混凝土課程設(shè)計

1、課程設(shè)計書 題 目: 鋼筋砼連續(xù)梁設(shè)計（gb50010-2002） 預(yù)應(yīng)力砼簡支梁設(shè)計（gb50010-2002） 橋涵鋼筋砼簡支梁設(shè)計（tb10002.3-2005） 姓 名： 劉 瑋 班 級： 土 木 0710 班 學(xué) 號： 1201071029 指導(dǎo)教師： 劉曉春二 0 一0年 七月二、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁設(shè)計一多層房屋的預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁，構(gòu)件及截面尺寸如圖二所示。先張法施工時在工地臨時臺座上進行，在梁的受拉、受壓區(qū)采用直徑10mm的熱處理45si2cr直線預(yù)應(yīng)力鋼筋。分別在梁的受拉、受壓區(qū)采用錐形錨具一端同時超張拉鋼筋。養(yǎng)護時預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺座溫差為250c，混凝土達到設(shè)計強度以后放

2、松預(yù)應(yīng)力鋼筋，混凝土采用c40，非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用hpb235鋼筋?，F(xiàn)已知該梁為一般不允許出現(xiàn)裂縫構(gòu)件，承受均布恒栽標準值為gk=17kn/m(含自重)，均布活載標準值qk=15kn/m，活載準永久值系數(shù)k=0.5，按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb50010-2002）設(shè)計該梁。要求：（）進行正截面承載力計算，估算縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋，并根據(jù)構(gòu)造要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋。（）計算總預(yù)應(yīng)力損失。（）進行梁的正截面承載力計算，確定梁的縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋。（）進行梁的斜截面承載力計算，確定梁的箍筋。（）驗算梁的使用階段正截面抗裂能力是否滿足要求。（）驗算梁的使用階段斜截面抗裂能力是否滿足要求。（）驗算梁的使

3、用階段撓度是否滿足要求。（）驗算梁在施工階段強度及抗裂能力是否滿足要求。解：1、 設(shè)計參數(shù)（1） 鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用熱處理鋼筋10，且在受拉、受壓區(qū)均配置此種預(yù)應(yīng)力鋼筋=1470n/mm2 =1040n/mm2 =400n/mm2=2.0105 n/mm2 =78.5 mm2非預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用hpb235級鋼筋= =210 n/mm2 =2.1105 n/mm2(2)混凝土(c45)=45 n/mm2 =21.1n/mm2 =1.0=1.80n/mm2 =29.6n/mm2 =2.51n/mm2 =3.35105 n/mm2 (3)施工及其他條件構(gòu)件為“一般不允許出現(xiàn)裂縫構(gòu)件”，允許撓度為l

4、/250,當(dāng)=時，張拉預(yù)應(yīng)力筋。2、 內(nèi)力計算計算跨度： =8.75m跨中彎矩設(shè)計值：m=(1.2gk+1.4qk) =(1.217+1.415) 8.752 =396.2knm支座剪力設(shè)計值：v =(1.2gk+1.4qk)ln =(1.217+1.415) 8.5=176kn跨中彎矩標準值：mk=(gk+qk) =(17+15) 8.752 =306.3knm支座剪力標準值：vk =(gk+qk)ln =(17+15) 8.5=136 kn跨中彎矩準永久值：、mq=(gk+qqk) =(17+0.515) 8.752 =234.5knm3、 正截面配筋計算（1）求解預(yù)應(yīng)力鋼筋假定中和軸位于

5、翼緣內(nèi)，按寬度為的矩形截面計算。考慮預(yù)應(yīng)力筋按雙排布置，取，則 100mm，與假定相符。則 選配=628mm2(810)，并選（2）求解非預(yù)應(yīng)力鋼筋 根據(jù)構(gòu)造要求：施工階段預(yù)拉區(qū)不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，預(yù)拉區(qū)縱向鋼筋的配筋率即 。4、 截面幾何特征（1）截面分配和編號（如下圖）（2） 截面幾何特征編號288007602188831728940815366500703457026043940906200041025420336752198607200011723432621255281800050900393278008150078077060132783401950601173832860411

6、70303541319956530770408327566753030164139040a ：為各截面的重心至底邊的距離： 為各截面的重心至換算截面重心的距離： 為各截面對其自身重心的慣性矩 換算截面面積：換算截面重心至底邊的距離：換算截面慣性矩：5、 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失（1）張拉控制應(yīng)力受拉區(qū)： 受壓區(qū)： （2） 預(yù)應(yīng)力損失1 第一批預(yù)應(yīng)力損失 第一批預(yù)應(yīng)力損失值為： 第一批預(yù)應(yīng)力損失后的 第一批預(yù)應(yīng)力損失后，在預(yù)應(yīng)力鋼筋ap合力點和合力點水平處的混凝土預(yù)壓應(yīng)力和為： 2 第二批預(yù)應(yīng)力損失因為為拉應(yīng)力，計算時取=0則： 第二批預(yù)應(yīng)力損失： 3 總預(yù)應(yīng)力損失： 總預(yù)應(yīng)力損失： 10010

7、0 第二批預(yù)應(yīng)力損失后的，和：（不考慮非預(yù)應(yīng)力筋作用）6、使用階段正截面及斜截面承載力計算 （1）正截面承載力計算 鑒別中和軸位置屬于第一類t型截面梁，中和軸位于受壓翼緣內(nèi)。 故正截面承載力滿足要求 （2）斜截面承載力計算1 復(fù)核截面尺寸： 故，截面尺寸滿足要求。2 計算箍筋 要按照計算配置箍筋。s取200，asv56，取雙肢8200 （3）正截面抗裂驗算截面下邊緣混凝土的預(yù)應(yīng)力為在荷載效應(yīng)的標準組合下,截面下邊緣混凝土的拉應(yīng)力為抗裂驗算滿足一般不開裂要求。(4) 斜截面抗裂驗算沿構(gòu)件長度方向，均布荷載作用下簡支梁支座邊緣處剪力為最大，其主應(yīng)力在截面1-1，2-2，3-3處最大，因此必須對以上

8、3處做主應(yīng)力驗算。s1-1=28800317+6500260+50100252+ 809327+549327=12523666mm3s2-2=28800317+6500260+809327+549327+100277277/2 =15100116mm3s3-3=18000393+2000326+50100318+2021383+1213413+549413=10818988mm由材料力學(xué)中剪應(yīng)力計算公式得在支座截面處，荷載引起的彎矩為零，所以其正應(yīng)力也應(yīng)為零，而由預(yù)應(yīng)力引起的正應(yīng)力按下式計算： 則 同理可得因此可由公式計算斜截面主拉應(yīng)力為故， 因此，斜截面抗裂滿足要求。7、變形驗算由前述抗裂驗

9、算結(jié)果表明，即該梁在使用階段一般不出現(xiàn)裂縫。 （1）構(gòu)件剛度 短期剛度 受彎構(gòu)件的剛度 （2）撓度 由荷載產(chǎn)生的撓度 由預(yù)應(yīng)力引起的反拱 總的長期撓度為 故變形滿足要求。8、施工階段驗算施加預(yù)應(yīng)力時，截面上邊緣混凝土應(yīng)力 （拉應(yīng)力）（拉應(yīng)力）因為 則 滿足要求。截面下邊緣混凝土應(yīng)力 故， 滿足要求。 三、鐵路橋涵鋼筋混凝土簡支梁設(shè)計 一鋼筋混凝土鐵路工形截面簡支梁，承受均布恒載g=45kn/m(含自重)，均布活載q=75kn/m ，截面尺寸如圖三所示。計算跨度16m，混凝土采用c35、受力縱筋選用hrb400，箍筋采用q235級，按鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范（tb10002.3-2005）設(shè)計該梁。要求

10、：（1）按抗彎強度確定所需的縱筋的數(shù)量。（2）設(shè)計腹筋，并繪制抵抗彎矩圖和彎 矩包絡(luò)圖，并給出各根彎起鋼筋的 彎起位置。（3）驗算裂縫是否滿足要求。（4）驗算撓度是否滿足要求。（5）繪梁概圖：以半立面、剖面表示出 圖三 工形梁截面尺寸梁各部尺寸。（6）繪主梁鋼筋圖：以半跨縱剖面、橫剖面表示出梁內(nèi)主筋、箍筋、斜筋、架立筋、縱向水平及聯(lián)系筋的布置和主筋大樣圖。解：1、 設(shè)計參數(shù)（1）混凝土c35 （2） 級鋼筋2、 內(nèi)力計算3、 選用鋼筋假設(shè)兩排布置，直徑d=50mm，則則 ，取n=10采用1050，as=19640mm2，布置兩排，a=105mm，h0=1795mm4. 正截面承載力驗算先假定中

11、性軸在翼板中，按的矩形計算中性軸位于腹板內(nèi)，與假定不符，應(yīng)重新計算x值。由sa=si得整理得 解得 x=591mm應(yīng)力滿足要求，截面安全，所需1050的受拉鋼筋滿足要求。5、斜截面承載力計算（1）剪應(yīng)力計算支座出最大剪應(yīng)力為假定z沿梁長不變，取最大彎矩即跨中截面的內(nèi)力臂z=1664mm。支座處： 跨中：（2）繪剪應(yīng)力圖，確定計算配腹筋的區(qū)段，最大主拉應(yīng)力 故不必加大截面尺寸或提高混凝土等級，必需按計算配筋。 如下圖，選計算配筋區(qū)段的長度為：主拉應(yīng)力分布圖（3）箍筋的設(shè)計箍筋按構(gòu)造要求選用，由于梁肋較寬，故箍筋采用4肢，選用q235級鋼筋，s=130mpa，直徑，間距，沿梁長等間距布置。箍筋所受主拉應(yīng)力為 （4）斜筋設(shè)計由圖可知，剪應(yīng)力圖中需由斜筋承受的面積0為所需的斜筋總面積為所需縱筋的數(shù)量，可取=4根。用作圖法確定斜筋位置4根斜筋分批彎起，共3批，第一批1根、第二批1根、第三批2根，可見下圖。 在彎矩包絡(luò)圖中，m=3840knm而 腹筋設(shè)計滿足要求。抵抗彎矩圖和彎矩包絡(luò)圖，及各根彎起鋼筋的彎起位置6、驗算裂縫活載作用下彎矩 恒載作用下彎矩 鋼筋為級鋼筋 容許裂縫寬度 荷載疼影響系數(shù) 裂縫寬度滿足要求。7、 截面特征和撓度計算（1） 確定截面慣性矩各截面特性見圖6和表1表