西南交通大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計

1、混凝土課程設(shè)計姓名：發(fā)明學(xué)號：2016117141班級：鐵道工程五班指導(dǎo)老師：嚴(yán)傳坤設(shè)計時間：2018.12.91、鋼筋混凝土伸臂梁設(shè)計任務(wù)書22、設(shè)計資料33、力計算44、跨中支座截面抗彎配筋65、斜截面配筋96、翼緣抗彎設(shè)計117、跨中裂縫及撓度驗算138、支座戳面裂縫驗算159、伸臂端撓度驗算1610、參考文獻(xiàn)17L混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計任務(wù)書題目：某簡支伸臂梁設(shè)計基本條件：某過街天橋的簡支伸臂梁簡圖如下圖所示，面荷載為除結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重外的恒載4（含欄桿、裝修等）、結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重恒載能和活載Q,在兩邊伸臂端端部均作用有集中恒載G和活載Q（模擬梯段荷載）。主要數(shù)據(jù)：荷載取G=Q=0,除構(gòu)件

2、自重以外的恒載標(biāo)準(zhǔn)值品氏=2攵活載標(biāo)準(zhǔn)值%=4kN/J,自重標(biāo)準(zhǔn)值按照25姐/7的容重計算?？缍萀=6、8m（不用區(qū)分計算跨度和凈跨度），橋面寬度B=l.5、2.4m,每個同學(xué)根據(jù)上序號確定跨度和橋面寬度，如下表；序號跨度（m）橋面寬度（m）序號跨度（m）橋面寬度（m）16.11.5117.12.026.2127.236.31.6137.32.146.4147.456.51.7157.52.266.6167.676.71.8177.72.386.8187.896.91.9197.92.4107.0208.0序號20之后的依次循環(huán)梁截面形式自行擬定，建議采用工字形；設(shè)計容（1）跨中和支座截面抗彎

3、配筋；（2）斜截面配筋；（3）跨中撓度和裂縫驗算；（4）支座截面裂縫驗算；（5）伸臂端撓度驗算。2-設(shè)計資料采用建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)進(jìn)行計算。設(shè)該構(gòu)件處于正常環(huán)境（環(huán)境類別為一類），安全等級為二級.混凝土強(qiáng)度等級為C20,鋼筋為HRB335級，箍筋為HRB335級，則混凝土和鋼筋的材料強(qiáng)度設(shè)計值分別為X=9.6MPa/；=1.10MPa/、=f：=300MPa&=300MPaa.=1.0I=1.0生=。550,L7500h>=625mm1212實際初擬梁高為方二700mm,此時的梁寬可以初擬為h700，h700“八=175mm<Z?<=280mm442.52.5實際初擬梁寬

4、為b=250mmo初擬片=100因該梁為獨(dú)立梁，故翼緣板的最大有效寬度為=+；=250+12x100=1450mm<Z?f=2200mm截面設(shè)計如圖所示22C03-力計算梁的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：取=(2.2x0.1x2+0.25x0.5)x25+2.2x2=18.525kN/m梁的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：=2.2x4=8.8kN/m1 .由于跨中荷載對跨中彎矩是不利的，伸臂部分的荷教對跨中彎矩的作用是有利的，出于安全的考慮，在計算跨中最大彎矩時，對伸臂部分的梁的永久荷載分項系數(shù)取L0,可變荷載分項系數(shù)取0,對于跨中部分的荷載分項系數(shù)取值，則應(yīng)判斷永久荷載控制還是可變荷載控制：當(dāng)永久荷載控制時：跨中荷

5、載設(shè)計值：q=1.35x18.525+1.4x0.7x8.8=33.63kN/m當(dāng)可變荷教控制時.：跨中荷教設(shè)計值：q=1.2x18.525+1.4x8.8=34.55kN/m應(yīng)取由可變荷教控制的組合進(jìn)行承載力極限狀態(tài)計算，即q=1.2x18.525+1.4xx8.8=34.55kN/m=210.367kN-inql2_g«(/4)2=34.55x7.52_18.525x(7.5/4尸12-8232.5632.56/210.3672 .伸臂部分的荷載越大，則支座截面負(fù)彎矩越大，所以伸臂部分荷載為不利荷載，應(yīng)取由可變荷載控制的組合進(jìn)行承載力極限狀態(tài)計算60.73260.732182.1

6、973 .計算截面最大剪力時，所有荷載均為不利荷載，應(yīng)取由可變荷載控制的組合進(jìn)行承載力極限狀態(tài)計算，計算右支座處的剪力：VR=34.55x7.5/4=64.78kNVL=34.55x7.5/4-34.55x(7.5+7.5/2)/2=-129.564kN所以截面最大剪力為129.564kN129.564129.564xlO'=84912kN-m>M=210367kNm30045fPmin=max02,丁k卜)%=max0.2,300%=max(0.2,0.165)%=0.2%4.跨中和支座截面抗彎配筋4.1 簡支梁跨中截面截面設(shè)計：初擬q=40mm則-q=700-40=660mm

7、計算梁的跨中彎矩，彎矩值為(1.2取+1.4%)-治(/4尸1V1=82_(1.2xl8.525+1.4x8.8)x7.5218.525x(7.5/4)2_2J()kN>mmg-2mm=1.0x9.6x1450x100x1660-I2所以該截面為第一類截面。于是有M210.367xl06一a=7=0.037囚皿后1.0x9.6xl450x660-g=1-71-2x0.037=0.0377<短=0.550(非超筋)1.0x9.6x1450x0.0377x660一“A=1154.52mm-A>Aunx+(r-Wf)=0.2%X(250X700+(2200-250)x100=740

8、nim2所以選配鋼筋4蛇0,單排布置，A=1256mm:截面復(fù)核：70假設(shè)箍筋選取雙肢96，則：&=20+5+6+=41mm4=力一ns=700-41=659mm屬于笫一類截面fyA300x1256”所x=-:=27.07mm«£%1.0x9.6x14502707=1.0x9.6xl450x27.07x659-xlO-62=243.2kN-m>70M=1.0x210.367kN-m=210.367kNin顯然，滿足安全性要求。相對受壓區(qū)高度為>/鬻=°04ybe5。（非超筋）A_1256(劭+(%)")"250x700+(2

9、200-250)x100=0.34%>pmm=0.2%(非少筋)經(jīng)檢驗，合格4.2簡支梁支座截面截面設(shè)計：計算梁的支座彎矩，彎矩值為初擬q=40mm則=/?-«=700-40=660mm(L2g,+1.4%)x(/4)28x1Of=84912kNm>=60.732kNm(S>525+H88)x(7.5/4),=_60,732kN.m=1.0x9.6x1450x100x1660-I2所以該截面為第一類截面。于是有a-732x10Qoi'a/b；片1.0x9.6xl450x6602自=1-71-2x0.01=0.01005<芻,=0.5501.0x9.6x

10、1450x0.01005x660，=307.77mm-300A<P,1Ux-Wf)=0.2%X(250X700+(2200-250)x100=740mm2所以按最小配筋率配筋，取4蛆6,A=804mm2o截面復(fù)核：假設(shè)箍筋選取雙肢也6,則：4=20+5+6+=39mm24=力一&=700-39=661mm屬于笫一類截面fyA300x80417_岡£41.0x9.6x1450M=a£b；x耳-32)(1733=1.0x9.6x1450x17.33x1661-=157.365kNm>/()M=1.0x60.732kNin=60.732kN-m顯然，滿足安全性

11、要求。相對受壓區(qū)高度為六/察=0,026<.0.550(非超筋)A804p、=1(bh+(bf-b)hff)(250x700+(2200-250)x100=0.22%>夕gm=02%(非少筋)因受壓區(qū)也配有鋼筋，故構(gòu)件實際承載能力大于Mu,檢驗合格5 .斜截面配筋截面設(shè)計：根據(jù)截面尺寸可知h,=/?-/<-/jr=700-100-100=500mm包=工»=2<4,屬一般梁b250因此可以檢查截面尺寸限制條件:V=129.564kN<025%=0.25xl.0x9.6x250x660x10-3=396kN滿足條件。檢查是否需要按計算配置腹筋:V=129.

12、564kN>0.7/M7o=0.7x1.10x250x660xlQ-3=127.05kN必須按計算配置腹筋。暫定只配箍筋，選用雙肢©6箍筋，則4=1=2x'x"=56.6mm24因此箍筋間距應(yīng)滿足4著篝兀=哉篝怒=448L38mm111混規(guī)得箍筋間距還應(yīng)滿足：<250mm所以選取s=200mm夕=幺=S'，=o.1132%>pnun=0.24A=0.24x=0.088%”bs250x200mm4300由于正截面縱向鋼筋太少且剪力設(shè)計值較小且配置有箍筋，所以無需設(shè)置彎起筋。截面復(fù)核：=20+5+6+=39mm=力一4=700-39=661mm

13、2.c7TX6匚工,)A、=nAvl=2x=56.6mm-飛、*4截面最大剪力設(shè)計值為：vmax下限值驗算：=129.564kN67Jbh。=0.7x1.10x250x661x10-3=127.242kN<Vmx=129.564kNIII混規(guī)知箍筋直徑和箍筋間距滿足要求=工=56.6=0.1132%>pnun=0.24九=0.24x口=0.088%bs250x200&300非斜拉破壞。上限值驗算:九=兇2=2<4,屬一般梁b250V=129.564kN<0.25。/叫=0.25xl.0x9.6x250x661x10-3=396.6kN非斜壓破壞。匕=%=0.71

14、她十九4啟S=0.7x1.10x250x661x10+x56.6x300xl0-3200=183.36lkN>Vlax=129.564kN經(jīng)檢驗，合格6 .翼緣抗彎設(shè)計截面設(shè)計：翼緣尺寸如圖所示3Z5n亙A=0.975x0.1=0.0975m2,取單位寬度b=Im則翼緣的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：=lx25xO.l+lx2=4.5kN/m翼緣的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：/=lx4=4kN/m此時所有荷載均為不利荷教應(yīng)判斷永久荷載控制還是可變荷載控制:當(dāng)永久荷載控制時：片135x4.54-1.4x0,7x4=9.995kN/m當(dāng)可變荷載控制時："=12x4.5+14x4=HkN/m應(yīng)取由可變荷教控制

15、的組合進(jìn)行承教力極限狀態(tài)計算，即q尸11x(0.975)2Mmax=-=1-307kNm初擬q=25mm則=/?-q=100-25=75min,=工=L0XL307XU2a£bh。1.0x9.6xl000x752彳=1-J1-2區(qū)=1-J1-2x0.0242=0.0245v端=0.550(非超筋)ajb/l1.0x9.6x1000x0.0245x750°)300i八.。=58.8mnr夕min=max0.2,斗kJy)%=max(0.2,0.165)%=0.2%門45x1.n%=max0.2,300As</?minxbh=0.2%x1000x100=200mm2所以按

16、最小配筋率配筋，As=pmin=0.2%x1000x75=150mnr根據(jù)混規(guī)中的規(guī)定選取©6140(A=202mm2),符合混規(guī)箍筋設(shè)計中最小直徑和最大間距的構(gòu)造要求，因此也將此鋼筋當(dāng)作正截面上下翼緣部分的箍筋。7 .跨中裂縫及撓度驗算正常使用極限狀態(tài)下，使用準(zhǔn)永久組合計算裂縫和撓度。取準(zhǔn)永久組合系數(shù)為W=°4準(zhǔn)永久組合荷教為：q=gk+0.4</x.=18.525+0.4x8.8=22.045kN/m跨中最大彎矩為:支座處最大彎矩為：M,=儀/4)222.045x(7.5/4)2=38.75kN-m7.1跨中撓度驗算對于一類環(huán)境，三級裂縫控制等級，查混規(guī)得構(gòu)件受力

17、特征系數(shù)為:/；k=1.54MPa及2.0xl054=1.9且=2.0x10MPa與=2.55xl04MpaCtp=7LE(2.55X104=7.84h)=/?-as=700-41=659nuncy=20+5+6=31mm1256p=(bh+(b：(250x700+(2200-250)x100=0.34%12560.5bh+(bf一b)h0.5x250x700+(2200250)x100=0.44%<0.0L®0.010；-/=(145O-25O)xlOO=o>728bh0250x659116.253x1()6=161.2MPa0.87%A0.87x659x1256fi5

18、4=l.l0.65=L1O.65x=0.48,q0.01x161.2梁的短期剛度:2x105x1256x65921.15+0.2+6外夕1+3.5/r1.15x0.48+0.2+6x7.84x0.00341+3.5x0.728=1.37xl014Nmnr撓度增大系數(shù)6=2.0-0.4£=2.0-0.4x=1.74p0.0034由于翼緣位于受拉區(qū)，6>=1.74x（l+0.2）=2.088梁的剛度與=曳=-7x1°1.=6.56x1013N.mm202.088梁的跨中撓度/=若-嘉_5x22.045x7500422.045x75004384x6.56xl013-256x

19、6.56xIO13=9,69250=30nmi響上）（滿足要求）7 .2跨中裂縫驗算相關(guān)數(shù)據(jù)與上一問相同，故可直接帶入，且4q=20mm%=4割1%+0.。8?,EsIA7=1.9x0.48xJx1.9x31+0.08x2.0x100.01J=0.16mmv%=0,3。mm（滿足要求）8 .支座截面裂縫驗算查混規(guī)得:/lk=1.54MPaar=1.9hy=h-a3=700-39=661mmE=2.0xl05MPa«=20+5+6+=39mm''2j=20+5+6=31mm=16mm8040.5/?/?+(bf-b)h；0.5x250x700+(2200250)x100=0.00284v0.01,取0.0138.75x1()6=83.81MPa0.87%A0.87x661x804"£=(1450250)x10058250x659fi54V/=1.1-0.65=1.1-0.65x=-0.094<0.2,=0.20.01x83.81%、=MVd1L9q+0.08