梁設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、一、 設(shè)計(jì)題目：鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋一片主梁設(shè)計(jì)。二、 設(shè)計(jì)資料1、 某公路鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋主梁結(jié)構(gòu)尺寸。 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：20.00m； 計(jì)算跨徑：19.50m； 主梁全長(zhǎng)：19.96m； 梁的截面尺寸如下圖(單位mm)：梁高1500。2、 計(jì)算內(nèi)力 （1）使用階段的內(nèi)力 跨中截面計(jì)算彎矩（標(biāo)準(zhǔn)值） 結(jié)構(gòu)重力彎矩：M1/2恒=844.72KN.m 汽車荷載彎矩：M1/2汽=573.28KN.m 人群荷載彎矩：M1/2人 1/4跨截面彎矩：（設(shè)計(jì)值） Md.1/4=1500.00KN.m；（已考慮荷載安全系數(shù)） 支點(diǎn)截面彎矩 Md0=0.00KN.m, 支點(diǎn)截面計(jì)算剪力（標(biāo)準(zhǔn)值） 結(jié)構(gòu)重力剪力：

2、V恒=196.75KN; 汽車荷載剪力：V汽=163.80KN; 人群荷載剪力：V人=18.60KN; 跨中截面計(jì)算剪力（設(shè)計(jì)值） Vj1/2=76.50KN；（已考慮荷載安全系數(shù)） 主梁使用階段處于一般大氣條件的環(huán)境中。結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。汽車沖擊系數(shù)1+=1.192.(2)施工階段的內(nèi)力 簡(jiǎn)支梁在吊裝時(shí)，其吊點(diǎn)設(shè)在距梁端a=400mm處，而梁自重在跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)重力剪力：Mk.1/2=585.90KN.m,在吊點(diǎn)的剪力標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)重力剪力：。 3、材料 主筋用HRB335級(jí)鋼筋 fsd=280N/m;fsk=335N/m;ES=2.0×10N/m. 箍筋用R235等級(jí)鋼筋

3、 fsd=195N/m;fsk=235N/m;ES=2.1×10N/m. 采用焊接平面鋼筋骨架混凝土為C30fcd=13.8N/m;fck=20.1N/m; ftd=1.39N/m;ftk=2.01N/m;Ec=3.00×10N/m.三、 設(shè)計(jì)要求1、 進(jìn)行T形梁正截面設(shè)計(jì)計(jì)算；2、 進(jìn)行T形梁斜截面設(shè)計(jì)計(jì)算；3、 進(jìn)行T形梁的變形及裂縫寬度驗(yàn)算；4、 計(jì)算書要程序分明，文字流暢，書寫工整，引出資料來源；5、 圖面整潔、緊湊，符合工程制圖要求。四、 提交成果1、 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；2、 一片T形梁配筋圖（2號(hào)或3號(hào)）。一、 正截面設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)資料和查表得：fsd=280N/;

4、 fcd=13.8N/；ftd=1.39N/; b=0.56, 0=1.0,彎矩計(jì)算值M=0Md.由基本組合值表達(dá)式（2-28），得到跨中截面的彎矩組合設(shè)計(jì)值Md為：M=0Md=0(giSgik+Qik+cQjSjk) =1.2×844.72+1.4×683.35+0.8×1.4×75.08 =2054.44KN.m為便于計(jì)算，現(xiàn)將（圖1-1）的實(shí)際T形截面換算成（圖1-2）所示的計(jì)算截面，hf=(90+150)/2=120mm，其余尺寸不變。1、 截面設(shè)計(jì)（1） 因采用的是焊接鋼筋骨架，故設(shè)as=30+0.07h=30+0.07×1500=1

5、35mm,則截面有效高度h0=1500-135=1365mm.（2） 判斷T形截面類型：應(yīng)用公式（3-45）得 Mfcdbfhf(h0-) =13.8×1600×120×(1365-120÷2)2054.44KN.m故屬于第一類T形截面。（3） 求受壓區(qū)高度由表達(dá)式（3-41），可得到0MdMU=fcdbfx(h0-x/2)2054.44×=13.8×1600×x(1365-x/2)解方程得合適解為： x=70.00mmhf(=120mm) x=2660mm（舍去）（4） 求受拉鋼筋的面積As 將各已知值及x=70.00mm

6、代入表達(dá)式（3-40）得： AS=fcdbfx/fsd=13.8×1600×70.00÷280 =5520 現(xiàn)選擇鋼筋為632+420，截面面積AS=6082鋼筋疊高層數(shù)為5層，布置如圖（1-3）。 混凝土保護(hù)層厚度取40mmd=32mm及附表1-8中規(guī)定的30mm,鋼筋間橫向凈距Sn=200-2×40-2×35.8=48.4mm40mm及1.25d=1.25×32=40mm 。故滿足構(gòu)造要求。二、 截面復(fù)核已知設(shè)計(jì)的受拉鋼筋中，632的面積為4826 420的面積為1256，由圖（1-3）鋼筋布置圖可以求得as，即：則實(shí)際有效高度h

7、0=1500-109=1391mm。（1）判斷截面類型 由表達(dá)式（3-46）計(jì)算fcdbfhf=13.8×1600×120 =2.56KN fsdAS=(4826+1256) ×280 =1.70KN 由于fsdASfcdbfhf ，故屬于第一類T形截面。（2）求受壓區(qū)高度x 由表達(dá)式（3-40）求得x,即： x=fsdAs/fcdbf=280×6028/(13.8×1600) =77.1mmhf(=120mm)（3）正截面抗彎承載力 由表達(dá)式（3-41），求得正截面抗彎承載力MU為： MU=fcdbfx(h0-x/2) =13.8×

8、1600×77.1×(1391-77.1/2) =2302.4KN.mM(=2054.44KN.m)又=AS/ bh0=6082/(200×1391)=2.2%>0.2%,故截面復(fù)核滿足要求。二、斜截面設(shè)計(jì)1. 已知設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求由公式（2-28）可計(jì)算得得到V:簡(jiǎn)支梁控制截面的彎矩組合設(shè)計(jì)值和剪力組合設(shè)計(jì)值為：跨中截面：Md,l/2=2054.44KN.m,Vj,l/2=76.5KN1/4跨截面：Md,l/4=1600KN.m支點(diǎn)截面：Md0=0KN.m, Vd0=530.28 KN.現(xiàn)確定縱向受拉鋼筋數(shù)量和進(jìn)行腹筋設(shè)計(jì)。2. 跨中截面的縱向受拉鋼筋計(jì)算（

9、1） T形截面梁受壓翼板的有效寬度 bf 由hf=120mm,則可得到： bf1=L/3=19500/3=6500mm bf2=1600mm bf3=b+2bh+12hf=200+0×2+12×120=1640mm 故受壓翼板的有效高度為bf=1600mm.（2） 鋼筋的數(shù)量鋼筋數(shù)量（跨中截面）計(jì)算及截面復(fù)核見（一）?？缰薪孛嬷鹘顬?32+420，焊接骨架的鋼筋層數(shù)為5層，縱向鋼筋的面積為As=6082,截面布置如圖（2-1）截面有效高度h0=1391mm,抗彎承載力MU=2302.4.59KN.m>2054.44KN.m。3. 腹筋設(shè)計(jì)（1） 截面尺寸檢查根據(jù)構(gòu)造要

10、求，梁最底層鋼筋232通過支座截面，支點(diǎn)截面有效高度為h0=h-(40+35.8/2)=1442mm. 由截面最小尺寸限制條件，由公式（4-6）得： = =805.61KN>Vd(=530.28KN)截面尺寸符合設(shè)計(jì)要求。（2） 檢查是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋 由公式（4-7）判斷： 跨中截面： 0Vdbh0 = =193.35KN 支座截面： bh01×1.39×200×1442 =200.44KN 因0Vd,l/2(=76.50KN)< bh0<0Vd,0(=530.28KN) 故可以在梁跨中的某長(zhǎng)度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段應(yīng)按計(jì)算配置腹

11、筋。（3） 計(jì)算剪力分配圖（圖2-2） 在圖2-2所示的剪力包絡(luò)圖中，支點(diǎn)處的剪力計(jì)算值V0=0Vd,0，跨中截面的剪力計(jì)算值Vd,L/2=0Vd,L/2。 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： =2511mm即在L1的長(zhǎng)度范圍內(nèi)可按構(gòu)造要求。同時(shí)，根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，在支座中心線向跨徑長(zhǎng)度方向不小于1倍梁高h(yuǎn)=1500mm范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100mm. 距支座中心線為h/2處的計(jì)算剪力值（V）由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為： =495.37KN 其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力計(jì)算值至少為0.6V=297.22KN;應(yīng)由彎起鋼筋（包括斜筋）承擔(dān)的剪力計(jì)算值最多為0.4 V=19

12、8.15KN，設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段的長(zhǎng)度為4257mm（圖2-2）。（4） 箍筋設(shè)計(jì)采用直徑為8mm的雙肢箍筋，箍筋截面面積Asv=nAsv1=2×50.3=100.6 。在等截面鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁中，箍筋等距離布置。按公式（4-5）設(shè)計(jì)箍筋，公式中斜截面內(nèi)縱筋配筋率p及截面有效高度h0可以近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，汽近似如下：跨中截面：pl/2=2.19<2.5取pl/2=2.19,h0=1391mm支點(diǎn)截面：p0=0.56，h0=1442mm則平均值分別為p=(2.19+0.56)/2=1.375 h0=(1391+1442)/2=1416.5mm箍筋間距sv為: =

13、336mm確定箍筋間距sv的設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足公路橋規(guī)構(gòu)造要求。取箍筋間距近似值為250mmh/2=750mm及400mm。計(jì)算的箍筋配筋率sv=0.2%>0.18%,是滿足規(guī)范要求的。綜合上述計(jì)算，在支座中心向跨徑長(zhǎng)度方向的1500mm范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)箍筋的間距sv=100mm,而后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取為250mm。（5） 彎起鋼筋及斜筋設(shè)計(jì) 設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋（HRB335）為225，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離as=55mm。 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(duì)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彎起點(diǎn)計(jì)

14、算位置，首先要計(jì)算彎起鋼筋上、下彎點(diǎn)之間的垂直距離hi(圖2-4). 現(xiàn)擬彎起N1N4鋼筋，將計(jì)算的各排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面的hi至支座中心距離xi、分配的剪力計(jì)算值Vsbi、所需的彎起鋼筋面積Asbi值列入表（2-1）. 現(xiàn)將表2-1有關(guān)的計(jì)算說明如下： 根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定,簡(jiǎn)支梁的第一排彎起鋼筋（對(duì)支座而言）的末端彎折點(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處。這時(shí)，hi為：h1=1500-（40+35.8×1.5）+(41+28.4+35.8×0.5) =1320mm彎起點(diǎn)1234hi（mm）1320128412611238距支座中心的距離xi(mm)1320260438655103分配的計(jì)

15、算剪力值Vsbi（KN）198.15171.7111.9需要的彎筋面積Asbi（m提供的彎筋面積Asbi（m）16081608628彎起鋼筋與軸交點(diǎn)到支座中心距離xc（mm）66319823272 表2-1 彎起鋼筋計(jì)算表對(duì)于第二排彎起鋼筋，可以得到： h2=1500-(40+35.8×2.5)+(41+28.4+35.8×0.5) =1284mm 彎起鋼筋（2N3）的彎起點(diǎn)2距支座中心距離為：h1+h2=1320+1284=2604mm 分配給第二排彎起鋼筋的計(jì)算剪力值Vsb2,由比例關(guān)系可以得到： Vsb2=171.7KN 其中0.4V=198

16、.15KN ；h/2=750mm;設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段的長(zhǎng)度為4257mm。 所需要提供的彎起鋼筋截面（Asb2）為： =1156.3 m 其余各排彎起鋼筋的計(jì)算方法與第二排的計(jì)算方法相同。 按照計(jì)算剪力初步布置彎起鋼筋如圖2-5。 現(xiàn)在按照同時(shí)滿足梁跨間各正截面和斜截面抗彎要求，確定彎起鋼筋的彎起位置。由已知跨中截面彎矩計(jì)算值Ml/2=OMd,l/2=2054.44KN·m,支座中心處M0=0,按式（4-14）做出梁的計(jì)算彎矩包絡(luò)圖（圖4-5）。在L/4截面處，因x=4.875m，L=19.5m,ML/2=2054.44KN·m，并由式（4-17），則彎矩計(jì)算值為： =154

17、1KN·m 與已知值Md,l/4=1500 KN·m相比兩者相對(duì)誤差為2.7%，故用公式（4-14）來描述簡(jiǎn)支梁彎矩包絡(luò)圖是可行的。 各排彎起鋼筋彎起后，相應(yīng)正截面抗彎承載力Mui計(jì)算如表2-2。梁區(qū)段截面縱筋有效高度h0(mm)T形截面類型受壓區(qū)高度抗彎承載力Mui（kN·m）支座中心-1點(diǎn)2321442第一類20.406451點(diǎn)-2點(diǎn)4321424第一類40.7812642點(diǎn)-3點(diǎn)6321407第一類61.1718593點(diǎn)-4點(diǎn)632+2201398第一類69.1420814點(diǎn)-5點(diǎn)632+4201391第一類77.102302表2-1 鋼筋彎起后相應(yīng)正截面抗

18、彎承載力。將表2-1的正截面抗彎承載力Mui在圖（4-6）上用各平行直線表示出來，現(xiàn)在以圖（4-6）中所示彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置來逐個(gè)檢查是否滿足公路橋規(guī)的要求。第一排彎起鋼筋（2N4）：其充分利用點(diǎn)“m”橫坐標(biāo)x=6047mm,而2N4的彎起點(diǎn)1的橫坐標(biāo)x1=9750-1320=8430mm,說明1點(diǎn)位于m點(diǎn)的左邊，且x1-x=8430-6047=2383>h0/2(=1424/2=712mm)，故滿足要求。其不需要點(diǎn)n的橫坐標(biāo)x=8075mm而2N4鋼筋與梁中軸線交點(diǎn)1的橫坐標(biāo)x1(=9750-663=9087mm)>X(=8075mm),亦滿足要求。Kx=30042N32x1

19、=9750-2604=71462Kx1-x=7148-3004=4144>h0/2(=1407/2=704mm)Lx=60472N32x1(=9750-1982=7768mm)X(=6047mm) 由上述檢查結(jié)果可知圖（4-26）所示彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置滿足要求。 由2N2、2N3鋼筋彎起點(diǎn)形成的抵抗彎矩圖遠(yuǎn)大于彎矩包絡(luò)圖。故進(jìn)一步調(diào)整上述彎起鋼筋的彎起點(diǎn)位置，在滿足規(guī)范對(duì)彎起鋼筋彎起點(diǎn)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16mm的斜筋，圖4-27即為調(diào)整后主梁彎起鋼筋、斜筋的布置圖。4. 圖4-27)為梁的彎起鋼筋和斜筋設(shè)計(jì)布置示意圖，箍筋設(shè)計(jì)見前述結(jié)果

20、。圖2-27c、a)是按照承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)最大剪力計(jì)算值Vx的包絡(luò)圖及相應(yīng)飛彎矩計(jì)算值Mx的包絡(luò)圖。對(duì)于等高度簡(jiǎn)支梁，它們分別可以用式（4-15）和式（4-14）近似描述。（1） 選定斜截面頂端位置由圖（4-27）可得到距支座中心為h/2處截面的橫坐標(biāo)為x=9750-750=9000mm,正截面有效高度h0=1442mm.現(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度c=1442mm,則得到選擇的斜截面頂端位置A（圖4-28）其很橫 4324-28232（2N5），相應(yīng)的主筋配筋率p為：箍筋的配筋率sv（sv=250mm時(shí)）為： 2322322N16)。按，則得到式（4-5）規(guī)定的單位要求，將以上計(jì)算值代入式（4-

21、5），則得到AA斜截面抗彎承載力為： =+ =316.58+537.16三：鋼筋混泥土簡(jiǎn)支T梁得驗(yàn)算1 吊裝時(shí)得正應(yīng)力驗(yàn)算 簡(jiǎn)支梁吊裝時(shí)，其吊點(diǎn)設(shè)在距梁端a=400mm處，而梁自重在跨中截面得彎矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk=585.90kn·m，吊點(diǎn)得剪力值V。=110.75kn·m 根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定計(jì)算得到得梁受壓翼板得有效寬度為bf=1600mm，受壓翼板平均厚度為：120mm有效高度：h。=h-as=1500m-109=1391mm （1）跨中截面得換算截面慣性矩得計(jì)算由公式（9-19）： ×1600×=6.67×6082×（1391-） =2

22、41.44>(120mm)故為第二類T形截面這時(shí)換算截面受壓區(qū)高度由（9-12）確定 A= = =1043 B= = =665086 = =281mm按式9-13：=(2)正應(yīng)力驗(yàn)算 吊裝時(shí)動(dòng)力系數(shù)為1.2（起吊時(shí)主梁超重），則跨中截面計(jì)算彎矩為； 由式9-17：求受壓區(qū)混泥土邊緣正應(yīng)力由式9-18：計(jì)算受拉鋼筋得面積重心處得應(yīng)力： 最下一層鋼筋重心距受壓邊緣高度 則其應(yīng)力為 驗(yàn)算結(jié)果表明，吊裝時(shí)得混泥土正應(yīng)力和鋼筋拉應(yīng)力均小于規(guī)范限值?？梢栽谒O(shè)點(diǎn)進(jìn)行吊裝，如下所示位置：2裂縫寬度得驗(yàn)算（1） 帶肋鋼筋系數(shù)=1.0 荷載短期效應(yīng)組合：荷載長(zhǎng)期作用效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值： 系數(shù)計(jì)算得：=1+0.5=