鋼筋混凝土簡支T梁橋主梁配筋設(shè)計

1、一. 目錄 二.任務(wù)書結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)書(鋼筋混凝土簡支T梁主梁設(shè)計)1. 設(shè)計資料1.1.1橋梁跨徑標(biāo)準(zhǔn)跨徑：16.00m；主梁全長：15.96m；計算跨徑：15.60m；1.1.2設(shè)計荷載恒載產(chǎn)生的彎矩：686.64kN·m汽車荷載產(chǎn)生的彎矩：435.60 kN·m（已計入沖擊系數(shù)） 356.60 kN·m（未計入沖擊系數(shù)）人群荷載產(chǎn)生的彎矩： 94.33 kN·m支點計算剪力：401.11 kN·m跨中計算剪力：101.55 kN·m1.1.3材料要求1）梁體采用C25混凝土，抗壓設(shè)計強度；2）主筋采用HRB400鋼

2、筋，抗拉設(shè)計強度。（注： 鋼筋均采用焊接骨架； 每個同學(xué)按要求選擇相應(yīng)序號數(shù)據(jù)進行設(shè)計計算； 箍筋采用R235級鋼筋，彎起鋼筋和斜筋采用與主筋相同等級的鋼筋。教師批閱：1.1.3 主梁橫斷面圖2、設(shè)計計算內(nèi)容1) 正截面強度設(shè)計與驗算2) 斜截面強度設(shè)計與驗算3) 用C語言或FORTRAN9O編寫程序?qū)κ炙憬Y(jié)果進行驗算（包括正截面的截面設(shè)計與強度復(fù)核，斜截面的截面設(shè)計中的箍筋的計算）4) 主梁裂縫寬度驗算5) 主梁撓度驗算。6) 繪制配筋圖一張，并計算鋼筋與混凝土數(shù)量。3、應(yīng)提交的成果1) 設(shè)計計算書一份2) 源程序一份（還包括數(shù)據(jù)的輸入以及結(jié)果的輸出，打印一份，電子版一份,獨立完成，不得與他

3、人雷同）3) 配筋圖一張（3號圖紙，可手繪也可用CAD繪圖，必須獨立完成，不得與他人雷同）三.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計指導(dǎo)書1、目的1、本課程是一門理論性與實踐性都較強的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是一門結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)課程，涉及的知識面廣。在學(xué)習(xí)過程中，要熟練運用基礎(chǔ)理論知識，還須綜合考慮材料、施工、經(jīng)濟、構(gòu)造細節(jié)等各方面的因素，通過課程設(shè)計環(huán)節(jié)，鍛煉培養(yǎng)解決實際工程問題的能力。 2、提高計算、繪圖、使用規(guī)范手冊和編寫技術(shù)文件、計算機語言應(yīng)用等基本技能，使學(xué)生了解結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容和要求； 3、掌握設(shè)計原則、設(shè)計方法、步驟； 4、樹立正確的設(shè)計思想以及嚴(yán)謹負責(zé)、實事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的作風(fēng)。 2、設(shè)計步

4、驟1、熟悉設(shè)計任務(wù)書，根據(jù)老師所給的題目，清楚自己應(yīng)該設(shè)計的內(nèi)容2、進行荷載的效應(yīng)組合（包括承載能力極限狀態(tài)的基本組合和正常使用階段的長期組合及短期組合）3、進行正截面承載力計算（計算縱向受力鋼筋的數(shù)量）4、進行正截面承載力的復(fù)核5、進行斜截面承載力的計算（包括箍筋和彎起鋼筋的數(shù)量計算）6、進行斜截面承載力的復(fù)核 （1）斜截面的抗彎承載力復(fù)核（抵抗彎矩圖的繪制） （2）斜截面的抗剪載力復(fù)核7、正常使用階段的驗算 （1）最大裂縫寬度的驗算 （2）撓度驗算（包括預(yù)拱度的設(shè)置）8、編寫程序?qū)φ孛嬉约靶苯孛娴墓拷钣嬎愕氖炙憬Y(jié)果進行驗算（程序框圖見附件）3、繪圖 繪制結(jié)構(gòu)施工圖，以及抵抗彎矩圖，均應(yīng)按

5、規(guī)范要求繪制。4、編寫計算書 設(shè)計計算書主要內(nèi)容：1、 目錄2、 任務(wù)書3、 指導(dǎo)書4、 設(shè)計資料5、 小結(jié)、體會5、設(shè)計目標(biāo)和要求 1、整個設(shè)計應(yīng)在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨立完成，不得抄襲或請他人代做； 2、設(shè)計計算書除應(yīng)包括設(shè)計所必要的過程、設(shè)計方法和必要的分析、結(jié)論外，還應(yīng)文理通順，字跡工整； 3、設(shè)計過程中，要勤學(xué)苦練，廣泛查閱資料文獻、規(guī)范手冊，注意鍛煉自己的獨立分析問題和解決問題的能力； 4、繪制的施工圖符合標(biāo)準(zhǔn)要求，布局合理，內(nèi)容全面、正確； 5、嚴(yán)格紀(jì)律。 6、成績評定方法 根據(jù)學(xué)習(xí)態(tài)度及出勤情況，按進度完成任務(wù)情況，計算書及圖紙質(zhì)量，質(zhì)疑情況，按百分制評定成績。四.計算書第一章 設(shè)

6、計資料1.1.1橋梁跨徑標(biāo)準(zhǔn)跨徑：16.00m；主梁全長：15.96m；計算跨徑：15.60m；1.1.2設(shè)計荷載恒載產(chǎn)生的彎矩：686.64kN·m汽車荷載產(chǎn)生的彎矩：435.60 kN·m（已計入沖擊系數(shù)） 356.60 kN·m（未計入沖擊系數(shù)）人群荷載產(chǎn)生的彎矩： 94.33 kN·m支點計算剪力：401.11 kN·m跨中計算剪力：101.55 kN·m1.1.3材料要求1）梁體采用C25混凝土，抗壓設(shè)計強度；2）主筋采用HRB400鋼筋，抗拉設(shè)計強度。第二章 作用效應(yīng)組合設(shè)計值2.1用于承載能力極限狀態(tài)計算的作用效應(yīng)組合設(shè)

7、計值跨中截面彎矩組合設(shè)計值，其他各截面彎矩可近似按拋物線變化計算。支點截面剪力組合設(shè)計值，跨中截面剪力組合設(shè)計值，其他截面可近似按直線變化計算。2用于正常使用極限狀態(tài)計算的作用效用組合設(shè)計值（梁跨中截面）恒載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩不計沖擊力的汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩 人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩值為 荷載短期效應(yīng)組合彎矩計算值荷載長期效應(yīng)組合彎矩計算值第三章 進行正截面承載力計算與驗算3.1截面設(shè)計由設(shè)計資料查附表得，彎矩計算值3.1.1、計算T形截面梁受壓翼板的有效寬度：圖2 跨中截面尺寸圖（尺寸單位：mm）為了便于計算，將實際T型截面換算成圖2所示的計算截面 其余尺寸不變，故有： （1） (為主梁計

8、算跨徑)（2）（3）（等于相鄰兩梁軸線間的距離）取上述三個數(shù)據(jù)中最小的值，故取3.1.2、因采用的是焊接鋼筋骨架，設(shè)鋼筋重心至梁底的距離，則梁的有效高度即可得到，。3.1.3、判斷T形梁截面類型由判斷為類T形截面，3.1.4、受壓區(qū)高度可由式（3-41）即得到整理后，可得到 適合3.1.5、主筋面積計算將各已知值及代入式（3-40），即，求出 根據(jù)以下原則：a、選用鋼筋的總面積應(yīng)盡量接近計算所需的鋼筋；b、梁內(nèi)主筋直徑不宜小于10mm，也不能大于40mm，一般為1232mm，本設(shè)計采用RHB400:28mm和25mm兩種鋼筋搭配，選用632+416，截面面積為4677mm2；鋼筋疊高層數(shù)為4層

9、，c、受拉鋼筋的布置在滿足凈保護層的條件下，應(yīng)盡量靠近截面的下邊緣，鋼筋的凈距和疊高都滿足構(gòu)造要求。故混凝土厚度取及附表1-8中規(guī)定的30mm，鋼筋間橫向凈距滿足構(gòu)造要求。總的鋼筋截面面積為6615.8+2490.9=4677mm2,接近，滿足要求，鋼筋布置圖見圖3圖3鋼筋布置圖3.2、截面復(fù)核已設(shè)計的受拉鋼筋中628的截面面積為615.8*63695mm2，225的截面面積為2*490.9982mm2，。由圖3鋼筋布置圖可求得，即則有效高度 、由式（3-46）計算 ，故為第一類T形截面、受壓高度由式（3-40），求得、正截面抗彎承載力由式（3-41），求得正截面抗彎承載力又，故截面復(fù)核滿足要

10、求。第四章 斜截面承載力的計算與驗算4.1、檢查截面尺寸根據(jù)構(gòu)造要求，梁最底層鋼筋228通過支座截面，支座截面有效高度截面尺寸符合設(shè)計要求判斷依據(jù)：檢查截面尺寸（由抗剪上限值控制），要求（式中為支點剪力組合設(shè)計值，為支點截面有效高度），否則修改尺寸。（式中為支點剪力組合設(shè)計值，為支點截面有效高度），否則修改尺寸。4.2、檢查是否需要設(shè)置腹筋（1）跨中段截面（2）支座截面因，故可在梁跨中的某長度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置鋼筋，其余區(qū)段可應(yīng)按計算配置腹筋。判斷依據(jù)：檢查是否需要設(shè)置腹筋（1）若，則不必按計算設(shè)置腹筋，只需要按構(gòu)造要求配鋼筋（R235鋼筋時，HRB335鋼筋時，）（2）若，需要進行腹筋設(shè)計4.

11、3、剪力圖分配計算步驟：（1）繪制剪力沿跨徑變化的圖；（2）求出按構(gòu)造配置鋼筋的長度l；（3）由剪力包絡(luò)圖求出距支座中心線h/2處的計算剪力，其中由混凝土箍筋承擔(dān)的剪力為，由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力為。計算：在圖4所示的剪力包絡(luò)圖中，支點處剪力計算值，跨中處剪力計算值。的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為在長度內(nèi)可按構(gòu)造要求布置鋼筋。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倍梁高范圍內(nèi)，鋼筋的間距最大為100mm。 圖4.計算剪力分配圖 距支座中心線的h/2處的計算剪力值（V）由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為 其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力計算值至少為；應(yīng)由彎起鋼筋（包括斜筋

12、）承擔(dān)的剪力計算值最多為，設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長度為3519mm。4.4、箍筋計算計算依據(jù)：常用箍筋直徑應(yīng)不小于8mm，且不小于1/4主筋直徑和股數(shù)，再按下式計算箍筋間距：（mm）式中：距支座中心h/2處截面上的計算剪力值（KN） P斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋率，,當(dāng)時，?。划愄枏澗赜绊懴禂?shù)。計算簡支梁和連續(xù)梁近邊支點梁段的抗剪承載力時，；計算連續(xù)梁和懸臂梁近中支點梁段的抗剪承載力時，受壓翼緣的影響系數(shù)。；通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的有效高度，自縱向受拉鋼筋合力點到受壓邊緣的距離（mm）；斜截面受壓端正截面上的有效高度，自縱向受拉鋼筋合力點到受壓邊緣的距離 （mm）；混凝土強度等級（Mpa）；箍筋

13、的抗拉強度設(shè)計值（Mpa），取值不宜大于280Mpa。計算：采用直徑為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。為計算簡便按式(4-5)設(shè)計箍筋時，式中的斜截面內(nèi)縱筋配筋百分率p及斜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，計算如下：跨中截面 ，取，支點截面 ，則平均值分別為，箍筋間距為= 281mm 確定箍筋間距的設(shè)計值尚應(yīng)考慮公路橋規(guī)的構(gòu)造要求。 若箍筋間距計算值取及400mm，是滿足規(guī)范要求的，但采用8雙肢箍筋，箍筋配筋率（R235鋼筋時），滿足規(guī)范規(guī)定。 綜合上述計算，在支座中心向跨徑長度方向的1300mm范圍內(nèi)，設(shè)計箍筋間距，爾后至跨中

14、截面統(tǒng)一的箍筋間距取。4.5、彎起（斜筋）計算計算步驟：（1）第一道斜筋按設(shè)計計算 （mm2）式中：為所需的第一道彎筋面積（2）計算i點截面處的剪力（如圖4所示）。對于第二道斜筋，由此可求得 ，同樣按照上述方法確定由主筋彎起還是需另加斜筋。直到i點在c點之右為止，從而得到全部斜筋按斜截面抗剪確定的初彎起位置。（3）按同時滿足梁跨間隔正截面和斜截面的抗彎要求確定彎起鋼筋的最終彎起點的位置。計算：設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋（HRB400）為12，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離。彎起鋼筋的彎起角度為45°，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應(yīng)

15、落在前一排彎起鋼筋的構(gòu)造規(guī)定來得到各排彎起鋼筋的彎起點計算位置，首先要計算彎起鋼筋上、下彎點之間垂直距離 見圖5現(xiàn)擬彎起N1N5鋼筋，將計算的各排彎起鋼筋彎起點截面的以及至支座中心距離、分配的剪力計算值、所需的彎起鋼筋面積列入表1中。現(xiàn)將表1中有關(guān)計算如下：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）的末端彎起點應(yīng)位于支座中心截面處。這時，為表1彎起鋼筋計算表彎起點1234hi(mm)1151111911011091距支座中心距離xi（mm）1151227033714462分配的計算剪力值Vsbi（KN）162.17139.0887.5136.78需要的彎筋面積Asbi（mm2）92

16、7795500211可提供的彎筋面積Asbi（mm2）1232（228）1232（228）603（216）982(225)彎筋與梁軸交點到支座中心距離x'c(mm)583173428603668彎筋的彎起角為45°，則第一排彎筋（2N3）的彎起點1距支座中心距離為1151mm。彎筋與梁縱軸線交點1距支座中心距離為對于第二排彎起鋼筋，可得到彎起鋼筋（2N2）的彎起點2距支點中心距離為分配給第二排彎起鋼筋的計算剪力值，由比例關(guān)系計算可得到： 得 其中，；設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長為3519mm。所需要提供的彎起鋼筋截面積（）為、繪制彎矩包絡(luò)圖 包絡(luò)圖是在荷載作用下沿跨徑變化最大彎矩圖。嚴(yán)

17、格的繪制方法應(yīng)按梁上各截面的彎矩影響線布置荷載而求得。但一般中小橋可根據(jù)？求得的跨中彎矩近似按拋物線規(guī)律求出梁上其他位置的值，再連成圓順的曲線，即得彎矩包絡(luò)圖，簡支梁彎矩包絡(luò)圖拋物線公式近似為：式中：從跨中算起，即跨中縱坐標(biāo)為0，支點縱坐標(biāo)；（圖5）計算如下：先按拋物線公式近似求出控制截面的彎矩值。已知，配置跨中截面鋼筋，具體尺寸見圖6（跨中處）：通過以上五個控制截面，就可以把他們連接成一光滑的曲線。所得到的圖7（a、b）的彎矩包絡(luò)圖。、繪制承載能力圖承載能力圖就是沿梁長各截面所能承受的最大彎矩圖。他是根據(jù)沿跨徑各截面的主筋所能承受的最大彎矩繪制的。計算如下：跨中截面尺寸及配筋見圖6(1)跨中

18、截面：配有632+616共6對鋼筋鋼筋中心至梁底緣的距離 （翼緣平均厚度）故按類截面計算從上述計算可知確實屬于類截面。故有： （2）彎起或截斷一對216鋼筋后：鋼筋中心至梁底緣的距離 （翼緣平均厚度）故按類截面計算從上述計算可知確實屬于類截面。故有：（3）彎起或截斷兩對416鋼筋后：解得 （4）彎起或截斷三對616鋼筋后：解得 （5）彎起或截斷四對616+232鋼筋后：解得 （6）彎起或截斷五對616+432鋼筋后：解得 由以上所求得的承載力值就可做出承載能力圖根據(jù)按抗剪要求，現(xiàn)求得斜筋位置分別為93cm、182 cm、268 cm、345 cm、441 cm（均系距支點的距離）。假設(shè)全部利用

19、主筋彎起，且認為彎起鋼筋的面積均能滿足計算的要求，（若不能滿足，則需另加斜筋）這樣就可得到如圖7（a）的承載力圖，即ABCDEFGHIJKL所連成的折線。在繪制承載力圖時，一般認為彎筋進入受壓后不能承受彎矩，在受拉區(qū)承受的彎矩是直線變化的，并假設(shè)中和軸近似取在梁高一半處，則得到圖7（a）的BC、DE、FG、HI、JK等斜線。4.6、斜截面的抗剪強度復(fù)核（1）確定驗算斜截面的具體位置a、距支點中心h/2；b、起彎點截面及受拉鋼筋不受力處的截面；c、箍筋數(shù)量發(fā)生變化處的截面；d、梁肋寬度改變處截面。（2）計算截面的抗剪承載能力式中要求： 預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)。對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，；斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋

20、的配筋率，當(dāng)時，取箍筋配筋率，見式（4-2）箍筋的抗拉強度設(shè)計值（Mpa），取值不宜大于280Mpa；普通彎起鋼筋的抗拉強度設(shè)計值（Mpa）；普通彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角；驗算斜截面受壓區(qū)頂端正截面上的腹板厚度（mm）；驗算斜截面受壓端正截面上的有效高度，自縱向受拉鋼筋合力點到受壓邊緣的距離（mm）；斜截面所穿過的，在一個彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋總截面面積（mm2），其他符號同前；1.2.3撓度和裂縫寬度驗算1、裂縫寬度驗算（1）帶肋鋼筋系數(shù)=1.0、荷載短期效應(yīng)組合彎矩計算值荷載長期效應(yīng)組合彎矩計算值系數(shù)系數(shù)：非板式受彎構(gòu)件=1.0（2）鋼筋應(yīng)力（3）換算直徑的計算因為，受拉區(qū)采用不同的鋼筋直徑對于焊接鋼筋骨架，式中的或應(yīng)乘以1.3的系數(shù)即（4）縱向受拉鋼筋配筋率所以取=0.0194(5)最大裂縫寬度的