結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程王正設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程王正設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄第一章 緒 論 11.1本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及方法 1第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 22.1 擬定截面尺寸，內(nèi)力計(jì)算及組合 21.主要技術(shù)參數(shù)2.定截面尺寸 23.恒載計(jì)算 34.力組合計(jì)算 42.2 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì) 51). 正截面承載力的計(jì)算 5.截面設(shè)計(jì)5.截面復(fù)核.2). 斜截面承載力計(jì)算 8.腹筋設(shè)計(jì).斜截面抗剪承載力的復(fù)核2.3 正常使用極限狀態(tài)計(jì)算 241.施工吊裝時的應(yīng)力驗(yàn)算2.裂縫寬度Wfk的驗(yàn)算243.梁跨中擾度的驗(yàn)算 25 4.預(yù)拱度設(shè)置 28第一章 緒論1.1本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及方法本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括擬定主梁和橫隔梁

2、的截面形狀和尺寸、承載能力和正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算以及預(yù)拱度的設(shè)置。擬定主梁和橫隔梁的形狀和尺寸包含擬定尺寸的依據(jù)、恒載的計(jì)算和內(nèi)力計(jì)算和組合；承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算包含正截面承載力的計(jì)算、斜截面承載力計(jì)算；正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算包括施工吊裝時的應(yīng)力驗(yàn)算、裂縫寬度Wfk的驗(yàn)算、梁跨中擾度的驗(yàn)算、預(yù)拱度設(shè)置。在完成本課題中主要利用了極限狀態(tài)法，對該T型簡支梁做了承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。通過嚴(yán)格的計(jì)算和驗(yàn)算，最后做出的配筋和布筋圖會附在本書之后。通過本次課程設(shè)計(jì)，使我們對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理這門課有了進(jìn)一步的了解，并掌握了基本的設(shè)計(jì)知識。同時，對設(shè)計(jì)的步驟有了基本的了解。通過自己的親

3、身實(shí)踐，深深感受到做設(shè)計(jì)應(yīng)該具備嚴(yán)格按照規(guī)范來做，考慮要嚴(yán)密仔細(xì)。還要對其CAD、Word文檔等軟件熟練操作。只有結(jié)合各方面，才能做好一個課程設(shè)計(jì)。雖然成功的做一個課程設(shè)計(jì)不是一件容易的事，但是通過做課程，本人受益匪淺！ 混凝土簡支梁設(shè)計(jì)計(jì)算書一、 已知主要技術(shù)參數(shù)1、 簡支梁跨徑19.96m; 計(jì)算跨徑19.5m；2、 橋地址位于野外一般地區(qū)，類環(huán)境條件，年平均相對濕度為75%，安全等級為二級；3、 主梁荷載效應(yīng)為下表（沖擊系數(shù)為1.083） 主梁荷載效應(yīng)荷載跨中截面L/4截面支點(diǎn)恒載標(biāo)準(zhǔn)值771.910578.93158.34汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值（未計(jì)沖擊系數(shù)）70035525180人群荷載標(biāo)準(zhǔn)

4、值50237.57注：表中單位：kN(V);m(M)提示：梁間距為1600mm,預(yù)制寬度:1580mm;(C35混凝土) 圖一： 20mm鋼筋混凝土簡支梁尺寸（尺寸單位：mm）梁體采用C35混凝土，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=16.1MPa,軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.52MPa.主筋采用HRB335鋼筋，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=280MPa;箍筋采用R235鋼筋，直徑8mm.承載能力極限狀態(tài)計(jì)算簡支梁控制截面承載能力極限狀態(tài)彎矩組合設(shè)計(jì)值和剪力組合設(shè)計(jì)值：跨中截面 =1.0(1.2771.91+1.47001.083+0.81.450=2043.63kNm,= =1.20+1.4351.083+0.81.42=

5、55.31kN1/4截面 = =1.2578.93+1.45251.083+0.81.437.5=1532.72kNm支點(diǎn)截面 = =1.0（1.2158.34+1.41801.083+0.81.47）=493.42 kN正常使用極限極限狀態(tài)作用短期效應(yīng)彎矩組合設(shè)計(jì)值和剪力組合設(shè)計(jì)值：跨中截面 = =771.91+7000.7+501.0=1311.91kNm Vd,1/2=0+350.7+21.0=26.5kN 1/4截面 =578.93+5250.7+1.037.5=983.93kNm支點(diǎn)截面 =158.34+1800.7+1.07=291.73 kN2）跨中截面的縱向受拉鋼筋的計(jì)算(1)

6、T形截面梁受壓翼板的有效寬度由圖1所示T形截面受壓翼板厚度的尺寸，可得翼板的平均厚度。則可得到 故取受壓翼板的有效寬度=1600mm. 2)配筋計(jì)算由已知條件可以查表得到（1）截面設(shè)計(jì) 因采用的是焊接鋼筋骨架 則截面有效高度。 判定T形截面類型： 故屬于第一類截面。a) 求受壓區(qū)高度 由公式可得到 b) 求受拉鋼筋的面積 將已知值及x=69mm代入 可得到： 現(xiàn)選用鋼筋為鋼筋疊高層數(shù)為6層，布置如圖所示混凝土保護(hù)層厚度取35mmd=28mm。鋼筋間橫向凈距（2）截面復(fù)核 已設(shè)計(jì)的受拉鋼筋中，的面積為4926，的面積為1520，。由右邊鋼筋布置圖可求得，即 則實(shí)際有效高度。 判定T形截面類型 由

7、題意可求得： 由于，故為第一類T形截面。 求受壓區(qū)高度 由公式 求得 即 正截面抗彎承載力 由公式可求得： 又 故截面復(fù)核滿足要求。由以上求得縱向受拉鋼筋面積為 截面有效高度為3）腹筋設(shè)計(jì)（1）截面尺寸檢查根據(jù)構(gòu)造要求，梁最底層鋼筋228通過支座截面，支圖三點(diǎn)截面有效高度為=h-(35+31.6/2)=1300-50.8=1249mm(0.51)=(0.51)2001249 =753.70Kn(=493.42 Kn)截面尺寸符合要求（2）檢查是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋，截面有效高度=1181mm,跨中段截面： V=(0.5)=(0.5)1.522001181=179.51Kn支座截面： V=(0

8、.5)=(0.5)1.522001249=189.84Kn因（=109.307）(0.5)（=493.42 Kn）故應(yīng)配置箍筋，其余區(qū)段配置腹筋（3）計(jì)算剪力圖分配在下圖中，支點(diǎn)處剪力計(jì)算值=493.426Kn跨中處剪力計(jì)算值=55.31KN=179.51KN的截面距跨中截面距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為=9750在長度內(nèi)可按構(gòu)造要求布置箍筋。同時，根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，在支座中心線向跨徑長度方向不小于1倍梁高h(yuǎn)=1300mm范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100mm。距支座中心線為h/2處的計(jì)算剪力值（）由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為 =464.21Kn其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)剪力計(jì)算值至少為0.6=27

9、8.53kN;應(yīng)由彎起鋼筋（包括斜筋）承擔(dān)的剪力計(jì)算值最多為0.4=185.68Kn，設(shè)置彎起鋼筋的長度:由，可求出X=4132mm。(4)箍筋設(shè)計(jì) 采用直徑8mm的雙肢箍筋，箍筋截面積 在等截面鋼筋混凝土簡支梁中，箍筋盡量做到等距離布置。為計(jì)算簡便在按 設(shè)計(jì)計(jì)算箍筋時，式中的斜截面內(nèi)縱筋配筋百分率p及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，計(jì)算如下： 跨中截面 =2.732.5,取=2.5，=1181mm 支點(diǎn)截面 則平均值分別為 p= 箍筋間距為 =313mm確定箍筋間距的設(shè)計(jì)值尚應(yīng)考慮公路橋規(guī)的構(gòu)造要求。若箍筋間距計(jì)算值取=250mmh=650及400mm，是滿足規(guī)范要求的。

10、而箍筋的配筋率（R235鋼筋時），故滿足要求。綜合上述計(jì)算，在支座中心向跨徑長度方向的1300mm范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)箍筋間距=100mm;爾后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取=250mm。(5)彎起鋼筋及斜筋設(shè)計(jì) 設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋（HRB335）為22，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離=43+=56mm。彎起鋼筋的彎起角度為，彎起鋼筋末端與架立鋼筋焊接。為了得到每對彎起鋼筋分配的剪力，由各排彎起鋼筋的末端折點(diǎn)應(yīng)落到前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)的構(gòu)造規(guī)定來得到各排彎起鋼筋的彎起點(diǎn)計(jì)算位置，首先要計(jì)算彎起彎起鋼筋上，下彎點(diǎn)之間的垂直距離如下圖所示。圖五現(xiàn)擬彎起N1N5鋼筋，將計(jì)算的各排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面的以及至

11、支座中心距離，分配的剪力計(jì)算值，所需的彎起鋼筋面積值列入下表彎起鋼筋計(jì)算表彎起點(diǎn)12345(mm)11341102107110451033距支座中心距離（mm）11342236330743525385分配的計(jì)算剪力值Kn185.68163.93114.4166.28需要的彎筋面積（）1039917640371可提供的彎筋面積（）123212321232760彎筋與梁軸交點(diǎn)到支座中心距離（mm）565170027883876根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，簡支梁的第一排彎起鋼筋（對支座而言）的末端彎折點(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處。這時，為=1300-（35+36.11.5）+（43+25.1+31.60.5） =1

12、134mm彎起的彎起角為，則第一排彎筋（2N5）的彎起點(diǎn)1距支座中心距離為1134mm。彎筋與梁縱軸線交點(diǎn)距支座中心距離為1134-1300/2-（35+31.61.5）=566.4mm對于第二排彎起鋼筋，可得到=1300-（35+31.62.5）+（43+25.1+31.60.5） =1102mm彎起鋼筋（2N4）的彎起點(diǎn)2距支點(diǎn)中心距離為1134+=1134+1102=2236mm分配給第二排彎起鋼筋的計(jì)算剪力值,由比例關(guān)系計(jì)算可得到： 得， =175.21Kn其中，0.4=195.090Kn;h/2=650mm;設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長為4691mm。所需要提供的彎起鋼筋截面積（）為 = =

13、=1180第二排彎起鋼筋與梁軸線交點(diǎn)距支座中心距離為2221-1300/2-（35+35.82.5）=1696mm其余各排彎起鋼筋的計(jì)算方法與第二排彎起鋼筋計(jì)算方法相同。圖六按照計(jì)算剪力初步布置彎起鋼筋如上圖?，F(xiàn)在按照同時滿足梁跨間各正截面和斜截面抗彎要求，確定彎起鋼筋的彎起點(diǎn)位置。由已知跨中截面彎矩計(jì)算值；，支點(diǎn)中心處，按式： 做出梁的計(jì)算彎矩包絡(luò)圖如下。在L截面處，因x=4.785m,L=19.5m, =2043.63Knm,則彎矩計(jì)算值為 =2043.630.75 =11532.72kNm與已知值=1532.72Knm相比，兩者相對誤差為0，故用式來描述簡支梁彎矩包絡(luò)圖是可行的。各排彎起

14、鋼筋彎起后，相應(yīng)正截面抗彎承載力計(jì)算如下表梁區(qū)段截面縱筋有效高度T形截面類別受壓區(qū)高度抗彎承載力支點(diǎn)中心1點(diǎn)1249第一類13416.081點(diǎn)2點(diǎn)1233第一類27848.22點(diǎn)3點(diǎn)1218第一類401234.43點(diǎn)4點(diǎn)1202第一類541634.54點(diǎn)5點(diǎn)1192第一類621854.35點(diǎn)梁跨中1181第一類702066.5表中數(shù)據(jù)的計(jì)算方法如下：有效高度受壓區(qū)高度根據(jù)公式 即可求出不同區(qū)段受壓區(qū)的高度抗彎承載力的計(jì)算以上即上表中所有數(shù)據(jù)的來源將上表中的正截面抗彎承載力在下圖中用個平行直線表示出來，他們與彎矩包絡(luò)圖的交點(diǎn)i、jq,以各值代入公式可求得i、jq到跨中截面的距離x值。現(xiàn)在以上圖所

15、示彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置來逐個檢查是否滿足公路橋規(guī)的要求。第一排彎起鋼筋：其充分利用點(diǎn)“m”的橫坐標(biāo) 而2N5的彎起點(diǎn)1的橫坐標(biāo)說明1點(diǎn)位于m點(diǎn)的左邊，且，滿足要求。 其不需要點(diǎn)n的橫坐標(biāo)x=8701mm，而2N5鋼筋與梁中線軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿足要求。第二排彎起鋼筋：其充分利用點(diǎn)“l(fā)”的橫坐標(biāo)而2N4的彎起點(diǎn)2的橫坐標(biāo)且，滿足要求。其不需要點(diǎn)m的橫坐標(biāo)x=7457mm，而2N4鋼筋與梁中線軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿足要求第三排彎起鋼筋：其充分利用點(diǎn)“k”的橫坐標(biāo) 而2N3的彎起點(diǎn)3的橫坐標(biāo)且，滿足要求。 其不需要點(diǎn)l的橫坐標(biāo)x=6135mm，而2N3鋼筋與梁中線軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿足要求第四排彎起

16、鋼筋：其充分利用點(diǎn)“j”的橫坐標(biāo) 而2N2的彎起點(diǎn)4的橫坐標(biāo)且，滿足要求。 其不需要點(diǎn)k的橫坐標(biāo)x=4362mm，而2N2鋼筋與梁中線軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿足要求第五排彎起鋼筋直接對應(yīng)最大的抗彎承載力。由上述檢查結(jié)果可知如圖所示鋼筋彎起點(diǎn)初步位置滿足要求。2N1、2N2、2N3、2N4鋼筋彎起點(diǎn)形成的抵抗彎矩圖遠(yuǎn)大于彎矩包絡(luò)圖，故進(jìn)一步調(diào)整上述彎起鋼筋彎起點(diǎn)的位置，在滿足規(guī)范對彎起鋼筋彎起點(diǎn)要求前提下，使抵抗彎矩圖接近彎矩包絡(luò)圖；在彎起鋼筋之間，增設(shè)直徑為16mm的斜筋，下圖即為調(diào)整后主梁彎起鋼筋、斜筋的布置圖。圖七a)相應(yīng)于剪力計(jì)算值的彎矩計(jì)算值的包絡(luò)圖；b)彎起鋼筋和斜筋布置示意圖；c）剪力

17、計(jì)算值的包絡(luò)圖4）斜截面抗剪承載里復(fù)核圖八：斜截面承載力復(fù)核圖 圖七（b）為梁的彎起鋼筋和斜筋設(shè)計(jì)布置示意圖，箍筋的設(shè)計(jì)見前面的結(jié)果圖七（a），（c）是按照承載力極限狀態(tài)時最大剪力計(jì)算值的包絡(luò)圖及相應(yīng)的彎矩計(jì)算值的包絡(luò)圖。對于鋼筋混凝土簡支梁斜截面抗剪承載力的復(fù)核，按照公路橋規(guī)關(guān)于復(fù)核截面位置和復(fù)核截面的方法逐一進(jìn)行。第一個復(fù)核截面：（1） 選定斜截面頂端位置 由圖b)可得到距支座中心為h/2處截面的橫坐標(biāo)，正截面有效高度?，F(xiàn)取斜截面投影長度，則得到選擇的斜截面頂端位置A，其橫坐標(biāo)（2） 斜截面抗剪承載力復(fù)核 A處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下： A處正截面有效高度，則實(shí)際廣義剪跨比m及斜

18、截面投影長度c分別為 將要復(fù)核的截面如圖中所示斜截面（如圖中虛線表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率為 與斜截面相交的彎起鋼筋有2N5（）、2N4（）；斜筋有2N7（）。按公式規(guī)定的單位要求將以上計(jì)算結(jié)果代入公式，則得到斜截面抗剪承載力為 故距支座中心為處的斜截面抗剪承載力滿足要求。第二個截面受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處的截面(1) 選定斜截面頂端位置由圖上可得到截面到支座中心的距離為1130+2*800=2730mm，正截面有效高度=1218mm，現(xiàn)取斜截面投影長度=1218mm，則得到選擇的斜截面的頂端位置B，其橫坐標(biāo)為X=9750-（2730+1218）=580

19、2mm(2) 斜截面抗剪承載力復(fù)核B處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下： B處正截面有效高度，則實(shí)際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 將要復(fù)核的截面如圖中所示斜截面（如圖中虛線表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率為 與斜截面相交的彎起鋼筋有2N3（）；斜筋有2N8（）。按公式規(guī)定的單位要求將以上計(jì)算結(jié)果代入公式，則得到斜截面抗剪承載力為 故此斜截面抗剪承載力滿足要求。第三個截面受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處的截面(3) 選定斜截面頂端位置由圖上可得到截面到支座中心的距離為1130+2*800+700*2=4130mm，正截面有效高度=1202mm，現(xiàn)取斜截面投影長

20、度=1202mm，則得到選擇的斜截面的頂端位置B，其橫坐標(biāo)為X=9750-（4130+1202）=4418mm(4) 斜截面抗剪承載力復(fù)核B處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下： B處正截面有效高度，則實(shí)際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 將要復(fù)核的截面如圖中所示斜截面（如圖中虛線表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率為 與斜截面相交的彎起鋼筋沒有；斜筋有2N9（），2N9（）。按公式規(guī)定的單位要求將以上計(jì)算結(jié)果代入公式，則得到斜截面抗剪承載力為 故此斜截面抗剪承載力滿足要求。第四個截面受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處的截面(5) 選定斜截面頂端位置由圖上可得到截面到支

21、座中心的距離為1130+2*800+700*2+800*3=6530mm，正截面有效高度=1192mm，現(xiàn)取斜截面投影長度=1192mm，則得到選擇的斜截面的頂端位置B，其橫坐標(biāo)為X=9750-（6530+1192）=2208mm(6) 斜截面抗剪承載力復(fù)核B處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下： B處正截面有效高度，則實(shí)際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 將要復(fù)核的截面如圖中所示斜截面（如圖中虛線表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率為 與斜截面相交的彎起鋼筋有2N1；按公式規(guī)定的單位要求將以上計(jì)算結(jié)果代入公式，則得到斜截面抗剪承載力為 故此斜截面抗剪承載

22、力滿足要求。第五個截面受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處的截面(7) 選定斜截面頂端位置由圖上可得到截面到支座中心的距離為1130mm，正截面有效高度=1233mm，現(xiàn)取斜截面投影長度=1233mm，則得到選擇的斜截面的頂端位置B，其橫坐標(biāo)為X=9750-1300=8450mm(8) 斜截面抗剪承載力復(fù)核B處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下： B處正截面有效高度，則實(shí)際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 將要復(fù)核的截面如圖中所示斜截面（如圖中虛線表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率 與斜截面相交的彎起鋼筋有；按公式規(guī)定的單位要求將以上計(jì)算結(jié)果代入公式，則得到斜截面抗剪承載力為 故此斜截面抗剪承載力滿足要求。4.正常使用極限狀態(tài)計(jì)算1）裂縫寬度的驗(yàn)算（1） 帶肋鋼筋系數(shù)=1.0荷載短期效應(yīng)組合彎距計(jì)算值為： =1311.91荷載長期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為： =1071.91 系數(shù)：系數(shù)：，非板式受彎構(gòu)件=1.0。（2） 鋼筋應(yīng)力的計(jì)算的計(jì)算 （3） 換算直徑d的計(jì)算因?yàn)槭芾瓍^(qū)采用不同的鋼