西南交通大学混凝土结构课程设计报告.docx
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西南交通大学混凝土结构课程设计报告
混凝土课程设计
姓名：
陈发明
学号：
2016117141
班级：
铁道工程五班
指导老师：
严传坤
设计时间：
2018.12.9
1.《混凝土结构设计原理》课程设计任务书
题目：
某简支伸臂梁设计
基本条件：
某过街天桥的简支伸臂梁简图如下图所示，面荷载为除结构构件自重外的恒载g1（含栏杆、装修等）、结构构件自重恒载g2和活载q，在两边伸臂端端部均作用有集中恒载G和活载Q（模拟梯段荷载）。
G
Q
G
Q
≈¼L000
L
≈¼L
g=g1+g2
q
主要数据：
荷载取G=Q=0，除构件自重以外的恒载标准值,活载标准值，自重标准值按照的容重计算。
跨度L=6~8m（不用区分计算跨度和净跨度），桥面宽度B=1.5~2.4m，每个同学根据名单上序号确定跨度和桥面宽度，如下表；
序号
跨度（m）
桥面宽度（m）
序号
跨度（m）
桥面宽度（m）
1
6.1
1.5
11
7.1
2.0
2
6.2
12
7.2
3
6.3
1.6
13
7.3
2.1
4
6.4
14
7.4
5
6.5
1.7
15
7.5
2.2
6
6.6
16
7.6
7
6.7
1.8
17
7.7
2.3
8
6.8
18
7.8
9
6.9
1.9
19
7.9
2.4
10
7.0
20
8.0
序号20之后的依次循环
梁截面形式自行拟定，建议采用工字形；
设计内容
（1）跨中和支座截面抗弯配筋；
（2）斜截面配筋；（3）跨中挠度和裂缝验算；（4）支座截面裂缝验算；（5）伸臂端挠度验算。
2.设计资料
采用建筑结构相关规范进行计算。
设该构件处于正常环境（环境类别为一类），安全等级为二级.混凝土强度等级为C20，钢筋为HRB335级，箍筋为HRB335级，则混凝土和钢筋的材料强度设计值分别为
实际初拟梁高为h=700mm，此时的梁宽可以初拟为
实际初拟梁宽为b=250mm。
初拟因该梁为独立梁，故翼缘板的最大有效宽度为
截面设计如图所示
3.内力计算
梁的永久荷载标准值：
梁的可变荷载标准值：
1.由于跨中荷载对跨中弯矩是不利的，伸臂部分的荷载对跨中弯矩的作用是有利的，出于安全的考虑，在计算跨中最大弯矩时，对伸臂部分的梁的永久荷载分项系数取1.0，可变荷载分项系数取0，对于跨中部分的荷载分项系数取值，则应判断永久荷载控制还是可变荷载控制：
当永久荷载控制时：
跨中荷载设计值：
当可变荷载控制时：
跨中荷载设计值：
应取由可变荷载控制的组合进行承载力极限状态计算，即
2.伸臂部分的荷载越大，则支座截面负弯矩越大，所以伸臂部分荷载为不利荷载，应取由可变荷载控制的组合进行承载力极限状态计算
3.计算截面最大剪力时，所有荷载均为不利荷载，应取由可变荷载控制的组合进行承载力极限状态计算，计算右支座处的剪力：
所以截面最大剪力为129.564kN
4.跨中和支座截面抗弯配筋
4.1简支梁跨中截面
截面设计：
初拟则
计算梁的跨中弯矩，弯矩值为
所以该截面为第一类截面。
于是有
（非超筋）
所以选配钢筋420，单排布置，As=1256mm2
截面复核：
假设箍筋选取双肢6，则：
属于第一类截面
显然，满足安全性要求。
相对受压区高度为（非超筋）
（非少筋）
经检验，合格
4.2简支梁支座截面
截面设计：
计算梁的支座弯矩，弯矩值为
初拟则
所以该截面为第一类截面。
于是有
所以按最小配筋率配筋，取416，As=804mm2。
截面复核：
假设箍筋选取双肢6，则：
属于第一类截面
显然，满足安全性要求。
相对受压区高度为（非超筋）
（非少筋）
因受压区也配有钢筋，故构件实际承载能力大于Mu，检验合格
5.斜截面配筋
截面设计：
根据截面尺寸可知
，属一般梁
因此可以检查截面尺寸限制条件：
满足条件。
检查是否需要按计算配置腹筋：
必须按计算配置腹筋。
暂定只配箍筋，选用双肢6箍筋，则
因此箍筋间距应满足
由《混规》得箍筋间距还应满足：
所以选取
由于正截面纵向钢筋太少且剪力设计值较小且配置有箍筋，所以无需设置弯起筋。
截面复核：
截面最大剪力设计值为：
下限值验算：
由《混规》知箍筋直径和箍筋间距满足要求
非斜拉破坏。
上限值验算：
，属一般梁
非斜压破坏。
经检验，合格
6.翼缘抗弯设计
截面设计：
翼缘尺寸如图所示
，取单位宽度
则翼缘的永久荷载标准值：
翼缘的可变荷载标准值：
此时所有荷载均为不利荷载应判断永久荷载控制还是可变荷载控制：
当永久荷载控制时：
当可变荷载控制时：
应取由可变荷载控制的组合进行承载力极限状态计算，即
初拟则
（非超筋）
所以按最小配筋率配筋，
根据《混规》中的规定选取6@140（），符合《混规》箍筋设计中最小直径和最大间距的构造要求，因此也将此钢筋当作正截面上下翼缘部分的箍筋。
7.跨中裂缝及挠度验算
正常使用极限状态下，使用准永久组合计算裂缝和挠度。
取准永久组合系数为
准永久组合荷载为：
跨中最大弯矩为：
支座处最大弯矩为：
7.1跨中挠度验算
对于一类环境，三级裂缝控制等级，查《混规》得构件受力特征系数为：
梁的短期刚度：
7.2跨中裂缝验算
8.支座截面裂缝验算
9.伸臂端挠度验算
梁的短期刚度：
通过简要分析，可得伸臂端的挠度是向上的，而伸臂部分的荷载为有利荷载，故可通过计算伸臂部分荷载为0时的伸臂端挠度来简单验算，此时计算挠度大于实际挠度，则
根据《混规》中的规定在梁两侧每侧沿高度配置10@150的纵向钢筋，即腰筋。
10.截面配筋图
11.参考文献
参考文献：
1.《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001
2.《混凝土结构设计规范》GB50010—2010
3.《混凝土结构设计原理》（教材：
李乔等，混凝土结构设计原理，第三版，中国铁道出版社，北京，2015.）
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