混凝土结构设计原理课程设计报告

1、混凝土结构理论课程设计装配式钢筋混凝土简支T梁设计专业：土木工程班级：学生姓名：学 号：_指导教师：燕山大学2011.9装配式钢筋混凝土简支 T形梁设计、设计资料二、内力计算三、钢筋选择7.四、跨中截面正截面承载力复核五、斜截面抗剪承载力计算5.1抗剪强度上、下限复核5.2设计剪力图分配（见图）.1.0.5.3箍筋设计.1.15.4弯起钢筋设计1.1六、全梁承载力校核.14.七、梁最大裂缝宽度验算.14.八、梁最大挠度验算.15.8.1冈U度计算 1.58.2计算人群荷载和汽车荷载（不计冲击力）作用下梁的挠度17.8.3计算结构恒载弯矩作用下梁的挠度 .1.7.1.88.4荷载短期效应组合并考

2、虑荷载长期效应影响产生的长期挠度九设计依据.1.8亠、设计资料桥面净空：净一13+2 X1m设计荷载：公路一n级汽车荷载人群荷载 3.5kNm2结构重要性系数o =1.1材料规格钢筋：主筋采用HRB400钢筋，查表得抗拉强度标准值fsk=400MPa抗拉强度设计值fsd =330MPa弹性模量Es=2.0 105MPa相对界面受压区高度b = 0.53箍筋采用HRB335钢筋抗拉强度标准值fsk 二 335MPa抗拉强度设计值fsd =280MPa弹性模量Es =2.0 105MPa混凝土 :主梁采用C30混凝土抗压强度标准值fCk =20.1MPa抗压强度设计值fcd =13.8MPa抗拉强

3、度标准值加=2.01MPa抗拉强度设计值ftd =1.39MPa弹性模量Ec =3.0 104MPa结构尺寸T型主梁：标准跨径21.00m计算跨径：20.50m主梁全长：20.96m横断面尺寸如图：图1.1 T形梁截面尺寸（尺寸单位：mm ）设计内力标准值见表：设计内力标准值引起内力的内力值'、恒载（KN m）车辆荷载（KN m）人群荷载（KN m）备注跨中弯矩Md,L，21197.81128.2112.1车辆荷载引起的弯矩已 计入冲击系数，1+卩L/4处弯矩MdA4898.4871.885.7支点剪力Vd,0245.4343.6跨中剪力V叫109.7=1.19弯矩组合设计值：跨中截面

4、：Md =1.2>d197.8+1.4>d128.2+0.8>d.4"12.1 =3142.39kNm d，l2L/4截面：Md,H 剪力组合设计值：支点截面：Vd,0 =1.2 x 245.4 +1.4 x 343.6 = 775.52kN跨中截面：Vd,p 三、钢筋选择根据跨中截面正截面承载力极限状态计算要求 ，确定纵向受拉钢筋数量。 拟采用焊接钢筋骨架配筋，设= 90mm，则h0 =1100 - 90 = 1010mm， hf =(120 160)/2 =140mm。翼缘计算宽度bf按下式计算，并取其中较小者：'1bf20500 =6833.33mm

5、；3bf 空 1780 mm ；bf 12hf =240 12 120 = 1680mm故取 bf =1680 mm首先判断界面类型：°Md 乞 fcdbfhf（ho 一?）20M d =1.1 3142.39 =3456.63kN> fcdb；hf（hh-H 13.16812 f12O120 L 3171.57km2i2丿故应按第二类T型梁计算。确定混凝土受压区高度：Ix'' hfoMd =fcdbx(h。) - fcd(bf -b)hf(ho -)2 2解得 x =2O2.87mmx - bho = O.53 12OO = 636mm且，x hf =12Om

6、m将所得x值带入下式求得所需钢筋截面面积为：fcdbx fcd (bf -b) h'f 13.8 24O 2O2.87 13.8 (1680-240) 12O -fsd3302=9262mm采用四排焊接骨架，选用1232(外径35.8mm)，供给As=1 2汇8 0 4 = 29m6n5,钢筋截面重心至截面下边缘的距离as =3O 2 35.8 =1O1.6mm，梁的实际有效高度hO 二 13OO -as 二 13OO -1O1.6 = 1198.4mm。截面最小宽度bm 下2 n 3 O53 m5 m8 b o23 m 9m.O24 O四、跨中截面正截面承载力复核fsd A; 一 f

7、cd (bf b) hfX =由下式确定混凝土受压区高度，得:fcdb13.8 240x = 241.54mm ： bh0 = 0.53 1198.4 = 635.15mm= 330 9650.4 -13.8(1680-240)120 = 241.54mm hf = 120mm将X值带入下式X歸心0) fcd(bb)hf(h0241 54120-13.8 240 241.54 (1198.4) 13.8 (1680-240) 120 (1198.4)2 26=3251.60 10 N mm=3251.60KN m0Md =1.1 3142.39=3456.63 KN mxhffcdbx(h0

8、-) fcd(bf -b)hf(h。-)- °Md22承载力满足要求。五、斜截面抗剪承载力计算5.1抗剪强度上、下限复核对于腹板高度不变的等高度简支梁，距支点h/2处的第一个计算截面的截 面尺寸控制设计，应满足下列要求：0.50X0” ftdbh。JVd 兰 0.51"0=f7bh。根据构造要求，仅保持最下面两根钢筋通过支点，其余各钢筋在跨间不同35 8位置弯起或折断。支点截面的有效高度h0 =1300-（30 -）=1252.1mm，将有 关数据带入上式得：0.51 x10jTCU7bhD =0.51 疋10 v 極沢 240 汉1252.1 =839.42 KN0.50

9、 10ftdbh。= 0.50 10” 1.39 240 1252.1 =208.85KN距支点h / 2处剪力的组合设计值 °Vd二809.69 KN得:208.85 ： 809.69 ： 839.42计算结果表明，截面尺寸满足要求，但应按计算要求配置箍筋和弯起钢筋。5.2设计剪力图分配（见图）支点剪力组合设计值%Vd,o =1.1 汉 775.52=853.07 KN跨中剪力组合设计值Y°Vd,L/2 =1.1 "53.58=168.94 KN其中 °Vd 乞0.50 10ftdbh。=0.50 10； 1.39 240 1198.4 =199.89

10、KN部分可不进行斜截面承载力计算，箍筋按构造要求配置。不需要进行斜截面承载力计算的区段半跨长度为：/20500199.89 一168.94 = 463.71mm2853.07 -168.94距支点=1300650mm处的设计剪力值为：Vd厂809.69kN应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为0.6Vdi=485.81 KN应由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为0.4Vdi=323.88 KN5.3箍筋设计由公式确定箍筋配筋率：sv 二0.6Vdi严3 汽 O.45>dO，bho2/2 + 0.6卩卩盂d sd .v式中：纵向钢筋配筋百分率,按3C32 (As=2412.6 mm 2)伸入支

11、点计算,A2412 6可得：p=100 2100-=100=0.803bh0240X252.75:-3 受压翼缘影响系数，取1.1fsd,厂-箍筋抗拉强度设计值，取fsd,v=280MPa485.81/ 2 0.6 0.80, 30 2801.1 0.45 10” 240 1252.1-=0.0028 - ?sv,min =0.0018选用直径为10mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积Asv1 =78.54mm 2,箍筋间距SvnAsv1sv2 78.54240 0.0028二 233.75mm取 q 二 200mm。在支撑截面处自支座中心至一倍梁高的范围内取 sv = 100mm5.4弯起钢筋

12、设计根据桥规(JTG D62)规定，计算第一排弯起钢筋时，取用距支座中心处h/2处，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，即Vsb1 =0.4Vdl =323.88kN。第一排弯起钢筋的截面面积由公式求得：Vsb10.75 10 -fsd sin vs323.880.75 10 330 0.7072= 1850.93mm由纵筋弯起3C32提供的 忑1 =2413 mm计算第二排弯起钢筋时应取第一排弯起钢筋起弯点处(即距支座中心x1=1300-(44 22.7 30 2 35.8) =1131.7mm，其中 44mm 为架立钢筋的净保护层厚度，22.7mm为架立钢筋的外径，30mm为纵向钢筋的

13、净保护层厚 度，35.8mm为纵向钢筋的外径)，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计 值，由图按比例关系求得Vsb2 = 303.55kN。第二排弯起钢筋的截面面积为：2二 1734.74mmVsb2=303.550.75 10 "fsd sin，s = 0.75 10” 330 0.707由纵筋弯起的2C32钢筋，加焊C25钢筋，提供的Asb2二2099.3mm2计算第三排弯起钢筋时，应取第二排弯起钢筋弯点处(即距支座中心x2 =x1 h2 =1131.71300-(4422.730 3 3毛)2227.)mm 应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例关系求得Vsb3 =

14、267.07kN。第三排弯起钢筋的截面面积为：Asb3=1526.3mm2Vsb3二267.070.75 10； fsd sinl = 0.75 10” 330 0.707由纵筋弯起的C36钢筋，加焊2C25钢筋，提供的Asb 1786mm2计算第四排弯起钢筋时，应取应取第三排弯起钢筋弯点处(即距支座中心x3 =x2 h3 =2227.61300-(4422.7 30 3 35.8尸 3323.5mm)，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得Vsb4二230.59kN。第四排弯起钢筋的截面面积为：230.59Asb4 233= 1317.8mm0.75 10 fsd sinrs

15、0.75 10 330 0.707计算第五排弯起钢筋时，应取第四排弯起钢筋弯点处（即距支座中心由纵筋弯起2C32钢筋，提供的：Asb4 = 1608mm2x4 =x3 h4 =3323.51300-(4422.7 304 35£)4383.6mm 应由弯起钢 筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得Vsb5 =195.30kN。195.3第五排弯起钢筋的截面面积为：Asb523=31116.1mm0.75 10 fsdSins0.75 10330 0.707由纵筋弯起C32和加焊的2C20钢筋提供的：2Asb5 = 1432.4mm计算第六排弯起钢筋时，应取第五排弯起钢筋弯点处（

16、即距支座中心x5 =x4 h 5 =4383.61300-(4422.7304 35封 5443.7mm应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得Vsb6 =160.0kN 。第六排弯起钢筋的截面面积为：Asb6160233= 914.4mm0.75 10 fsd sinrs0.75 10330 0.707第六排弯起钢筋采用加焊3C20的钢筋，提供的:2Asb6 二 943mm计算第七排弯起钢筋时，X6=6503.8mm,应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值从图按比例求得Vsb7=124.71 KN，第七排弯起钢筋的截面面积：124.712 二3= 712.7mm0.75 10

17、fsds ins 0.75 10330 0.707第七排弯起钢筋采用加焊的3C20钢筋，提供的Asb943mm2。六、全梁承载力校核跨中截面所能承受的弯矩设计值 Mdu =3251.6kN m ,将其分成12等分，按 每次弯起的钢筋截面面积之比，近似求得钢筋弯起后各截面所能承受的弯矩设 计值。从全梁承载力校核图（见附图）可以看出，钢筋弯起后各截面的正截面抗 弯承载力是足够的。各钢筋的弯起点距其充分利用点的距离（即图中 aa bb ccdd 及ee 两点间的水平距离）均大于h/2，故斜截面抗弯承载力也满足 要求。9650.4As七、梁最大裂缝宽度验算配筋率：s '0.0210bh0+(b

18、f b)hf240x1198.4+(1680 240)020受拉钢筋的应力Ms2099.64 106ss 一 0.92Ash " 0.92 9650.4 1198. 197.34MPa短期荷载作用：Ms =1197.8 0.7 1128.2 1.0 112.1 = 2099.64kN m长期荷载作用:Ml =1197.8 0.4 1128.2 0.4 112.1 =1693.92kN m现 G =1.0，C2-1 0.5 业二1 0.5 1693.92 -1.40，C3=1.0M s2099.64则最大裂缝宽度为：Wfk 二GC2C3 730 dEs (0.28 10197 34=

19、1.0 1.40 1.05()2汉 1050.28+10 0.0210= 0.175mm 三Wfk = 0.2mm30 32因此，最大裂缝宽度符合要求八、梁最大挠度验算8.1刚度计算：'EsEs 2 105Ec 一 3 104= 6.67截面混凝土受压区高度为' 22bfXEsAs-X)1 1680 x2 =6.67 9650.4 (1198.4-x)2得到：x = 267.14mm h f = 120mm故为第二类T形截面AsAs h'f(bfb)这时换算截面受压区高度为x :b6.67 9650.4 120 (1680 -240)400-988.22： esAs%

20、(bf -b)h'fb_ 2 6.67 9650.4 1198.4(1680 - 240) 1202240= 729223.44x A2 B - A二 988.22729223.44 -988.2I= 318.3mm >h f =120mm开裂截面的换惯性矩Icr为:1 crb'fx3 (bf b)(xh'f)3EsAs (h0 'X)33331680 318.3(1680 -240)(318.3 -120)26.67 9650.4 (1198.4-318.3)364= 64174.67 10 mmT梁的全截面换算截面面积A0为：2Ao =240 1300

21、 (1680 - 240) 120(6.67 -1) 9650.4 = 539517.77 mm受压区高度x为:1 2 1 2(1680-240) 120 (516.651202)2 (6.67-1) 9650.4 (1198.4-516.65)2240 13002(1680-240) 1202 (6.67-1) 9650.4 1198.4= 1.1 10I-bh* 3 bh(-x)2 -(bf -b)h3 (bf 一b)hf(x-V)2 * C Es -1)As(hx)mm 2 12 2全截面抗弯刚度：411152Bo =0.95Ecl0 =0.95 3.0 101.1 10 -3.14 1

22、0 N mm开裂截面抗弯刚度：Bcr 二 Eclcr =3.0 10121300213 64174.67 10240 1300240 1300 (516.65)(1680-240) 120 =1.93 1012 2 12N mm2全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩为：11W083= 1.4 10 mm1.1 101300 -516.65全截面换算受拉区边缘的弹性抵抗矩为：1 ' 2 1 ' ' 2So rqbfX -q(bf -b)(x hf)12121680 516.652(1680- 240)(516.65 -120)2= 1.11 108mm3塑性影响系数为：2S。W02 1.11 1081.4 108-1.59开裂弯矩:8 8Mcr = FftkW0 =1