结构设计原理课程设计1

1、土木与建筑学院 金霞飞 制作 钢筋混凝土简支T梁设计 长沙理工大学土木与建筑学院 桥梁系：金霞飞 土木与建筑学院 金霞飞 制作q 课程设计意义q 设计基本资料q 设计计算项目及要求q 工程图纸绘制土木与建筑学院 金霞飞 制作课程设计意义本学期本学期下学期下学期毕业设计毕业设计设计题目设计题目钢筋混凝土钢筋混凝土T梁梁预应力砼预应力砼连续连续T梁、钢筋梁、钢筋混凝土拱桥混凝土拱桥自定结构自定结构先修课程先修课程材力、理力、结力、材力、理力、结力、建筑材料、结构设建筑材料、结构设计原理、工程制图计原理、工程制图 桥梁工程桥梁工程桥涵水文、路工桥涵水文、路工学、基础工程、学、基础工程、桥梁工程桥梁工

2、程、桥梁桥梁施工施工设计设计条件条件及及要求要求已知已知条件条件荷载效应、跨径、荷载效应、跨径、尺寸、材料、安全尺寸、材料、安全等级等级结构体系、跨径、结构体系、跨径、桥宽、截面形式、桥宽、截面形式、施工方法施工方法桥位地形、河床、桥位地形、河床、水文地质、气象水文地质、气象等资料等资料设计设计要求要求荷载效应组合、配荷载效应组合、配筋设计、强度应力筋设计、强度应力刚度验算、工程图刚度验算、工程图绘制绘制拱轴系数、内力拱轴系数、内力计算计算 、稳定、稳定性性 算算桥梁设计全过程桥梁设计全过程土木与建筑学院 金霞飞 制作设计基本资料q结构形式：钢筋混凝土简支结构形式：钢筋混凝土简支T梁梁q主梁跨

3、径：分主梁跨径：分10、13、16、20m四种四种q荷载效应：荷载效应： 12组组qT梁尺寸：四种见任务书梁尺寸：四种见任务书q材料：材料：C25，C30，C35，R235，HRB335，HRB400q结构重要性系数：结构重要性系数：0.9，1.0,1.1q主梁截面形式：采用主梁截面形式：采用“T”梁梁土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求q设计原则设计原则q荷载效应组合荷载效应组合q正截面承载力计算正截面承载力计算q斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算q抵抗弯矩图的绘制抵抗弯矩图的绘制q裂缝宽度验算裂缝宽度验算q挠度验算挠度验算土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求设计原

4、则设计原则p 承载能力极限状态：承载能力极限状态： 作用效应最不利组合作用效应最不利组合(基本组合基本组合)设计值必须小于或等于结构抗力设计值必须小于或等于结构抗力的设计值。的设计值。p 正常使用极限状态：正常使用极限状态： 是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础,采用作用的短期效应组合、采用作用的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构件的长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过公路钢筋公路钢筋混凝土及预应力混凝土

5、桥涵设计规范混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定的各项限值规定的各项限值 RSd01cs 土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求荷载效应组合荷载效应组合p 承载能力极限状态组合：承载能力极限状态组合： 基本组合：基本组合：p正常使用极限状态组合：正常使用极限状态组合： 短期效应组合：短期效应组合： 长期效应组合：长期效应组合：niQjkQjckQQGikGi)SSS(S2110minjQjkjGiksdSSS111minjQjkjGikldMSS112土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求正截面承载力计算正截面承载力计算一、截面设计一、截面设计: 1.确定翼缘的有效宽度：确定翼

6、缘的有效宽度： 公路桥规规定，T形截面梁（内梁）的受压翼板有效宽度 用下列三者中最小值：（1）简支梁计算跨径的1/3。（2）相邻两梁的平均间距。（3） 。当 时，取 此处， 、 、 和 分别如图示， 为承托根部厚度。 122fhhbb612fhbhh1 3hhh b bhbhhfhhh边梁梁肋内梁梁肋承托翼板土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求正截面承载力计算正截面承载力计算 2.求求h0假设as，得到有效高度h0=has。 可假设as=30mm+（0.070.1）h 3.判定判定T形截面类型形截面类型 2/0/0fffcdhhhbfM则为第一类T形截面 ，否则为第二类。土木与建筑学

7、院 金霞飞 制作设计计算项目及要求正截面承载力计算正截面承载力计算 4.求求As分别根据判别类型按照第一类或者第二类T形截面计算5. 选择钢筋直径、根数并布置，校核选择钢筋直径、根数并布置，校核as 6、按构造要求确定水平纵向钢筋的数量：、按构造要求确定水平纵向钢筋的数量： 直径直径：一般采用（：一般采用（68）mm的光圆钢筋，也可以用带肋钢筋；的光圆钢筋，也可以用带肋钢筋； 面积面积：梁内水平纵向钢筋的总截面积可取用（：梁内水平纵向钢筋的总截面积可取用（0.0010.002）bh，b为梁为梁肋宽度，肋宽度，h为梁截面高度为梁截面高度 ； 间距间距：其间距在受拉区不应大于梁肋宽度，且不应大于：

8、其间距在受拉区不应大于梁肋宽度，且不应大于200mm；在受压区；在受压区不应大于不应大于300mm。在梁支点附近剪力较大区段水平纵向钢筋间距宜为。在梁支点附近剪力较大区段水平纵向钢筋间距宜为（100150）mm。 土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求正截面承载力计算正截面承载力计算 二、截面复核二、截面复核则为第一类T形截面 ，否则为第二类。(1)检查钢筋布置是否符合要求 (2)验算最小配筋率(3)判定T形截面类型 ssdffcdAfhbf/土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求正截面承载力计算正截面承载力计算 二、截面复核二、截面复核(4)求x若为第二类）若为第一类）()(

9、00hbfhbbfAfxhbffAxbcdffcdssdbfcdsds土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求正截面承载力计算正截面承载力计算 二、截面复核二、截面复核(5)求Mu若为第二类）若为第一类）()2()()2()2(000fffcdcdufcduhhhbbfxhbxfMxhbfM(6)复核udMM0土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算 p 复核截面最小尺寸：复核截面最小尺寸： 否则修改截面尺寸或提高混凝土强度等级否则修改截面尺寸或提高混凝土强度等级q计算剪力值的确定计算剪力值的确定（作剪力包络图）（作剪力包络图） 公路桥规公路

10、桥规规定：规定： 最大剪力：取离支点中心线梁高一半处的剪力设计值最大剪力：取离支点中心线梁高一半处的剪力设计值 ；60%由混凝土和由混凝土和 箍筋共同承担；箍筋共同承担；40%由弯起钢筋（按由弯起钢筋（按45弯起）承担；用水平线将剪力设计弯起）承担；用水平线将剪力设计值包络图分割值包络图分割q验算是否需要按计算配置腹筋：验算是否需要按计算配置腹筋： 若满足，按构造配置箍筋，否则按计算配置腹筋若满足，按构造配置箍筋，否则按计算配置腹筋)kN(1051. 00,30bhfVkcudV)kN(1050.0030bhfVtdd, 2,0, 22()d xd ldd lxVVVVL土木与建筑学院 金霞飞

11、 制作设计计算项目及要求斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算截面设计：截面设计： p 复核截面最小尺寸：复核截面最小尺寸： 否则修改截面尺寸或提高混凝土强度等级否则修改截面尺寸或提高混凝土强度等级q计算剪力值的确定：计算剪力值的确定： 公路桥规公路桥规规定：规定： 最大剪力：取离支点中心线梁高一半处的剪力设计值最大剪力：取离支点中心线梁高一半处的剪力设计值 ；60%由混凝土和由混凝土和 箍筋共同承担；箍筋共同承担；40%由弯起钢筋（按由弯起钢筋（按45弯起）承担；用水平线将剪力设计弯起）承担；用水平线将剪力设计值包络图分割值包络图分割q验算是否需要按计算配置腹筋：验算是否需要按计算配置腹筋

12、： 若满足，按构造配置箍筋，否则按计算配置腹筋若满足，按构造配置箍筋，否则按计算配置腹筋)kN(1051. 00,30bhfVkcudV)kN(1050.0030bhfVtdd土木与建筑学院 金霞飞 制作支座中心线支座中心线梁梁跨跨中中梁中轴线梁中轴线弯起钢筋承弯起钢筋承担的剪力担的剪力V下限下限 l3 Vl/2 l2 l1 h h/2 L/2 Asb1 Asb2 Asb3 h/2 V0 V/ 0.6V/ 0.4V/ Vsb1 Vsb12Vsb3 要按计算确定箍筋和弯筋要按计算确定箍筋和弯筋要按计算确定要按计算确定箍筋箍筋不需弯筋，构造配箍不需弯筋，构造配箍筋筋设计计算项目及要求斜截面抗剪承载

13、力计算斜截面抗剪承载力计算土木与建筑学院 金霞飞 制作220LVViliVVll 21下限iVVl下限/26 . 0iVVl/036 . 03212lllL设计计算项目及要求斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算 p箍筋设计：取混凝土和箍筋共同的抗剪能力箍筋设计：取混凝土和箍筋共同的抗剪能力 6 . 0 VVcs3130,0.60.45 1020.6cu ksvsvVbhpff 62120,1.78 10()2 0.6svcu ksvVbhpffmin)(sv2/20,623216 .021056.0Vbh

14、fAfpSsvsvkcuv取整并满足构造要求取整并满足构造要求土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算 p弯起钢筋设置设计：弯起钢筋设置设计：u构造要求：构造要求：公桥规公桥规 JTGD62规定规定 对称成对弯起；对称成对弯起； 梁的支点处，应至少有两根并且不少于总数梁的支点处，应至少有两根并且不少于总数 1/5的下层受拉主钢筋通过；的下层受拉主钢筋通过； 起钢筋一般与梁纵轴成起钢筋一般与梁纵轴成45角；圆弧半径不宜小于角；圆弧半径不宜小于 20倍钢筋直径倍钢筋直径; 简支梁第一排（对支座而言）弯起钢筋的末端弯折简支梁第一排（对支座而言）弯起钢筋的

15、末端弯折 点应位于支座中心截点应位于支座中心截面处，以后各排弯起钢筋的末端弯折点（弯终点）应落在或超过前一排弯起钢面处，以后各排弯起钢筋的末端弯折点（弯终点）应落在或超过前一排弯起钢筋弯起点截面。筋弯起点截面。 土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算截面复核：（要求至少复核两个截面）截面复核：（要求至少复核两个截面） p计算截面位置的选取计算截面位置的选取：（要求至少复核两个截面）：（要求至少复核两个截面） 离支座中心离支座中心h/2处，起弯点处或箍筋间距改变处处，起弯点处或箍筋间距改变处p斜截面水平投影长度斜截面水平投影长度c：ddVMmhc6

16、 .06 .00p 斜截面顶端位置的确定方法：斜截面顶端位置的确定方法：以底端位置向跨中方向量取距离为以底端位置向跨中方向量取距离为h0的截面的截面 认为验算斜截面顶端就在此正截面上认为验算斜截面顶端就在此正截面上p 由斜截面投影长度，可确定与斜截面相交的纵向受拉钢筋配筋率，弯起由斜截面投影长度，可确定与斜截面相交的纵向受拉钢筋配筋率，弯起钢筋数量。钢筋数量。土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求斜截面抗剪承载力计算斜截面抗剪承载力计算截面复核：（要求至少复核两个截面）截面复核：（要求至少复核两个截面） p 取验算斜截面顶端正截面的有效高度及宽度。取验算斜截面顶端正截面的有效高度及宽度

17、。 p将上述各值及与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋数量代入公式，即可进将上述各值及与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋数量代入公式，即可进行斜截面抗剪强度复核行斜截面抗剪强度复核ssbsdsvsvkcuudAfffpbhVVsin)1075. 0()6 . 02()1045. 0(3,033210土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求抵抗弯矩图的绘制抵抗弯矩图的绘制绘制步骤绘制步骤u 绘制弯矩包络图和纵筋图；绘制弯矩包络图和纵筋图； 将梁将梁1015等分，求出每等分点的最大弯矩，按同一比例绘制包等分，求出每等分点的最大弯矩，按同一比例绘制包络图络图u绘制每部分钢筋的抵抗弯矩图绘制每部分钢筋的抵抗弯

18、矩图Mui222/,41LxMMldxdussiuicdssdssduMAAMbfAfhAfM)2(0土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求抵抗弯矩图的绘制抵抗弯矩图的绘制绘制步骤绘制步骤u找出纵筋的充分利用点和理论截断点（不需要点）；找出纵筋的充分利用点和理论截断点（不需要点）； ；u确定纵筋的实际起弯点和实际截断点。确定纵筋的实际起弯点和实际截断点。实际起弯点：实际起弯点： 一方面为了保证斜截面抗弯强度，纵筋弯起点应设在按正截面抗弯承载一方面为了保证斜截面抗弯强度，纵筋弯起点应设在按正截面抗弯承载 力计算充分利用该强度的截面（纵筋的充分利用点）以外（弯矩减小方向）不力计算充分利用该

19、强度的截面（纵筋的充分利用点）以外（弯矩减小方向）不小于小于 h0/2处。处。 另一方面为了保证正截面抗弯强度，纵筋弯起后与梁轴线的交点应位于该另一方面为了保证正截面抗弯强度，纵筋弯起后与梁轴线的交点应位于该纵筋不需要点以外（弯矩减小方向）。纵筋不需要点以外（弯矩减小方向）。 土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求抵抗弯矩图的绘制抵抗弯矩图的绘制绘制步骤绘制步骤实际截断点：实际截断点： 应从按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面至少延应从按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面至少延伸（伸（la+h0)长度。（长度。（la为受拉钢筋最小锚固长度）为受拉钢筋最小锚固长度）

20、同时应考虑从正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面至少延同时应考虑从正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面至少延伸伸20d(d为钢筋直径，环氧树脂涂层钢筋为钢筋直径，环氧树脂涂层钢筋25d)。土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求抵抗弯矩图的绘制抵抗弯矩图的绘制举例：举例：土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求裂缝最大宽度的验算裂缝最大宽度的验算p最大裂缝宽度的计算：最大裂缝宽度的计算： 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定：对矩形、规定：对矩形、T形和形和工字形截面的钢筋混凝土工字形截面的钢筋混凝土受弯受弯、轴心受拉、偏心受压、

21、偏心受拉构件、轴心受拉、偏心受压、偏心受拉构件的其最大裂缝宽度的其最大裂缝宽度(mm)按下式计算：按下式计算：1028.030321dEcccwsssfkc1考虑钢筋表面形状的系数，对光圆钢筋，考虑钢筋表面形状的系数，对光圆钢筋，c1取取1.4对带肋钢筋，对带肋钢筋，c1取取1.0土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求裂缝最大宽度的验算裂缝最大宽度的验算slNNc5.012c3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c31.15，其他受弯构件，其他受弯构件c31.0，轴受拉构件，轴受拉构件c31.2，偏心受拉构，偏心受拉构

22、件件c31.1，偏心受压构件，偏心受压构件 c30.9 d=iiiiedndnd2ffshbbbhA)(0087. 0hAMssss土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求裂缝最大宽度的验算裂缝最大宽度的验算p裂缝宽度限值：裂缝宽度限值： 公桥规公桥规规定，钢筋混凝土受弯构件在荷载作用下，算得的最规定，钢筋混凝土受弯构件在荷载作用下，算得的最大裂缝宽度须满足下述要求：大裂缝宽度须满足下述要求： 类和类和类环境：类环境：0.2mm 类和类和类环境：类环境：0.15mmp 验算要求验算要求 ； Wfk Wfk 土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求挠度验算挠度验算p抗弯刚度计算：抗弯

23、刚度计算： （几何特性计算中（几何特性计算中 取全宽）取全宽） crscrscrBBMMMMBB02201000.95cBE IcrccrIEB0crtkMf W002/SWfb土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求挠度验算挠度验算p短期挠度计算：短期挠度计算： 利用结构力学知识，钢筋混凝土简支梁跨中挠度：利用结构力学知识，钢筋混凝土简支梁跨中挠度： p长期挠度计算：长期挠度计算：BLMs2s485f中中间间用用插插入入法法) )C C8 80 0, ,- -( (砼砼等等级级为为C C4 40 01 1. .3 35 5- -1 1. .4 45 5( (砼砼等等级级小小于于C C4 40 0) )1 1. .6 6挠挠度度长长期期增增大大系系数数；f ff fs sl l土木与建筑学院 金霞飞 制作设计计算项目及要求挠度验算挠度验算p钢筋砼受弯构件挠度限值：钢筋砼