單跨11m簡(jiǎn)支空心板梁配筋設(shè)計(jì)

1、 學(xué) 號(hào)0121002840207 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)題 目 單跨11m簡(jiǎn)支空心板梁配筋設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 交 通 學(xué) 院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 工程結(jié)構(gòu)分析1002班 學(xué)生姓名： 葛 翔 指導(dǎo)教師： 雷 建 平  2013年1月7日武漢理工大學(xué)混凝土設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄一、 總說(shuō)明21、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范22、橫斷面布置23、空心板截面尺寸3二、 計(jì)算空心板截面幾何特性31、毛截面面積計(jì)算32、毛截面重心位置33、毛截面慣性矩計(jì)算 4三、梁內(nèi)力計(jì)算。41、永久作用效應(yīng)計(jì)算 42、 可變作用效應(yīng)計(jì)算53、內(nèi)力組合8四、跨中截面縱向鋼筋設(shè)計(jì)91、 截面設(shè)計(jì) 92、截面復(fù)

2、核 11五、 腹筋設(shè)計(jì)。121、彎矩圖122、彎起鋼筋123、箍筋設(shè)計(jì) 13六、撓度和裂縫驗(yàn)算。141、彎曲裂縫寬度計(jì)算 142、撓度計(jì)算 153、預(yù)拱度設(shè)置 18七、CAD制圖···································&

3、#183;····················簡(jiǎn)支空心板梁配筋設(shè)計(jì)一、 總說(shuō)明1、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)· 橋梁跨徑：11m計(jì)算跨徑：10.4m· 設(shè)計(jì)荷載：公路II級(jí)· 橋面寬度：凈13+2´0.50m· 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)： 1.0· 環(huán)境條件：類(lèi)一期恒載qG1=10.4kN/m二期恒載qG2=5kN/m?？勺冏饔冒床牧狭W(xué)方法計(jì)算后,數(shù)值乘

4、0.62。（車(chē)道荷載見(jiàn)規(guī)范）規(guī)范·公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B01-2003·公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004（簡(jiǎn)稱(chēng)通規(guī)）·公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D62-2004（簡(jiǎn)稱(chēng)預(yù)規(guī)）參考資料 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第二版（人民交通出版社2010.4）主要材料混凝土：C40普通鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋，其他用R235鋼筋2、橫斷面布置3、空心板截面尺寸 將板的橫截面做成空心的稱(chēng)為空心板（kong xing ban) hollow slab）?？招陌遢^同跨徑的實(shí)心板重量輕，運(yùn)輸安裝方便?？招陌褰孛嫘螤睿╟m）二、 計(jì)算空心板截面幾何特性 1、毛

5、截面面積計(jì)算 2、毛截面重心位置截面有一鉛直對(duì)稱(chēng)軸，其形心必然在這一對(duì)稱(chēng)軸上，因而只需確定形心在對(duì)稱(chēng)軸上的位置就能確定截面形心的位置。把截面看成矩形減去內(nèi)的部分，以底邊作為參考軸，則 整個(gè)截面形心C的坐標(biāo)為：3、毛截面慣性矩計(jì)算空心板截面對(duì)其重心軸的慣性矩為：（用有限元軟件計(jì)算得）空心板截面對(duì)其中心軸的慣性矩為:（用有限元軟件計(jì)算得）空心板截面的抗扭剛度可簡(jiǎn)化為下圖所示的箱型截面進(jìn)行近似計(jì)算抗扭剛度為：三、 梁內(nèi)力計(jì)算。 1、永久作用效應(yīng)計(jì)算 （1）空心板自重： （2）橋面系自重所以空心板每米總重力為：由此可計(jì)算出簡(jiǎn)支空心板永久作用效應(yīng)，計(jì)算結(jié)構(gòu)見(jiàn)下表作用種類(lèi)作用/（KN/m）計(jì)算跨徑/m作用

6、效應(yīng)-彎矩M/KN·m作用效應(yīng)-剪力V/KN跨中1/4跨支點(diǎn)1/4跨跨中10.410.4140.61105.4654.0827.040510.467.650.726130G15.410.4208.21156.1680.0840.0402、可變作用效應(yīng)計(jì)算 設(shè)計(jì)荷載為公路，車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 計(jì)算彎矩時(shí)： 計(jì)算剪力時(shí)：（1）沖擊系數(shù)計(jì)算 （其中，） 由于，故可按下式計(jì)算汽車(chē)荷載的沖擊系數(shù)： 車(chē)道為單車(chē)道，取折減系數(shù) 給出橫向分布系數(shù)，m=0.62(2)可變作用效應(yīng)計(jì)算計(jì)算車(chē)道荷載引起的空心板跨中及處截面的效應(yīng)時(shí)，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿(mǎn)布于使空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同

7、號(hào)影響線(xiàn)上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于影響線(xiàn)中一個(gè)最大影響線(xiàn)峰值處a、 跨中截面按跨中彎矩影響線(xiàn)，計(jì)算得出彎矩影響線(xiàn)的面積為：沿橋垮縱向與位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線(xiàn)最大坐標(biāo)值故得：剪力影響線(xiàn)面積：，故得：b、截面彎矩彎矩影響線(xiàn)的面積為：沿橋垮縱向與位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線(xiàn)最大坐標(biāo)值故得：剪力影響線(xiàn)面積：，故：c、支點(diǎn)截面剪力考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨徑的方向的變化，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿(mǎn)布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線(xiàn)上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只能作用于相應(yīng)影響線(xiàn)最大豎標(biāo)處。荷載布置如下圖示：可變作用效應(yīng)匯總表項(xiàng)目彎矩M（）剪力V（kN）跨 中L/4處跨 中L/4處支點(diǎn)車(chē)道荷載計(jì)入沖擊系數(shù)459.47346.493

8、.43146.9147.53、內(nèi)力組合按JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行效應(yīng)組合，并用不同的計(jì)算項(xiàng)目。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的基本組合表達(dá)式為： (2-6)式中： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋?qū)俅髽颍?1.0； 效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 汽車(chē)荷載效應(yīng)（含汽車(chē)沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用以下兩種效應(yīng)組合:作用短期效應(yīng)組合表達(dá)式： (2-7)式中： 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 不計(jì)沖擊的汽車(chē)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合表達(dá)式： (2-8)式中：作用短期

9、效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 不計(jì)沖擊的汽車(chē)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。序號(hào)荷載類(lèi)型彎矩M（kN/m）剪力V(kN)支點(diǎn)L/4跨中 支點(diǎn)L/4跨中恒載0156.16208.2180.0840.040汽車(chē)載荷0346.4459.47147.5146.993.43=1.2+1.40672.35893.11302.60253.71130.80=+0.70398.64529.84183.33142.8765.40=+0.40294.72392.0139.0898.837.38四、跨中截面縱向鋼筋設(shè)計(jì)1、截面設(shè)計(jì)由持久狀況承載能力極限狀態(tài)要求的條件來(lái)確定受力主筋數(shù)量，空心板截面可換算成等效工字形截面來(lái)考慮

10、。換算原則是面積相等、慣性矩相同，空心板中面積及慣性矩與工字形截面開(kāi)口部分面積和慣性矩相同。即：2，解得：， 因此，等效工字形截面的上下翼緣板厚度為：， 腹板厚度為：（1）判斷T型截面的類(lèi)型取，則截面有效高度跨中截面的最大計(jì)算彎矩混凝土采用C30，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 故屬于第二類(lèi)T型梁。（2）求受壓區(qū)高度x由公式可得到整理后可得： 解得合適的解為： (3)求受拉區(qū)鋼筋面積選用HRB400鋼筋， =330， 選擇10根HRB400、25mm的鋼筋，鋼筋面積為4908mm2.混凝土保護(hù)層厚度，取則有效高度， 鋼筋凈距滿(mǎn)足要求。2、截面復(fù)核已設(shè)計(jì)的受拉鋼筋中，鋼筋面積為4908 mm2 ，鋼筋重心到截

11、面受拉邊緣距離，有效高度。（1） 判斷T形截面類(lèi)型由公式，由于，故為第二類(lèi)T形截面。（2） 求受壓區(qū)高度由公式可得：整理可得： 解得 (3)正截面抗彎承載力又，故截面復(fù)核滿(mǎn)足要求。五、 腹筋設(shè)計(jì)。1、彎矩圖。的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得：即在此區(qū)段不需要進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算。2、彎起鋼筋彎筋上下彎點(diǎn)之間的垂直距離575mm距支座中心距離575mm分配的計(jì)算剪力值150需要的彎筋面積970可提供的彎筋面積982(2根直徑25mm的HRB400鋼筋)彎筋與梁軸交點(diǎn)到支座中心距離2653、箍筋設(shè)計(jì)。抗剪力計(jì)算上限值：=30M =302.60KN（1）上限，檢驗(yàn)截面尺寸， =1.0&

12、#215;302.60=302.60KN0.5110-3=0.5110-3334655=611KN>故符合要求（2） 下限，檢查是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋=302.60KN （=1）,>1.250.510-3=1.250.510-31.39334655=190KN 不滿(mǎn)足按構(gòu)造要求配筋。(3)箍筋構(gòu)造取R235鋼筋8的雙肢箍筋。箍筋截面積， =250.3=100.6mm2箍筋的間距不應(yīng)大于400mm且不大于0.5h，則 取100mm，sv=Asv/bsv=100.6/（334×100）=0.301%>min(R235時(shí)為0.18%)箍筋布置采用等距離布置。 現(xiàn)取以及，

13、但sv=Asv/bsv=100.6/（334×300）=0.1003%<min(R235時(shí)為0.18%),不滿(mǎn)足規(guī)范，取sv=250mm計(jì)算sv=100.6/（334×250）=0.1204%> 0.18%且小于1/2h和400m.綜上所述，在支座附近700mm范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)箍筋間距為100mm。其余區(qū)段箍筋間距為250mm，采用直徑為8mm的雙肢箍筋。注：根據(jù)構(gòu)造要求近梁端第一根箍筋設(shè)置在距端面一個(gè)混凝土保護(hù)層厚度距離處。六、 撓度和裂縫驗(yàn)算。1、彎曲裂縫寬度計(jì)算 式中 鋼筋表面形狀系數(shù)，對(duì)于帶肋鋼筋，=1.0；作用（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)，其中分別為按照作用

14、（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計(jì)算的內(nèi)力值（彎矩或軸向力）；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)件時(shí)，=1.15，其他受彎構(gòu)件=1.0；鋼筋應(yīng)力，按計(jì)算；d縱向受拉鋼筋直徑（mm）；縱向受拉鋼筋配筋率；對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件，當(dāng)，取構(gòu)件受拉翼緣寬度；構(gòu)件受拉翼緣厚度作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì)算的軸向彎矩值。（1）鋼筋應(yīng)力的計(jì)算預(yù)規(guī)小于0.6%取0.6% ,1.74%>0.6%,取1.74%（2）短期靜活載作用下的彎曲裂縫寬度（3）長(zhǎng)期荷載作用下的彎曲裂縫寬度 由此可見(jiàn)，彎曲裂縫寬度在短期、長(zhǎng)期荷載作用下均滿(mǎn)足要求。2、撓度計(jì)算荷載短期效應(yīng)作用下的跨中截面撓度按下式近似計(jì)算：（1）T形梁換算截面的慣性和計(jì)算截面類(lèi)型的判斷由 代入數(shù)據(jù)， 屬于第二類(lèi)T型梁，這時(shí)受壓區(qū)高度x可由規(guī)范中公式求得，開(kāi)裂截面的換算截面慣性矩為T(mén)梁的全截面面積A0為受壓區(qū)高度x為 全截面換算慣性矩為（2）計(jì)算開(kāi)裂構(gòu)件的抗彎剛度全截面抗彎剛度開(kāi)裂截面抗彎剛度 全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩為全截面換算截面的面積矩為塑性影響系數(shù)為 開(kāi)裂彎矩開(kāi)裂構(gòu)件的抗彎剛度為（3） 受彎構(gòu)件跨中截面處的長(zhǎng)期撓度值短期荷載效應(yīng)組合下跨