混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

混凝土結(jié)構(gòu)理論課程設(shè)計(jì)裝配式鋼筋混凝土簡支 T梁設(shè)計(jì)專 業(yè)： 土木工程班 級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： __燕山大學(xué)2011.91裝配式鋼筋混凝土簡支 T形梁設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料 3二、內(nèi)力計(jì)算 4三、鋼筋選擇 5四、跨中截面正截面承載力復(fù)核 6五、斜截面抗剪承載力計(jì)算 75.1抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核 75.2設(shè)計(jì)剪力圖分配（見圖） 75.3箍筋設(shè)計(jì) 85.4彎起鋼筋設(shè)計(jì) 8六、全梁承載力校核 10七、梁最大裂縫寬度驗(yàn)算 11八、梁最大撓度驗(yàn)算 118.1剛度計(jì)算 118.2計(jì)算人群荷載和汽車荷載（不計(jì)沖擊力）作用下梁的撓度 138.3計(jì)算結(jié)構(gòu)恒載彎矩作用下梁的撓度 138.4荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長期撓度 14九設(shè)計(jì)依據(jù) 142一、設(shè)計(jì)資料⑴橋面凈空：凈—13+2×1m⑵設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅱ級(jí)汽車荷載人群荷載 3.5kNm2結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) o 1.1⑶材料規(guī)格鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋，查表得抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fsk 400MPa抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fsd 330MPa彈性模量Es 2.0 105MPa相對(duì)界面受壓區(qū)高度 b 0.53箍筋采用HRB335鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fsk 335MPa抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fsd 280MPa彈性模量Es 2.0 105MPa混凝土：主梁采用C30混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fck 20.1MPa抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fcd 13.8MPa抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 ftk 2.01MPa抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ftd 1.39MPa彈性模量Ec 3.0 104MPa⑷結(jié)構(gòu)尺寸型主梁：標(biāo)準(zhǔn)跨徑21.00m計(jì)算跨徑：20.50m3主梁全長：20.96m橫斷面尺寸如圖：圖1.1T 形梁截面尺寸（尺寸單位： mm）二、內(nèi)力計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值見表：設(shè)計(jì)內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值引起內(nèi)力的恒載車輛荷載人群荷載荷載（KNm）（KNm）備注內(nèi)力值（KNm）跨中彎矩Md,L1197.81128.2112.12L/4處彎矩車輛荷載引Md,L898.4871.885.7起的彎矩已計(jì)入沖擊系4支點(diǎn)剪力Vd,0245.4343.6數(shù)，1+μ=1.19跨中剪力Vd,L109.72彎矩組合設(shè)計(jì)值：跨中截面：Md,l1.21197.81.41128.20.81.4112.13142.39kNm24L/4截面：Md,l4 1.2 898.4 1.4 871.8 0.8 1.4 85.7 2394.58kN m剪力組合設(shè)計(jì)值：支點(diǎn)截面：Vd,0 1.2 245.4 1.4 343.6 775.52kN跨中截面：Vd,l2 1.4 109.7 153.58kN三、鋼筋選擇根據(jù)跨中截面正截面承載力極限狀態(tài)計(jì)算要求，確定縱向受拉鋼筋數(shù)量。擬采用焊接鋼筋骨架配筋，設(shè)as 90mm，則h0 1100 90 10m1m0，hf (120 160)/2 140mm。翼緣計(jì)算寬度bf按下式計(jì)算，并取其中較小者：bf'1205006833.33mm；3bf1780mm；bfb12hf240121201680mm故取bf 1680mm首先判斷界面類型：0Mdfcdbfhf(h0hf)20Md1.13142.393456.63kNmfcdbfhf(h0hf13.816801201203171.57kNm)120022故應(yīng)按第二類T型梁計(jì)算。確定混凝土受壓區(qū)高度：0Mdfcdbx(h0x)fcd(bf'b)h'f(h0h'f)22解得x202.87mm5xbh00.531200636mm且，xhf'=120mm將所得x值帶入下式求得所需鋼筋截面面積為：Asfcdbxfcd(bf'b)h'f13.8240202.8713.8(1680240)120fsd3309262mm2采用四排焊接骨架，選用1232(外徑35.8mm)，供給As12804.29650.4mm2,鋼筋截面重心至截面下邊緣的距離as30235.8101.6mm，梁的實(shí)際有效高度h01300as1300101.61198.4mm。截面最小寬度bmi2n3053m5m.8b。23m9m.0240四、跨中截面正截面承載力復(fù)核由下式確定混凝土受壓區(qū)高度，得：xfsdAsfcd(bfb)hffcdb3309650.413.8(1680240)120hf120mm13.8240241.54mmx241.54mmbh00.531198.4635.15mm將x值帶入下式fcdbx(h0xfcd(bfb)hf(h0hf))2213.8240241.54241.5413.8(1680240)120(1198.4120(1198.4))223251.60106Nmm3251.60KNm0Md1.13142.39=3456.63KNmfcdbx(h0xfcd(bfb)hf(h0hf)0Md)226承載力滿足要求。五、斜截面抗剪承載力計(jì)算5.1抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核對(duì)于腹板高度不變的等高度簡支梁，距支點(diǎn)h/2處的第一個(gè)計(jì)算截面的截面尺寸控制設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足下列要求：0.50103ftdbh00Vd0.51103fcu,kbh0根據(jù)構(gòu)造要求，僅保持最下面兩根鋼筋通過支點(diǎn)，其余各鋼筋在跨間不同位置彎起或折斷。支點(diǎn)截面的有效高度h01300(3035.81252.1mm，將有關(guān))2數(shù)據(jù)帶入上式得：0.51103fcu,kbh00.51103302401252.1839.42KN0.50103ftdbh00.501031.392401252.1208.85KN距支點(diǎn)h/2處剪力的組合設(shè)計(jì)值0Vd809.69KN得：208.85 809.69 839.42計(jì)算結(jié)果表明，截面尺寸滿足要求，但應(yīng)按計(jì)算要求配置箍筋和彎起鋼筋。5.2設(shè)計(jì)剪力圖分配（見圖）支點(diǎn)剪力組合設(shè)計(jì)值 0Vd,0 1.1 775.52=853.07KN跨中剪力組合設(shè)計(jì)值0Vd,L/21.1153.58=168.94KN其中0Vd0.50103ftdbh0=0.501031.392401198.4199.89KN部分可不進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算，箍筋按構(gòu)造要求配置。不需要進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算的區(qū)段半跨長度為：20500199.89168.94x853.07463.71mm2168.94距支點(diǎn)h1300650mm處的設(shè)計(jì)剪力值為：Vd1809.69kN22應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力組合設(shè)計(jì)值為：70.6Vdl=485.81KN應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力組合設(shè)計(jì)值為：0.4Vdl=323.88KN5.3箍筋設(shè)計(jì)由公式確定箍筋配筋率：2sv0.6Vdl/20.6pfcu.kfsd.v0.45103bh03式中：縱向鋼筋配筋百分率，按 3C32（As=2412.6mm2）伸入支點(diǎn)計(jì)算，可得：p=100=100As=1002412.6=0.803bh02401252.753---受壓翼緣影響系數(shù)，取1.1fsd,v---箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取fsd,v=280MPa485.812sv/20.60.803302801.10.451032401252.1=0.0028sv,min0.0018選用直徑為10mm的雙肢箍筋，單肢箍筋的截面面積Asv12,箍筋間距為：=78.54mmnAsv1278.54233.75mmsv2400.0028bsv取sv200mm。在支撐截面處自支座中心至一倍梁高的范圍內(nèi)取sv100mm。5.4彎起鋼筋設(shè)計(jì)根據(jù)《橋規(guī)》（JTGD62）規(guī)定，計(jì)算第一排彎起鋼筋時(shí)，取用距支座中心處h/2處，應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計(jì)值，即Vsb10.4Vdl323.88kN。第一排彎起鋼筋的截面面積由公式求得：Vsb1323.881850.93mm2Asbfsdsins0.751033300.751030.7078由縱筋彎起3C32提供的Asb1 2413mm2。計(jì)算第二排彎起鋼筋時(shí)應(yīng)取第一排彎起鋼筋起彎點(diǎn)處（即距支座中心x1 h1 1300-(44 22.7 30 2 35.8) 1131.7mm，其中44mm為架立鋼筋的凈保護(hù)層厚度，22.7mm為架立鋼筋的外徑， 30mm為縱向鋼筋的凈保護(hù)層厚度，35.8mm為縱向鋼筋的外徑），應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計(jì)值，由圖按比例關(guān)系求得Vsb2 303.55kN。第二排彎起鋼筋的截面面積為：Asb2Vsb2=303.551734.74mm2103fsdsin1033300.75s0.750.707由縱筋彎起的2C32鋼筋，加焊C25鋼筋，提供的Asb22099.3mm2。計(jì)算第三排彎起鋼筋時(shí)，應(yīng)取第二排彎起鋼筋彎點(diǎn)處（即距支座中心x2x1h21131.71300-(4422.73033.8)2227.）6mm，應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計(jì)值，從圖按比例關(guān)系求得 Vsb3 267.07kN。第三排彎起鋼筋的截面面積為：Vsb3=267.071526.3mm2Asb33fsdsins33300.75100.75100.707由縱筋彎起的C36鋼筋，加焊2C25鋼筋，提供的Asb31786mm2。計(jì)算第四排彎起鋼筋時(shí)，應(yīng)取應(yīng)取第三排彎起鋼筋彎點(diǎn)處（即距支座中心x3 x2 h3 2227.6 1300-(44 22.7 30 3 35.8) 3323.5mm），應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計(jì)值，從圖按比例求得 Vsb4 230.59kN。第四排彎起鋼筋的截面面積為：Vsb4=230.592Asb40.75103fsdsins0.751033300.7071317.8mm由縱筋彎起2C32鋼筋，提供的：Asb4 1608mm2計(jì)算第五排彎起鋼筋時(shí)，應(yīng)取第四排彎起鋼筋彎點(diǎn)處（即距支座中心x4 x3 h4 3323.5 1300-(44 22.7 30 4 35.8) 4383.）6mm，應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計(jì)值，從圖按比例求得 Vsb5 195.30kN。第五排彎起鋼筋的截面面積為：9Vsb5=195.32Asb53fsdsins33301116.1mm0.75100.75100.707由縱筋彎起C32和加焊的2C20鋼筋提供的：Asb5 1432.4mm2計(jì)算第六排彎起鋼筋時(shí)，應(yīng)取第五排彎起鋼筋彎點(diǎn)處（即距支座中心x5 x4 h5 4383.6 1300-(44 22.7 30 4 35.8) 5443.）7mm，應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計(jì)值，從圖按比例求得 Vsb6 160.0kN。第六排彎起鋼筋的截面面積為：Asb6Vsb6=160914.4mm20.75103fsdsins0.751033300.707第六排彎起鋼筋采用加焊 3C20的鋼筋，提供的：Asb6 943mm2計(jì)算第七排彎起鋼筋時(shí)，x6=6503.8mm,應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計(jì)值從圖按比例求得 Vsb7=124.71KN，第七排彎起鋼筋的截面面積：Vsb7124.71712.7mm2Asb70.75103fsdsins0.751033300.707第七排彎起鋼筋采用加焊的3C20鋼筋，提供的Asb7943mm2。六、全梁承載力校核跨中截面所能承受的彎矩設(shè)計(jì)值 Mdu 3251.6kNm，將其分成12等分，按每次彎起的鋼筋截面面積之比，近似求得鋼筋彎起后各截面所能承受的彎矩設(shè)計(jì)值。從全梁承載力校核圖（見附圖）可以看出，鋼筋彎起后各截面的正截面抗彎承載力是足夠的。各鋼筋的彎起點(diǎn)距其充分利用點(diǎn)的距離（即圖中aabbccdd及ee兩點(diǎn)間的水平距離）均大于h/2，故斜截面抗彎承載力也滿足要求。10七、梁最大裂縫寬度驗(yàn)算配筋率：As9650.40.0210(bfb)h'f2401198.4(1680240)bh0120受拉鋼筋的應(yīng)力：ssMs2099.64106197.34MPa0.92Ash00.929650.41198.4短期荷載作用：Ms1197.80.71128.21.0112.12099.64kNm長期荷載作用：Ml1197.80.41128.20.4112.11693.92kNm現(xiàn)C11.0，C21Ml11693.921.40，C31.00.50.5Ms2099.64則最大裂縫寬度為：WfkC1C2C3s(30d)Es0.2810197.34(3032)1.01.401.01051020.280.02100.175mm[Wfk]0.2mm因此，最大裂縫寬度符合要求。八、梁最大撓度驗(yàn)算8.1剛度計(jì)算Es 2 105Es Ec 31046.67截面混凝土受壓區(qū)高度為：1b'x2aA(hx)12fEss01680x26.679650.4(1198.4x)2得到：x 267.14mm h'f 120mm故為第二類T形截面。這時(shí)換算截面受壓區(qū)高度為 x：11AEsAsh'f(b'fb)b6.67 9650.4120(1680 240)400988.2B2EsAsh0(b'fb)h'2fb26.679650.41198.4(1680240)1202240729223.44故xA2BA988.22729223.44988.2318.3mmh'f120mm開裂截面的換慣性矩Icr為：b'fx3(b'fb)(xh'f)3EsAs(h0x)2Icr331680318.33(1680240)(318.3120)36.679650.4(1198.4318.3)23364174.67106mm4T梁的全截面換算截面面積 A0為：A02401300(1680240)120(6.671)9650.4539517.77mm2受壓區(qū)高度x為：1240130021(1680240)1202(6.671)9650.41198.4x22539517.77516.65mm全截面換算慣性矩I0計(jì)算為：I013hx)213(bfb)hf(xhf)2(1)As(h0x)212bhbh((bfb)hf2Es2121240130022401300(1300516.65)21(1680240)120312212(1680240)120(516.651202(6.671)9650.4(1198.42)516.65)1.11011mm4212全截面抗彎剛度：B00.95EcI00.953.01041.110113.141015Nmm2開裂截面抗彎剛度：BcrEcIcr3.010464174.671061.931015Nmm2全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩為：I01.110111083W013001.4mmhx516.65全截面換算受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩為：S01bf'x21(bf'b)(xhf')22211680516.6521(1680240)(516.65120)2221.11108mm3塑性影響系數(shù)為：2S021.111081.59W01.4108開裂彎矩：Mcr