梁的設(shè)計與計算

目錄設(shè)計簡介………2混凝土配合比設(shè)計……………3正截面計算……5箍筋及斜截面計算……………7應(yīng)力計算…………11裂縫寬度驗(yàn)算…………………11撓度驗(yàn)算………12設(shè)計簡介設(shè)計題目：實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計制作人：09路橋二班設(shè)計組與審核組負(fù)責(zé)人：〕設(shè)計內(nèi)容：通過書本所學(xué)知識以及查閱資料，按路橋標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計實(shí)驗(yàn)梁。其內(nèi)容包含配合比設(shè)計，截面設(shè)計，審核，施工圖制作，PPT制作及演示。任務(wù)安排：設(shè)計感言：本組設(shè)計和審核宗旨是計算追求嚴(yán)謹(jǐn)正確，除條件限制外，其他都必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求；思路追求簡潔明了，創(chuàng)新求實(shí)；表述要求言簡意賅，層次清楚。設(shè)計書制作分為多個階段，組員都參與了其中一局部，參與就有收獲。初次設(shè)計，意義非比尋常，組內(nèi)同學(xué)齊心協(xié)力，設(shè)計的成果將會成為大學(xué)生涯的見證。完成設(shè)計，不可謂不艱難，茅以升曾說過“奮斗”二字。要成功，就得奮斗，持之以恒，困難挫折絲毫不能動其心志。在此，衷心感謝和我同舟共濟(jì)的組員們！一．混凝土配合比設(shè)計一·混泥土設(shè)計提供材料：水：密度；水泥：強(qiáng)度等級為32.5，密度；砂：細(xì)沙，表觀密度；石子：卵石，最大粒徑為40mm,表觀密度。配制強(qiáng)度等級為C30的混凝土1.確定混凝土的計算配合比〔1〕確定配制強(qiáng)度〔〕〔2〕確定水灰比〔〕根據(jù)枯燥環(huán)境鋼筋混泥土最大水灰比0.65，所以水灰比取0.38。〔3〕確定用水量〔〕該混泥土所用卵石最大粒徑40mm，坍落度要求30~50mm，取Mwo=165kg〔4〕確定水泥用量〔〕所以取〔5〕確定砂率〔〕EQ\F(,)，和卵石最大粒徑為40mm時，可取。〔6〕確定1m3.混凝土砂，砂和卵石用量(,)假定每立方米混泥土重量Mcp=2400kgMco+Mgo+Mso+Mwo=Mcp所以得Mgo=1334.5kgMso=468.3kg綜上計算，得混凝土計算配合比1m3混凝土的材料用量為：水泥432.2kg，水165kg，砂468.3kg，石子1334.5kg。2.進(jìn)行和易性和強(qiáng)度調(diào)整調(diào)整和易性按計算配合比取樣各材料的用量為：水泥：水：砂：石子：其材料實(shí)際用量：實(shí)驗(yàn)梁,水泥：水：砂：石子：總質(zhì)量實(shí)驗(yàn)梁自重混泥土按正常養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù),其各項指標(biāo)按C30混泥土取值。二．截面設(shè)計單筋矩形梁設(shè)計梁的尺寸：,,計算跨徑,支座位置距梁端部0.1m。尺寸簡圖如附圖1-1-1。加載：加載位置在梁中間〔0.6m～1.5m〕處，取666.7mm。加載圖如附圖1-2。提供材料：混凝土。強(qiáng)度等級為C30,,縱筋。HRB335，直徑12mm,箍筋。R235,直徑8mm，彎矩設(shè)計值：梁的自重：梁的自重與剪力設(shè)計值比為，故忽略不計。剪力設(shè)計值：，內(nèi)力設(shè)計值簡圖如附圖1-1-2計算內(nèi)容：1正截面方案設(shè)計2箍筋計算3斜截面設(shè)計1.正截面設(shè)計方案:梁采用綁扎鋼筋骨架，下層受拉鋼筋都采用HRB335雙層412鋼筋，箍筋采用HRB3358鋼筋，剪彎段箍筋間距取80mm,(符合構(gòu)造要求且),純彎段箍筋間距取100mm。由于條件限制，保護(hù)層厚度取30mm。對配筋特征值時，得到適筋梁最大配筋率。鋼筋間凈距滿足要求縱向受拉鋼筋配置：〔1〕,,有效高度方案一：上層不布置鋼筋，即作單筋梁。其截面配筋圖如附圖1-3-1實(shí)際配筋率，，適筋梁。,方案二：上層受壓鋼筋采用R235鋼筋28時，其截面配筋圖如附圖1-3-2實(shí)際配筋率，，適筋梁。顯然提高混泥土的等級的值會下降而不變，如果用等級更低的混泥土?xí)沽旱哪坌圆粔?，又從?jīng)濟(jì)的角度考慮，應(yīng)選擇C30混泥土最正確。方案三：上層受壓鋼筋采用HRB335鋼筋212，其截面配筋圖如附圖1-3-3.實(shí)際配筋率，，適筋梁。綜合上述三種方案，我們可以得出正截面方案二設(shè)計最正確，下面僅對方案三進(jìn)行斜截面計算。2.箍筋及斜截面設(shè)計箍筋詳細(xì)配置：箍筋直徑不小于8mm且不小于1/4主筋直徑，所以取Φ8作為箍筋，R235鋼筋最小配箍率，箍筋的間距不應(yīng)大于梁高的1/2且不大于400mm。同時為了使受力鋼筋和架力鋼筋形成骨架，同時在BC段(純彎段〕配置箍筋.配置箍筋可改善構(gòu)件的延性和減少混凝土的徐變變形，當(dāng)采用密排箍筋時還能約束混凝土使其處于三向受壓狀態(tài)，提高混凝土抗彎強(qiáng)度，純彎段箍筋可稀一些，取。箍筋用來連接受力主筋和架立鋼筋使形式骨架主要承受剪力和扭〔〕梁在剪彎區(qū)內(nèi)將受到剪力和彎矩的共同作用，這個區(qū)段內(nèi)主拉應(yīng)力進(jìn)跡線是傾斜的〔大約〕，將產(chǎn)生斜裂縫，由于箍筋是豎向的，與斜裂縫相交，因而能阻止或者限制斜裂縫的產(chǎn)生開展。因此在梁AB,CD段必須配置箍筋。箍筋配置驗(yàn)算：現(xiàn)取進(jìn)行斜截面抗剪能力的計算要求梁在實(shí)驗(yàn)中發(fā)生剪壓破壞。梁的抗剪能力取決于混凝土抗壓強(qiáng)度及梁截面尺寸，為防止梁斜壓破壞，截面尺寸應(yīng)滿足上限值——截面最小尺寸,又，故截面尺寸滿足要求。下限值——按構(gòu)造要求配置箍筋又〔*不滿足下限值*〕不符合下限值，假設(shè)僅按構(gòu)造配置箍筋，數(shù)量過少，因此梁的彎剪段依據(jù)計算及結(jié)合對承載力的考慮進(jìn)行配箍。取顯然在跨處加載得不到適宜的配筋率，因?yàn)榇颂巑>3，而古今主要是對剪壓區(qū)起作用故需符合1<m<3即此時143.6<<430.8取=287mm處施加荷載那么配箍率計算實(shí)際配箍率滿足最小配箍要求，選用封閉式雙肢箍筋，那么顯然為了到達(dá)目標(biāo)破壞狀態(tài)取滿足構(gòu)造及最小配筋率要求對于純彎段那么純彎段的箍筋配置滿足構(gòu)造要求即可可取將上層的兩根受拉鋼筋在距支座中心向跨中距離處彎起，彎起角為，那么這對鋼筋的上彎點(diǎn)和支座中心剛好在一條垂直線上斜截面承載力計算：截面抗剪符合要求。截面抗彎符合要求。三.裂縫計算《公路橋規(guī)》規(guī)定，在正常使用極限狀態(tài)下鋼筋混凝土構(gòu)建的裂縫寬度，應(yīng)按作用〔或荷載〕短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合影響進(jìn)行驗(yàn)算，且不得超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的裂縫限值。在Ⅰ類和Ⅱ類環(huán)境條件下的鋼筋混凝土構(gòu)件，算得的裂縫寬度不應(yīng)超過0.2mm；處于Ⅲ類和Ⅳ類環(huán)境下的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，容許裂縫寬度不應(yīng)超過0.15mm.應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，《公路橋規(guī)》規(guī)定的裂縫寬度限值，是指在作用〔或荷載〕短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合影響下構(gòu)件的垂直裂縫，不包括施工中混凝土收縮，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)纫鸬钠渌鞘芰α芽p。1.應(yīng)力計算鋼筋混凝土梁除了可能由于強(qiáng)度破壞，或失穩(wěn)等原因到達(dá)承載力極限狀態(tài)外，還需根據(jù)使用條件正常使用階段的計算：包括應(yīng)力驗(yàn)算，最大裂縫寬度驗(yàn)算和繞度驗(yàn)算。鋼筋混凝土構(gòu)件《公路橋規(guī)》要求進(jìn)行施工階段的應(yīng)力驗(yàn)算，即短暫荷載狀況下的應(yīng)力驗(yàn)算。鋼筋混凝土在施工階段，特別是梁在運(yùn)輸階段，安裝過程中，梁的支撐條件，受力方式會發(fā)生變化，實(shí)驗(yàn)梁主要考慮吊裝，吊點(diǎn)的的位置并不在梁的設(shè)計的支座截面，當(dāng)?shù)觞c(diǎn)距支座a較大時，將會在吊點(diǎn)截面處引起較大負(fù)彎矩，為了防止吊裝時梁裂開，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算，選擇合理的吊裝方式和吊裝位置。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件施工階段應(yīng)力計算，按第Ⅱ階段進(jìn)行?！?〕受壓區(qū)混凝土邊緣〔2〕受拉鋼筋的面積重心處2.裂縫寬度驗(yàn)算：〔1〕計算參數(shù)：最大裂縫寬度值：0.200mm,,(2)計算受拉鋼筋應(yīng)力〔由作用短期效應(yīng)組合引起的開裂截面〕HRB335鋼筋，彈性模量縱向受拉鋼筋直徑d=12mm,縱向受拉鋼筋配筋率，取帶筋鋼筋，作用長期效應(yīng)影響系數(shù)：梁〔受彎構(gòu)件〕，最大裂縫寬度在正常使用極限狀態(tài)下鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定裂縫限值。3.撓度驗(yàn)算鋼筋混凝土構(gòu)件截面換算系數(shù)〔2〕換算截面受壓區(qū)高度〔3〕全截面換算截面慣性矩和開裂截面換算截面慣性矩〔4〕短期效應(yīng)組合計算彎矩值〔5〕塑性影響系數(shù)和全截面換算截面面積矩及全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩〔6〕開裂彎矩〔7〕全截面抗彎剛度和開裂截面抗彎剛度〔8〕開裂構(gòu)件抗彎剛度為〔9〕受彎構(gòu)件在使用階段跨中截面長期撓度值和結(jié)構(gòu)自重作用下跨中截面的長期撓度值〔10〕可變荷載頻遇值計算長期撓度值加載值與裂縫變形的關(guān)系如下表：加載值P〔KN〕正截面彎矩M〔KN﹒m〕最大裂縫寬度(mm)跨中截面擾度w(mm)20.500.0000.36841.000.0000.7354.161.040.0080.76561.500.0121.10382.000.0161.470102.500.0201.838153.750.0292.757205.000.0393.676256.250.0494.595307.500.0595