钢筋混凝土三跨连续T形梁结构设计

1、钢筋混凝土结构课程设计2013年12月专业班级:学号：指导教师:设计任务书一、设计题目:钢筋混凝土三跨连续T形梁结构设计。设计时间：2013年12月23 H12月29日二设计资料1.桥梁截面，跨径及桥宽结构形式：三跨连续T形梁计算跨径：m二20.6m桥面净空：9 m2.设计荷载公路-I级，采用车道荷载,不计人群荷载等荷载横向分布系数m二0.63 .材料混凝土 ：主梁用C40混凝土 ,桥面铺装统一采用9cm厚细石碇与2cm厚沥青碇组合,容重为25kN/m3, 23kN/m3,普通钢筋：采用HRB335级和R235级钢筋；4.材料性能参数：(1) 混凝土强度等级为C40 ,主要强度指标：强度标准值

2、:去=26.8 MPa ,触=2.4 MPa强度设计值:心二18.4 MPa ,矗二1.65 MPa弹性模量 :侥二3.25x104 MPa(2 )普通钢筋a. 纵向抗拉及构造普通钢筋采用HRB335 ,其强度指标抗拉强度指标：4=335 MPa抗拉强度设计值：血二280 MPa弹性模量：£二2.0><105 MPab. 采用的R235钢筋，其强度指标抗拉强度指标：k=235MPa抗拉强度设计值:fsd= MPa弹性模量：仁二2.1x105 MPa5设计依据(1)交通部颁公路桥涵设计通用规JTG D60 - 2004简称"规"(2 )交通部颁公路钢筋混

3、凝土及预应力混凝土桥涵设计规JTG D62 -2004简称"公预规"；(3 )房屋建筑制图统一标准。三、设计要求1、结构计算书(详尽的计算过程,A4打印)2、手绘结构图,2号图纸1,包括如下容(1) 主梁全梁纵向配筋图；(2) 弯矩包络图与抵抗弯矩图(可取对称结构);(3) 剪力包络图与计算剪力分配图；(4 )截面配筋图。设计计算书拟定截面尺寸、荷载计算桥体采用5片并列同等型号T型梁，假走边板截面形状和大小均与中板相同。T型梁具体尺寸如下图所示:按图式尺寸计算出梁的横截面积及加铺层4黄截面积：梁的横截面积0.428肿，细石混凝土加铺层0.144沥青混凝土面层52= 0.03

4、2/H2 ,自重产生的均布荷载：g=为人遇 =25kN/m3 x 0.428 nr十23kN/m3 x(0.144+0.032 ) nr =14.748kN/m ,根据公路桥规的规走和计算跨径用线性插法求得车道集中荷载标准值Pk=242.4kN ,车道均布荷载标准值qk=10.5kN/m ,车道均布荷载:q=0.6qk=0.6xl0.5 kN/m =6.3kN/m ,车道集中荷载:P=0.6Pk=0.6x242.4kN=145,4kN ,二. 作弯矩图.剪力圏I.弯矩包络图1. 作出恒载作用下的弯矩图；g= 14.748KN/m625.82、作出各跨分别承旻469.4q=63KN/m均布活载:

5、用下的弯矩图（单位：KN -m）均布活载作用在第一跨的弯矩图（单位：kNm）q=6.3KN/m均布活载作用在第二跨的弯矩图（单位：kNm）200上782均布活载作用在第三跨的弯矩图（单位：kN - m）集中活载:wenwen集中活载作用在第一跨中点的弯矩图（单位：kN - m）we集中活载作用在第二跨中点的弯矩图（单位：kNm）299.5集中活载作用在第三跨中点的弯矩图（单位：kNm）18.73、将梁的左半部分分为4等分,将每个等分点截面上的恒载弯矩值与所有j舌载正弯矩组合叠加,或所有活载负弯矩组合屋加,即得各截面的最大(小)弯矩值。各点的最大最小弯矩值计算如下：2*430.3-1.4*(33

6、.4+56.2)=390.92Mmin2= 1.2*469.4-1.4*(66.8+112.3)=312.54；»3=1,2*117.3-1.4*(100.3+168.5)=-235.56MwnB=i.2*(-625.8)-1.4*(178.2+.7+299.5+224.6)=-1921.36MWn4=i,2*156.5-1.4*(66.8+66.8+112.3 + 112.3) = -313.68M决“ 1=1.2*430.3 + 1.4*(206.1+11.1+299.5+18.7)=1265.92Wr,lOx2=i.2*469.4+1.4*(245.1+22.3 + 599+3

7、7.4)=1828.63=1.2*117.3 + 1.4*(117+33.4+149.8+56.2)=639.72Wme=l,2*(-625.8)+1.4*(44.6+74.9)=-583.66wrn«x4=1.2*156.5+ 1.4*(200+524.2)=1201.684、将各截面的最大弯矩值和最小弯矩值在同一图中，按同一比例用竖标表示。并分别以曲线相连,即得眾包络图。3 - 254583.66n.剪力包络图i.作出恒载作用下的剪力图；151.9182.3恒载作用下的剪力图（单位：kN）2、作均布活载作用下A、B支座截面的剪力为最大的剪力图2.26.510.8均布活载作用在第三

8、跨时的剪力图（单位：KN）3、作集中活载作用下A、B支座截面的剪力为最大的剪力图18.218.2集中活载作用在第三跨时的剪力图（单位：KN）4、将恒载作用下的剪力值与各支座处的最大（最小）剪力值组合叠加就得到各支座截面最大（最小）剪力值,各截面的最大最小勢力计算如下:VttiinA1.2121.51.46.510.900121.44'minB 左1.2-182.31.473.56.587.210.9-468.1VminB 右V 4min4 左1.2151.91.410.818.200141.68右1.2-151.91.464.910.872.718.2-415.521.2182.31.

9、42.23.600210.64V 八1.2121.51.456.22.258.23.6314.08右1.2-182.31.42.23.600-210.64'max4 左1.2151.91.410.864.918.272.7415.521.2-151.91.410.818.200-141.681.2182.31.46.573.510.987.2468.1将各截面的最大剪力值和最小剪力值在同一图中，按同一比例用竖标表示。并分别以直 46&1线相连，即得剪力包络图。51.8136.9210.6从弯矩包络图中可知抗弯最不利截面为V4L-V2L间的某截面.Ljb. 3/2L处，其中 第一

10、个最不利截面的弯矩值与1/2L处截面的弯矩值相差不大,可以把1/2L作为第一个最 不利截面。逬行抗弯纵筋设计时把这三个截面分别作为控制截面进行设计。从剪力包络图中可知抗剪的最不利截面为支座A处、支座B左和支座B右处截面。进 行抗勢腹筋设计时把这三个截面作为控制截面进行设计。三. 抗弯控制截面的抗弯纵筋设计第一跨1/2L处I. 截面设计h T开纟截面受压翼板有效盍度h f100+1402=120"=1x20600 = 6867/wn-3b(1 = 2000mmb”' = b + 2仇 +12/7= 200 + 2 X 0 +12 X120 = 1640加?故取有效克度"

11、;=1640mm2. 判走T形截面类型采用焊接5 骨架可设山=30+0.07h=30+0.07xl300=121mm眾高度：/io=13OO-121=1179mmf"bjhj(ho-丄)=18.4 x 1640 x 120 x ( 1179-120/2 ) =4052.03 kNm >M2(=1828.60kN m )故属于第一类T形截面。3、求受压区高度1828.60x 106 = 18.4x 1640x(1179- y),整理得：%2-2358%+121195.7=0,解得：x=52.6mm< hf (=120mm)将x=52.6代入fcdbfx = fAs t得受拉

12、钢筋面积18.4x1640x52.6“°=5669 mm *280选择8032钢筋人=6434沪，布置为4层钢筋，每层2根。保护层厚度取35mm>32mm(筋直径),则钢筋横向净距：S. =200-(2x35)-(2x35.8=58.4>40mm及1.25x32=40mm f故此配置满足构造要求。n.截面复核as =35 + 2x 35.8 = 106.6 mm实际有效高度：/?0 = 1300 -106.6 = 1193.4/77/?丄.判走T形截面类型f“b； h； = 1 &4x1640x 120N mm = 3.62KN mfsd As = 280 x 6

13、434 = 1.802 kN- m可知f也叫> fsdAs .故为第一类T形截面2 求受压区高度x由 fedfX = fsdAs 得几A、280x6434 x = 59.7mm <hf (= 120mm)f db&4x1640*3正截面抗弯承载力= fcdbl a| /z0 -1 j = 18.4x 1640 x 59.7 x(1193.4 -岁 卜 2096 kN加 > 1828 .60kN m抗弯承载力满足要求。a64負酉臨率 P = -rr= W ； 1 CH 4 = 2.7 % > pmin(= 0.2%) 叽 200 x 1193.4故截面复核满足要求

14、。第一跨L处(L处承受负穹矩，按矩形截面计算)I、截面设计1、假设山=110mm ,则截面的眾高M/?o=1300-110=1190mm2、判断是否采用双筋截面気(1一0.5 気)= 18.4x200x11902 xO.56x(l-O.5x°.56) = 2101.1&lN加 >1921.361N加故应采用单筋截面3、求受压区高度：由式沧仏 <M = fcdbf x(/?0-0.5x)得，1921.36x 106 =18.4x200x(1190),整理得：x2-2380x+1044217.4=0 ,解得：x=580.18mm</7o(=0.56*1190=6

15、66.4mm)4、受拉将各将各已知值带入fcdbfx = fui&，得受拉钢筋面积fcdbx 18.4 *200* 580.18“As = 7625.22 nun -氏280选择钢筋为10032钢筋A =8042.5 mm2 .布置为5层钢筋，每层2根。砌层厚度取35mm>d ( =32mm )及30mm ,则钢筋横向净距：5 =200- (2x35 )-(2x35.8 ) =58.4>40mm及1.25x32=40mm ,故此配置满足构造要求。n.截面复核1、as = 35 + 2.5 x 35.8 = 124.5 mm实际有效高度：=1300-124.5=1175.5m

16、m2、求受压区高度x280*8042.518.4*2003、正截面抗弯承载力=612mm < §九(=0.56 x 1175.5mm = 658.23mm)抗弯承载力満足要求。100 + 1402=120mm-=18.4 * 200 * 612 *(1175 .5 一 0.5 * 612) = 1958kNm > 1921 36RN m 2 >48042 5配筋率=茹忌6%心"2%），故截面复合满足要求3第二跨亍L处Is T形截面有效竟度" 1 . .bf、= -x 20600 = 6867mmbf 2 = 2000mmb ： = b + 2仇

17、+12/= 200 + 2 x 0 +12 x 120 = 1640nmi故取有效盍度"=1640mm2、判走T形截面类型、S(HIsx<、II=Mvl材-ffl 理«凶H职集M 1 揪MFhB4?(W.CY89r-i0T ) eWAZ* mozso 寸"(=00 丁 6ZJT ) X 0鋼 X 0179VHX 寸OOT> (mqpy£ EESn.oosHO -魅恤昭EE5H003X 卜oo+ocn=JZ卜0.0+ot E®&踩迦怕8XX0 )丄 Smx0 )60卡=s -同赍叵 wsseesn )PAEESm 睛魅 tfm

18、翟-?L60F n - ； H - =：-yC£xot91x 寸061O8Zhh$<v-ee.shxEEO01>)W vluluy 寸 eHX -®蘿(J6ZJDX0 寸 9TX 寸odT J0IX89.I0CNTn.截面复核as =35 + 1.5 x 35.8 = 8&7 mm实际有效高度：/j0 =1300-88.7=1211.3mm1 判走T形截面类型fcdbfhf = 1&4x 1640x 120 = 3.62kN-mfsd 人=280 x 4826 = 1.35k N m可知ZA/7/ n人4，故为第类T形截面 2、求受压区高度x由

19、XAx = A/A 得f,A280 x 4826、x = - = 44.8 nun < hf （= 120”）fcdbf *18.4x16403、正截面抗弯承载力抗弯承载力満足要求。18.4x1640x44.8x1211.3 一学 = 1607.3 RN w > 1201.6以N w44876配筋率厂斗站帀""心皿） ”故截面复合满足要求截面纵筋设计综合表:1193.41175.51211.3四Srsig009 CM 00 寸ftdig 华$ MS ms coS rn00 uS m00 uS m00 uS co寸LHcnmm irpCM m e 00100)32

20、(N m e9MJ LH oJpt1J S rHGvl寸恳 H) A AZ 序寸 08 HI Z寸e IX 00Z X 2yxTo IXI0) n wMpro IXI0)-只舔価桃妇®sffl拟f z 】1 - HS7 +滾 00U2(x $ J-只魅w楼竝岡滋匪拟.風®剖秋列®蟲犀Mlw«無、咲腺地理粵髡 初侶彷M®®H1( -JTfflo七®遍罂Ea2、检查是否需要根据计算置箍筋：支点处:(0.5 x 10-3)fl(ibhn =(0.5 x 10-3)x 1.65 x 200x 1247.1 = 205.SkN第一跨

21、处：(0.5 x 10-3 )fldbh) = (0.5 x 10-3)x 1.65 x 200x 1193 .4 = 196.9 kN 则有/o/7/2(= 51.87V) < (0.5 x 10-3)fldbh, < /o.o(= 314. VcN).故可在梁跨中的某长度围按构造配置箍筋,具余区段应按计算配置腹筋。3、计算剪力图分配支点处:V0=/0Vd 0= 314.1 kN第一跨!处：V/2=r()V/2=51.8M根据公路桥规规走，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高h=1300mm围，箍筋的间距最大为100mm。距支座中心线h/2处的计算勢力值由剪力包络图按比例求得

22、,为：%)I314.1x20600-1300x(314.1-51.85)“20600具中混凝土和钢筋承担的勢力计算值至少0.6V= 17&&N ;弯起钢筋承担的勢力计算 值至多0.4V = 119.0V f根据比例可求得弯起钢筋区段长度为：4672mm由以上数据作出剪力分配图如下所示：4、箍筋设计4671.9562&1采用8mm双肢箍；箍筋截面积：Asv = nA = 2x50.3 = 100.6力厂6434跨中截面受拉钢筋配箍率：仏2 = 100x “、=2.7 > 2.5，取pul = 2.5 200x1193.4支座截面受拉钢筋配箍率：几=0.64跨中处有效

23、高度：力（）=1193 Amm支座处有效高度：仏=1247 . mm平均值:p=2.5 + 0.642= 1.57/1193-4:12471=1220.3mm297.62由公式得箍筋间距S、为s、=a 洵(0.56 x 10" )(2 + 0.6p )你二 AQ族(V)2_ 1.02 xl.l2x(0.56x10"6)x(2 + 0.6x1.57)Xa/40x 100.6x 195 X 200 X1220.32=831.7mm取 S（, = 250 < /?（= 650"）及400"2：At= = _J22|_ = 0.20%>0.18% 满

24、足要求综上可知 在支座中心向跨径长度方向的1300mm取=100mm尔后至第一跨0.5L目间距取，=250 mm5、弯起钢筋及斜筋的设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋（HRB335 ）为2022 , a ' =56”弯起钢筋弯起角度为45。，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为得到每对弯起钢筋分配的 剪力，由各排弯起钢筋的末端转折点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规走来得到各排弯 起钢筋的弯起点计算位置，首先要计算弯起钢筋上、下弯起点之间的垂直距离人。现拟弯起N1N5钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的皿,以及距中心支座距离分配的剪力计算值匕八 所需的弯起钢筋面积 尬 值列入下表。弯起钢g方计算

25、表穹起点12345A/?； ( mm)1125109010541018982距支座中心距翡Xr ( mm )11252215326942875269>4671.9计算剪力值匕加(kN)119.0106.971.131.2需要的穹筋面积心（mm2）801.5720.0478.9210.1可提供的穹筋面枳A血（mm2）1609160916091609(20)32 )(20)32 )(20)32 )(2(P32 )穹筋与举交点到支座中心距醫X；(mm)564169027793841各排弯起钢筋弯起后,相应的正截面抗弯承载力耐疝计算如下表所示钢筋穹起后相应各正截面抗穹承载力梁区段截面纵筋有效髙度

26、 他(mm)T形截面类别爱压区髙度X ( mm )抗穹承载力 叭)(kN m )支座中心1占/20>321247第一类14.9561.01占2占 丄J f40)321230第一类29.91096.32占3占6<P321211第一类44.81607.03占4占7 f f80)321193第一类59.72095.4厶处2Is截面尺寸检查根据构造要求,梁最底层钢筋232通过支座截面，支点截面有效高度为：(35 8、/7() = 1300 - 35 +二一=1247.1 mmI 2丿支座截面抗剪承载力：(0.51 x 1 CT?)页也九=(0.51 x 1 O'3)<40 x

27、 200x1247.1 = 804.5WN> rd(= 46&lkN)截面尺寸符合要求。、检查是否需要需勢艮据计算配置箍筋:支点处：().5 x 10"fldbh) =(0.5 xl0"3)x 1.65 x 200 x 1247=205 8RN第一跨处：(0.5 x IO*)/»他= (0.5 x 10-3)x1.65 x 200x1193 .4 = 196.9RN则有Z()yy/2(= 5.8kN) < (0.5x 10-3)fhlbl < ydl(= 46&MN),故可在梁跨中的某长度围按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置腹筋

28、。3、计算剪力图分配支点处：V)=/()Vd L=468AkN第一跨扌厶处:Vl/2 = ZoV/2 =5l.8kN根据公路桥规规走f在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高h=1600m围， 箍筋的间距最大为100mm。距支座中心线h/2处的计算剪力值由剪力包络图按比例求得,为：W= 468.1x20600-1300x(468.1-51.8) =44JI20600具中混凝土和钢筋承担的剪力计算值至少0.6V = 265. KN ;弯起钢筋承担的剪力计算值至多0.4V = 76.7kN t根据比例可求得弯起钢筋区段长度为：4372mm由以上数据作出剪力分配图如下所示:4、箍筋囹十采用8mm双肢

29、箍，箍筋截面积：九="4讨=2x50.3 = 100.6沪跨中截面受拉钢筋配箍率：乙2 i 0°x “c二心4 = 2.7 > 2.5，取Pui = 2.5支座截面受拉钢筋配箍率：p0= 0.64跨中处有效高度：力0 = 1193 Amm支座处有效高度：几=1247"平均值：=2.5 + 0.642= 1.571193.4 + 1247.12= 1220.3/7?/?由公式得箍筋并可距S、为s、=论(0.56 X10“ )(2 + 0® )打仁 A訂尿(V)441.82=378.7mm取 Sy = 250 v - 力(=650mm')及40

30、0” 配筋率：0厂各丁 鳥0.20 % >0.18 %满足要求bS、 200 x 250综上可知，在支座中心向跨径长度方向的1300mm取S,.=100mm，尔后至第一跨fL处截面统一的箍筋间距取二=2501 .Lxl.Fx(056xl0")x(2 + 06xl57)x屈x 100.6x195 x 200x1220.325、弯起钢筋及斜筋的设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋(HRB335 )为2022 , a ' = 56mm弯起钢筋弯起角度为45。，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为得到每对弯起钢筋分配的 剪力，由各排弯起钢筋的末端转折点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规走来得

31、到各排弯 起钢筋的弯起点计算位置，首先要计算弯起钢筋上、下弯起点之间的垂直距离亿。现拟弯起N5-N7钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及距中心支座距离 心、分配的剪力计算值匕协、所需的弯起钢筋面积心值列入下表。弯起钢角方计算表穹起点12345% ( mm)11251090105410351017距支座中心距海心(mm )11252215326942875269>4671.9计算剪力值匕扮(kN)176.7157.5101.140.5需要的穹筋面枳心(mm2)11901061681273可提供的穹筋面枳心(沪)1609160916091609（20）32 ）（2 32 ）（2（P32

32、 ）（232 ）穹筋与罪交点到支座中心距离X；(mm)564169027793841各排弯起钢筋弯起后，相应的正截面抗弯承载力计算如下表所示钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力梁区段截面纵筋皱高度T形截面类别受压区高度抗弯承载力E*-o ti9 LO1096.31607.02095.42563.4(cuiu ) X666CM005卜LH9揪1jnn揪14in粼tan粼1世142EEw导CNsCNvHCMcn2V<9二TCN co e CMCM CD e 寸CN cn e9CN CO e 004淫寸I 狂 cn淫LA I寸£忘 IZ 寸H) A N/ 寸 08 HI Z 寸ZIX o

33、oz X 宙>( To - XI0) n £-q ;(To IX 一 r0)r z 】1-H37 刖+ 滾 ooulw(xtrE.尺理帼楼血岡巅匪秋、岡滋ffl拟列®rNmeCXI爲尿Mlw«無、初侶彷M®H4 K耳77截面尺寸符合要求。、检查是否需要需要据计算配置箍筋：支点处：(0.5 x IO"3)几肋。=(0.5 x 10")x 1.65 x200x 1247.1 = 2052kN第二跨*厶处：(0.5 x 103= (0.5 x 103) x 1.65 x 200x 1211.3 =199.9 kN则有XM.2(=136

34、.9W) v(O.5xlO-3)/；0佩匕o(=415.5ZJV),故可在梁跨中的某长度围按构造配置箍筋f其余区段应按计算配置腹筋。3、计算剪力图分配支点处:Vo = ZoV, 0 = 415.5 kN3第一跨亍处:Vl/2 = y0Vl/2 = 136.9 kN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h=1300mm围，箍筋的间距最大为100mmo距支座中心线h/2处的计算勢力值由勢力包络图按比例求得，为：v.,V0Z-/z(V()-V/2)_415.5x20600-1300x(415.5-136.9)“20600具中混凝土和钢筋承担的勢力计算值至少06W= 238.7RN ；弯起钢筋承担的勢力计算值至多04W=159V r根据比例可求得弯起钢筋区段长度为：5886mm3764由以上数据作出勢力分配图如下所示：4、箍筋囹十采用8mm双肢箍，箍筋截面积：Asv = nAsvl =2x50.3 = 100.6/ 跨中截面受拉钢筋配箍率：/>/2 = 100x -； = 1.99200x 1211.3支座截面受拉钢筋配箍