混凝土结构设计基本原理-课程设计书

中南大学混凝土结构设计基本原理课程设计书姓 名：班 级：学 号：指导老师：目 录第一部分 课程设计任务书设计资料 2第二部分 主梁的设计计算（一）荷载计算与组合 4（二）截面内力计算 4（三）纵向受力主筋计算 5（四）腹筋计算，弯矩包络图和材料图 7（五）跨中截面裂缝宽度计算 8（六）跨中截面挠度计算 9第三部分 道碴槽板的设计计算（一）荷载计算与组合 10（二）截面内力计算 10（三）配筋计算 11（四）钢筋、混凝土应力检算 11（五）裂缝宽度验算 12第四部分 材料表材料表 142第一部分 课程设计任务书设计内容：一钢筋混凝土工形截面简支梁，承受均布恒载g=48kN/m(含自重)，均布活载q=76kN/m，均不考虑分项系数与冲击系数；计算跨度12~16m（具体见下表），截面尺寸如下图所示。箍筋采用Q235级。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。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、架立筋、纵向水平及联系筋的布置和主筋大样图。7）材料表。材料与跨度选择：砼钢筋梁跨度mC35HRB335161412153C40HRB33516141215C45HRB40016141215C50HRB40016141215参考规范：《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005）》截面尺寸图：梁截面单位：毫米(mm)本课程设计参数选用：梁跨度L=12m受拉纵筋为HRB335混凝土为C354第二部分 主梁的计算一．荷载计算与组合截面受力情况为：均布恒载均布活载

48(kN/m)p76(kN/m)总荷载Q q p 124(kN/m)如下图：主梁荷载分布图（mm）二．截面内力计算跨中弯矩M1ql22232kNm81.A截面剪力VA Q12/2 744(kN)弯矩MA 052.B截面剪力VBQ9/2558(kN)弯矩MB2232Q4.54.5/2976.5(kNm)3.C截面剪力VCQ6/2372(kN)弯矩MC2232Q33/21674(kNm)4.D截面剪力VDQ3/2186(kN)弯矩MD2232Q1.51.5/22092.5(kNm)5.E截面剪力VE Q 0 0(kN)弯矩MA 2232 Q 0 0/2 2232(kNm)三．纵向受力主筋计算梁的净保护层厚度取为 35mm，梁的受力钢筋采用 HRB335，查规范TB10002.3--2005，得180Mpa,Es2.15，混凝土采用s10MpaC35,查规范TB10002.3--2005得，b11.8Mpa（弯曲受压）,Ec3.4104Mpa；取n15(桥跨结构)。由规范 TB10002.3--2005，此梁有梗肋，且梗肋坡度为tan

120 3 1800 20 3

， 板 与 梗 肋 相 交 处 板 的 厚 度 为hf 240 h/10 190(mm)可按T形截面计算。配筋试算（控制截面为E截面）梁高较高，为1900mm，假设受力主筋按二排布置，取6a353050,则h01900a1810(mm)90(mm)2取zh0hm22AsMz22320000007085.7(mm2)s1801750采用14Φ28，实际As 8620mm2，布置两排验算应力假定中性轴在翼板，按bfh的矩形计算86200.25%0.15%19001810n150.25%0.038x(0.038220.0380.038)1810434.9mm120mm中和轴在腹板内。与假定不符，重新计算x值。由sas1得11900x21(1900300)(x120)2158620(1810x)22解得x597.6mm11900597.631(1900300)(597.6120)3y33mm11(19001900597.62300)(597.6120)222z1810597.6491.51703.9mms2232106152.0Mpa180Mpa86201703.9smax1521900597.660155.8Mpa180Mpa1810597.6c152.0597.64.99Mpa11.8Mpa151810597.6由以上计算，跨中主筋、混凝土应力均满足规范要求。7四、腹筋计算，弯矩包络图和材料图需计算配置的腹筋区段长度查规范TB10002.3—2005有：对于C35混凝土有箍筋及斜筋时主拉应力的最大容许值无箍筋及斜筋时主拉应力的最大容许值

[tp1]Mpa2.25[tp2]Mpa0.85梁部分长度中全由混凝土承受的主拉应力最大值[tp3]Mpa0.42由于是等截面梁，所以最大剪应力发生在 A支座处，主拉应力07440001.4555Mpa，1703.9在[tp1]与[tp2]之间，取一半按计算配置腹筋。由下图（Mpa）（mm）：需按计算配置腹筋的区段为 L腹=6(1.45550.42)4.2686mm1.4555箍筋设计8箍筋采用Q235，按规范[s]130Mpa，并采用双肢箍筋（nk=2）。直径dk10，间距Sk300mm，沿梁长等间距分布。所以箍筋承担的主拉应力为：2102130k40.2269Mpa300300箍筋除了承受斜拉力外，还起到联系受压区和受拉区的作用，并将受拉主筋和架立钢筋联成钢筋骨架以便利施工， 因此，即使按计算不需设置箍筋的区段，通常也要按构造要求设置箍筋。 箍筋的最终布置见附图。斜筋设计1.22860.91313034.3024268.6AW3034.33003576.0mm22180弯起纵筋根数nw35765.81，取n=6。615.8布置斜筋时，应使各斜筋承受斜拉力的大小相等， 或与其截面积成正比,这样就必须相应地确定各斜筋起弯点的位置。斜筋起弯点的确定，本设计中采用作图法（详见附图） 。4，弯矩包络图和材料图布置好斜筋后，还应检查纵筋弯起后所余部分能否满足各截面抗弯的要求，通常画出材料图和弯矩包络图， 当材料图和弯矩包络图选用相同的比例尺并重叠画在一起时，要求前者覆盖住后者（详见附图）。91900 597.6 601.02471810 597.6梁截面纵筋所容许承载的最大弯矩：86201801703.9M2580Mpa1.0247梁一般截面剪力验算（由对称原理，只需验算 1/2梁）：E截面剪力为零，不需验算； C截面主拉应力为 0.7278，只需按构造配筋。五、跨中截面裂缝宽度计算与上翼缘板裂缝宽度的计算公式相同，假设该桥环境为一般大气且无防护措施，即 f 0.20，可得K10.8K210.313680.58641.377422322232Acl2ab290700126000mm2ZnAsl14615.80.0684Acl126000hx1900597.61.0742h0x1810597.6f0.81.37741.0742152.0(8080.428)0.13140.202.11050.0684即该桥满足裂缝宽度要求六、跨中截面挠度计算1.查规范TB10002.3—2005有[f] l 。800钢筋混凝土受弯构件挠度计算公式：Ml2fEI0式中 —与荷载形式，支撑条件有关的系数，如均载简支梁跨10中5；48E—计算受弯构件挠度的弹性模量， E 0.8Ec；Ec—混凝土的受压弹性模量；I0—换算截面的惯性矩，对于静定结构，不计受拉混凝土，计入钢筋，对于静不定结构，包括全部混凝土，不计钢筋。跨中截面l1200015f800548nEs2.11057.950.8Ec0.83.3104I011900597.631(1900300)(597.6120)37.958620(1810597.6)2331.7781011mm4E0.8Ec0.83.31042.64104Mpaf523221061200027.4215480.641041.7781011由以上计算，跨中截面裂缝宽度与挠度均满足规范要求。第三部分 梁上翼缘板的设计一．荷载计算与组合（取 1m板宽计算）恒载均布恒载g 48/1.9 25.263(kN/m)活载均布活载q 76/1.9 40.0(kN/m)11总荷载总荷载Q q g 65.263(kN/m)如下图：上翼缘板荷载分布图（mm）二．截面内力计算1.A截面剪力VA Q 0.4 26.105(kN)弯矩MA Q 0.4 0.4/2 5.221(kNm)2.B截面剪力VB Q 0.8 52.210(kN)弯矩MB Q 0.8 0.8/2 20.884(kNm)三．配筋计算板的净保护层厚度取为 35mm，板的受力钢筋采用 HRB33510，查规范，得s 180Mpa,Es 2.1105Mpa，混凝土采用 C35，查规范 TB10002.3--2005得， b 11.8Mpa（弯曲受压）,Ec 3.3 104Mpa；取n=15（桥跨结构）。配筋试算（控制截面为B截面）12h=240mma35540(mm)0,h=240-40=200mmnc1511.80.4958nc1511.8180sM20.8841062AS0.4958)694.96mmS(1)h0180(120033钢筋配置钢筋根数n694.968.85，取n10则78.5实际钢筋面积AS实 785mm27850.39% 0.15%103 200四.钢筋、混凝土应力验算查规范TB10002.3—2005有 min 0.15%。B截面配筋率As785.40.15%bh010000.39%min200n150.39%0.0590.059220.0590.0590.290mmM20.884106s0.290147.3Mpa180MpaAS(1)h0785(1)20033147.30.29011.8Mpac4.01Mpa10.290A截面h0140mm，配筋率As785.4min0.15%bh00.56%1000140n150.56%0.0840.084220.0840.0840.334mm13M5.221106s53.5Mpa180MpaAS(1)h0785(10.334)1403353.50.33411.8Mpac11.79Mpa150.334五．裂缝宽度验算1.查规范TB10002.3—2005有保护措施[wf] 0.20mm。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：fK1K2s8080.4d(mm)Esz其中：K1—钢筋表面形状影响系数。对于螺纹钢筋 K1 0.8；K21M10.5M2MMM1—活载引起的弯矩； M2—恒载作用引起的弯矩。—全部计算荷载作用引起的总弯矩—系数，对光面钢筋取 0.5，对带肋钢筋取 0.3（此处取0.3）；—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可分别采用1.1和1.2；d为受拉钢筋的直径(mm)—受拉钢筋重心处钢筋应力Es—钢筋的弹性模量，取 Es 210103MPaz—受拉钢筋有的效配筋率，z(n11n22n33)As1，其中：Acln1、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1=1.0，两根一束2=0.85，三根一束3=0.70板中均为单根钢筋，zn11As1AsAcl2ab14—受拉钢筋重心至混凝土边缘的距离B截面K10.8K21.3774Acl2ab24010008104mm2ZnAsl7850.0098Acl80000hx24057.91.28h0x20057.9f0.81.37741.28147.3(8080.410)0.19910.202.11050.00985. A截面hx18046.8h0x1401.4346.8f0.81.37741.4353.5(8080.410)0.08060.202.11050.0098由以上计算，钢筋、混凝土应力与裂缝宽度均满足规范要求。1516材料表编图示直径每根长数量总长（m）每米重总重（kg）备注号（mm）（m）（根）（kg/mN）1Ф2810.064110.064梁内主筋2 12.402 1 12.4023 13.528 2 27.0564 15.714 2 31.428512.050448.200612.110448.440Ф28小计177.594.83857.767Ф81.7264272.492下翼缘箍筋911.91820238.36腹板纵向水平筋1011.90012142.8下翼缘及板内分布筋17编图示直径每根长数量总长（m）每米重总重（kg）备注号（mm（m）（根（kg/mN）））111.7404069.6板底钢筋Ф8小计523.2520.395206.688Ф60.290246.96腹板联系筋Ф6小计6.960.2221.5512Ф101.810120217.2板内主筋1311.890223.78梁内架立筋143.94040157.6腹板箍筋Ф10小计298.580.617245.921819202122基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用24基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430