单跨11m简支空心板梁配筋设计

1、混凝土结构设计原理课程设计题目单跨11m简支空心板梁配筋设计学院（系）：交通学院专业班级：工程结构分析1002班学生姓名：葛翔指导教师：雷建平2013年1月7日目录、 总说明21、标准及规范22、横断面布置 23、空心板截面尺寸 3二、计算空心板截面几何特性31、 毛截面面积计算 32、毛截面重心位置 33、毛截面惯性矩计算 4三、梁内力计算。41、 永久作用效应计算 42、可变作用效应计算 53、内力组合 8四、跨中截面纵向钢筋设计91、 截面设计 92、截面复核 11五、腹筋设计。121、弯矩图122、弯起钢筋 123、箍筋设计 13六、挠度和裂缝验算。141、弯曲裂缝宽度计算 142、挠

2、度计算 153、预拱度设置 18七、CAD制图简支空心板梁配筋设计一、总说明1、标准及规范标准桥梁跨径：11m计算跨径：10.4m设计荷载：公路-II级桥面宽度：净 13+2 0.50m结构重要性系数：1.0环境条件：n类一期恒载 q$=10.4kN/m 二期恒载 q=5kN/m。可变作用按材料力学方法计算后，数值乘0.62。（车道荷载见规范）规范公路工程技术标准 JTG B01-2003公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004 （简称通规）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004 （简称预规）参考资料结构设计原理第二版（人民交通出版社2010.4 ）主要材料混凝土

3、： C40普通钢筋：主筋采用 HRB400钢筋，其他用 R235钢筋2、横断面布置IUQiQioiaoroOIOIO13、空心板截面尺寸将板的横截面做成空心的称为空心板（kong xing ban） hollow slab ）。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便。伍二0一一4/_打_士 民空心板截面形状(cm二、计算空心板截面几何特性i毛截面面积计算A 70 99 83.72 47.186 - 67 (83.7 7) 43 67 1 5 10 2 47 5 3448cm2360222、毛截面重心位置截面有一铅直对称轴，其形心必然在这一对称轴上，因而只需确定形心在对称轴上的位置就能确定截

4、面形心的位置。把截面看成矩形减去内的部分，以底边作为参考轴，则2A,70 99 6930cmZ1 70 / 2 35cm2 47.186 112A283.767 (83.7 7) 43 67 5 10 2 47 5 3443cm36022- 1Z2(70 7 8) 8 35.5cm2 2整个截面形心C的坐标为：AZ A2z2 6930 35 3443 35.5 一Z 亠134.5cmA6930 34433、毛截面惯性矩计算空心板截面对其重心轴的惯性矩为：(用有限元软件计算得)64I 4431255.20414.4 106cm4空心板截面对其中心轴的惯性矩为：(用有限元软件计算得)4I 2035

5、369.3778 cm空心板截面的抗扭刚度可简化为下图所示的箱型截面进行近似计算7：70115E18：67 .16 .991-2 24b h4 99270211 2h bt1 t2tcc11997 825.44 iu cm7016抗扭刚度为：It三、梁内力计算。1永久作用效应计算（1）空心板自重：G 10.4KN/m（ 一期恒载）（2）桥面系自重Gn 5KN / m（二期恒载）所以空心板每米总重力为：G Gn G 10.4+5 15.4KN/m由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算结构见下表作用种 类作用/(KN/m)计算跨 径/m作用效应-弯矩M/KN- m作用效应-剪力V/KN跨中1/4

6、跨支点1/4跨跨中G10.410.4140.61105.4654.0827.040G n510.467.650.726130G15.410.4208.21156.1680.0840.0402、可变作用效应计算设计荷载为公路一n,车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值 Pk为:qk 7.875KN/m360 180计算弯矩时：R50 5（10.4 5） 180 75 162即计算剪力时:R 1.2 160.2 192.24 r(Vd故符合要求(2) 下限，检查是否需要根据计算配置箍筋Vd = 302.60 KN( a =1 )V d 1.250.510-3 a ftdbho=i.250.5

7、10-3 1.39334 655=190KN不满足按构造要求配筋。=100.6/ (334 X 100 ) =0.301% p min(R235 时为 0.18%)(3) 箍筋构造取R235钢筋8的双肢箍筋。箍筋截面积，Asv 2Asv1 =250.3=100.6mm 2箍筋的间距不应大于400mm 且不大于0.5h，贝U取 100mm ,p sv =Asv/bs v箍筋布置采用等距离布置。P 1000.301SV2 2230-210 6 2 0.6P fUkfsvAsvbg268.6mm12 12 1.12 0.56 10 6 20.6 0.301、30 100.6 195 334 6552

8、22912现取 Sk 300mm 1/ 2h 350mm以及 400mm,但 p sv=Av/bs v=100.6/ (334 X 300) =0.1003% 0.18% 且小于 1/2h 和 400m.综上所述，在支座附近 700mm范围内，设计箍筋间距为 100mm其余区段箍筋间距 为250mm采用直径为8mm的双肢箍筋。注：根据构造要求近梁端第一根箍筋设置在距端面一个混凝土保护层厚度距离处。六、挠度和裂缝验算。1、弯曲裂缝宽度计算ss“ 30 d 、AWfk c1c2c3()bh b b hEs 0.28 10bh0bf b hf式中g 钢筋表面形状系数，对于带肋钢筋， S=1.0 ；C

9、2 作用(或荷载)长期效应影响系数，C2 1 0.5Nl / Ns其中Nl和Ns分别为按照作用(或荷载)长期效应组合和短期效应组合计算的内力值(弯矩或轴向力)；C3=1.15 ,其他受弯C3 与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时,构件 C3=1.0 ；ss 钢筋应力，按ssM0.87心计算;0.02，取=0.02d 纵向受拉钢筋直径（mr）纵向受拉钢筋配筋率；对钢筋混凝土构件，当bf 构件受拉翼缘宽度；h彳一一构件受拉翼缘厚度Ms 作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向弯矩值。（1 ）钢筋应力 ss的计算ssMs6398.64 100.87 As ho 0.87 4908 66

10、5140.4Mpa90 174%A4908bh0bf b hf 334 665 990 334预规小于 0.6%取 0.6% ,1.74%0.6%,取 1.74%（2）短期静活载作用下的弯曲裂缝宽度Wfkss (_30Es (0.28d101.0 1.0 1.0140.42 10530250.28100.001740.137 mm0.2 mm（3）长期荷载作用下的弯曲裂缝宽度392 0c2 1 0.5Nl / Ns 1 0.51.372l s529.84Wk 0.012 1.37 0.01mm 0.2mm由此可见，弯曲裂缝宽度在短期、长期荷载作用下均满足要求。2、挠度计算荷载短期效应作用下的跨

11、中截面挠度按下式近似计算：aEs5I號 MSMsL529.84CNgm10.4mB(Mcr)2 B0(兀)B(1) T形梁换算截面的惯性Icr和10计算截面类型的判断代入数据,bfX22ngAs hx2x 4908 7.413665 x187 mm hf 84mm属于第二类T型梁,这时受压区高度 x可由规范中公式求得,A aisAs hf (bf1 b)b7.143 4908 84(990 334)334o2aEsAsh。(bf1b) hf2B270b2 7.143 4908 665 (990 334)842334153460x . A2 B A2702 153460 270205mm hf

12、( 84 mm)开裂截面的换算截面惯性矩I cr为I cr3bfX3bfb xhf3990 20533aEsAs(h。3990 334 205 849554.8 1064 mmT梁的全截面面积A0为Ao bh (bf b)hfEs 1)Asx)27.143 4908655 205 2334 700 (9902319054mm334) 84 (7.1431) 4908受压区高度x为1 334 7002 x1 990 334 842(7.143 1)4908 655319054333mm全截面换算惯性矩Io为bh(h x)22hf 2(bf b)hf(x )(aEs 1)As(h02bf b3hfx)2丄 334 7003 33412700350333 2右(990 334)843(990 334) 843331.75 1010mm4242(7.143 1)24908655 333(2)计算开裂构件的抗弯刚度全截面抗弯刚度B00.95EcI0 0.95 2.8 1041.75 10104.65 10 N.mm2开裂截面抗弯刚度BcrEcIcr 2.8 104 9554.81062.68 1014N.mm2全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩为耐&翳十1073 mm全截面换算截面的面积矩为1 2 1So = bf x - bf -b2 21 2 1 =990 333 -2 2=