新混凝土结构设计原理课程设计报告.docx

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新混凝土结构设计原理课程设计报告

混凝土结构理论课程设计

装配式钢筋混凝土简支T梁设计

专业：

土木工程

班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

__

燕山大学

2011.9

装配式钢筋混凝土简支T形梁设计

一、设计资料

⑴桥面净空：

净—13+2×1m

⑵设计荷载：

公路—Ⅱ级汽车荷载

人群荷载

结构重要性系数

⑶材料规格

钢筋：

主筋采用HRB400钢筋，查表得

抗拉强度标准值

抗拉强度设计值

弹性模量

相对界面受压区高度

箍筋采用HRB335钢筋

抗拉强度标准值

抗拉强度设计值

弹性模量

混凝土：

主梁采用C30混凝土

抗压强度标准值

抗压强度设计值

抗拉强度标准值

抗拉强度设计值

弹性模量

⑷结构尺寸

T型主梁：

标准跨径21.00m

计算跨径：

20.50m

主梁全长：

20.96m

横断面尺寸如图：

图1.1T形梁截面尺寸（尺寸单位：

mm）

二、内力计算

设计内力标准值见表：

设计内力标准值

引起内力的

荷载

内力值

恒载（

）

车辆荷载（

）

人群荷载（

）

备注

跨中弯矩

1197.8

1128.2

112.1

车辆荷载引起的弯矩已计入冲击系数，1+μ=1.19

L/4处弯矩

898.4

871.8

85.7

支点剪力

245.4

343.6

跨中剪力

109.7

弯矩组合设计值：

跨中截面：

L/4截面：

剪力组合设计值：

支点截面：

跨中截面：

三、钢筋选择

根据跨中截面正截面承载力极限状态计算要求，确定纵向受拉钢筋数量。

拟采用焊接钢筋骨架配筋，设

，则

，

。

翼缘计算宽度

按下式计算，并取其中较小者：

；

；

故取

首先判断界面类型：

故应按第二类T型梁计算。

确定混凝土受压区高度：

解得

202.87mm

且，

=120mm

将所得

值带入下式求得所需钢筋截面面积为：

采用四排焊接骨架，选用12

32（外径35.8mm），供给

钢筋截面重心至截面下边缘的距离

，梁的实际有效高度

。

截面最小宽度

。

四、跨中截面正截面承载力复核

由下式确定混凝土受压区高度，得：

将

值带入下式

1.1

3142.39=3456.63

承载力满足要求。

五、斜截面抗剪承载力计算

5.1抗剪强度上、下限复核

对于腹板高度不变的等高度简支梁，距支点

处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计，应满足下列要求：

根据构造要求，仅保持最下面两根钢筋通过支点，其余各钢筋在跨间不同位置弯起或折断。

支点截面的有效高度

，将有关数据带入上式得：

距支点

处剪力的组合设计值

809.69

得：

计算结果表明，截面尺寸满足要求，但应按计算要求配置箍筋和弯起钢筋。

5.2设计剪力图分配（见图）

支点剪力组合设计值

1.1

775.52=853.07

跨中剪力组合设计值

1.1

153.58=168.94

其中

=

部分可不进行斜截面承载力计算，箍筋按构造要求配置。

不需要进行斜截面承载力计算的区段半跨长度为：

距支点

处的设计剪力值为：

应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为：

0.6Vdl=485.81

应由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为：

0.4Vdl=323.88

5.3箍筋设计

由公式确定箍筋配筋率：

式中：

纵向钢筋配筋百分率，按332（As=2412.6mm2）伸入支点计算，可得：

p=100

=100

=100

=0.803

---受压翼缘影响系数，取1.1

---箍筋抗拉强度设计值，取

=280MPa

=0.0028

选用直径为10mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积

=78.54mm2,箍筋间距为：

取

。

在支撑截面处自支座中心至一倍梁高的范围内取

。

5.4弯起钢筋设计

根据《桥规》（JTGD62）规定，计算第一排弯起钢筋时，取用距支座中心处h/2处，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，即

。

第一排弯起钢筋的截面面积由公式求得：

由纵筋弯起332提供的

。

计算第二排弯起钢筋时应取第一排弯起钢筋起弯点处（即距支座中心

，其中44mm为架立钢筋的净保护层厚度，22.7mm为架立钢筋的外径，30mm为纵向钢筋的净保护层厚度，35.8mm为纵向钢筋的外径），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，由图按比例关系求得

。

第二排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起的232钢筋，加焊25钢筋，提供的

。

计算第三排弯起钢筋时，应取第二排弯起钢筋弯点处（即距支座中心

），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例关系求得

。

第三排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起的36钢筋，加焊2钢筋，提供的

。

计算第四排弯起钢筋时，应取应取第三排弯起钢筋弯点处（即距支座中心

），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得

。

第四排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起232钢筋，提供的：

计算第五排弯起钢筋时，应取第四排弯起钢筋弯点处（即距支座中心

），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得

。

第五排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起32和加焊的2钢筋提供的：

计算第六排弯起钢筋时，应取第五排弯起钢筋弯点处（即距支座中心

），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得

。

第六排弯起钢筋的截面面积为：

=

第六排弯起钢筋采用加焊3的钢筋，提供的：

计算第七排弯起钢筋时，x

=6503.8mm,应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值从图按比例求得

=124.71

，第七排弯起钢筋的截面面积：

第七排弯起钢筋采用加焊的3钢筋，提供的

。

六、全梁承载力校核

跨中截面所能承受的弯矩设计值

，将其分成12等分，按每次弯起的钢筋截面面积之比，近似求得钢筋弯起后各截面所能承受的弯矩设计值。

从全梁承载力校核图（见附图）可以看出，钢筋弯起后各截面的正截面抗弯承载力是足够的。

各钢筋的弯起点距其充分利用点的距离（即图中

及

两点间的水平距离）均大于h/2，故斜截面抗弯承载力也满足要求。

七、梁最大裂缝宽度验算

配筋率：

受拉钢筋的应力：

短期荷载作用：

长期荷载作用：

现

，

，

则最大裂缝宽度为：

因此，最大裂缝宽度符合要求。

八、梁最大挠度验算

8.1刚度计算

截面混凝土受压区高度为：

得到：

故为第二类T形截面。

这时换算截面受压区高度为

：

故

开裂截面的换惯性矩

为：

T梁的全截面换算截面面积

为：

受压区高度

为：

全截面换算惯性矩

计算为：

全截面抗弯刚度：

开裂截面抗弯刚度：

全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩为：

全截面换算受拉区边缘的弹性抵抗矩为：

塑性影响系数为：

开裂弯矩：

开裂构件的抗弯刚度为：

8.2计算人群荷载和汽车荷载（不计冲击力）作用下梁的挠度

符合《公桥规》要求。

8.3计算结构恒载弯矩作用下梁的挠度

8.4荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度

采用C30混凝土，根据《公桥规》按短期荷载效应计算的挠度值乘以挠度长期增长系数故

，当采用

以下混凝土时，

。

按《公桥规》规定必须设置预拱度。

预拱度的跨中值为：

九设计依据

1.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

2.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

3.张树仁等，钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理，人民交通出版社，2004年9月