混凝土结构基本原理课程设计.doc
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《混凝土梁课程设计》
——计算书
姓名：
杨浪
学号：
09232059
班级：
土木0911
目录
1计算依据与基础资料 4
1.1标准及规范 4
1.1.1标准 4
1.1.2规范 4
1.1.3参考资料 4
1.2主要材料 4
2横断面布置 5
2.1横断面布置图 5
2.2预制板截面尺寸 5
3荷载横向分布系数、汽车冲击系数 6
3.1荷载横向分布系数 6
3.2车道折减系数 6
3.3汽车荷载冲击系数 6
4作用效应组合 6
4.1作用的标准值 6
4.1.1永久作用标准值 6
4.1.2汽车荷载效应标准值 8
4.2作用效应组合 10
4.2.1基本组合（结构承载能力极限状态设计） 10
4.2.2作用短期效应组合（正常使用极限状态设计）. 11
4.3截面几何特性计算 13
5持久状态承载能力极限状态计算 14
5.1正截面抗弯承载能力 14
5.2斜截面抗剪承载力验算 16
6持久状态正常使用极限状态计算 19
6.1弯曲裂缝计算 19
6.2挠度计算 20
钢筋混凝土空心板梁设计
1计算依据与基础资料
1.1标准及规范
1.1.1标准
·跨径：
桥梁计算跨径7.4m
·设计荷载：
公路－Ⅰ级
·桥面宽度：
1m（人行道））+8m（双车道）+1m（人行道）＝10m
·结构重要性系数：
1.1
·环境条件：
Ⅱ类
1.1.2规范
·《公路工程技术标准》JTGB01-2003
·《公路桥梁设计通用规范》JTGD60-2004（简称《通规》）
·《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004（简称《预规》）
1.1.3参考资料
《公路桥涵设计手册》桥梁上册（人民交通出版社2004.3）
1.2主要材料
1）混凝土：
C40
2）普通钢筋：
主筋采用HRB335钢筋，其他用R235钢筋
2横断面布置
2.1横断面布置图（单位：
mm）
2.2预制板截面尺寸（单位：
cm）
3荷载横向分布系数、汽车荷载冲击系数（以空心板中间板为设计对象）
3.1荷载横向分布系数
汽车荷载：
梁端剪力0.5，1/4跨、跨中弯矩0.28
人群荷载引起的梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21
人行道板及栏杆引起梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21。
3.2车道折减系数
双车道折减系数为1
3.3汽车荷载冲击系数
跨度6m取0.45,跨度18.5m取0.3,中间跨度按线性内插计算。
当跨度为7.4m时，=0.43
4作用效应组合
4.1作用的标准值
4.1.1永久作用标准值
1、自重
中板自重：
截面
板号
弯矩
剪力
计算式
（kN·m）
计算式
（kN·m）
跨中
中板
508.02
—
——
中板
381.01
64.31
支点
中板
—
——
128.62
2、桥面二期恒载
空心板梁桥面铺装及铰接缝自重（一片梁）：
4KN/m；
截面
板号
弯矩
剪力
计算式
（kN·m）
计算式
（kN·m）
跨中
中板
124.82
—
——
中板
93.62
15.8
支点
中板
—
——
31.6
3、人行道板及栏杆：
单侧7KN/m（计算含横向分布系数）
截面
板号
弯矩
剪力
计算式
（kN·m）
计算式
（kN·m）
跨中
中板
45.87
—
——
中板
34.40
5.81
支点
中板
—
——
0
4、上部恒载内力计算表
截面
板号
弯矩
剪力
计算式
（kN·m）
计算式
（kN·m）
跨中
中板
553.89
—
——
中板
415.41
85.92
支点
中板
—
——
160.22
4.1.2汽车荷载作用标准值
公路-Ⅰ级车道荷载计算图式
根据《通规》第4.3条，公路—Ⅰ级车道荷载均布荷载标准值为；集中荷载标准值：
当计算跨径小于5m时，；当计算跨径等于或大于50m，。
本例计算跨径为7.4m
计算剪力时，
计算跨中、截面、支点荷载效应标准值
A：
内力影响线面积，y：
内力影响线竖标值。
跨中截面：
1/4截面：
支点截面：
支
跨中、、支点截面公路—Ⅰ级荷载产生的内力
截面
板号
荷载横向分布系数η
弯矩影响线
不计冲击力
=
（kN·m）
计冲击力
=1.43
（kN·m）
剪力影响线
不计冲击力
=
（kN）
计冲击力
=1.43
（kN）
（m2）
（m）
（m2）
（m）
跨中
中板
0.28
31.205
3.95
253.95
337.76
01.975
0.5
32.48
43.20
中板
0.28
23.408
2.963
190.50
253.37
4.444
0.75
51.98
69.13
支点
中板
0.28
-
-
-
-
4.444
0
119.41
158.82
0.39
-
-
3.456
0
0.5
0
1
注：
支点剪力横向分布系数在本端支点处为0.5，L/4处与跨中横向分布系数一致，支点与L/4之间线性变化，为计算方便，采用与影响线面积相应的横向分布系数平均值。
4.2作用效应组合
4.2.1基本组合（用于结构承载能力极限状态设计）
《通规》4.1.6－1式
1）其中各分项系数的取值如下
――结构重要性系数，=1.1
――结构自重分项系数（恒载作用效应的分项系数），＝1.2
――汽车荷载（含冲击力）的分项系数，取＝1.4
永久作用的设计值与可变作用设计值组合表
板号
作用分类
组合计算表达式
跨中
支点
弯矩
（kN·m）
剪力
（kN）
弯矩
（kN·m）
剪力
（kN）
剪力
（kN）
中板
永久作用
二期恒载
553.89
0
415.41
85.92
160.22
664.67
0
498.49
103.10
192.26
可变作用
（计冲击力）
337.76
43.20
253.37
69.13
158.82
472.86
60.48
354.72
96.78
222.35
使用阶段
891.65
43.20
668.78
155.05
319.04
1137.53
60.48
853.21
199.88
414.61
4.4.2作用短期与长期效应组合（用于正常使用极限状态设计）
永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：
《通规》4.1.7-2式
汽车荷载（不计冲击力）=0.7
—作用长期效应组合设计值,结构抗裂验算时,其中可变作用仅考虑汽车等直接作用于构件的荷载效应。
作用分类
组合计算表达式
跨中
支点
弯矩
（kN·m）
剪力
（kN）
弯矩
（kN·m）
剪力
（kN）
剪力
（kN）
中板
永久作用
553.89
0
415.41
85.92
160.22
可变作用
（不计冲击力）
253.95
32.48
190.50
51.98
119.41
101.58
12.99
76.2
20.79
47.76
177.77
22.74
133.35
36.39
83.59
731.66
22.74
548.76
122.31
243.81
655.47
12.99
491.61
106.71
207.98
作用短期和长期效应组合计算
计算跨中、截面支点处人群荷载（3x1=3KN/m）效应标准值
截面
板号
弯矩
剪力
计算式
（kN·m）
计算式
（kN·m）
跨中
中板
19.66
—
——
中板
15.33
2.49
支点
中板
—
——
0
4.3截面几何特性计算
1、毛截面面积计算
2、毛截面重心位置
全截面对板高处的静矩为：
铰缝的面积为：
毛截面重心离板高的距离为：
铰缝重心到板高的距离为：
5持久状态承载能力极限状态计算
5.1正截面抗弯承载能力
5.1．1配置主筋
由持久状况承载能力极限状态要求的条件来确定受力主筋数量，空心板截面可换算成等效工字形截面来考虑。
换算原则是面积相等、惯性矩相同，在预制板中令空心板中圆面积及惯性矩与工字形截面开口部分面积和惯性矩相同。
即：
，
解得：
，
这样，在空心板截面宽度、高度以及圆孔的形心位置不变的的条件下，等效工字型截面的尺寸为：
等效工字形截面的上下翼缘板厚度为：
，
腹板厚度为：
5.1.2板的正截面设计
5．1.2.1判断T型截面的类型
取，则截面有效高度
跨中截面的最大计算弯矩
混凝土采用C40，混凝土强度设计值
故属于第一类T型梁。
5.1.2.2求受压区高度
令
带入数据
得到
计算结果说明受压区全部位于翼缘板内，因此可按高为，宽为的矩形截面计算配筋。
5.1.2.3求受拉区钢筋面积
由HRB335钢筋
得到
选用6根24mm的HRB335钢筋，实配面积为：
配筋率：
5.1.3持久状态截面承载能力极限状态验算
按实际配筋计算截面有效高度为：
则该板实际抗弯极限承载能力为：
满足截面承载能力要求。
5.2斜截面抗剪承载力计算
5.2.1腹筋设计：
5.2.1.1截面尺寸检查：
根据构造要求，梁最底层钢筋通过支座截面。
支点截面的有效高度：
5.2.1.2受弯构件抗剪截面应符合《预规》第5.2.9条要求：
《预规》5.2.9式
式中混凝土C40的，b偏安全的取近支点h处肋宽，计算结果如表5-3所示：
满足截面尺寸设计—截面最小尺寸要求。
5.2.1.3根据《预规》第5.2.10条，当时可不进行抗剪承载力计算，箍筋按构造配筋。
C40
由结果知不满足《预规》第5.2.10条要求，须进行斜截面抗剪计算。
5.2.1.4
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