (mm)Ii(mn4)122800018404.8 X 10427360X 10296001740X 1047680X 1043119670X 104X 1046157120125X 104表中：a各截面Ai的重心至底边的距离；yi* 各截面的重心至换算截 面重心的距离；Ii 各截面对其自身重心的惯性矩；ESEsEc52.1 103.301046.36梁的最大挠度为：f Ml 252196106120002EIo 480.8 3.3 10433796603 .9 1043.69mm f - 15mm800挠度验算满足要求。五、架立筋及纵向构造钢筋根据构造要求，在上翼板四个角点配置 4根架立钢筋412,在翼板上沿 配置2根架立钢筋212,在下翼板四个角点配置4根架立钢筋412。由于 梁的高度h=1900mm>1000m所以应在梁的两侧沿高度配