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鋼筋混凝土簡支梁橋主梁配筋設計課 程 設 計 班 級 1090 學 號 120090850 姓 名 指導教師 成 績 三江學院土木工程學院2011年12月2012年1月鋼筋混凝土T形梁橋主梁設計資料某公路鋼筋混凝土簡支梁橋主梁結構尺寸。標準跨徑：20.00m； 計算跨徑：19.50m； 主梁全長：19.96m；梁的截面尺寸如下圖（單位mm）：計算內力使用階段的內力跨中截面計算彎矩(標準值)結構重力彎矩：M1/2恒878.72KNm；汽車荷載彎矩：M1/2汽6057.28 KNm (未計入沖擊系數(shù))；人群荷載彎矩：M1/2人75.08 KNm；1/4跨截面計算彎矩（設計值）Md,1/41867.00 KNm；（已考慮荷載安全系數(shù)）支點截面彎矩Md0=0，支點截面計算剪力(標準值)結構重力剪力：V0恒230.75KN；汽車荷載剪力：V0汽197.80KN (未計入沖擊系數(shù))；人群荷載剪力：V0人18.60KN；跨中截面計算剪力（設計值）跨中設計剪力：Vd，1/2=76.50KN（已考慮荷載安全系數(shù)）；主梁使用階段處于一般大氣條件的環(huán)境中。結構安全等級為二級。汽車沖擊系數(shù)，汽車沖擊系數(shù)1+1.292。施工階段的內力簡支梁在吊裝時，其吊點設在距梁端a=400mm處，而梁自重在跨中截面的彎矩標準值Mk，1/2=585.90 KNm，吊點的剪力標準值V0=110.75 KNm。材料主筋用HRB335級鋼筋fsd280N/mm2；fsk335N/mm2；Es2.0105N/mm2。箍筋用R235級鋼筋fsd195N/mm2；fsk235N/mm2；Es2.1105N/mm2。采用焊接平面鋼筋骨架混凝土為C30fcd13.8N/mm2；fck20.1N/mm2；ftd1.39N/mm2；ftk2.01N/mm2；Ec3.00104N/mm2。作用效應組合主梁正截面承載力計算主梁斜截面承載力計算全梁承載力校核施工階段的應力驗算使用階段裂縫寬度和變形驗算縱向構造鋼筋、架立鋼筋及骨架構造鋼筋長度計算鋼筋明細表及鋼筋總表第1章 作用效應組合1.1 承載力極限狀態(tài)計算時作用效應組合根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D602004）416條規(guī)定：按承載力極限狀態(tài)計算時采用的基本組合為永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相組合，其效應組合表達式為：跨中截面設計彎矩Md=GM恒+qM汽+qM人=1.0（1.2878.72+1.46057.281.292+0.81.475.08）=2237.00 KNm支點截面設計剪力Vd=GV恒+G1V汽+G2V人=1.2230.75+1.4197.801.292+0.818.601.4=655.51KN1.2 正常使用極限狀態(tài)設計時作用效應組合根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D602004）417條規(guī)定：公路橋涵結構按正常使用極限狀態(tài)設計時，應根據(jù)不同的設計要求，分別采用不同效應組合，作用效應短期組合作用效應短期組合為永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合，其效應組合表達式為：Msd=Mgk+11M11+12M12=8768.72+0.7607.28+1.075.08=1378.90 KNm作用長期效應組合作用長期效應組合為永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合，其效應組合表達式為：Mld=Mgk+21M11+22M12=878.72+0.4607.28+0.475.08=1151.66 KNm第2章 主梁正截面承載力計算2.1 配筋計算翼緣板的計算寬度bf根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第422條規(guī)定：T形截面受彎構件位于受壓區(qū)的翼緣計算寬度，應按下列三者中最小值取用。翼緣板的平均厚度hf =(150+90)/2=120mm對于簡支梁為計算跨徑的1/3。bf=L/3=19500/3=6500mm相鄰兩梁軸線間的距離。bf = S=1600mmb+2bh+12hf，此處b為梁的腹板寬，bh為承托長度，hf為不計承托的翼緣厚度。bf=b+12hf=200+12120=1640mm故取bf=1600mm判斷T形截面的類型設as=30+0.07h=30+0.071500=135mm ， h0=has=1500135=1365mm ；故屬于第一類T形截面。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第523條規(guī)定：翼緣位于受壓區(qū)的T形截面受彎構件，其正截面抗彎承載力按下列規(guī)定計算。求受拉鋼筋的面積As=5993mm2擬采用 832 的鋼筋，As=6434mm2主筋布置如圖1所示，主筋為兩片焊接平面骨架。每片骨架主筋的疊高為：35+435.8=178mm 20%6434=1287 mm2 ；支點截面的有效高度h0=has=1447mm ；根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第529條：矩形、T形和工字形截面受彎構件，其抗剪截面應符合要求。說明截面尺寸符合要求。3.2檢查是否需要按計算設置腹筋根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第5210條：矩形、T形和工字形截面受彎構件，符合下列條件時要求時則不需要進行斜截面抗剪承載力計算，而僅按構造要求配置箍筋?？缰校?.5010-3ftdbh0=0.5010-31.392001393=196.63KN Vdm=76.50KN 支點：0.5010-3ftdbh0=0.5010-31.392001447=201.13KN 2.5，取p中2.5p支100支0.56 h0/2=1429/2=715mm，滿足斜截面抗彎承載力要求。該排彎起鋼筋與梁軸線交點的橫坐標為9750664=9086mm大于該排鋼筋的理論不需要點的橫坐標8428 mm，說明梁的正截面承載力亦滿足要求。第二排彎起鋼筋（2N3）該排鋼筋的充分利用點的橫坐標為 3979mm，而該排鋼筋的彎起點的橫坐標為97502615=7135mm，說明彎起點位于充分利用點左邊，且兩點之間的距離為71353979=3156 mmh0/2=1411/2=706 mm，滿足斜截面抗彎承載力要求。該排彎起鋼筋與梁軸線交點的橫坐標為97501990=7760 mm大于該排鋼筋的理論不需要點的橫坐標6382 mm，說明梁的正截面承載力亦滿足要求。第三排彎起鋼筋（2N2）該排鋼筋的充分利用點的橫坐標為0 mm，而該排鋼筋的彎起點的橫坐標為97503869=5881mm，說明彎起點位于充分利用點左邊，且兩點之間的距離為5881 mmh0/2= 1393/2=697mm，滿足斜截面抗彎承載力要求。該排彎起鋼筋與梁軸線交點的橫坐標為97503279=6471 mm大于該排鋼筋的理論不需要點的橫坐標3979 mm，說明梁的正截面承載力亦滿足要求。經(jīng)上述分析判斷可知，初步確定的彎起鋼筋的彎起點位置的正截面抗彎承載力和斜截面承載力均滿足要求。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第9311條：簡支梁第一排彎起鋼筋的末端彎折起點應位于支座中心截面處，以后各排彎起鋼筋的末端彎折點應落在或超過前一排彎起鋼筋彎起點截面。同時，為了節(jié)約鋼筋，從而達到安全、經(jīng)濟、合理，應使抵抗彎矩圖更接近于設計彎矩圖。擬作如下調整：彎起鋼筋調整表編號理論斷點橫坐標(mm)充分利用點橫坐標(mm)充分利用點+h0/2橫坐標(mm)原彎起點橫坐標(mm)擬調彎起點橫坐標(mm)4975082488972伸入支座38248638270798425842526382397946857135642513979069758813865如圖6所示：跨中部分增設 2對 2 18的斜筋。222主梁中心線理論支承線彎矩包絡圖修改后抵抗彎矩圖修改前抵抗彎矩圖4.2 斜截面抗剪承載力復核斜截面抗剪承載力復核原則根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第527條：矩形、T形和工字形截面受彎構件，當配有箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪承載力驗算采用下列公式：根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第528條：進行斜截面承載力驗算時，斜截面水平投影長度C應按下式計算：C=0.6mh0。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第526條：計算受彎構件斜截面杭剪承載力時，其計算位置應按下列規(guī)定采用：距支座中心h/2處截面；受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處截面；錨于受拉區(qū)的縱向鋼筋開始不受力處的截面；箍筋數(shù)量或間距改變處的截面；構件腹板寬度變化處的截面。斜截面抗剪承載力復核距支座中心h/2處的截面（x= 9.00 m）經(jīng)試算取斜裂縫頂端位置橫坐標為7.553 m。 m=Mx/Vxh0= 3.0C=0.6mh0= 0.61.191.429=1.026m 在此斜截面水平投影長度范圍內，同一彎起平面與斜截面相交的彎起鋼筋為2N3 (232),斜筋有2N6 (218),Asb= 2010 mm2。配箍率為：縱筋配筋率為：（與斜截面相交的縱筋為232 ）p=100= 1000.0056=0.56 2.5 第一排彎起鋼筋彎起點處的截面（x=8.425m）經(jīng)試算斜裂縫頂端位置橫坐標為6.996 m。 m=Mx/Vxh0= 3.0C=0.6mh0=0.61.561.411=1.324m 在此斜截面水平投影長度范圍內，同一彎起平面與斜截面相交的彎起鋼筋為2N3(232),斜筋有2N6 (2168) ，Asb= 2010 mm2。配箍率為：縱筋配筋率為：（與斜截面相交的縱筋為 432）p=100=1000.0113=1.13 3.0取m=3.0C=0.6mh0=0.631.393=2.507m在此斜截面水平投影長度范圍內，同一彎起平面與斜截面相交的彎起鋼筋為2N2(232),斜筋有2N5 (218) ，Asb= 3619 mm2。配箍率為：縱筋配筋率為：（與斜截面相交的縱筋為632 ）p=100=0.0171100= 1.71 3.0取m=3.0C=0.6mh0=0.631.393=2.507m在此斜截面水平投影長度范圍內，同一彎起平面與斜截面相交的彎起鋼筋.斜筋都沒有。 錨于受拉區(qū)縱向鋼筋開始不受力的截面 由于受拉鋼筋不受力，所以受拉承載力等于受壓承載力fcd bfx=ftd(h-x)b+(hf-x)(bf-b)ftd13.8 1600x=1.39（1500-x）200+(120-x)(1600-200)1.39 得x=27mmhf(=120mm) 第一類T型截面Mu= fcd bfx(h-x/2) =13.8160027（1300-27/2） =886.19 KNm 886.19=2230.98(1-4x2/195002) 得x=7570mm 所以對距梁跨中x=7570mm的鋼筋復核 ，經(jīng)驗算取斜裂縫頂端位置橫坐標為8008-1429=6141mmm=Mx/Vxh0= 3.0C=0.6mh0= 0.62.1811.411=1.846m 在此斜截面水平投影長度范圍內，同一彎起平面與斜截面相交的彎起鋼筋2N2（232），斜筋2N5（218）2N6（218）, Asb= 2412 mm2配箍率為：縱筋配筋率為：（與斜截面相交的縱筋為432 ）p=100= 1.31 2.5取p=1.31箍筋數(shù)量或間距變化處的截面位置（x= 8.000 m）經(jīng)試算取斜裂縫頂端位置橫坐標為 8000-1429=6571mm。m=Mx/Vxh0= 3.0C=0.6mh0= 0.61.8651.411=1.579m 在此斜截面水平投影長度范圍內，同一彎起平面與斜截面相交的彎起鋼筋為 2N3（232）；斜筋2N6（218），Asb= 2010mm2。配箍率為：縱筋配筋率為：（與斜截面相交的縱筋為432 ）p=100= 1.31 hf= 120 mm說明為第二類T形截面，重新計算x0。（bfb）hf (x0hf /2)+bx20/2=ESAs(h0x0)（1600200）120 (x0120 /2)+200x20/2=6.6676434s(1393x0)x0=290.98 mmhf= 120 mm開裂截面慣性Icr=bfx30/3(bfb)(x0hf)3/3+ESAs(h0x0)2= 1600290.983/3(1600200)(290.98120)3/3+6.6676434(1393290.98)2 =6.29011010 mm4 正應力驗算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第724條：鋼筋混凝土受彎構件正截面應力按下列公式計算，并應符合下列規(guī)定：受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應力受拉鋼筋的應力根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D602004）第4110條：構件在吊裝、運輸時，構件重力應乘以動力系數(shù)1.2 或0.85?？缰薪孛娴挠嬎銖澗貫椋篗tk=1.2M1/2=1.2585.90=703.08 KNm 受壓區(qū)邊緣的應力最外層受拉鋼筋重心處的應力最下面一層鋼筋的應力，凈保護層為 53 mm。=6.6670.75335=251Mpa滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第724條規(guī)定要求。第6章 使用階段裂縫寬度和變形驗算6.1 使用階段裂縫寬度驗算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第643條：矩形、T形截面鋼筋混凝土構件其最大裂縫寬度Wfk可按下列公式計算：縱向受拉鋼筋換算直徑As的直徑32mm焊接鋼筋骨架d=1.3de=1.332 =41.6 mm縱向受拉鋼筋配筋率=As/bh0=6434/(2001393)=0.0231 0.02，取=0.02。受拉鋼筋在使用荷載作用下鋼筋重心處的拉應力根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第644條縱受拉鋼筋的應力按下式計算：ss=Ms/(0.87Ash0)= 1375.50106/(0.8713936434)=176.40Mpa短期荷載作用下的最大裂縫寬度螺紋鋼筋C1=1.0；C3=1.0；C2=1+0.5Nl/Ns=1+0.51148.86/1375.50=1.42滿足公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第642條的要求。6.2 使用階段的變形驗算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第651條：鋼筋混凝土受彎構件，在正常使用極限狀態(tài)下的撓度，可根據(jù)給定的構件剛度用結構力學的方法計算。第652條：鋼筋混凝土受彎構件的剛度可按下式計算：根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第653條：受彎構件在使用階段的撓度應考慮荷載長期效應的影響，即按荷載短期效應組合計算的撓度值，乘以撓度長期增長系數(shù)。撓度長期增長系數(shù)為=1.60。變形計算時，主梁已經(jīng)安裝就位，截面應取翼緣的全寬計算，bf=1600mm。開裂截面受壓區(qū)高度0.51600x02=6.6676434(1393x0)解得：x0247.80 mmhf= 120 mm說明為第二類T形截面，重新計算x。（bfb）hf (x0hf /2)+bx20/2=ESAs(h0x0)（1600200）120 (x0120 /2)+200x20/2=6.6676434s(1393x0)x0=290.98 mmhf= 120 mm開裂截面慣性Icr=bfx30/3(bfb)(x0hf)3/3+ESAs(h0x0)2= 1600290.983/3(1600200)(290.98120)3/3+6.6676434(1393290.98)2=6.29011010 mm4 全截面受壓區(qū)高度全截面慣性矩I0= bh3/12+bh(h/2x0)2+( bfb) hf 3/12+( bfb) hf( xhf/2)2+(ES1) As (h0x)2 = 20015003/12+2001500(150/2567)2+( 1600200) 120 3/12+(1600200) 120(567120/2)2+(6.6671)6434(1393567)2= 1.351011 mm4全截面換算截面重心軸以上部分面積對重心軸的面積矩S0= bf x02/21/2(bfb)(x0hf/2)2=16005672/21/2(1600200)(567120/2)2 =1.17108 mm3開裂彎矩換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗矩。W0=I0/(hx0)=1.351011/(1500567)=1.45108 mm3受拉區(qū)塑性影響系數(shù)=2S0/W0= 21.17108/(1.45108)=1.61開裂彎矩Mcr=ftkW0=1.612.011.45108 =4.6923108 Nmm=469.23KNm開裂構件等效截面的抗彎剛度全截面的抗彎剛度B0=0.95EcI0=0.953.001041.351011=3.851015 mm4N/mm2開裂截面的抗彎剛度Bcr=EcIcr= 3.001046.29011010 =1.891015 mm4N/mm2開裂構件等效截面的抗彎剛度受彎構件在使用階段的跨中截面長期撓度值(9)在結構自重作用下跨中截面長期撓度值(10)則按可變荷載頻遇值計算的長期撓度值(WQ)為WQ = =43.1527.51=15.64mmL/1600=12 mm，說明跨中截面需要設置預度其值應按結構自重和1/2可變荷載頻遇值計算的長期撓度值之和。=+1/2 wQ = 27.51+0.515.64=35.33mm第7章 縱向構造鋼筋、架立鋼筋及骨架構造7.1架立鋼筋架立鋼筋選用 218 ，鋼筋凈保護層為43 mm，則架立鋼筋與梁頂?shù)膬艟酁?6mm，架立鋼筋底部距梁頂?shù)木嚯x為68mm。7.2縱向構造鋼筋根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第938條：T形截面梁的腹板兩側，應設置直徑為68mm的縱向鋼筋，每腹板內鋼筋截面面積宜為（0.0010.002）bh，其中b為腹板寬度，h為梁的高度，其間距在受拉區(qū)不應大于腹板寬度，且不應大于200mm，在受壓區(qū)不應大于300mm。在支點附近剪力較大區(qū)段，腹板兩側縱向鋼筋截面面積應予增加，縱向鋼筋間距宜為100150mm。As=（0.0010.002）bh= 300 600 mm2擬采用 8 ，As=704 mm2，每側 7 根?？v向構造鋼筋如圖8所示。7.3關于骨架構造梁的骨架由兩片焊接骨架及箍筋構成，兩片骨架的形狀和尺寸是相同的，跨中截面的左半部分和右半部分是對稱的。彎起鋼筋除由梁的主筋彎起332，尚增設218 的斜筋，均是成對彎起。焊接長度按規(guī)定設置（雙面），彎起鋼筋的直線段焊縫及彎起處焊縫應設在45彎折處以外部分，如圖9所示，各焊縫間距在確定彎起點位置后計算的。第8章 鋼筋長度計算鋼筋長度系指鋼筋軸線之長度，在計算時應先計算各鋼筋彎起點至跨中的距離，然后算出各號鋼筋的彎起高度，圖10就是用來計算各號鋼筋的彎起高度的，算出彎起高度后即可算出45斜邊長，在計算各號鋼筋的全長時，應注意到每一彎折處圖上繪的都是折線，為此，還應扣除多算的部分，即切曲差=2TC，每有一彎折即應扣除一個切曲差。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第915條：受拉鋼筋端部彎鉤應符合下表規(guī)定。受拉鋼筋端部彎鉤彎曲部位彎曲角度形 狀鋼 筋彎曲直徑（D）平直段長度末端彎鉤180R2352.5d3d135HRB3354d5dHRB400KL4005d90HRB3354d10dHRB400KL4005d中間彎折90各種鋼筋20d9.1.6箍筋的末端應做成彎鉤。彎鉤角度可取135。彎鉤的彎曲直徑應大于被箍的受力主鋼筋的直徑，且R235鋼筋不應小于箍筋直徑的2.5倍，HRB335鋼筋不應小于箍筋直徑的4倍。彎鉤平直段長度，一般結構不應小于箍筋直徑的5倍。45彎折（R=10d）直徑彎折半徑R(mm)切線長T(mm)曲線長C(mm)切曲差=2TC(mm)1816066 126 7 32320133 251 14 90彎折直徑彎折半徑R(mm)切線長T(mm)曲線長C(mm)切曲差=2TC(mm)22（R=3d）7070 110 30 32（R=10d）320320 503 137 135彎折（R=3d）直徑彎折半徑R(mm)切線長T(mm)曲線長C(mm)切曲差(mm)=2TC切點間水平距離h(mm)1850121 118 124 85 32100241 236 2