鋼筋混凝土簡支T梁橋主梁配筋設(shè)計(jì)

1、一. 目錄 二.任務(wù)書結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(鋼筋混凝土簡支T梁主梁設(shè)計(jì))1. 設(shè)計(jì)資料1.1.1橋梁跨徑標(biāo)準(zhǔn)跨徑：16.00m；主梁全長：15.96m；計(jì)算跨徑：15.60m；1.1.2設(shè)計(jì)荷載恒載產(chǎn)生的彎矩：686.64kNm汽車荷載產(chǎn)生的彎矩：435.60 kNm（已計(jì)入沖擊系數(shù)） 356.60 kNm（未計(jì)入沖擊系數(shù)）人群荷載產(chǎn)生的彎矩： 94.33 kNm支點(diǎn)計(jì)算剪力：401.11 kNm跨中計(jì)算剪力：101.55 kNm1.1.3材料要求1）梁體采用C25混凝土，抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；2）主筋采用HRB400鋼筋，抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（注： 鋼筋均采用焊接骨架； 每個(gè)同學(xué)按要求選擇相應(yīng)序

2、號數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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。1.1.3 主梁橫斷面圖2、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容1) 正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)與驗(yàn)算2) 斜截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)與驗(yàn)算3) 用C語言或FORTRAN9O編寫程序?qū)κ炙憬Y(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算（包括正截面的截面設(shè)計(jì)與強(qiáng)度復(fù)核，斜截面的截面設(shè)計(jì)中的箍筋的計(jì)算）4) 主梁裂縫寬度驗(yàn)算5) 主梁撓度驗(yàn)算。6) 繪制配筋圖一張，并計(jì)算鋼筋與混凝土數(shù)量。3、應(yīng)提交的成果1) 設(shè)計(jì)計(jì)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(dú)立完成，不得與他人雷同）3) 配筋圖一張（3號圖紙，可手繪也可用CAD繪圖，必須獨(dú)立完成，不得與他

3、人雷同）三.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書1、目的1、本課程是一門理論性與實(shí)踐性都較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是一門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)課程，涉及的知識面廣。在學(xué)習(xí)過程中，要熟練運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識，還須綜合考慮材料、施工、經(jīng)濟(jì)、構(gòu)造細(xì)節(jié)等各方面的因素，通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，鍛煉培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題的能力。 2、提高計(jì)算、繪圖、使用規(guī)范手冊和編寫技術(shù)文件、計(jì)算機(jī)語言應(yīng)用等基本技能，使學(xué)生了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求； 3、掌握設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法、步驟； 4、樹立正確的設(shè)計(jì)思想以及嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的作風(fēng)。 2、設(shè)計(jì)步驟1、熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書，根據(jù)老師所給的題目，清楚自己應(yīng)該設(shè)計(jì)的內(nèi)容2、進(jìn)行荷載的效應(yīng)

4、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(jìn)行正截面承載力計(jì)算（計(jì)算縱向受力鋼筋的數(shù)量）4、進(jìn)行正截面承載力的復(fù)核5、進(jìn)行斜截面承載力的計(jì)算（包括箍筋和彎起鋼筋的數(shù)量計(jì)算）6、進(jìn)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(yàn)算 （1）最大裂縫寬度的驗(yàn)算 （2）撓度驗(yàn)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?jì)算的手算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)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)按規(guī)范要求繪制。4、編寫計(jì)算書 設(shè)計(jì)計(jì)算書主要內(nèi)容：1、 目錄2、 任務(wù)書3、 指導(dǎo)

5、書4、 設(shè)計(jì)資料5、 小結(jié)、體會5、設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求 1、整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成，不得抄襲或請他人代做； 2、設(shè)計(jì)計(jì)算書除應(yīng)包括設(shè)計(jì)所必要的過程、設(shè)計(jì)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(jì)過程中，要勤學(xué)苦練，廣泛查閱資料文獻(xiàn)、規(guī)范手冊，注意鍛煉自己的獨(dú)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(jìn)度完成任務(wù)情況，計(jì)算書及圖紙質(zhì)量，質(zhì)疑情況，按百分制評定成績。四.計(jì)算書第一章 設(shè)計(jì)資料1.1.1橋梁跨徑標(biāo)準(zhǔn)跨徑：16.00m；主梁全長：15.96m；計(jì)算跨徑：

6、15.60m；1.1.2設(shè)計(jì)荷載恒載產(chǎn)生的彎矩：686.64kNm汽車荷載產(chǎn)生的彎矩：435.60 kNm（已計(jì)入沖擊系數(shù)） 356.60 kNm（未計(jì)入沖擊系數(shù)）人群荷載產(chǎn)生的彎矩： 94.33 kNm支點(diǎn)計(jì)算剪力：401.11 kNm跨中計(jì)算剪力：101.55 kNm1.1.3材料要求1）梁體采用C25混凝土，抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；2）主筋采用HRB400鋼筋，抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度。第二章 作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值2.1用于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值跨中截面彎矩組合設(shè)計(jì)值，其他各截面彎矩可近似按拋物線變化計(jì)算。支點(diǎn)截面剪力組合設(shè)計(jì)值，跨中截面剪力組合設(shè)計(jì)值，其他截面可近似按直線變化計(jì)算。2用于正常

7、使用極限狀態(tài)計(jì)算的作用效用組合設(shè)計(jì)值（梁跨中截面）恒載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩不計(jì)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(jì)算值荷載長期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值第三章 進(jìn)行正截面承載力計(jì)算與驗(yàn)算3.1截面設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)資料查附表得，彎矩計(jì)算值3.1.1、計(jì)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(jì)算，將實(shí)際T型截面換算成圖2所示的計(jì)算截面 其余尺寸不變，故有： （1） (為主梁計(jì)算跨徑)（2）（3）（等于相鄰兩梁軸線間的距離）取上述三個(gè)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

8、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(jì)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(jì)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(jì)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，c、受拉鋼筋的布置在滿足凈保護(hù)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

9、凈距滿足構(gòu)造要求?？偟匿摻罱孛婷娣e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(jì)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(jì)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)核滿足要求。第四章 斜截面承載力的計(jì)算與驗(yàn)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(jì)要求判斷依據(jù)：檢查截

10、面尺寸（由抗剪上限值控制），要求（式中為支點(diǎn)剪力組合設(shè)計(jì)值，為支點(diǎn)截面有效高度），否則修改尺寸。（式中為支點(diǎn)剪力組合設(shè)計(jì)值，為支點(diǎn)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(jì)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(jì)算設(shè)置腹筋，只需要按構(gòu)造要求配鋼筋（R235鋼筋時(shí)，HRB335鋼筋時(shí)，）（2）若，需要進(jìn)行腹筋設(shè)計(jì)4.3、剪力圖分配計(jì)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(jì)算剪力，其中由混凝土

11、箍筋承擔(dān)的剪力為，由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力為。計(jì)算：在圖4所示的剪力包絡(luò)圖中，支點(diǎn)處剪力計(jì)算值，跨中處剪力計(jì)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(shí)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(jì)算剪力分配圖 距支座中心線的h/2處的計(jì)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(jì)算值至少為；應(yīng)由彎起鋼筋（包括斜筋）承擔(dān)的剪力計(jì)算值最多為，設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長度為3519mm。4.4、箍筋計(jì)算計(jì)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

12、計(jì)算箍筋間距：（mm）式中：距支座中心h/2處截面上的計(jì)算剪力值（KN） P斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋率，,當(dāng)時(shí)，??；異號彎矩影響系數(shù)。計(jì)算簡支梁和連續(xù)梁近邊支點(diǎn)梁段的抗剪承載力時(shí)，；計(jì)算連續(xù)梁和懸臂梁近中支點(diǎn)梁段的抗剪承載力時(shí)，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(diǎn)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(diǎn)到受壓邊緣的距離 （mm）；混凝土強(qiáng)度等級（Mpa）；箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa），取值不宜大于280Mpa。計(jì)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(jì)

13、算簡便按式(4-5)設(shè)計(jì)箍筋時(shí)，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(jì)算如下：跨中截面 ，取，支點(diǎn)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(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(shí)），滿足規(guī)范規(guī)定。 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，爾后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取。4.5、彎起（斜筋）計(jì)算計(jì)算步驟：（1）第一道斜筋按設(shè)計(jì)計(jì)算 （mm2）式中：為所需的第一道彎筋面積（2）計(jì)算i點(diǎn)截面處的剪力（如圖

14、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(diǎn)在c點(diǎn)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(shí)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(diǎn)的位置。計(jì)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(diǎn)應(yīng)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(diǎn)計(jì)算位置，首先要計(jì)算彎起鋼筋上、下彎點(diǎn)之間垂直距離 見圖5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

15、以及至支座中心距離、分配的剪力計(jì)算值、所需的彎起鋼筋面積列入表1中?，F(xiàn)將表1中有關(guān)計(jì)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(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處。這時(shí)，為表1彎起鋼筋計(jì)算表彎起點(diǎn)1234hi(mm)1151111911011091距支座中心距離xi（mm）1151227033714462分配的計(jì)算剪力值Vsbi（KN）162.17139.0887.5136.78需要的彎筋面積Asbi（mm2）927795500211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(diǎn)到支座中心距離xc(mm)58

16、3173428603668彎筋的彎起角為45，則第一排彎筋（2N3）的彎起點(diǎn)1距支座中心距離為1151mm。彎筋與梁縱軸線交點(diǎn)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(diǎn)2距支點(diǎn)中心距離為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 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)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

17、似為：式中：從跨中算起，即跨中縱坐標(biāo)為0，支點(diǎn)縱坐標(biāo)；（圖5）計(jì)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(gè)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(jì)算如下：跨中截面尺寸及配筋見圖6(1)跨中截面：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(jì)算從上述計(jì)算可知確實(shí)屬于類截面。故有： （2）彎起或截?cái)嘁粚?16鋼筋后：鋼筋中心至梁底緣的距離 （翼

18、緣平均厚度）故按類截面計(jì)算從上述計(jì)算可知確實(shí)屬于類截面。故有：（3）彎起或截?cái)鄡蓪?16鋼筋后：解得 （4）彎起或截?cái)嗳龑?16鋼筋后：解得 （5）彎起或截?cái)嗨膶?16+232鋼筋后：解得 （6）彎起或截?cái)辔鍖?16+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(diǎn)的距離）。假設(shè)全部利用主筋彎起，且認(rèn)為彎起鋼筋的面積均能滿足計(jì)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(shí)，一般認(rèn)為彎筋進(jìn)入

19、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(qiáng)度復(fù)核（1）確定驗(yàn)算斜截面的具體位置a、距支點(diǎn)中心h/2；b、起彎點(diǎn)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(jì)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)縱向受拉鋼筋的配筋率，當(dāng)時(shí)，取箍筋配筋率，見式（4-2）箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa），取值不宜大于280Mpa；普通彎起鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）；普通彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角；驗(yàn)算斜截面受壓區(qū)頂端正截面上的腹板厚度（mm）；驗(yàn)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(diǎn)到受壓邊緣的距離（mm）；斜截面所穿過的，在一個(gè)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(yàn)算1、裂縫寬度驗(yàn)算（1）帶肋鋼筋系數(shù)=1.0、荷載短期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值荷載長期效應(yīng)組合彎矩計(jì)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(jì)算因?yàn)?，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