(水工)鋼筋混凝土課程設(shè)計(滿分)

2016年水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計⑤軸線間）備注邊跨跨中離端第二支座離端第二跨跨內(nèi)、中間跨跨中中間支座邊跨跨中離端第二支座離端第二跨跨內(nèi)、中間跨跨中中間支座M(kN·m）4.82-4.823.19-3.654.82-4.822.55-2.92αs=KM/fcbh020.0740.0740.0490.0560.0740.0740.0390.045=1-（1-2αs）0.50.0770.0770.0500.0580.0770.0770.0400.0460.85b0.4680.4680.4680.4680.4680.4680.4680.468滿足As=bh0fc/fy(mm2)316.8316.8205.7238.6316.8316.8164.6189.3兩者取大Asmin=0.002bh240240240240240240240240選配鋼筋φ8@150φ8@150φ8@200φ8@200φ8@150φ8@150φ8@200φ8@200實配鋼筋面積(mm2)3353352512513353352512515、裂縫開展寬度及變形驗算從略6、繪制配筋草圖三、次梁設(shè)計（按考慮塑形內(nèi)力重分布方法計算）（一）荷載計算1、恒載設(shè)計值：由板傳來荷載4.386*2.3=10.09kN/m次梁自重1.05*25*（0.45-0.12）*0.2=1.73kN/m梁抹灰1.05*17**0.015[（0.45-0.12）*2+0.2]=0.23kN/mg=12.05kN/m2、活荷載設(shè)計值：由板傳來q=7.2×2.3=16.56kN/mg+q=12.05+16.56=28.61kN/m（二）內(nèi)力計算1、計算跨度：邊跨：ln=6.6-0.24-0.25/2=6.235ml0=1.025*ln=6.391mln+a/2=6.235+0.12=6.355m<l。取l。=6.355m中間跨：l0=ln=6.6-0.25=6.35m跨度差（6.355-6.35）/6.35=0.08%<10%說明可按等跨連續(xù)梁計算內(nèi)力，2、彎矩計算g+q=28.6g+q=28.61kN/m圖2查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)（第4版）》（中國水利水電出版社）表9-4,板的彎矩系數(shù)αvb分別為：1/11（邊跨跨中）；－1/11（離端第二支座）；1/16（中間跨中）；－1/14（中間支座），分別代入公式M=αmb(g+q)l。l。，計算各截面的彎矩設(shè)計值如下表表3、次梁彎矩計算截面邊跨跨中離端第二支座離端第二跨跨中、中間跨跨內(nèi)中間支座彎矩計算系數(shù)αm1/11-1/111/16-1/14M=αm(g+q)L02/(kN·m)110.36-110.3672.10-82.403、剪力計算：查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)（第4版）》（中國水利水電出版社）表9-4,板的彎矩系數(shù)αvb分別為：0.45（端支座內(nèi)側(cè)）；0.6（離端第二支座外側(cè)）；0.55（中離端第二支座內(nèi)側(cè)）；0.55（中間支座內(nèi)外側(cè)），分別代入公式M=αvb(g+q)ln，計算各截面的彎矩設(shè)計值表4、次梁剪力計算截面端支座右側(cè)離端第二支座左側(cè)離端第二支座右側(cè)中間支座左側(cè)、右側(cè)剪力計算系數(shù)αV0.450.60.550.55V=αVb(g+q)Ln(kN)81.82109.0999.9299.92（三）截面承載力計算1、確定翼緣寬度：次梁工作時板可作為翼緣參與工作，在跨中截面翼緣受壓可按梁計算，翼緣的計算寬度取下列值中的較小值環(huán)境類別一類，取c=30mm,α=c+10=40mm,跨中鋼筋按一排布置h0=h-40=450-40=410mm邊跨：bf‘=l0/3=6355/3=2118mmb+sn=200+(2300–100-120)=2280mmhf‘/ho=120/410=0.29>0.1則不需按翼緣高度考慮故取最小值bf‘=2118mm端第二跨、中間跨bf‘=l0/3=6350/3=2117mmb+sn=200+(2300-200)=2300mmhf‘/ho=120/410=0.29>0.1則不需按翼緣高度考慮故取最小值bf‘=2117mm2、判別T形截面類型：fcbf‘hf‘（h0-hf‘/2)=9.6×2117×120×(410-120/2)=853.57kN·m邊跨：KM=1.2×110.36=132.432中間跨：KM=1.2×72.10=86.52fcbf‘hf‘（h0-hf‘/2)>KM故各跨跨中截面均屬于第一類T形截面。支座截面按矩形截面計算，支座按布置一排縱筋考慮h0=h-40=450-40=410mm3、次梁正截面配筋計算如下表所示。(梁中箍筋、構(gòu)造鋼筋I(lǐng)級，梁中受力筋I(lǐng)I級)表5、次梁正截面承載力計算（fy=300N/mm2）截面邊跨跨內(nèi)離端第二支座離端第二跨跨內(nèi)、中間跨跨內(nèi)中間支座備注KM(kN·m）1.2×110.36=132.4321.2×(-110.36)=-132.4321.2×72.10=86.521.2×(-82.40)=-98.88或(kN·m）9.6×2118×410^2=3417.99.6×200×410^2=322.7529.6×2117×410^2=3416.339.6×200×410^2=322.752αs=KM/fcbh02αs=KM/fcbf’h020.0390.4100.0250.306=1-（1-2αs）0.50.0400.5760.0250.3770.85b0.4680.4680.4680.468滿足As=fcbh0/fyAs=fcbf’h0/fy(mm2)1111.51511.4694.4989.2Asmin=0.002bh180180180180滿足選配鋼筋325325322322實配鋼筋面積(mm2)14731473114011404、次梁斜截面配筋計算如下表所示。表6、次梁斜截面承載力計算(fyv=210N/mm2)截面端支座右側(cè)離端第二支座左側(cè)離端第二支座右側(cè)中間支座左側(cè)、右側(cè)備注V(kN)81.82109.0999.9299.92KV(kN)99.384130.908119.904119.9040.25fcbh0(kN)196.8>KV196.8>KV196.8>KV196.8>KV截面尺寸滿足要求VC=0.7ftbh0(kN)63.14<KV63.14<KV63.14<KV63.14<KV驗算得不需計算選用箍筋φ8φ8φ8φ8雙肢ASV=nASV1（mm2）101101101101n=2S(mm）200200200200SMAX(mm）200200200200S=SMAXρsv=nASV1/bs0.25%0.25%0.25%0.25%ρsvmin0.15%0.15%0.15%0.15%ρsv>ρsvmin5、裂縫開展寬度及變形驗算從略6、繪制配筋草圖四、主梁設(shè)計（按彈性理論計算）（一）、荷載計算1、恒載設(shè)計值：由次梁傳來12.05×6.6=79.53kN主梁自重（折算為集中荷載）1.05×25×0.25×(0.55-0.12)×6.9=19.47kN梁側(cè)抹灰（折算為集中荷載）1.05×17×0.015×[（0.55-0.12）×2+0.25]×6.9=2.04KNG=101.04kN2、活荷載設(shè)計值：由次梁傳來Q=16.56×6.6=109.296kNG+Q=210.336kN（二）內(nèi)力計算1、計算跨度：邊跨：ln=6.9-0.12-0.2=6.58ml0=1.025ln=1.025×6.58=6.7445mln+a/2=6.58+0.37/2=6.765m取l0=6.7445m，中間跨：ln=6.9-0.4=6.5ml0=ln=6.5m平均跨度l0=（6.7445+6.5）/2=6.62m(計算支座彎矩時取值）跨度差（6.7445-6.5）/6.5=3.76%<10%則可按等跨梁計算。2、截面承載力計算由于主梁線剛度較柱的線剛度大得多，故主梁可視為鉸支柱頂上的連續(xù)梁，計算簡圖如圖3所示。對于承受固定或移動集中荷載的等跨連續(xù)梁，其彎矩和剪力可利用附錄8的內(nèi)力影響線性系數(shù)表，按下列公式計算M=αQl。(或αGl。)V=βQ（或βG）式中α、β彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)；Q、G固定或移動的集中力；l0-計算跨度，對邊跨取6.7445m，對中間跨取6.5m，對支座取6.62m。 G+Q=210.336G+Q=210.336KN KN263.39263.39kN263.39kN263.39263.39kN圖3α、β的取值：查附錄8表2，將次梁對主梁的集中作用點近似看作3、7、10、13、17、20、23、27位點（10、20位點對彎矩的效果為0），取值如下表所示： 表7、α取值表 序號計算簡圖中間支座α力作用位點邊跨跨內(nèi)α中間跨跨內(nèi)α（13位點）37103、7、13、17、23、270.21960.1236-0.2520.048②3、7、23、270.26220.2118-0.126-0.126③13、17-0.0378-0.0882-0.1260.174④3、7、13、170.21180.0942-0.2940.069⑤3、70.24960.1824-0.168-0.105表8、β取值表序號計算簡圖力作用位點端支座β中間支座（左）β中間支座（右）β①3、7、13、17、23、270.748-1.2520.919②3、7、23、270.874-1.1260③13、17-0.126-0.1261④3、7、13、170.706-1.2941.21-0.084-0.0840.79⑤3、70.832-1.1680.210.0420.042-0.21表9、主梁彎矩計算（kN·m）序號計算簡圖邊跨跨內(nèi)3邊跨跨內(nèi)7中間支座10中間跨跨內(nèi)13αM1/(KN·m)αM1/(KN·m)αMB（MC）/(KN·m)αM2/(KN·m)（1）0.2196149.650.123684.23-0.252-168.560.04831.52（2）0.2622193.280.2118156.13-0.126-91.17-0.126-89.51（3）-0.0378-27.86-0.0882-65.02-0.126-91.170.174123.61（4）0.2118156.130.094269.44-0.294-212.720.06949.02（5）0.24961840.1824134.46-0.168-106.07-0.105-74.59荷載組合（1）+（2）342.93240.36-259.73-57.99（1）+（3）121.7919.21-259.73155.13（1）+（4）305.78153.67-381.2880.54（1）+（5）333.65218.69-274.63-43.07最不利組合（1）+（2）Mmax=342.93（1）+（3）Mmin=121.79（1）+（2）Mmax=240.36（1）+（3）Mmin=19.21（1）+（2）Mmax=-259.73（1）+（4）Mmin=-381.28（1）+（3）Mmax=155.13（1）+（2）Mmin=-57.99表10、主梁剪力計算（kN·m）序號計算簡圖端支座中間支座（左）中間支座（右）βV1(kN）βV2L(kN）βV2R(kN）(1)0.74875.58-1.252-126.500.91992.86(2)0.87495.52-1.126-123.0700(3)-0.126-13.77-0.126-13.771.000109.296(4)0.70677.16-1.294-141.431.21132.25(5)0.83290.93-1.186-129.63-0.2122.950.0424.59荷載組合(1)+(2)161.1-249.5792.86(1)+(3)61.81-140.27202.156(1)+(4)152.74-267.93225.11(1)+(5)166.51-256.13115.81-121.91最不利組合(1)+(5)Vmax=166.51(1)+(4)Vmin=-267.93(1)+(4)Vmax=225.113、T形截面判定邊跨跨中布置兩排鋼筋，取h0=550-65=485mm，支座截面按矩形截面計算，取h0=550-85=465mm（因支座彎矩較大考慮布置兩排縱筋，并布置在次梁主筋下面）；中間跨跨中下部按一排縱筋考慮h0=550-40=510mm、上部按一排筋考慮h0=550-60=490mm（因有次梁主筋）。梁內(nèi)受力主筋采用HRB335鋼(fy=300N／m2)(1)主梁跨中截面按T形截面計算，其翼緣計算寬度為：·邊跨：bf‘=l0/3=6744.5/3=2248mmb+sn=250+(6900–200-120)=6830mmhf‘/ho=120/485=0.25>0.1則不需按翼緣高度考慮取最小值bf‘=2248mm中間跨:bf‘=l0/3=6500/3=2167mmb+sn=250+(6900-400)=6750mmhf‘/ho=120/510=0.24>0.1則不需按翼緣高度考慮取最小值bf‘=2167mm，(2)判別T形截面類型：fcbf‘hf‘（h0-hf‘/2)=9.6×2167×120×(485-120/2)=1060.96kN·m>KM1=1.2×293.27=351.924kN·m>KM2=1.2×155.13=186.156kN·m故屬于第一類T形截面。主筋正截面及斜截面承載力計算如下表所示。4、配筋計算（1）縱筋計算表11、主梁正截面承載力計算截面邊跨跨內(nèi)3邊跨跨內(nèi)中間支座10中間跨跨內(nèi)13M(kN·m）342.93240.36-381.28155.13-57.99V0b/2(kN·m）53.986Mb=M-V0b/2(kN·m）-327.294αs=KM/fcbh02（αs=KM/fcbf‘h02）0.0810.0570.7570.0340.014=1-（1-2αs）0.50.0850.0590.0350.014As=fcbh0/fyAs=fcbf’h0/fy(mm2)2965.562058.451237.8475.7Asmin=0.002bh275275275275選配鋼筋625625325218(通長)實配鋼筋面積(mm2)294529451473628對于中間支座αs>αsbS=0.358（查教材表3-1）所以要配雙筋截面：計算受壓鋼筋截面面積：取a‘=40mmAs‘=(KM-αsbSfcbh02)/[fy‘(h0-a‘)=(1.2×327.294-0.358×9.6×250×465×465)/[300×(465-40)]=1623.312mm2計算受拉鋼筋截面面積：As=(fcbh0α1b+fy‘As‘)/fy=(9.6×250×465×0.85×0.468+300×1623.312)/300=3103.128mm2由此，計算得總用鋼量As‘+As=4726.44mm2受壓鋼筋選用425（As‘=1964mm2）；受拉鋼筋選用725（As=3436mm2）（2）箍筋計算表12、主梁斜截面承載力計算截面端支座V1中間支座（左）VBl中間支座（右）VBr備注V(kN）166.51-267.93225.110.25fcbh0(kN)279>V279>V279>V驗算截面尺寸0.7ftbh0(kN)89.5<V89.5<V89.5<V驗算是否需計算選用箍筋φ8φ8φ8雙肢箍筋A(yù)SV=nASV1（mm2）101101101n=2S=fyvASVh0/（V-0.7ftbh0）(mm）1285573實配箍筋間距s(mm）100100100Smax(mm）250250250表4-1ρsv=nASV1/bs0.4%0.4%0.4%ρsvmin0.15%0.15%0.15%最小配筋率驗算計算混凝土和箍筋能承擔的剪力：Vc+Vsv=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s=0.7×1.1×250×510+1.25×210×101×510/100=233389N=233.4KN>KV1=199.812KN<KVBl=321.52KN<KVBr=270.132KN∴需要設(shè)置彎起鋼筋（3）彎起鋼筋計算（彎起角度45°）跨中支座B左第一排彎起鋼筋計算Asb1=[KVBl-(VC+VSV)]/(fysinα)