結(jié)構(gòu)設(shè)計原理電子書

1、1設(shè)計數(shù)據(jù)及要求1.1主梁尺寸鋼筋混凝土簡支梁計算跨徑計算跨徑L0=21m，T截面梁尺寸如下圖，設(shè)計梁處于I類環(huán)境，安全等級為二級，=1 ,q=39KN/m 圖 1-11.2材料規(guī)格鋼筋：主筋 HRB335鋼筋 抗拉強度設(shè)計值；相對界限受壓區(qū)高度。箍筋 R335 抗拉強度設(shè)計值?；炷粒褐髁翰捎肅35混凝土 抗壓強度設(shè)計值；抗拉強度設(shè)計值；2正截面承載力計算2.1荷載計算跨中彎矩=2149.88KN·m跨中剪力=80KN(其中q=39 KN/m)截面處 處彎矩=1612.41 KN·m 支點截面=0， 支點剪力=409.5KN2.2截面設(shè)計根據(jù)跨中截面正截面承載力極限狀態(tài)計

2、算要求，確定縱向受拉鋼筋數(shù)量。擬采用焊接鋼筋骨架配筋。 2.2.1確定翼緣板計算寬度 ； （式2-1） ； （式2-2）。 （式2-3）故取判斷T形截面類型設(shè)，則， （式2-5） （式2-6） > 中性軸在翼緣內(nèi)，屬于第I類T形梁，應(yīng)按的矩形截面進行計算。2.2.3計算混凝土受壓區(qū)高度得到x=74.93mm （式2-9）求得所需受拉鋼筋截面面積為： （式2-10）采用二排焊接骨架，選用828+425()梁的實際有效高度。混凝土保護層厚度取35mm>d=28mm及附表規(guī)定的30mm鋼筋間橫向凈間距：2.3正截面抗彎承載力計算復(fù)核 （式2-11），滿足要求又 （式2-12） （式2-1

3、3）3斜截面承載力計算3.1腹筋設(shè)計截面尺寸檢查根據(jù)構(gòu)造要求，穿過支座的鋼筋為428，支座截面有效高度為 圖3-1 對于腹板寬度不變的等高度簡支梁，距支點處的第一個計算截面的截面尺寸控制設(shè)計，應(yīng)滿足下列要求：上線驗算：根據(jù)構(gòu)造要求，僅保持最下面四根鋼筋（428）通過支點，其余各鋼筋在跨間不同位置彎起或截斷。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得： 截面尺寸符合要求 驗算配置箍筋 跨中段截面： （式3-1）距支點處的剪力組合設(shè)計值支座段截面（式3-2） ；計算結(jié)果表明，截面尺寸滿足要求，但應(yīng)按計算要求配置箍筋和彎起鋼筋。設(shè)計剪力圖分配支點剪力組合設(shè)計值跨中剪力組合設(shè)計值其中部分可不進行斜截面承載能力計算，箍筋按構(gòu)

4、造要求配置。不需進行斜截面承載力計算的區(qū)段半跨長度為：其中距支點處的設(shè)計剪力值為，其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔的剪力組合設(shè)計值為：應(yīng)由彎起鋼筋承擔的剪力組合設(shè)計值為：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一倍梁高h=1350mm范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100mm。箍筋設(shè)計選用直徑為8mm的雙肢箍筋，箍筋的截面面積，在等截面鋼筋混凝土梁中 ，箍筋盡量做到等距分布，為計算簡便，求縱筋配筋率P及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面平均值取用，計算如下：跨中截面：取p=2.5 =1225.69mm（式3-3）支點截面： =1254.55mm （式3-4）箍筋間距 （式3-5） =454

5、.16mm確定箍筋間距的設(shè)計值應(yīng)考慮公路橋規(guī)構(gòu)造要求：取箍筋間距=300mm, 且且小于400mm滿足要求，采用8雙肢箍筋，箍筋配筋率=滿足規(guī)范要求。綜上，在中心向跨徑長度方向的1350mm范圍內(nèi)設(shè)計箍筋間距=100mm，在以后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取=300mm彎起鋼筋及斜筋設(shè)計設(shè)焊接鋼筋骨架的架立筋（HRB335）為22，設(shè)為56mm彎起角度為45°應(yīng)由彎起鋼筋承擔的那部分剪力組合設(shè)計值，現(xiàn)擬N1N4鋼筋彎起，將計算各排彎起鋼筋截面以至支座中心距離，其面積 圖圖3-2 根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，計算第一排彎起鋼筋時，取用距支座中心處，這時1350-（35+31.62.5）-（43+25.1

6、+31.60.5）=1152.1mm彎筋與梁縱軸線交點距支座中心距離1152.1-13502+（35+31.62.5）=591.1mm對于第二排彎起鋼筋，得到1350-（35+31.63.5）-（43+25.1+31.60.5）=1120.5mm彎起點距支座中心距離為距交點中心距離為605.8mm對于第三排彎起鋼筋，得到1350-（35+31.64）-（43+25.1+28.4）=1092.1mm對于第四排彎起鋼筋，得到1350-（35+31.64）-（43+25.1+28.42）=1063.7mm列表如下 表3-1彎起點123456（mm）152.11120.51092.11063.7距支座

7、中心線距離(mm)1152.12272.63364.74428.4分配計算剪力值（KN）155.33140.36105.270.93需要彎筋面積（）1046.20945.37708.56477.74可提供彎筋面積（）123222812322281232228985225增加斜筋面積（）982225982225彎筋與梁軸交點到支座中心距離591.11743.22865.33957.4彎起鋼筋及斜筋設(shè)計剪力分配：分配給第二排彎起鋼筋的剪力值有比例關(guān)系得： =140.36KN所需提供彎起鋼筋截面積為 =945.37分配給第三排彎起鋼筋的剪力值有比例關(guān)系得： =105.2KN所需提供彎起鋼筋截面積為

8、=708.56分配給第四排彎起鋼筋的剪力值有比例關(guān)系得： =70.93KN所需提供彎起鋼筋截面積為 =477.74分配給第五排彎起鋼筋的剪力值有比例關(guān)系得： =37.56KN所需提供彎起鋼筋截面積為 =252.98由表1-1知原擬N1N4在彎起段不夠，需要增加斜筋現(xiàn)按照同時滿足梁跨間各正截面和斜截面抗彎要求，確定彎起鋼筋彎起點位置（已知跨中彎矩=2149.88KN·m 支點截面=0， ）如下：對于支點中心到1點 =35+31.6=66.6mm =1350-66.6=1283.4mm x=14.28mm對于1點到2點 =35+31.61.5=82.4mm =1350-82.4=1267

9、.6mm x=42.84mm對于2點到3點 =35+31.62=98.2mm =1350-98.2=1251.8mm x=57.11mm對于3點4點 =111.06mm =1350-111.06=1238.94mm x=68.50mm對于4點到5點 =124.31mm =1350-124.31=1225.69mm x=79.88mm對于5點到N8截斷點 ：=137.79mm =1350-137.79=1212.21mm x=91.26mm對于N8截斷點到跨中 ：=151.44mm =1350-151.44=1198.56mm x=102.64mm對上述正截面抗彎承載力進行計算：=440.13K

10、N·m=1289.28 KN·m=1687.62 KN·m=1992.89KN·m2287.43KN·m=2571.06 KN·m=2843.73KN·m各排彎起鋼筋彎起后，相應(yīng)正截面抗彎承載力計算如下 表32梁區(qū)段截面縱筋有效高度T形截面類型受壓區(qū)高度（mm）抗彎承載力（KN·m）支座中心線1點4281283.4第一類T形梁14.28440.131點2點6281267.6第一類T形梁42.841289.282點3點8281251.8第一類T形梁57.111687.123點4點828+2251238.94第一類T形

11、梁68.501992.894點5點828+4251225.69第一類T形梁79.882287.435點N8截面斷處828+6251212.21第一類T形梁91.262571.06N8截面斷處跨中828+8251198.56第一類T形梁102.642843.73將表的正截面抗彎承載力在下圖用各平行線表示出來它們與彎矩包絡(luò)圖的交點j、hn，以各值代入中可求得j、hn到跨中截面距離x=188.3mm，=137.2mm，=105.0mm，=70.9 mm現(xiàn)以包絡(luò)圖彎起鋼筋彎起點初步位置來逐個檢查是否滿足公路橋規(guī)要求對于第一排彎起鋼筋（2N4）其充分利用點“l(fā)”的橫坐標x=6860mm， 而2N4的彎起

12、點橫坐標=105001152.1=9347.9mm ，說明1點位于l點左邊，且x=9347.9-6860=2487.9mm=675mm滿足要求其不需要點m的橫坐標x=9415mm而2N4鋼筋與梁中軸線交點1=10500-591.9=9908.9mm9415mm 滿足要求對于第二排彎起鋼筋（2N3）其充分利用點“k”的橫坐標x=5250mm， 而2N3的彎起點橫坐標=105002272.6=8227.4mm ，說明2點位于k點左邊，且x=2977.4mm=675mm滿足要求其不需要點l的橫坐標x=6860mm而2N3鋼筋與梁中軸線交點2=10500-1196.9=9303.1mm6860mm滿足

13、要求對于第三排彎起鋼筋（2N2）其充分利用點“j”的橫坐標x=3545mm， 而2N2的彎起點橫坐標=105003364.7=7135.3mm ，說明3點位于j點左邊，且x=3590.3mm=675mm滿足要求其不需要點k的橫坐標x=5250mm而2N2鋼筋與梁中軸線交點3=10500-1771.4=8728.6mm5250mm滿足要求以上檢查結(jié)果知所繪包絡(luò)圖彎起點初步位置滿足要求由2N2 , 2N3鋼筋彎起點形成的抵抗彎矩圖遠大于彎矩包絡(luò)圖，故進一步調(diào)整上述彎起鋼筋彎起位置，在滿足規(guī)范對彎起鋼筋彎起點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25斜筋3.2斜截面抗剪承載力

14、復(fù)核梁的彎起鋼筋和斜筋布置示意圖（見附圖），箍筋見前述結(jié)果。是按照承載力極限狀態(tài)計算的最大剪力計算值的包絡(luò)圖及相應(yīng)的結(jié)果彎矩計算值的包絡(luò)圖。對于等高度簡支梁，它們分別用式（4-15）和式（4-14）近似描述對于鋼筋混凝土簡支梁的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)核方法要求逐一進行。做一下校核：距支座中心（梁高一半處截面）; 受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處箍筋數(shù)量或間距改變的截面 ；梁的肋板寬度改變的界面對距支座中心的斜截面抗剪承載力復(fù)核以距支座中心的斜截面抗剪承載力復(fù)核以距支座中心處截面的橫坐標為=10500 -675=9825mm正截面有效高度現(xiàn)取斜截面頭型長度，則得到選擇的斜截

15、面頂端位置A，其橫坐標=9825-1283.4=8541.6mm。斜截面抗剪承載力校核A處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下：圖3-3= （式3-6） （式3-7）A處正截面有效高度=1267.6mm=1.2676m，則實際剪跨比m以及斜截面投影長度c分別為； （式3-9） （式3-10）將要復(fù)核 的斜截面如圖中所示斜截面（虛線表示），斜角= （式3-11） 斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有428，相對應(yīng)的主筋配筋率為 （式3-12）箍筋的配箍率（?。r為 （式3-13）與斜截面相交的彎起鋼筋有2N4(228),斜筋有225將以上計算值代入下式，則得到斜截面抗剪承載力為=757.07KN>=348

16、.04KN （式3-14）故距支座支座中心處斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求第一根彎起鋼筋（2N4）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核對第一根彎起鋼筋（2N4）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核第一根彎起鋼筋處截面的橫坐標為=10500 -1160=9340mm正截面有效高度現(xiàn)取斜截面頭型長度，則得到選擇的斜截面頂端位置B，其橫坐標=9340-1267.6=8072.4mm。斜截面抗剪承載力校核B處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下：圖3-4=B處正截面有效高度=1267.6mm=1.2676m，則實際剪跨比m以及斜截面投影長度c分別為；將要復(fù)核 的斜截面如圖中所示斜截面（虛線表示），斜角= 斜截面內(nèi)縱向受拉主筋

17、有428，相對應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配箍率（?。r為與斜截面相交的彎起鋼筋有2N4、2N4(428),斜筋有2N9（425）將以上計算值代入下式，則得到斜截面抗剪承載力為=745.125KN>=333.32KN故第一個彎起點處斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求對第二根彎起鋼筋（2N3）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核對第二根彎起鋼筋（2N3）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核第一根彎起鋼筋處截面的橫坐標為=10500 -3360=7140mm正截面有效高度現(xiàn)取斜截面頭型長度，則得到選擇的斜截面頂端位置C，其橫坐標=7140-1251.8=5888.2mm。斜截面抗剪承載力校核C處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計

18、算如下：圖3- 5=C處正截面有效高度=1251.8mm=1.2518m，則實際剪跨比m以及斜截面投影長度c分別為 ，取m=3 ；將要復(fù)核 的斜截面如圖中所示斜截面（虛線表示），斜角= 斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有428，相對應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配箍率（?。r為與斜截面相交的彎起鋼筋有2N2,斜筋有2N10將以上計算值代入下式，則得到斜截面抗剪承載力為=532.99KN>=264.78KN故第二個彎起點處斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求對第三根彎起鋼筋（2N2）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核對第三根彎起鋼筋（2N2）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核第三根彎起鋼筋處截面的橫坐標為=10500 -4960=5

19、540mm正截面有效高度現(xiàn)取斜截面頭型長度，則得到選擇的斜截面頂端位置D，其橫坐標=5540-1238.94=4301.06mm。斜截面抗剪承載力校核D處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下：圖3-6=D處正截面有效高度=1238.94mm=1.23894m，則實際剪跨比m以及斜截面投影長度c分別為 ，取m=3 ；將要復(fù)核 的斜截面如圖中所示斜截面（虛線表示），斜角= 斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有828和 225 ，相對應(yīng)的主筋配筋率為 取p=2.5箍筋的配箍率（?。r為與斜截面相交的彎起鋼筋有2N2,斜筋有2N10將以上計算值代入下式，則得到斜截面抗剪承載力為=529.59KN>=214.97

20、KN故第三個彎起點處斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求對第四根彎起鋼筋（2N1）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核對第四根彎起鋼筋（2N1）處截面斜截面抗剪承載力復(fù)核第四根彎起鋼筋處截面的橫坐標為=10500 -6760=3740mm正截面有效高度現(xiàn)取斜截面頭型長度，則得到選擇的斜截面頂端位置E，其橫坐標=2514.31mm。斜截面抗剪承載力校核E處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下：圖3- 7=E處正截面有效高度=1212.21mm=1.212m，則實際剪跨比m以及斜截面投影長度c分別為 ，取m=3 ；將要復(fù)核 的斜截面如圖中所示斜截面（虛線表示），斜角= 斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有2N12N6，相對應(yīng)的主筋配筋率為 取p=2.5箍筋的配箍率（?。r為與斜截面相交的,斜筋有2N7將以上計算值代入下式，則得到斜截面抗剪承載力為=622.21KN>=158.90KN故第四個彎起點處斜截