钢筋混凝土结构设计

1、设计资料某装配式钢筋混凝土t形截面简支梁,标准跨径13米,计算跨径12.5米,梁全长12.96米。梁截面尺寸：梁高100cm,腹板宽18cm,受压上翼缘宽120cm,翼缘厚10cm。桥梁处于类环境，安全等级为二级。荷载：跨中截面由永久荷载产生的弯矩标准值为462.5kn.m；汽车荷载产生的弯矩标准值为439.5kn.m；人群荷载产生的弯矩标准值23kn.m;剪力设计值：支点363kn；跨中62kn要求：设计梁的纵向钢筋设计梁的腹筋复核全梁承载能力验算梁的最大裂缝宽度和跨中挠度。最大裂缝宽度容许值0.2mm；跨中挠度容许值l/600建议取用：混凝土强度等级c20；受力主筋hrb335；箍筋r23

2、5；钢筋骨架采用焊接骨架一、 承载能力极限状态设计时作用效应的基本组合依据公路桥涵设计通用规范（jtg d60-2004）,4.1.6，现取：钢筋混凝土简支梁主梁按结构的安全等级为二级，取结构重要性系数为因恒载作用效应对结构承载能力不利，故取永久效应的分项系数汽车荷载效应的分项系数为对于人群荷载，其他可变作用效应的分项系数本组合为永久作用于汽车荷载和人群荷载组合，故取人群荷载的组合系数按承载能力极限状态设计时作用效应值基本组合的设计值为 二、 跨中截面的纵向受拉钢筋计算梁体采用混凝土强度等级c30，查附表1-1，轴心抗压强度设计值fcd=13.8mpa,轴心抗拉强度设计值ftd=1.39mpa

3、轴心抗拉强度ftk=2.20mpa。主筋采用hrb335，查附表抗拉强度设计值fsd=280mpa。箍筋采用r235钢筋，直径8mm，抗拉强度设计值fsd=195mpa。1. 计算t型截面粱受压翼板的有效宽度:2. 钢筋数量计算1) 截面设计因采用的是焊接钢筋骨架，故设钢筋截面重心到截面受拉边缘距离：则截面的有效高度：a) 判断t型截面类型 故属于第一类t型截面b) 求受压区高度由式：带入各参数：求得： c) 求受拉钢筋面积as将各已知值及代入，可得到：现选取1422，截面面积as=5320mm2。钢筋叠高层数为7层，布置如图混凝土保护层厚度取钢筋间横向净距：故满足构造要求。2) 截面复核计算

4、筋截面重心到截面受拉边缘距离：则实际有效高度：a) 判断t形截面类型由式： 由于 ，故为第一类t型截面类型b) 求受压区高度xc) 正截面抗弯承载力由式：带入各参数:求得正截面抗弯承载力 又故截面复核满足要求。三、 腹筋设计1. 截面尺寸检查根据构造要求，梁最底层钢筋422通过支座截面，支点截面有效高度为：截面尺寸符合设计要求。2. 检查是否需要根据计算配置箍筋跨中截面:因为:故在梁跨中的某长度范围内按构造要求配置箍筋，其余区段应按计算配置复筋。计算剪力图分配：在图所示的剪力包络图中，支点出剪力计算值，跨中出剪力计算值的截面距跨中截面的距离可以由剪力包络图按比例求得:在长度范围内可按构造要求布

5、置箍筋。同时，根据公路桥规规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高范围内，箍筋的最大间距为100mm。距支座中心线为h/2处的计算剪力值（）由包络线图按比例求得，为其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为；应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力值最多为，设置弯起钢筋区段长度为：3. 箍筋设计采用直径为8mm的双肢箍筋，箍筋截面积：在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置。为计算简便，按式设计箍筋，式中的斜截面内纵筋配筋率截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，计算如下；跨中截面， ，取，支点截面，则平均值分别为箍筋间距：若取，且采用8双肢箍筋，箍筋配筋率（r235钢筋

6、时），满足规范规定。综合上述计算，在支座中心向跨径方向长度的1000mm范围内，设计箍筋间距；尔后至跨中截面统一的箍筋间距取。4. 弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋（hrb335）为22，钢筋重心至梁受压板翼板上边缘距离。弯起钢筋的弯起角度为45º，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。上边缘保护层厚度取与下边相同，c=35mm弯起钢筋弯起点截面距上一点距离：距支座中心距离：分配的计算剪力值：需要的弯筋面积：弯起钢筋计算表弯起点12345854.7 829.6 804.5 779.4 754.3 距支座中心距离854.7 1684.3 2488.8 3268.2 4022.5 分配的

7、计算剪力值119.2 80.9 43.7 7.7 需要的弯筋面积802.9 544.7 294.2 51.6 可提供的弯筋面积760(22)760 (22)760(22)760(22)因第一排钢筋可供弯起面积不足，故需布置斜筋，现在一号起弯点处位置布置2跟32（as=1608mm2）的斜筋。弯起钢筋从2号起弯点开始布置。第5个起弯点到支座中心距离为4022mm，已大于2934+500=3434mm，即在预设置弯筋区域长度以外，故暂不参加弯起钢筋的计算。5. 各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力有效高度：受压区高度：抗弯承载力：各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力计算如下表；梁区段截面纵

8、筋有效高度t型梁类型受压区高度(mm)抗弯承载支座中心-1点822914.8 第一类t51.4 756.8 1点-2点1022902.3 第一类t64.3 925.8 2点-3点1222889.7 第一类t77.1 1086.7 3点-梁跨中1422877.2 第一类t90.0 1239.6 抵抗弯矩及弯矩包络图四、 斜截面抗剪承载力的复核根据规范要求，验算受拉区弯起钢筋起弯处的截面（1-1，2-2，3-3），距支座中心h/2(梁高一半)处的截面（4-4），箍筋间距改变处（5-5）现已支座中心h/2(梁高一半)处的截面（4-4）斜截面抗剪能力复核作一详细验算，其余验算结果见下表。1. 距支座中

9、心h/2（梁高一半）处的截面选定斜截面顶端位置，直接从图中读出距支座中心距离1475，则其横坐标为斜截面抗剪承载力复核a处正截面上的剪力vx:为：弯矩mx为： a处正截面有效高度，实际广义剪跨比m：斜截面投影长度c：aa斜截面的斜角:斜截面内纵向受拉主筋有822，相应的主筋配筋率:箍筋的配筋率，（取sv=250mm）:与斜截面相交的弯起钢筋有2n5(222)，斜筋有2n8(232)斜截面抗剪承载力为：故距支座中心为h/2出的斜截面抗剪强度满足设计要求。斜截面抗剪承载力验算表斜截面位置1-12-23-34-45-56-6距支座中心距离x01745 2549 3303 4057 1475 1975

10、 横坐标x =6250-x04505 3701 2947 2193 4775 4275 弯矩575 777 930 1049 498 636 正截面有效高度915 915 902 877 915 915 实际广义剪跨比m2.3 3.5 5.1 7.1 1.9 2.6 应计入剪跨比2.3 3.0 3.0 3.0 1.9 2.6 投影长度 0.6*mh/10001.3 1.6 1.6 1.6 1.0 1.4 配筋率1.8 2.3 2.8 3.4 1.8 1.8 应计入配筋率1.8 2.3 2.5 2.5 1.8 1.8 抗剪承载力436.2 445.4 338.9 229.6 562.1 436.

11、2 剪力279.0 240.2 203.9 167.6 292.0 267.9 是否满足设计要求满足满足满足满足满足满足五、 最大裂缝宽度wfk的验算首先应先对各个参数进行换算1. ci换算带肋钢筋系数荷载短期效应组合弯矩计算值：荷载长期效应组合弯矩计算值：非板式受弯构件: c3=1.02. 钢筋应力ss的计算3. 直径换算由于采用同一种钢筋直径，因此无需换算de，而对于焊接钢筋骨架:4. 纵向受拉钢筋配筋率的计算：故取=0.25. 最大裂缝宽度wfk： 满足要求。梁跨中挠度的验算1. t型梁换算截面的惯性矩计算钢筋混凝土构件截面换算系数es：计算截面混凝土受压区高度：由式：代入各参数：求得： 故为第二类t型截面。换算截面受压区高度x的计算：开裂截面的换算换算截面惯性矩：t型梁的全截面换算截面面积a0：受压区高度：全截面换算惯性矩：2. 计算开裂构件的抗弯刚度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全截面换算截面的面积矩塑形影响系数开裂弯矩开裂