混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計(中南林業(yè)科技大學(xué))

1、鋼筋混凝土簡支梁橋預(yù)制T形主梁設(shè)計學(xué) 院： 土木工程與力學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 課程名稱：結(jié)構(gòu)設(shè)計原理任課老師： 鋼筋混凝土簡支梁橋T形主梁設(shè)計目錄第一章 鋼筋混凝土簡支梁橋預(yù)制T形主梁設(shè)計資料 2 1.1 主要概況 2 1.2 計算參數(shù) 2 1.3 材料要求 2第2章 作用效應(yīng)組合 2 2.1 承載能力極限狀態(tài)計算時作用效應(yīng)組合 2第3章 截面尺寸擬定 3 3.1 、 、的擬定 3 3.2 翼緣板的計算寬度bf 4 第4章 主梁正截面抗彎承載力計算 4 4.1 截面設(shè)計 4 4.2 截面復(fù)核 5 第5章 主梁斜截面抗剪承載力計算 6 5.1 截面尺寸檢查 6 5.2 檢查是

2、否需要根據(jù)計算配置箍筋 6 5.3 設(shè)計剪力圖分配 7 5.4 箍筋設(shè)計 8 5.5 彎起鋼筋及斜筋設(shè)計 8第6章 全梁承載力復(fù)核 11 6.1 正截面和斜截面抗彎承載力校核 11 6.2 斜截面抗剪承載力復(fù)核 1325第一章 鋼筋混凝土簡支梁橋T形主梁設(shè)計資料1.1 主要概況 標(biāo)準(zhǔn)尺寸：20.00m；計算跨徑：L=19.50m；主梁全長：L0=19.96m； 結(jié)構(gòu)安全等級：二級；類環(huán)境等級。0 =1.0。1.2 計算參數(shù) （1）彎矩包絡(luò)圖滿足曲線方程： 跨中截面計算彎矩（標(biāo)準(zhǔn)值）：結(jié)構(gòu)重力彎矩： 汽車荷載彎矩： （已計入汽車沖擊系數(shù)） 人群荷載彎矩： （2）剪力包絡(luò)圖滿足直線方程： 支點截面

3、計算剪力（標(biāo)準(zhǔn)值）：結(jié)構(gòu)重力剪力： 汽車荷載剪力： （已計入汽車沖擊系數(shù)） 人群荷載剪力： 跨中截面計算剪力（設(shè)計值）： 汽車沖擊系數(shù)1+=1.2921.3 材料要求 主筋：HRB335級 fsd=280MPa ； 箍筋：R235級 fsd=195MPa ； 焊接骨架； 混凝土：C30 fcd=13.8MPa ftd=1.39MPa ；fcu,k=30MPa ；第2章 作用效應(yīng)組合2.1 承載能力極限狀態(tài)計算時作用效應(yīng)組合根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D602004）4·1·6條規(guī)定：按承載力極限狀態(tài)計算時采用的基本組合為永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，

4、其效應(yīng)組合表達式為：跨中截面彎矩組合設(shè)計值： 1.0×（1.2×810.72+1.4×697.28+0.8×1.4×75.08） 2033.15kN·m帶入方程： 可得：（x指任意截面至跨中截面距離） =1524.86kN·m ； =0 ；支座中心處截面的剪力組合設(shè)計值： 1.0×（1.2×172.75+1.4×165.80+0.8×1.4×18.60） 460.25kN帶入方程： 76.5+（460.25-76.5）×2×l/4÷l 268.3

5、8kN所以 跨中截面：=2033.15kN·m ； =76.50kN ； 跨截面：=1524.86kN·m ； =268.38kN ； 支座中心截面：=0 ；=460.25kN ；第3章 截面尺寸擬定3.1 、 、的擬定 梁肋寬度b常取150200mm,所以可取b=190mm；預(yù)制的T形截面梁，其截面高度h與跨徑L之比一般為h/L=1/111/16，所以可取h=1/15L=1300mm；T形截面梁翼緣懸臂端厚度不應(yīng)小于100mm，所以可取=100mm；梁肋處翼緣厚度不宜小于梁高h的1/10，所以可取=140mm；3.2 翼緣板的計算寬度bf根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋

6、涵設(shè)計規(guī)范（JTG D622004）第4·2·2條規(guī)定：T形截面受彎構(gòu)件位于受壓區(qū)的翼緣計算寬度，應(yīng)按下列三者中最小值取用。翼緣板的平均厚度hf =(100+140)/2=120mm；對于簡支梁為計算跨徑的1/3 bf=L/3=19500/3=6500mm相鄰兩梁軸線間的距離 bf = S=1580mm b+2bh+12hf，此處b為梁的腹板寬，bh為承托長度，hf為不計承托的翼緣厚度。 bf=b+12hf=190+12×120=1630mm 故取bf=1580mm.第4章 主梁正截面抗彎承載力計算4.1 截面設(shè)計 因采用的是焊接鋼筋骨架，故設(shè)as=30+0.07

7、h=30+0.07×1300=121(mm),則截面有效高度h0=1300121=1179(mm). 判定T形截面類型 =13.8×1580×120×(1179120/2) =2927.84×106 （N·mm) =2927.84kN·m >(=2033.15kN·m) 故屬于第一類T形截面。 求受壓區(qū)高度。 求受拉鋼筋面積 As。將各已知值及x=81.94mm帶入下式，可得到 現(xiàn)選擇鋼筋為832，截面面積As=6434mm2。鋼筋疊高層數(shù)為4層，布置如圖。 混凝土保護層厚度取c=35mm>d=32mm

8、及附表1-7中規(guī)定的30mm；鋼筋間橫向凈間距sn=1902×352×35.8=48.4mm>40mm及1.25d=1.25×32=40mm ,故滿足構(gòu)造要求。4.2 截面復(fù)核已設(shè)計的受拉鋼筋中，832的面積為6434mm2，fsd=280MPa.可求得則實際有效高度h0=1300106.60=1193.40mm判定T形截面類型 =13.8×1580×120=2616.48kN 6434×280=1801.52kN由于，故為第一類T形截面。求受壓區(qū)高度x<hf (=120mm)正截面抗彎承載力Mu 又 ，故截面復(fù)核滿足要求

9、，正截面抗彎承載力滿足要求。 第五章 主梁斜截面抗剪承載力計算5.1 截面尺寸檢查 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D622004）第9·3·10條規(guī)定：在鋼筋混凝土梁的支點處，應(yīng)至少有兩根并不少于總數(shù)1/5的下層受拉的主筋通過。所以根據(jù)要求，梁最底層232的主筋通過支座截面，支點截面有效高度為 h0=h-(35+35.8/2)=1300-52.9=1247.10(mm)（其它鋼筋已彎起） =661.89kN >0Vd,0(=460.25kN)截面尺寸符合設(shè)計要求。5.2檢查是否需要根據(jù)計算配置箍筋根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（J

10、TG D622004）第5·2·10條：矩形、T形和工字形截面受彎構(gòu)件，符合下列條件時則不需要進行斜截面抗剪承載力計算，而僅按構(gòu)造要求配置箍筋?？缰卸谓孛妫?0.50×10-3ftdbh0=0.50×10-3×1.0×1.39×190×1193.40=157.59kN>=76.50kN 支點截面： 0.50×10-3ftdbh0=0.50×10-3×1.0×1.39×190×1247.10=164.68kN<=460.25kN 故可在跨中的某長

11、度范圍內(nèi)的截面部分可按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段按計算配置腹筋。5.3 設(shè)計剪力圖分配 確定構(gòu)造配置箍筋長度 在圖1所示的剪力包絡(luò)圖中，支點處剪力計算值460.25kN ,跨中處剪力計算值=76.50kN 。（0.50×10-3）ftdbh0=157.59kN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 在長度內(nèi)可按構(gòu)造要求布置鋼筋。計算最大剪力和剪力分配根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D622004）第5·2·11條：最大剪力取用距支座中心h/2處截面的數(shù)值，并按混凝土和箍筋共同承擔(dān)不少于60%；彎起鋼筋承擔(dān)不超過40%，并且用水平線將剪

12、力設(shè)計值包絡(luò)圖分割為兩部分。 距支座中心線為h/2處的計算剪力值（V)由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為434.67kN混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力至少為：Vcs0.6V'0.6×434.67260.80KN彎起鋼筋承擔(dān)的剪力最多為：Vsb0.4V'0.4×434.67173.87KN插入剪力分配圖5.4 箍筋設(shè)計 采用直徑8mm的雙肢箍筋，箍筋截面面積=n=2×50.3=100.6mm2。 在等截面鋼筋混凝土簡支梁中，箍筋盡量做到等距離布置。為計算簡便，按式 設(shè)計箍筋時，式中的斜截面內(nèi)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的平均值取用，計算如下：

13、跨中截面 =2.84>2.5 ，所以取pL/2=2.5 ,h0=1193.40mm支點截面 ，所以取p0=0.68 ,h0=1247.10mm則平均值分別為箍筋間距sv為 =322.04(mm)確定箍筋間距的設(shè)計值尚應(yīng)考慮公路橋規(guī)的構(gòu)造要求。若箍筋間距計算值取sv=300mm0.5h=650mm及400mm ,是滿足要求的。但采用8雙肢箍筋，箍筋配筋率 ，故不滿足規(guī)范規(guī)定。現(xiàn)取sv=250mm計算的箍筋配筋率0.21%>0.18%,且小于0.5h=650mm和400mm.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=1300mm范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100m

14、m.綜合上述計算，在支座中心向跨徑長度方向的1300mm范圍內(nèi)，設(shè)計箍筋間距sv=100mm；至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取sv=250mm.5.5 彎起鋼筋及斜筋設(shè)計根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D622004）第5·2·11條：計算第一排彎起鋼筋A(yù)sb1時，對于簡支梁和連續(xù)梁近邊支點梁段，取用距支點中心h/2處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值Vsb1；計算第一排彎起鋼筋以后的每一排彎起鋼筋A(yù)sb2Asbi時，取用前一排彎起鋼筋下面彎點處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力Vsb2Vsbi。一排彎起鋼筋截面積按下列公式計算：需設(shè)置彎起鋼筋的區(qū)段長度（距支座中心）初步

15、擬定架立鋼筋為222，凈保護層為40mm，則架立鋼筋重心至梁受壓翼緣板上邊緣距離為=40+25.1/2=53mm。彎起鋼筋的彎起角度為45°，彎起鋼筋末端與架立鋼筋焊接。插入抗剪計算初步布置的彎起鋼筋圖 第一排彎起鋼筋的面積為：初步選用由主筋彎起232，Asb11608mm2。第一排彎起鋼筋的彎起點1距支座中心距離為x1： x1=1300(35+35.8×1.5)+(40+25.1+35.8×0.5)=1128.30mm 第一排彎起鋼筋與梁縱軸線交點1距支座中心的距離為xc：1128.301300/2(3535.8×1.5)=567mm 第一排彎起鋼筋彎

16、起點的剪力 第二排彎起鋼筋的面積為：初步選用由主筋彎起232，Asb21608mm2。第二排彎起鋼筋的彎起點2距支座中心距離為x2： x2=1128.30+1300(35+35.8×2.5)+(40+25.1+35.8×0.5)=2220.80mm 第二排彎起鋼筋與梁縱軸線交點2距支座中心的距離為xc：2220.801300/2(3535.8×2.5)=1695.30mm 第二排彎起鋼筋彎起點的剪力 第三排彎起鋼筋的面積為：初步選用由主筋彎起232，Asb31608mm2。第三排彎起鋼筋的彎起點3距支座中心距離為x3： x3=2220.80+1300(35+35.

17、8×3.5)+(40+25.1+35.8×0.5)=3277.50mm 第三排彎起鋼筋與梁縱軸線交點3距支座中心的距離為xc：3277.501300/2(3535.8×3.5)=2787.80mm 第三排彎起鋼筋彎起點的剪力 按照抗剪計算初步布置彎起鋼筋如上圖所示。第6章 全梁承載力復(fù)核6.1 正截面和斜截面抗彎承載力校核彎起鋼筋計算表彎起點123hi(mm)1128.301092.501056.70距支座中心距離(mm)1128.302220.803277.50分配的計算剪力值(kN)173.87155.04112.04需要的彎筋面積(mm2)1170.9010

18、44.09745.51可提供的彎筋面積(mm2)1608(232)1608(232)1608(232)彎筋與梁軸交點到支座中心距離(mm)567.001695.302787.80各排鋼筋彎起后相應(yīng)各正截面抗彎承載力計算表梁區(qū)段截面縱筋有效高度h0(mm)T形截面類別受壓區(qū)高度x(mm)抗彎承載力Mui(kN·m)支座中心1點2321247.10第一類20.65556.861點2點4321229.20第一類41.311088.562點3點6321211.30第一類61.971594.833點梁跨中8321193.40第一類82.622075.43根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計

19、規(guī)范（JTG D622004）第9·3·11條：受拉區(qū)彎起鋼筋的彎起點，應(yīng)設(shè)在按正截面抗彎承載力計算充分利用該鋼筋強度的截面以外不小于h0/2處，彎起鋼筋可在按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋截面面積之前彎起，但彎起鋼筋與梁中心線的交點應(yīng)位于按計算不需要該鋼筋的截面之外。正截面抗彎承載力及斜截面抗彎承載力校核見下圖。插入全梁承載力校核圖第一排彎起鋼筋（2N3）該排鋼筋的充分利用點“K”的橫坐標(biāo)x=6645.71mm，而該排鋼筋的彎起點的橫坐標(biāo)為x1=9750-1128.30=8621.70mm，說明彎起點1位于充分利用點K左邊，且x1-x=8621.706645.71=19

20、75.99mm>h0/2=1229.20/2=614.60mm，滿足斜截面抗彎承載力要求。其不需要點“L”的橫坐標(biāo)x=8308.18mm，而該排彎起鋼筋與梁軸線交點1的橫坐標(biāo)為=9750-567=9183mm>x（=8308.18mm），說明梁的正截面承載力亦滿足要求。第二排彎起鋼筋（2N2）該排鋼筋的充分利用點“J”的橫坐標(biāo)x=4527.05mm，而該排鋼筋的彎起點的橫坐標(biāo)為x2=9750-2220.80=7529.20mm，說明彎起點2位于充分利用點J左邊，且x2-x=7529.204527.05=3002.15mm>h0/2=1211.30/2=605.65mm，滿足斜

21、截面抗彎承載力要求。其不需要點“K”的橫坐標(biāo)x=6645.71mm，而該排彎起鋼筋與梁軸線交點2的橫坐標(biāo)為=9750-1695.30=8054.70mm>x（=6645.71mm），說明梁的正截面承載力亦滿足要求。 第三排彎起鋼筋（2N1）該排鋼筋的充分利用點“I”的橫坐標(biāo)x=0mm，而該排鋼筋的彎起點的橫坐標(biāo)為x3=9750-3277.50=6472.50mm，說明彎起點3位于充分利用點I左邊，且x3-x=6472.500=6472.50mm>h0/2=1193.40/2=596.70mm，滿足斜截面抗彎承載力要求。其不需要點“J”的橫坐標(biāo)x=4527.05mm，而該排彎起鋼筋與

22、梁軸線交點3的橫坐標(biāo)為=9750-2787.80=6962.20mm>x（=4527.05mm），說明梁的正截面承載力亦滿足要求。經(jīng)上述分析判斷可知，初步確定的彎起鋼筋的彎起點位置的正截面抗彎承載力和斜截面承載力均滿足要求。由2N1、2N2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)整鋼筋的彎起點位置，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；現(xiàn)在在彎起鋼筋之間，增設(shè)直徑為16mm的斜筋，從而調(diào)整彎起鋼筋彎起點。插入調(diào)整后的彎起鋼筋及斜筋的位置和彎矩包絡(luò)及抵抗彎矩圖6.2 斜截面抗剪承載力復(fù)核 （1）距支座中心h/2處的斜截面抗剪承載力復(fù)核： 距支座中心

23、h/2處截面的橫坐標(biāo)x=9750-650=9100(mm),正截面有效高度h0=1247.10mm?，F(xiàn)取斜截面投影長度h0=1247.10mm，則得到選擇的斜截面頂端位置A(P111頁的圖4-28），其橫坐標(biāo)為x=9100-1247.10=7852.90(mm)A處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下：A處正截面有效高度h0=1229.20mm=1.22920m（主筋為432 ），則實際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 要復(fù)核的斜截面如圖（4-28）所示AA斜截面（虛線表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有232（2N4），相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率（sv=250mm時）為 與斜截面相交

24、的彎起鋼筋有2N3（232）和2N2（232）；斜筋有2N5（216）。按式（4-5）規(guī)定的單位要求。將以上計算值代入式（4-5），則得到AA斜截面抗剪承載力為：故距支座中心h/2處的斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求。 （2）受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處斜截抗剪承載力復(fù)核： 第一排彎起鋼筋彎起點處截面的橫坐標(biāo)為x=9750-1128.30=8621.70mm，正截面有效高度h0=1247.10mm?，F(xiàn)取斜截面投影長度h0=1247.10mm，則得到選擇的斜截面頂端位置B(P111頁的圖4-28），其橫坐標(biāo)為x=8621.70-1247.10=7374.60(mm)B處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下：

25、B處正截面有效高度h0=1229.20mm=1.22920m（主筋為432 ），則實際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 要復(fù)核的斜截面如圖（4-28）所示BB斜截面（虛線表示），斜角 斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有2N4（232），相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率（sv=250mm時）為 與斜截面相交的彎起鋼筋有2N3（232）、2N2（232）；斜筋有2N5（216）。按式（4-5）規(guī)定的單位要求。將以上計算值代入式（4-5），則得到BB斜截面抗剪承載力為：h0為頂端正截面有效高度故第一排彎起鋼筋彎起點處的斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求。 第二排彎起鋼筋彎起點處截面的橫坐標(biāo)為x=9750-112

26、8.30-900-900=6821.70mm，正截面有效高度h0=1211.30mm?，F(xiàn)取斜截面投影長度h0=1211.30mm，則得到選擇的斜截面頂端位置C(P111頁的圖4-28），其橫坐標(biāo)為x=6821.70-1211.30=5610.40(mm)C處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下： C處正截面有效高度h0=1211.30mm=1.21130m（主筋為632 ），則實際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 要復(fù)核的斜截面如圖（4-28）所示CC斜截面（虛線表示），斜角 斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有432（2N4和2N3），相應(yīng)的主筋配筋率p為 箍筋的配筋率（sv=250mm時）為 與斜截面相交的彎起鋼筋有2N2（232）、2N1（232）；斜筋有2N6（216）、2N5（216）。按式（4-5）規(guī)定的單位要求。將以上計算值代入式（4-5），則得到CC斜截面抗剪承載力為：h0為頂端正截面有效高度故第二排彎起鋼筋彎起點處的斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求。第三排彎起鋼筋彎起點處截面的橫坐標(biāo)為x=975