結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計1

1、土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作 鋼筋混凝土簡支T梁設(shè)計 長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院 橋梁系：金霞飛 土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作q 課程設(shè)計意義q 設(shè)計基本資料q 設(shè)計計算項目及要求q 工程圖紙繪制土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作課程設(shè)計意義本學(xué)期本學(xué)期下學(xué)期下學(xué)期畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目設(shè)計題目鋼筋混凝土鋼筋混凝土T梁梁預(yù)應(yīng)力砼預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)連續(xù)T梁、鋼筋梁、鋼筋混凝土拱橋混凝土拱橋自定結(jié)構(gòu)自定結(jié)構(gòu)先修課程先修課程材力、理力、結(jié)力、材力、理力、結(jié)力、建筑材料、結(jié)構(gòu)設(shè)建筑材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、工程制圖計原理、工程制圖 橋梁工程橋梁工程橋涵水文、路工橋涵水文、路工學(xué)、基礎(chǔ)工程、學(xué)、基礎(chǔ)工程、橋梁工程橋梁工

2、程、橋梁橋梁施工施工設(shè)計設(shè)計條件條件及及要求要求已知已知條件條件荷載效應(yīng)、跨徑、荷載效應(yīng)、跨徑、尺寸、材料、安全尺寸、材料、安全等級等級結(jié)構(gòu)體系、跨徑、結(jié)構(gòu)體系、跨徑、橋?qū)挕⒔孛嫘问?、橋?qū)?、截面形式、施工方法施工方法橋位地形、河床、橋位地形、河床、水文地質(zhì)、氣象水文地質(zhì)、氣象等資料等資料設(shè)計設(shè)計要求要求荷載效應(yīng)組合、配荷載效應(yīng)組合、配筋設(shè)計、強(qiáng)度應(yīng)力筋設(shè)計、強(qiáng)度應(yīng)力剛度驗算、工程圖剛度驗算、工程圖繪制繪制拱軸系數(shù)、內(nèi)力拱軸系數(shù)、內(nèi)力計算計算 、穩(wěn)定、穩(wěn)定性性 算算橋梁設(shè)計全過程橋梁設(shè)計全過程土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計基本資料q結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土簡支結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土簡支T梁梁q主梁跨

3、徑：分主梁跨徑：分10、13、16、20m四種四種q荷載效應(yīng)：荷載效應(yīng)： 12組組qT梁尺寸：四種見任務(wù)書梁尺寸：四種見任務(wù)書q材料：材料：C25，C30，C35，R235，HRB335，HRB400q結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：0.9，1.0,1.1q主梁截面形式：采用主梁截面形式：采用“T”梁梁土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求q設(shè)計原則設(shè)計原則q荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合q正截面承載力計算正截面承載力計算q斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算q抵抗彎矩圖的繪制抵抗彎矩圖的繪制q裂縫寬度驗算裂縫寬度驗算q撓度驗算撓度驗算土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求設(shè)計原

4、則設(shè)計原則p 承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)： 作用效應(yīng)最不利組合作用效應(yīng)最不利組合(基本組合基本組合)設(shè)計值必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計值。的設(shè)計值。p 正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)： 是以結(jié)構(gòu)彈性理論或彈塑性理論為基礎(chǔ)是以結(jié)構(gòu)彈性理論或彈塑性理論為基礎(chǔ),采用作用的短期效應(yīng)組合、采用作用的短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合或短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合的影響，對構(gòu)件的長期效應(yīng)組合或短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合的影響，對構(gòu)件的抗裂、裂縫寬度和撓度進(jìn)行驗算，并使各項計算值不超過抗裂、裂縫寬度和撓度進(jìn)行驗算，并使各項計算值不超過公路鋼筋公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土

5、橋涵設(shè)計規(guī)范混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定的各項限值規(guī)定的各項限值 RSd01cs 土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合p 承載能力極限狀態(tài)組合：承載能力極限狀態(tài)組合： 基本組合：基本組合：p正常使用極限狀態(tài)組合：正常使用極限狀態(tài)組合： 短期效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合： 長期效應(yīng)組合：長期效應(yīng)組合：niQjkQjckQQGikGi)SSS(S2110minjQjkjGiksdSSS111minjQjkjGikldMSS112土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求正截面承載力計算正截面承載力計算一、截面設(shè)計一、截面設(shè)計: 1.確定翼緣的有效寬度：確定翼

6、緣的有效寬度： 公路橋規(guī)規(guī)定，T形截面梁（內(nèi)梁）的受壓翼板有效寬度 用下列三者中最小值：（1）簡支梁計算跨徑的1/3。（2）相鄰兩梁的平均間距。（3） 。當(dāng) 時，取 此處， 、 、 和 分別如圖示， 為承托根部厚度。 122fhhbb612fhbhh1 3hhh b bhbhhfhhh邊梁梁肋內(nèi)梁梁肋承托翼板土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求正截面承載力計算正截面承載力計算 2.求求h0假設(shè)as，得到有效高度h0=has。 可假設(shè)as=30mm+（0.070.1）h 3.判定判定T形截面類型形截面類型 2/0/0fffcdhhhbfM則為第一類T形截面 ，否則為第二類。土木與建筑學(xué)

7、院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求正截面承載力計算正截面承載力計算 4.求求As分別根據(jù)判別類型按照第一類或者第二類T形截面計算5. 選擇鋼筋直徑、根數(shù)并布置，校核選擇鋼筋直徑、根數(shù)并布置，校核as 6、按構(gòu)造要求確定水平縱向鋼筋的數(shù)量：、按構(gòu)造要求確定水平縱向鋼筋的數(shù)量： 直徑直徑：一般采用（：一般采用（68）mm的光圓鋼筋，也可以用帶肋鋼筋；的光圓鋼筋，也可以用帶肋鋼筋； 面積面積：梁內(nèi)水平縱向鋼筋的總截面積可取用（：梁內(nèi)水平縱向鋼筋的總截面積可取用（0.0010.002）bh，b為梁為梁肋寬度，肋寬度，h為梁截面高度為梁截面高度 ； 間距間距：其間距在受拉區(qū)不應(yīng)大于梁肋寬度，且不應(yīng)大于：

8、其間距在受拉區(qū)不應(yīng)大于梁肋寬度，且不應(yīng)大于200mm；在受壓區(qū)；在受壓區(qū)不應(yīng)大于不應(yīng)大于300mm。在梁支點附近剪力較大區(qū)段水平縱向鋼筋間距宜為。在梁支點附近剪力較大區(qū)段水平縱向鋼筋間距宜為（100150）mm。 土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求正截面承載力計算正截面承載力計算 二、截面復(fù)核二、截面復(fù)核則為第一類T形截面 ，否則為第二類。(1)檢查鋼筋布置是否符合要求 (2)驗算最小配筋率(3)判定T形截面類型 ssdffcdAfhbf/土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求正截面承載力計算正截面承載力計算 二、截面復(fù)核二、截面復(fù)核(4)求x若為第二類）若為第一類）()(

9、00hbfhbbfAfxhbffAxbcdffcdssdbfcdsds土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求正截面承載力計算正截面承載力計算 二、截面復(fù)核二、截面復(fù)核(5)求Mu若為第二類）若為第一類）()2()()2()2(000fffcdcdufcduhhhbbfxhbxfMxhbfM(6)復(fù)核udMM0土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算 p 復(fù)核截面最小尺寸：復(fù)核截面最小尺寸： 否則修改截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級否則修改截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級q計算剪力值的確定計算剪力值的確定（作剪力包絡(luò)圖）（作剪力包絡(luò)圖） 公路橋規(guī)公路

10、橋規(guī)規(guī)定：規(guī)定： 最大剪力：取離支點中心線梁高一半處的剪力設(shè)計值最大剪力：取離支點中心線梁高一半處的剪力設(shè)計值 ；60%由混凝土和由混凝土和 箍筋共同承擔(dān)；箍筋共同承擔(dān)；40%由彎起鋼筋（按由彎起鋼筋（按45彎起）承擔(dān)；用水平線將剪力設(shè)計彎起）承擔(dān)；用水平線將剪力設(shè)計值包絡(luò)圖分割值包絡(luò)圖分割q驗算是否需要按計算配置腹筋：驗算是否需要按計算配置腹筋： 若滿足，按構(gòu)造配置箍筋，否則按計算配置腹筋若滿足，按構(gòu)造配置箍筋，否則按計算配置腹筋)kN(1051. 00,30bhfVkcudV)kN(1050.0030bhfVtdd, 2,0, 22()d xd ldd lxVVVVL土木與建筑學(xué)院 金霞飛

11、 制作設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算截面設(shè)計：截面設(shè)計： p 復(fù)核截面最小尺寸：復(fù)核截面最小尺寸： 否則修改截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級否則修改截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級q計算剪力值的確定：計算剪力值的確定： 公路橋規(guī)公路橋規(guī)規(guī)定：規(guī)定： 最大剪力：取離支點中心線梁高一半處的剪力設(shè)計值最大剪力：取離支點中心線梁高一半處的剪力設(shè)計值 ；60%由混凝土和由混凝土和 箍筋共同承擔(dān)；箍筋共同承擔(dān)；40%由彎起鋼筋（按由彎起鋼筋（按45彎起）承擔(dān)；用水平線將剪力設(shè)計彎起）承擔(dān)；用水平線將剪力設(shè)計值包絡(luò)圖分割值包絡(luò)圖分割q驗算是否需要按計算配置腹筋：驗算是否需要按計算配置腹筋

12、： 若滿足，按構(gòu)造配置箍筋，否則按計算配置腹筋若滿足，按構(gòu)造配置箍筋，否則按計算配置腹筋)kN(1051. 00,30bhfVkcudV)kN(1050.0030bhfVtdd土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作支座中心線支座中心線梁梁跨跨中中梁中軸線梁中軸線彎起鋼筋承彎起鋼筋承擔(dān)的剪力擔(dān)的剪力V下限下限 l3 Vl/2 l2 l1 h h/2 L/2 Asb1 Asb2 Asb3 h/2 V0 V/ 0.6V/ 0.4V/ Vsb1 Vsb12Vsb3 要按計算確定箍筋和彎筋要按計算確定箍筋和彎筋要按計算確定要按計算確定箍筋箍筋不需彎筋，構(gòu)造配箍不需彎筋，構(gòu)造配箍筋筋設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載

13、力計算斜截面抗剪承載力計算土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作220LVViliVVll 21下限iVVl下限/26 . 0iVVl/036 . 03212lllL設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算 p箍筋設(shè)計：取混凝土和箍筋共同的抗剪能力箍筋設(shè)計：取混凝土和箍筋共同的抗剪能力 6 . 0 VVcs3130,0.60.45 1020.6cu ksvsvVbhpff 62120,1.78 10()2 0.6svcu ksvVbhpffmin)(sv2/20,623216 .021056.0Vbh

14、fAfpSsvsvkcuv取整并滿足構(gòu)造要求取整并滿足構(gòu)造要求土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算 p彎起鋼筋設(shè)置設(shè)計：彎起鋼筋設(shè)置設(shè)計：u構(gòu)造要求：構(gòu)造要求：公橋規(guī)公橋規(guī) JTGD62規(guī)定規(guī)定 對稱成對彎起；對稱成對彎起； 梁的支點處，應(yīng)至少有兩根并且不少于總數(shù)梁的支點處，應(yīng)至少有兩根并且不少于總數(shù) 1/5的下層受拉主鋼筋通過；的下層受拉主鋼筋通過； 起鋼筋一般與梁縱軸成起鋼筋一般與梁縱軸成45角；圓弧半徑不宜小于角；圓弧半徑不宜小于 20倍鋼筋直徑倍鋼筋直徑; 簡支梁第一排（對支座而言）彎起鋼筋的末端彎折簡支梁第一排（對支座而言）彎起鋼筋的

15、末端彎折 點應(yīng)位于支座中心截點應(yīng)位于支座中心截面處，以后各排彎起鋼筋的末端彎折點（彎終點）應(yīng)落在或超過前一排彎起鋼面處，以后各排彎起鋼筋的末端彎折點（彎終點）應(yīng)落在或超過前一排彎起鋼筋彎起點截面。筋彎起點截面。 土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算截面復(fù)核：（要求至少復(fù)核兩個截面）截面復(fù)核：（要求至少復(fù)核兩個截面） p計算截面位置的選取計算截面位置的選?。海ㄒ笾辽購?fù)核兩個截面）：（要求至少復(fù)核兩個截面） 離支座中心離支座中心h/2處，起彎點處或箍筋間距改變處處，起彎點處或箍筋間距改變處p斜截面水平投影長度斜截面水平投影長度c：ddVMmhc6

16、 .06 .00p 斜截面頂端位置的確定方法：斜截面頂端位置的確定方法：以底端位置向跨中方向量取距離為以底端位置向跨中方向量取距離為h0的截面的截面 認(rèn)為驗算斜截面頂端就在此正截面上認(rèn)為驗算斜截面頂端就在此正截面上p 由斜截面投影長度，可確定與斜截面相交的縱向受拉鋼筋配筋率，彎起由斜截面投影長度，可確定與斜截面相交的縱向受拉鋼筋配筋率，彎起鋼筋數(shù)量。鋼筋數(shù)量。土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算截面復(fù)核：（要求至少復(fù)核兩個截面）截面復(fù)核：（要求至少復(fù)核兩個截面） p 取驗算斜截面頂端正截面的有效高度及寬度。取驗算斜截面頂端正截面的有效高度及寬度

17、。 p將上述各值及與斜裂縫相交的箍筋和彎起鋼筋數(shù)量代入公式，即可進(jìn)將上述各值及與斜裂縫相交的箍筋和彎起鋼筋數(shù)量代入公式，即可進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度復(fù)核行斜截面抗剪強(qiáng)度復(fù)核ssbsdsvsvkcuudAfffpbhVVsin)1075. 0()6 . 02()1045. 0(3,033210土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求抵抗彎矩圖的繪制抵抗彎矩圖的繪制繪制步驟繪制步驟u 繪制彎矩包絡(luò)圖和縱筋圖；繪制彎矩包絡(luò)圖和縱筋圖； 將梁將梁1015等分，求出每等分點的最大彎矩，按同一比例繪制包等分，求出每等分點的最大彎矩，按同一比例繪制包絡(luò)圖絡(luò)圖u繪制每部分鋼筋的抵抗彎矩圖繪制每部分鋼筋的抵抗彎

18、矩圖Mui222/,41LxMMldxdussiuicdssdssduMAAMbfAfhAfM)2(0土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求抵抗彎矩圖的繪制抵抗彎矩圖的繪制繪制步驟繪制步驟u找出縱筋的充分利用點和理論截斷點（不需要點）；找出縱筋的充分利用點和理論截斷點（不需要點）； ；u確定縱筋的實際起彎點和實際截斷點。確定縱筋的實際起彎點和實際截斷點。實際起彎點：實際起彎點： 一方面為了保證斜截面抗彎強(qiáng)度，縱筋彎起點應(yīng)設(shè)在按正截面抗彎承載一方面為了保證斜截面抗彎強(qiáng)度，縱筋彎起點應(yīng)設(shè)在按正截面抗彎承載 力計算充分利用該強(qiáng)度的截面（縱筋的充分利用點）以外（彎矩減小方向）不力計算充分利用該

19、強(qiáng)度的截面（縱筋的充分利用點）以外（彎矩減小方向）不小于小于 h0/2處。處。 另一方面為了保證正截面抗彎強(qiáng)度，縱筋彎起后與梁軸線的交點應(yīng)位于該另一方面為了保證正截面抗彎強(qiáng)度，縱筋彎起后與梁軸線的交點應(yīng)位于該縱筋不需要點以外（彎矩減小方向）?？v筋不需要點以外（彎矩減小方向）。 土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求抵抗彎矩圖的繪制抵抗彎矩圖的繪制繪制步驟繪制步驟實際截斷點：實際截斷點： 應(yīng)從按正截面抗彎承載力計算充分利用該鋼筋強(qiáng)度的截面至少延應(yīng)從按正截面抗彎承載力計算充分利用該鋼筋強(qiáng)度的截面至少延伸（伸（la+h0)長度。（長度。（la為受拉鋼筋最小錨固長度）為受拉鋼筋最小錨固長度）

20、同時應(yīng)考慮從正截面抗彎承載力計算不需要該鋼筋的截面至少延同時應(yīng)考慮從正截面抗彎承載力計算不需要該鋼筋的截面至少延伸伸20d(d為鋼筋直徑，環(huán)氧樹脂涂層鋼筋為鋼筋直徑，環(huán)氧樹脂涂層鋼筋25d)。土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求抵抗彎矩圖的繪制抵抗彎矩圖的繪制舉例：舉例：土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求裂縫最大寬度的驗算裂縫最大寬度的驗算p最大裂縫寬度的計算：最大裂縫寬度的計算： 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定：對矩形、規(guī)定：對矩形、T形和形和工字形截面的鋼筋混凝土工字形截面的鋼筋混凝土受彎受彎、軸心受拉、偏心受壓、

21、偏心受拉構(gòu)件、軸心受拉、偏心受壓、偏心受拉構(gòu)件的其最大裂縫寬度的其最大裂縫寬度(mm)按下式計算：按下式計算：1028.030321dEcccwsssfkc1考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)，對光圓鋼筋，考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)，對光圓鋼筋，c1取取1.4對帶肋鋼筋，對帶肋鋼筋，c1取取1.0土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求裂縫最大寬度的驗算裂縫最大寬度的驗算slNNc5.012c3與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為鋼筋混凝土板式受彎構(gòu)件與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為鋼筋混凝土板式受彎構(gòu)件c31.15，其他受彎構(gòu)件，其他受彎構(gòu)件c31.0，軸受拉構(gòu)件，軸受拉構(gòu)件c31.2，偏心受拉構(gòu)，偏心受拉構(gòu)

22、件件c31.1，偏心受壓構(gòu)件，偏心受壓構(gòu)件 c30.9 d=iiiiedndnd2ffshbbbhA)(0087. 0hAMssss土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求裂縫最大寬度的驗算裂縫最大寬度的驗算p裂縫寬度限值：裂縫寬度限值： 公橋規(guī)公橋規(guī)規(guī)定，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載作用下，算得的最規(guī)定，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載作用下，算得的最大裂縫寬度須滿足下述要求：大裂縫寬度須滿足下述要求： 類和類和類環(huán)境：類環(huán)境：0.2mm 類和類和類環(huán)境：類環(huán)境：0.15mmp 驗算要求驗算要求 ； Wfk Wfk 土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求撓度驗算撓度驗算p抗彎剛度計算：抗彎

23、剛度計算： （幾何特性計算中（幾何特性計算中 取全寬）取全寬） crscrscrBBMMMMBB02201000.95cBE IcrccrIEB0crtkMf W002/SWfb土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求撓度驗算撓度驗算p短期撓度計算：短期撓度計算： 利用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識，鋼筋混凝土簡支梁跨中撓度：利用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識，鋼筋混凝土簡支梁跨中撓度： p長期撓度計算：長期撓度計算：BLMs2s485f中中間間用用插插入入法法) )C C8 80 0, ,- -( (砼砼等等級級為為C C4 40 01 1. .3 35 5- -1 1. .4 45 5( (砼砼等等級級小小于于C C4 40 0) )1 1. .6 6撓撓度度長長期期增增大大系系數(shù)數(shù)；f ff fs sl l土木與建筑學(xué)院 金霞飛 制作設(shè)計計算項目及要求撓度驗算撓度驗算p鋼筋砼受彎構(gòu)件撓度限值：鋼筋砼