单跨11m简支空心板梁配筋设计

1、 学 号0121002840207 混凝土结构设计原理课程设计题 目 单跨11m简支空心板梁配筋设计 学院（系）： 交 通 学 院 专业班级： 工程结构分析1002班 学生姓名： 葛 翔 指导教师： 雷 建 平  2013年1月7日武汉理工大学混凝土设计原理课程设计说明书目录一、 总说明21、标准及规范22、横断面布置23、空心板截面尺寸3二、 计算空心板截面几何特性31、毛截面面积计算32、毛截面重心位置33、毛截面惯性矩计算 4三、梁内力计算。41、永久作用效应计算 42、 可变作用效应计算53、内力组合8四、跨中截面纵向钢筋设计91、 截面设计 92、截面复

2、核 11五、 腹筋设计。121、弯矩图122、弯起钢筋123、箍筋设计 13六、挠度和裂缝验算。141、弯曲裂缝宽度计算 142、挠度计算 153、预拱度设置 18七、CAD制图···································&

3、#183;····················简支空心板梁配筋设计一、 总说明1、标准及规范标准· 桥梁跨径：11m计算跨径：10.4m· 设计荷载：公路II级· 桥面宽度：净13+2´0.50m· 结构重要性系数： 1.0· 环境条件：类一期恒载qG1=10.4kN/m二期恒载qG2=5kN/m。可变作用按材料力学方法计算后,数值乘

4、0.62。（车道荷载见规范）规范·公路工程技术标准JTG B01-2003·公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004（简称通规）·公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004（简称预规）参考资料 结构设计原理第二版（人民交通出版社2010.4）主要材料混凝土：C40普通钢筋：主筋采用HRB400钢筋，其他用R235钢筋2、横断面布置3、空心板截面尺寸 将板的横截面做成空心的称为空心板（kong xing ban) hollow slab）。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便。空心板截面形状（cm）二、 计算空心板截面几何特性 1、毛

5、截面面积计算 2、毛截面重心位置截面有一铅直对称轴，其形心必然在这一对称轴上，因而只需确定形心在对称轴上的位置就能确定截面形心的位置。把截面看成矩形减去内的部分，以底边作为参考轴，则 整个截面形心C的坐标为：3、毛截面惯性矩计算空心板截面对其重心轴的惯性矩为：（用有限元软件计算得）空心板截面对其中心轴的惯性矩为:（用有限元软件计算得）空心板截面的抗扭刚度可简化为下图所示的箱型截面进行近似计算抗扭刚度为：三、 梁内力计算。 1、永久作用效应计算 （1）空心板自重： （2）桥面系自重所以空心板每米总重力为：由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算结构见下表作用种类作用/（KN/m）计算跨径/m作用

6、效应-弯矩M/KN·m作用效应-剪力V/KN跨中1/4跨支点1/4跨跨中10.410.4140.61105.4654.0827.040510.467.650.726130G15.410.4208.21156.1680.0840.0402、可变作用效应计算 设计荷载为公路，车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值为： 计算弯矩时： 计算剪力时：（1）冲击系数计算 （其中，） 由于，故可按下式计算汽车荷载的冲击系数： 车道为单车道，取折减系数 给出横向分布系数，m=0.62(2)可变作用效应计算计算车道荷载引起的空心板跨中及处截面的效应时，均布荷载标准值应满布于使空心板产生最不利效应的同

7、号影响线上，集中荷载标准值只作用于影响线中一个最大影响线峰值处a、 跨中截面按跨中弯矩影响线，计算得出弯矩影响线的面积为：沿桥垮纵向与位置对应的内力影响线最大坐标值故得：剪力影响线面积：，故得：b、截面弯矩弯矩影响线的面积为：沿桥垮纵向与位置对应的内力影响线最大坐标值故得：剪力影响线面积：，故：c、支点截面剪力考虑横向分布系数沿空心板跨径的方向的变化，均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只能作用于相应影响线最大竖标处。荷载布置如下图示：可变作用效应汇总表项目弯矩M（）剪力V（kN）跨 中L/4处跨 中L/4处支点车道荷载计入冲击系数459.47346.493

8、.43146.9147.53、内力组合按JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为： (2-6)式中： 结构重要性系数，本桥属大桥，=1.0； 效应组合设计值； 永久作用效应标准值； 汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合:作用短期效应组合表达式： (2-7)式中： 作用短期效应组合设计值； 永久作用效应标准值； 不计冲击的汽车荷载效应标准值。作用长期效应组合表达式： (2-8)式中：作用短期

9、效应组合设计值； 永久作用效应标准值； 不计冲击的汽车荷载效应标准值。序号荷载类型弯矩M（kN/m）剪力V(kN)支点L/4跨中 支点L/4跨中恒载0156.16208.2180.0840.040汽车载荷0346.4459.47147.5146.993.43=1.2+1.40672.35893.11302.60253.71130.80=+0.70398.64529.84183.33142.8765.40=+0.40294.72392.0139.0898.837.38四、跨中截面纵向钢筋设计1、截面设计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

10、。换算原则是面积相等、惯性矩相同，空心板中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：2，解得：， 因此，等效工字形截面的上下翼缘板厚度为：， 腹板厚度为：（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C30，混凝土强度设计值 故属于第二类T型梁。（2）求受压区高度x由公式可得到整理后可得： 解得合适的解为： (3)求受拉区钢筋面积选用HRB400钢筋， =330， 选择10根HRB400、25mm的钢筋，钢筋面积为4908mm2.混凝土保护层厚度，取则有效高度， 钢筋净距满足要求。2、截面复核已设计的受拉钢筋中，钢筋面积为4908 mm2 ，钢筋重心到截

11、面受拉边缘距离，有效高度。（1） 判断T形截面类型由公式，由于，故为第二类T形截面。（2） 求受压区高度由公式可得：整理可得： 解得 (3)正截面抗弯承载力又，故截面复核满足要求。五、 腹筋设计。1、弯矩图。的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得：即在此区段不需要进行斜截面承载力计算。2、弯起钢筋弯筋上下弯点之间的垂直距离h(mm)575mm距支座中心距离x(mm)575mm分配的计算剪力值Vsb(kN)150需要的弯筋面积Asb(mm2)970可提供的弯筋面积Asb(mm2)982(2根直径25mm的HRB400钢筋)弯筋与梁轴交点到支座中心距离xc'(mm)2653、箍筋设

12、计。抗剪力计算上限值：=30M =302.60KN（1）上限，检验截面尺寸， =1.0×302.60=302.60KN0.5110-3=0.5110-3334655=611KN>故符合要求（2） 下限，检查是否需要根据计算配置箍筋=302.60KN （=1）,>1.250.510-3=1.250.510-31.39334655=190KN 不满足按构造要求配筋。(3)箍筋构造取R235钢筋8的双肢箍筋。箍筋截面积， =250.3=100.6mm2箍筋的间距不应大于400mm且不大于0.5h，则 取100mm，sv=Asv/bsv=100.6/（334×100）=

13、0.301%>min(R235时为0.18%)箍筋布置采用等距离布置。 现取以及，但sv=Asv/bsv=100.6/（334×300）=0.1003%<min(R235时为0.18%),不满足规范，取sv=250mm计算sv=100.6/（334×250）=0.1204%> 0.18%且小于1/2h和400m.综上所述，在支座附近700mm范围内，设计箍筋间距为100mm。其余区段箍筋间距为250mm，采用直径为8mm的双肢箍筋。注：根据构造要求近梁端第一根箍筋设置在距端面一个混凝土保护层厚度距离处。六、 挠度和裂缝验算。1、弯曲裂缝宽度计算 式中 钢筋

14、表面形状系数，对于带肋钢筋，=1.0；作用（或荷载）长期效应影响系数，其中分别为按照作用（或荷载）长期效应组合和短期效应组合计算的内力值（弯矩或轴向力）；与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时，=1.15，其他受弯构件=1.0；钢筋应力，按计算；d纵向受拉钢筋直径（mm）；纵向受拉钢筋配筋率；对钢筋混凝土构件，当，取构件受拉翼缘宽度；构件受拉翼缘厚度作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向弯矩值。（1）钢筋应力的计算预规小于0.6%取0.6% ,1.74%>0.6%,取1.74%（2）短期静活载作用下的弯曲裂缝宽度（3）长期荷载作用下的弯曲裂缝宽度 由此可见，弯曲裂缝宽度在短期、长期荷载作用下均满足要求。2、挠度计算荷载短期效应作用下的跨中截面挠度按下式近似计算：（1）T形梁换算截面的惯性和计算截面类型的判断由 代入数据， 属于第二类T型梁，这时受压区高度x可由规范中公式求得，开裂截面的换算截面惯性矩为T梁的全截面面积A0为受压区高度x为 全截面换算惯性矩为（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为全截面换算截面的面积矩为塑性影响系数为 开裂弯矩开裂构件的抗弯刚度为（3） 受弯构件跨中截面处的长期挠度值短期荷载效应组合