混凝土結(jié)構(gòu)設計基本原理課程設計

1、混凝土結(jié)構(gòu)設計基本原理·課程設計目錄設計資料·············································

2、83;·· 21 道碴槽板的設計······································· 3 1.1 結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸····

3、··································· 3 1.2 荷載與內(nèi)力·············

4、·································· 3 1.2.1 恒載··············&

5、#183;······························· 3 1.2.2 活載················&#

6、183;····························· 4 1.2.3 活載組合··················&

7、#183;······················· 5 1.2.4 內(nèi)力組合························

8、·················· 6 1.3 道碴槽板的設計與檢算·····························&

9、#183;······· 7 1.3.1 板厚檢算········································

10、·· 7 1.3.2 配筋及檢算········································ 8 1.3.3 混凝土壓應力、鋼筋拉應力及混凝土拉應力檢算

11、3;······· 8 1.3.4 裂縫寬度檢算······································102 主梁的設計

12、3;··········································12 2.1 結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸·····

13、··································12 2.2 荷載與內(nèi)力··············

14、·································12 2.2.1 恒載及恒載內(nèi)力計算··············

15、··················12 2.2.2 活載及其內(nèi)力計算·····························&

16、#183;····13 2.2.3 內(nèi)力組合··········································15 2.3

17、 梁的設計與檢算···········································16 2.3.1 跨中鋼筋設計及檢算··

18、3;·····························16 2.3.2 主拉應力的檢算··················

19、··················18 2.3.3 剪應力計算及剪應力圖·····························

20、;·19 2.3.4 箍筋設計··········································20 2.3.5 斜筋設計··

21、83;·······································20 2.3.6 彎矩包絡圖與材料圖·······

22、83;························21 2.3.7 跨中截面裂縫寬度計算······················&#

23、183;·······21 2.3.8 跨中截面撓度計算··································22參考文獻····

24、83;············································23附圖設計資料1 結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸采用分片形式t形截面梁梗中心

25、距道碴槽寬每片梁頂寬計算跨度梁全長梁高跨中腹板厚180cm390cm192cm1600cm1650cm190cm30cm2 橋上線路與人行道橋上線路為平坡、直線、單線線路，道碴橋面；設雙側(cè)帶欄桿的人行道。3 材料混凝土：250號鋼筋：t20mnsi及a3。板內(nèi)：受力鋼筋；分布鋼筋。梁內(nèi)：縱向受力鋼筋；箍筋及縱向水平鋼筋，架立鋼筋。4 荷載活載：列車活載：中活載；人行道活載：距梁中心2.45米以內(nèi)10kpa； 距梁中心2.45米以外4kpa；恒載：人行道板重1.75kpa； 欄桿及托架重0.76kn/m； 道碴及線路設備重10kpa； 道碴槽板及梁體自重，按容重25計算。 板重可近似按平均厚度計

26、算。5 規(guī)范鐵路橋涵設計規(guī)范tbj285 梁體橫截面圖（單位：cm）：1 道碴槽板的設計1.1 結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸采用分片式t形截面。梁梗中心距為180cm。道碴槽板寬390cm。每片梁頂寬192cm。跨中腹板厚30cm，距梁端3m范圍內(nèi)腹板厚50cm。其他尺寸見梁體橫截面圖1.設計時以1m長度的道碴槽板進行計算。1.2 荷載與內(nèi)力1.2.1 恒載（1） 道碴及線路設備重（2） 槽板自重 由cad的面積查詢功能可得 所以槽板的平均厚度 因此槽板自重（3） 擋碴墻重 擋碴墻的橫截面尺寸如圖1所示：圖1 擋碴墻橫截面尺寸（單位：mm） 由cad的查詢功能得： 擋碴墻面積：586.0500 擋碴墻周

27、長：104.0535 邊界框坐標：162.139407.139 ：-107.593192.407 質(zhì)心坐標：261.592，：317.000 因此可得， 受合力作用點距擋碴墻外緣距離為其質(zhì)心與邊界框邊緣橫坐標之差，即： 261.592-162.139=99.453（4） 人行道板重（5） 欄桿及托架重 （作用點距欄桿內(nèi)側(cè)約0.04m處）綜合（1）（5），得恒載計算圖：圖2 道碴槽板恒載計算圖1.2.2 活載（1） 人行道活載 距梁中心2.45米以內(nèi)，（至擋碴板墻邊） 距梁中心2.45米以外， （至欄桿處的內(nèi)側(cè)）（2）列車活載（列車荷載以45°角擴散） 普通列車產(chǎn)生“中活載”如下 特種

28、列車產(chǎn)生的“中活載”如下 （道碴槽板的列車活載按特種活載計算，每一個集中荷載按45°角擴散。）橫向擴散寬度：縱向荷載寬度：所以動荷載需要考慮動力系數(shù)：，l為懸臂板的長度，所以 ，。故 1.2.3 活載組合（1） 有車 列車活載+2.45米以外的人行道活載，即 ，如下圖：圖3 有車時道碴槽板的荷載組合（2）無車：全部人行道活載，即 如圖所示圖4 無車時道碴槽板的荷載組合1.2.4 內(nèi)力組合取順跨方向1米長的板進行計算，以a截面和c截面計算為例，其余點的計算結(jié)果見表1和表2。a截面：c截面：表1 道碴槽板剪力組合（單位：）恒載13.33917.34610.6026.6292.598活載1

29、25.29850.18466.40641.4902.240活載27.2407.2400.0000.0007.240控制剪力38.63767.53077.00848.1199.838表2道碴槽板彎矩組合 （單位：）恒載7.16911.3163.8171.4911.819活載16.04116.22923.9069.3351.747活載27.5589.5130.0000.0002.997控制彎矩14.72727.54527.72310.8264.8161.3 道碴槽板的設計與檢算1.3.1 板厚檢算取板的保護層厚度為20mm，板的受力鋼筋取 ，查表知；混凝土取250號，查表知，。根據(jù)平衡設計的有關原

30、理檢算板厚是否合理，檢算公式如下：（1） 確定理想受壓區(qū)高度：（2） 確定混凝土截面尺寸b及h：，取，列表計算如下：表3板厚檢算eabcd4.81614.72727.54527.71610.8269.63229.45455.0955.43221.652269182281538915485604952911241247877116149150103120150240240150由上表可知，所以板厚均滿足要求。1.3.2 配筋及檢算板各截面的配筋按如下公式計算： ，計算結(jié)果見下表表4 道碴槽板的配筋及檢算eabcd4.81614.72727.54527.71610.8261201502402401

31、5095125215215125330.289767.601834.7099839.8918564.273配筋4627709249246160.004860.006160.004300.004300.00493板的最小配筋率，所以滿足要求1.3.3 混凝土壓應力、鋼筋拉應力與混凝土主拉應力檢算采用以下公式，利用查表法計算： ,，其中。計算結(jié)果如下表5 混凝土壓應力檢算eabcd4.81614.72727.54527.71610.826951252152151259.02515.62546.22546.22515.6257.0856.517.407.407.05（）3.86.14.44.44.9

32、（）9.59.59.59.59.5結(jié)論合格合格合格合格合格表6鋼筋拉應力的檢算eabcd4.81614.72727.54527.71610.826951252152151259.02515.62546.22546.22515.625230.48183.6258.6258.6226.9123173154155157180180180180180結(jié)論合格合格合格合格合格表7.混凝土主拉應力的檢算eabcd9.83838.65967.53076.99048.119951252152151250.8950.8850.9000.9000.89485.025110.625193.5193.5111.758

33、50251106251935001935001117500.120.350.350.400.430.660.660.660.660.66結(jié)論合格合格合格合格合格1.3.4 裂縫寬度檢算橋規(guī)中對受彎構(gòu)件截面受拉的裂縫寬度：，的計算公式如下：，這里計算裂縫寬度（mm），鋼筋表面形狀系數(shù)，對光鋼筋=1.0，帶肋鋼筋=0.8活載作用下的彎矩恒載作用下的彎矩全部計算荷載作用下的彎矩對梁和板，可分別取1.1或1.2受拉鋼筋直徑受拉鋼筋的有效配筋率表8道碴槽板各控制截面的裂縫寬度的檢驗eabcd2.9977.55816.22923.8989.3351.8197.16911.3163.8181.4914.81

34、614.72727.54527.71610.8260.80.80.80.80.81.3761.3971.3821.3281.3281.21.21.21.21.2123.0173.1154.1155.1157.20.00920.01540.01850.01850.01230.160.200.160.160.180.20.20.20.20.2結(jié)論合格合格合格合格合格2 主梁的設計2.1 結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸 計算跨度16.00m，梁全長16.50m,梁高1.90m，跨中腹板厚30.0cm,距粱端3m范圍內(nèi)腹板厚50cm。2.2 荷載與內(nèi)力2.2.1 恒載及恒載內(nèi)力計算（1）主梁自重（一恒）： 梁的自

35、重作均布荷載處理，距梁端3m處腹板寬度，如下圖所示：圖5 主梁腹板的變化 由cad面積查詢功能得： 窄腹板區(qū)段橫截面積： 寬腹板區(qū)段橫截面積： 梁的平均橫截面積：（2）道碴、線路設備、人行道板、欄桿及托架重（二恒）：=19.7 kn/m（3）一恒和二恒的和： 由上面可得恒載計算結(jié)果，如下圖所示：圖6 主梁恒載計算圖示（4）恒載內(nèi)力計算 以變截面和跨中為例進行計算，其他點的計算結(jié)果見表9。 首先計算支座反力： 變截面處： 處： 表 9 恒載作用下梁內(nèi)各控制截面的內(nèi)力截面支座l/8變截面處l/4l/2支座385.120288.840252.525192.5600.000385.120-1.5046

36、72.456874.8191153.8561537.697-1.5042.2.2 活載及其內(nèi)力計算 在計算移動荷載作用下結(jié)構(gòu)上某一量值的最大值，我們通過運用預先編制好的中活載的換算荷載表查換算均布荷載k。事實上k所產(chǎn)生的某一量值，與所給的中活載產(chǎn)生該量值的最大值相同，即：，式中是量值的影響線面積?；钶d還要考慮沖擊系數(shù)：，其中為梁頂填土厚度，l為梁的計算跨度，由此可得1.261。此外，該梁由兩片梁拼成，因此每一片還要乘以。 綜上可得活載作用下內(nèi)力的計算公式為： =（）由以上理論，分別作出5個控制截面的剪力影響線和彎矩影響線，進而求出各個控制截面最大活載，5個控制截面是：支座截面、l/8處、變截面

37、處、l/4處和跨中截面。計算如下：（1） 各控制截面的最大剪力:表10 各控制截面最大剪力的計算圖7 各控制截面剪力影響線支座l/8變截面處l/4l/2161413.2512886.1255.4864.52137.7143.3145.96150.4172.268.971.773.075.286.1551.2439.2400.5338.4172.21.2611.2611.2611.2611.261695.063553.831505.031426.722217.144（2）各控制截面的最大彎矩：圖8 控制截面彎矩影響線表11 各控制截面最大彎矩的計算支座l/8變截面處l/4l/2161616161

38、601418.2424320125.5124.4123.8119.4062.7562.261.959.70878.51134.91485.61910.41.2611.2611.2611.2611.26101107.7891431.1091873.3422409.0142.2.3 內(nèi)力組合表12 內(nèi)力組合后各截面控制剪力（kn） 支座l/8變截面處l/4l/2恒載385.120288.840252.525192.5600.000活載695.063553.831505.031426.722217.144控制剪力1080.183842.671757.556619.282217.144表13 內(nèi)力組合

39、后各截面控制彎矩（） 支座l/8變截面處l/4l/2恒載-1.504672.456874.8191153.8561537.697活載0.0001107.7891431.1091873.3422409.014控制彎矩-1.5041780.2452305.9283027.1983946.7112.3 梁的設計與檢算2.3.1 跨中鋼筋設計及檢算：（1）配筋設計： 跨中截面所受彎矩：m=3946.711， 估計=80mm, =1908=182cm 假定z=0.92，=0.92182=167.44（cm） 選用20，計算所需鋼筋的數(shù)目,實配42根。因此實際所配的鋼筋面積：=13196.4，跨中截面配筋

40、如下圖所示：圖9 跨中截面配筋圖（2）跨中截面混凝土及鋼筋正應力檢算 根據(jù)實際配筋核算應力： 已知資料：，=180mpa， =9.5 mpa。 跨中截面的有效高度：跨中截面鋼筋的合力作用點距受拉翼緣的距離a:， 配筋率： 求出簡化后的翼緣板厚度： 假設中性軸在翼緣板內(nèi)，求出受壓區(qū)高度： 因此中性軸在腹板內(nèi)，與假定不符，要重新計算x值。由拉壓靜矩相等的原理，即得： 得 超出，但超出不超過5%，可行?；炷恋淖畲髴Γ壕C上可知跨中截面設計滿足要求。2.3.2 主拉應力的檢算 主拉應力的檢算的主要部位為各控制截面，按以下公式進行檢算： 為了更加精確地計算各截面的主拉應力，可根據(jù)跨中截面的最大剪應力等于最大主拉應力的原理來計算，其結(jié)果如下表所示：表14 主拉應力的檢算支座變截面左變截面右跨中1079.68757.59619.28217646.416.418.61183.36183.59183.591