梁的設計與計算

1、目 錄設計簡介 2混凝土配合比設計 3正截面計算 5箍筋及斜截面計算 7應力計算 11裂縫寬度驗算 11撓度驗算 12設計簡介設計題目：實驗梁設計制作人：09路橋二班設計組與審核組負責人：）設計內(nèi)容：通過書本所學知識以及查閱資料，按路橋規(guī)范設計實驗梁。其內(nèi)容包含配合比設計，截面設計，審核，施工圖制作，PPT制作及演示。任務安排：設計感言：本組設計和審核宗旨是計算追求嚴謹正確，除條件限制外，其他都必須符合規(guī)范要求；思路追求簡潔明了，創(chuàng)新求實；表述要求言簡意賅，層次分明。設計書制作分為多個階段，組員都參與了其中一部分，參與就有收獲。初次設計，意義非比尋常，組內(nèi)同學齊心協(xié)力，設計的成果將會成為大學生

2、涯的見證。完成設計，不可謂不艱難，茅以升曾說過“奮斗”二字。要成功，就得奮斗，持之以恒，困難挫折絲毫不能動其心志。在此，衷心感謝和我同舟共濟的組員們！一混凝土配合比設計一·混泥土設計提供材料：水：密度；水泥：強度等級為32.5，密度；砂：細沙，表觀密度；石子：卵石，最大粒徑為40mm,表觀密度。配制強度等級為C30的混凝土1. 確定混凝土的計算配合比（1）確定配制強度（） （2）確定水灰比（） 根據(jù)干燥環(huán)境鋼筋混泥土最大水灰比0.65，所以水灰比取0.38。（3）確定用水量（） 該混泥土所用卵石最大粒徑40mm，坍落度要求3050mm，取Mwo=165kg（4）確定水泥用量（） 所以

3、?。?）確定砂率（），和卵石最大粒徑為40mm時，可取。（6）確定1m3 .混凝土砂，砂和卵石用量 (,) 假定每立方米混泥土重量Mcp=2400kg Mco+Mgo+Mso+Mwo=Mcp 所以得Mgo=1334.5kg Mso=468.3kg綜上計算，得混凝土計算配合比1m3混凝土的材料用量為：水泥432.2kg ，水165 kg ，砂468.3kg ，石子1334.5 kg。2. 進行和易性和強度調(diào)整（1） 調(diào)整和易性按計算配合比取樣各材料的用量為：水泥： 水： 砂： 石子： （2） 其材料實際用量： 實驗梁,水泥： 水： 砂： 石子： 總質(zhì)量 實驗梁自重 混泥土按正常養(yǎng)護條件養(yǎng)護,其各

4、項指標按C30混泥土取值。二截面設計單筋矩形梁設計梁的尺寸：, , 計算跨徑,支座位置距梁端部0.1m。尺寸簡圖如附圖1-1-1。加載：加載位置在梁中間（0.6m1.5m）處，取666.7mm。 加載圖如附圖1-2。提供材料：混凝土。強度等級為C30, , 縱筋。HRB335，直徑12mm, 箍筋。R235,直徑8mm，彎矩設計值： 梁的自重： 梁的自重與剪力設計值比為，故忽略不計。剪力設計值： ，內(nèi)力設計值簡圖如附圖1-1-2計算內(nèi)容： 1正截面方案設計2箍筋計算3斜截面設計1.正截面設計方案:梁采用綁扎鋼筋骨架，下層受拉鋼筋都采用HRB335雙層412鋼筋，箍筋采用HRB3358鋼筋，剪彎

5、段箍筋間距取80mm,(符合構造要求且),純彎段箍筋間距取100mm。由于條件限制，保護層厚度取30mm。對配筋特征值時，得到適筋梁最大配筋率。鋼筋間凈距 滿足要求縱向受拉鋼筋配置：（1）, 有效高度方案一：上層不布置鋼筋，即作單筋梁。其截面配筋圖如附圖1-3-1 實際配筋率，適筋梁。,方案二：上層受壓鋼筋采用R235鋼筋28時，其截面配筋圖如附圖1-3-2 實際配筋率，適筋梁。顯然提高混泥土的等級的值會下降而不變，如果用等級更低的混泥土會使梁的凝聚性不夠，又從經(jīng)濟的角度考慮，故選擇C30混泥土最佳。方案三：上層受壓鋼筋采用HRB335鋼筋212 ，其截面配筋圖如附圖1-3-3.實際配筋率，適

6、筋梁。 綜合上述三種方案，我們可以得出正截面方案二設計最佳，下面僅對方案三進行斜截面計算。2. 箍筋及斜截面設計 箍筋詳細配置：箍筋直徑不小于8mm且不小于1/4主筋直徑，所以取8作為箍筋，R235鋼筋最小配箍率 ，箍筋的間距不應大于梁高的1/2且不大于400mm。同時為了使受力鋼筋和架力鋼筋形成骨架，同時在BC段(純彎段）配置箍筋.配置箍筋可改善構件的延性和減少混凝土的徐變變形，當采用密排箍筋時還能約束混凝土使其處于三向受壓狀態(tài)，提高混凝土抗彎強度，純彎段箍筋可稀一些，取。箍筋用來連接受力主筋和架立鋼筋使形式骨架主要承受剪力和扭（）梁在剪彎區(qū)內(nèi)將受到剪力和彎矩的共同作用，這個區(qū)段內(nèi)主拉應力進

7、跡線是傾斜的（大約），將產(chǎn)生斜裂縫，由于箍筋是豎向的，與斜裂縫相交，因而能阻止或者限制斜裂縫的產(chǎn)生發(fā)展。因此在梁AB,CD段必須配置箍筋。箍筋配置驗算： 現(xiàn)取 進行斜截面抗剪能力的計算 要求梁在實驗中發(fā)生剪壓破壞。梁的抗剪能力取決于混凝土抗壓強度及梁截面尺寸，為防止梁斜壓破壞，截面尺寸應滿足上限值截面最小尺寸, 又， 故截面尺寸滿足要求 。下限值按構造要求配置箍筋又 （* 不滿足下限值 *）不符合下限值，若僅按構造配置箍筋，數(shù)量過少，因此梁的彎剪段依據(jù)計算及結合對承載力的考慮進行配箍。取顯然在跨處加載得不到合適的配筋率，因為此處m>3，而古今主要是對剪壓區(qū)起作用故需符合1<m<

8、;3 即 此時143.6<<430.8取=287mm 處施加荷載則 配箍率計算實際配箍率滿足最小配箍要求，選用封閉式雙肢箍筋，則顯然為了達到目標破壞狀態(tài) 取滿足構造及最小配筋率要求 對于純彎段則純彎段的箍筋配置滿足構造要求即可可取 將上層的兩根受拉鋼筋在距支座中心向跨中距離處彎起，彎起角為，則這對鋼筋的上彎點和支座中心剛好在一條垂直線上斜截面承載力計算：截面抗剪符合要求。截面抗彎符合要求。三.裂縫計算公路橋規(guī)規(guī)定，在正常使用極限狀態(tài)下鋼筋混凝土構建的裂縫寬度，應按作用（或荷載）短期效應組合并考慮長期效應組合影響進行驗算，且不得超過規(guī)范規(guī)定的裂縫限值。在類和類環(huán)境條件下的鋼筋混凝土構

9、件，算得的裂縫寬度不應超過0.2mm；處于類和類環(huán)境下的鋼筋混凝土受彎構件，容許裂縫寬度不應超過0.15mm.應該強調(diào)的是，公路橋規(guī)規(guī)定的裂縫寬度限值，是指在作用（或荷載）短期效應組合并考慮長期效應組合影響下構件的垂直裂縫，不包括施工中混凝土收縮，養(yǎng)護不當?shù)纫鸬钠渌鞘芰α芽p。1.應力計算鋼筋混凝土梁除了可能由于強度破壞，或失穩(wěn)等原因達到承載力極限狀態(tài)外，還需根據(jù)使用 條件正常使用階段的計算：包括應力驗算，最大裂縫寬度驗算和繞度驗算。鋼筋混凝土構件公路橋規(guī)要求進行施工階段的應力驗算，即短暫荷載狀況下的應力驗算。鋼筋混凝土在施工階段，特別是梁在運輸階段，安裝過程中，梁的支撐條件，受力方式會發(fā)生

10、變化，實驗梁主要考慮吊裝，吊點的的位置并不在梁的設計的支座截面，當?shù)觞c距支座a較大時，將會在吊點截面處引起較大負彎矩，為了防止吊裝時梁裂開，應進行應力驗算，選擇合理的吊裝方式和吊裝位置。鋼筋混凝土受彎構件施工階段應力計算，按第階段進行。（1）受壓區(qū)混凝土邊緣 （2）受拉鋼筋的面積重心處 2.裂縫寬度驗算：（1）計算參數(shù)： 最大裂縫寬度值：0.200mm, (2)計算受拉鋼筋應力（由作用短期效應組合引起的開裂截面） HRB335鋼筋，彈性模量 縱向受拉鋼筋直徑d=12mm,縱向受拉鋼筋配筋率 ，取 帶筋鋼筋，作用長期效應影響系數(shù) ： 梁（受彎構件）， 最大裂縫寬度 在正常使用極限狀態(tài)下鋼筋混凝土

11、構件裂縫寬度滿足規(guī)范規(guī)定裂縫限值。3. 撓度驗算 （1） 鋼筋混凝土構件截面換算系數(shù) （2）換算截面受壓區(qū)高度 （3）全截面換算截面慣性矩和開裂截面換算截面慣性矩 （4）短期效應組合計算彎矩值 （5）塑性影響系數(shù)和全截面換算截面面積矩及全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩 （6） 開裂彎矩 （7）全截面抗彎剛度和開裂截面抗彎剛度 （8）開裂構件抗彎剛度為 （9）受彎構件在使用階段跨中截面長期撓度值和結構自重作用下跨中截面的長期撓度值 （10）可變荷載頻遇值計算長期撓度值 加載值與裂縫變形的關系如下表：加載值P（KN）正截面彎矩M（KNm）最大裂縫寬度(mm)跨中截面擾度w(mm)20.500.0000.36841.000.0000.7354.161.040.0080.76561.500.0121.10382.000.0161.470102.500.0201.838153.750.0292.757205.000.0393.