钢筋混凝土简支T梁桥主梁配筋设计

1、一. 目录 二.任务书结构设计原理课程设计设计任务书(钢筋混凝土简支T梁主梁设计)1. 设计资料桥梁跨径标准跨径：16.00m；主梁全长：15.96m；计算跨径：15.60m；设计荷载恒载产生的弯矩：686.64kN·m汽车荷载产生的弯矩：435.60 kN·m（已计入冲击系数） 356.60 kN·m（未计入冲击系数）人群荷载产生的弯矩： 94.33 kN·m支点计算剪力：401.11 kN·m跨中计算剪力：101.55 kN·m材料要求1）梁体采用C25混凝土，抗压设计强度；2）主筋采用HRB400钢筋，抗拉设计强度。（注： 钢筋

2、均采用焊接骨架； 每个同学按要求选择相应序号数据进行设计计算； 箍筋采用R235级钢筋，弯起钢筋和斜筋采用与主筋相同等级的钢筋。 主梁横断面图2、设计计算内容1) 正截面强度设计与验算2) 斜截面强度设计与验算3) 用C语言或FORTRAN9O编写程序对手算结果进行验算（包括正截面的截面设计与强度复核，斜截面的截面设计中的箍筋的计算）4) 主梁裂缝宽度验算5) 主梁挠度验算。6) 绘制配筋图一张，并计算钢筋与混凝土数量。3、应提交的成果1) 设计计算书一份2) 源程序一份（还包括数据的输入以及结果的输出，打印一份，电子版一份,独立完成，不得与他人雷同）3) 配筋图一张（3号图纸，可手绘也可用C

3、AD绘图，必须独立完成，不得与他人雷同）三.结构设计原理课程设计指导书1、目的1、本课程是一门理论性与实践性都较强的专业基础课，同时也是一门结构设计技术课程，涉及的知识面广。在学习过程中，要熟练运用基础理论知识，还须综合考虑材料、施工、经济、构造细节等各方面的因素，通过课程设计环节，锻炼培养解决实际工程问题的能力。 2、提高计算、绘图、使用规范手册和编写技术文件、计算机语言应用等基本技能，使学生了解结构设计的主要内容和要求； 3、掌握设计原则、设计方法、步骤； 4、树立正确的设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风。 2、设计步骤1、熟悉设计任务书，根据老师所给的题目，清楚自己

4、应该设计的内容2、进行荷载的效应组合（包括承载能力极限状态的基本组合和正常使用阶段的长期组合及短期组合）3、进行正截面承载力计算（计算纵向受力钢筋的数量）4、进行正截面承载力的复核5、进行斜截面承载力的计算（包括箍筋和弯起钢筋的数量计算）6、进行斜截面承载力的复核 （1）斜截面的抗弯承载力复核（抵抗弯矩图的绘制） （2）斜截面的抗剪载力复核7、正常使用阶段的验算 （1）最大裂缝宽度的验算 （2）挠度验算（包括预拱度的设置）8、编写程序对正截面以及斜截面的箍筋计算的手算结果进行验算（程序框图见附件）3、绘图 绘制结构施工图，以及抵抗弯矩图，均应按规范要求绘制。4、编写计算书 设计计算书主要内容：

5、1、 目录2、 任务书3、 指导书4、 设计资料5、 小结、体会5、设计目标和要求 1、整个设计应在指导教师的指导下独立完成，不得抄袭或请他人代做； 2、设计计算书除应包括设计所必要的过程、设计方法和必要的分析、结论外，还应文理通顺，字迹工整； 3、设计过程中，要勤学苦练，广泛查阅资料文献、规范手册，注意锻炼自己的独立分析问题和解决问题的能力； 4、绘制的施工图符合标准要求，布局合理，内容全面、正确； 5、严格纪律。 6、成绩评定方法 根据学习态度及出勤情况，按进度完成任务情况，计算书及图纸质量，质疑情况，按百分制评定成绩。四.计算书第一章 设计资料桥梁跨径标准跨径：16.00m；主梁全长：1

6、5.96m；计算跨径：15.60m；设计荷载恒载产生的弯矩：686.64kN·m汽车荷载产生的弯矩：435.60 kN·m（已计入冲击系数） 356.60 kN·m（未计入冲击系数）人群荷载产生的弯矩： 94.33 kN·m支点计算剪力：401.11 kN·m跨中计算剪力：101.55 kN·m材料要求1）梁体采用C25混凝土，抗压设计强度；2）主筋采用HRB400钢筋，抗拉设计强度。第二章 作用效应组合设计值2.1用于承载能力极限状态计算的作用效应组合设计值跨中截面弯矩组合设计值，其他各截面弯矩可近似按抛物线变化计算。支点截面剪力组

7、合设计值，跨中截面剪力组合设计值，其他截面可近似按直线变化计算。2用于正常使用极限状态计算的作用效用组合设计值（梁跨中截面）恒载标准值产生的弯矩不计冲击力的汽车荷载标准值产生的弯矩 人群荷载标准值产生的弯矩值为 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第三章 进行正截面承载力计算与验算3.1截面设计由设计资料查附表得，弯矩计算值3.1.1、计算T形截面梁受压翼板的有效宽度：图2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：mm）为了便于计算，将实际T型截面换算成图2所示的计算截面 其余尺寸不变，故有： （1） (为主梁计算跨径)（2）（3）（等于相邻两梁轴线间的距离）取上述三个数据中最小的值，故取3

8、.1.2、因采用的是焊接钢筋骨架，设钢筋重心至梁底的距离，则梁的有效高度即可得到，。3.1.3、判断T形梁截面类型由判断为类T形截面，3.1.4、受压区高度可由式（3-41）即得到整理后，可得到 适合3.1.5、主筋面积计算将各已知值及代入式（3-40），即，求出 根据以下原则：a、选用钢筋的总面积应尽量接近计算所需的钢筋；b、梁内主筋直径不宜小于10mm，也不能大于40mm，一般为1232mm，本设计采用RHB400:28mm和25mm两种钢筋搭配，选用632+416，截面面积为4677mm2；钢筋叠高层数为4层，c、受拉钢筋的布置在满足净保护层的条件下，应尽量靠近截面的下边缘，钢筋的净距和

9、叠高都满足构造要求。故混凝土厚度取及附表1-8中规定的30mm，钢筋间横向净距满足构造要求。总的钢筋截面面积为6615.8+2490.9=4677mm2,接近，满足要求，钢筋布置图见图3图3钢筋布置图3.2、截面复核已设计的受拉钢筋中628的截面面积为615.8*63695mm2，225的截面面积为2*490.9982mm2，。由图3钢筋布置图可求得，即则有效高度 、由式（3-46）计算 ，故为第一类T形截面、受压高度由式（3-40），求得、正截面抗弯承载力由式（3-41），求得正截面抗弯承载力又，故截面复核满足要求。第四章 斜截面承载力的计算与验算4.1、检查截面尺寸根据构造要求，梁最底层钢

10、筋228通过支座截面，支座截面有效高度截面尺寸符合设计要求判断依据：检查截面尺寸（由抗剪上限值控制），要求（式中为支点剪力组合设计值，为支点截面有效高度），否则修改尺寸。（式中为支点剪力组合设计值，为支点截面有效高度），否则修改尺寸。4.2、检查是否需要设置腹筋（1）跨中段截面（2）支座截面因，故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置钢筋，其余区段可应按计算配置腹筋。判断依据：检查是否需要设置腹筋（1）若，则不必按计算设置腹筋，只需要按构造要求配钢筋（R235钢筋时，HRB335钢筋时，）（2）若，需要进行腹筋设计4.3、剪力图分配计算步骤：（1）绘制剪力沿跨径变化的图；（2）求出按构造配置钢筋的

11、长度l；（3）由剪力包络图求出距支座中心线h/2处的计算剪力，其中由混凝土箍筋承担的剪力为，由弯起钢筋承担的剪力为。计算：在图4所示的剪力包络图中，支点处剪力计算值，跨中处剪力计算值。的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得，为在长度内可按构造要求布置钢筋。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，钢筋的间距最大为100mm。 图4.计算剪力分配图 距支座中心线的h/2处的计算剪力值（V）由剪力包络图按比例求得，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）承担的剪力计算值最多为，设置弯起钢筋区段长度为3519mm。4.4、箍筋计算计

12、算依据：常用箍筋直径应不小于8mm，且不小于1/4主筋直径和股数，再按下式计算箍筋间距：（mm）式中：距支座中心h/2处截面上的计算剪力值（KN） P斜截面内纵向受拉钢筋的配筋率，,当时，取；异号弯矩影响系数。计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时，；计算连续梁和悬臂梁近中支点梁段的抗剪承载力时，受压翼缘的影响系数。；通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点到受压边缘的距离（mm）；斜截面受压端正截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点到受压边缘的距离 （mm）；混凝土强度等级（Mpa）；箍筋的抗拉强度设计值（Mpa），取值不宜大于280Mpa。计算：采用直径为8mm的双

13、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(4-5)设计箍筋时，式中的斜截面内纵筋配筋百分率p及斜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，箍筋间距为= 281mm 确定箍筋间距的设计值尚应考虑公路桥规的构造要求。 若箍筋间距计算值取及400mm，是满足规范要求的，但采用8双肢箍筋，箍筋配筋率（R235钢筋时），满足规范规定。 综合上述计算，在支座中心向跨径长度方向的1300mm范围内，设计箍筋间距，尔后至跨中截面统一的箍筋间距取。4.5、弯起（斜筋）计算计算步骤：（1）第一道斜筋按设计计

14、算 （mm2）式中：为所需的第一道弯筋面积（2）计算i点截面处的剪力（如图4所示）。对于第二道斜筋，由此可求得 ，同样按照上述方法确定由主筋弯起还是需另加斜筋。直到i点在c点之右为止，从而得到全部斜筋按斜截面抗剪确定的初弯起位置。（3）按同时满足梁跨间隔正截面和斜截面的抗弯要求确定弯起钢筋的最终弯起点的位置。计算：设焊接钢筋骨架的架立钢筋（HRB400）为12，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离。弯起钢筋的弯起角度为45°，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋的构造规定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

15、筋上、下弯点之间垂直距离 见图5现拟弯起N1N5钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离、分配的剪力计算值、所需的弯起钢筋面积列入表1中。现将表1中有关计算如下：根据公路桥规规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯起点应位于支座中心截面处。这时，为表1弯起钢筋计算表弯起点1234hi(mm)1151111911011091距支座中心距离xi（mm）1151227033714462分配的计算剪力值Vsbi（KN）162.17139.0887.5136.78需要的弯筋面积Asbi（mm2）927795500211可提供的弯筋面积Asbi（mm2）1232（228）1232

16、（228）603（216）982(225)弯筋与梁轴交点到支座中心距离x'c(mm)583173428603668弯筋的弯起角为45°，则第一排弯筋（2N3）的弯起点1距支座中心距离为1151mm。弯筋与梁纵轴线交点1距支座中心距离为对于第二排弯起钢筋，可得到弯起钢筋（2N2）的弯起点2距支点中心距离为分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算可得到： 得 其中，；设置弯起钢筋区段长为3519mm。所需要提供的弯起钢筋截面积（）为、绘制弯矩包络图 包络图是在荷载作用下沿跨径变化最大弯矩图。严格的绘制方法应按梁上各截面的弯矩影响线布置荷载而求得。但一般中小桥可根据？求得的

17、跨中弯矩近似按抛物线规律求出梁上其他位置的值，再连成圆顺的曲线，即得弯矩包络图，简支梁弯矩包络图抛物线公式近似为：式中：从跨中算起，即跨中纵坐标为0，支点纵坐标；（图5）计算如下：先按抛物线公式近似求出控制截面的弯矩值。已知，配置跨中截面钢筋，具体尺寸见图6（跨中处）：通过以上五个控制截面，就可以把他们连接成一光滑的曲线。所得到的图7（a、b）的弯矩包络图。、绘制承载能力图承载能力图就是沿梁长各截面所能承受的最大弯矩图。他是根据沿跨径各截面的主筋所能承受的最大弯矩绘制的。计算如下：跨中截面尺寸及配筋见图6(1)跨中截面：配有632+616共6对钢筋钢筋中心至梁底缘的距离 （翼缘平均厚度）故按类

18、截面计算从上述计算可知确实属于类截面。故有： （2）弯起或截断一对216钢筋后：钢筋中心至梁底缘的距离 （翼缘平均厚度）故按类截面计算从上述计算可知确实属于类截面。故有：（3）弯起或截断两对416钢筋后：解得 （4）弯起或截断三对616钢筋后：解得 （5）弯起或截断四对616+232钢筋后：解得 （6）弯起或截断五对616+432钢筋后：解得 由以上所求得的承载力值就可做出承载能力图根据按抗剪要求，现求得斜筋位置分别为93cm、182 cm、268 cm、345 cm、441 cm（均系距支点的距离）。假设全部利用主筋弯起，且认为弯起钢筋的面积均能满足计算的要求，（若不能满足，则需另加斜筋）这

19、样就可得到如图7（a）的承载力图，即ABCDEFGHIJKL所连成的折线。在绘制承载力图时，一般认为弯筋进入受压后不能承受弯矩，在受拉区承受的弯矩是直线变化的，并假设中和轴近似取在梁高一半处，则得到图7（a）的BC、DE、FG、HI、JK等斜线。4.6、斜截面的抗剪强度复核（1）确定验算斜截面的具体位置a、距支点中心h/2；b、起弯点截面及受拉钢筋不受力处的截面；c、箍筋数量发生变化处的截面；d、梁肋宽度改变处截面。（2）计算截面的抗剪承载能力式中要求： 预应力提高系数。对钢筋混凝土受弯构件，；斜截面内纵向受拉钢筋的配筋率，当时，取箍筋配筋率，见式（4-2）箍筋的抗拉强度设计值（Mpa），取值

20、不宜大于280Mpa；普通弯起钢筋的抗拉强度设计值（Mpa）；普通弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角；验算斜截面受压区顶端正截面上的腹板厚度（mm）；验算斜截面受压端正截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点到受压边缘的距离（mm）；斜截面所穿过的，在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋总截面面积（mm2），其他符号同前；挠度和裂缝宽度验算1、裂缝宽度验算（1）带肋钢筋系数=1.0、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系数系数：非板式受弯构件=1.0（2）钢筋应力（3）换算直径的计算因为，受拉区采用不同的钢筋直径对于焊接钢筋骨架，式中的或应乘以1.3的系数即（4）纵向受拉钢筋配筋率所以取=0.0