西南交通大学混凝土结构课程设计

1、混凝土课程设计姓名：发明学号：2016117141班级：铁道工程五班指导老师：严传坤设计时间：2018.12.91、钢筋混凝土伸臂梁设计任务书22、设计资料33、力计算44、跨中支座截面抗弯配筋65、斜截面配筋96、翼缘抗弯设计117、跨中裂缝及挠度验算138、支座戳面裂缝验算159、伸臂端挠度验算1610、参考文献17L混凝土结构设计原理课程设计任务书题目：某简支伸臂梁设计基本条件：某过街天桥的简支伸臂梁简图如下图所示，面荷载为除结构构件自重外的恒载4（含栏杆、装修等）、结构构件自重恒载能和活载Q,在两边伸臂端端部均作用有集中恒载G和活载Q（模拟梯段荷载）。主要数据：荷载取G=Q=0,除构件

2、自重以外的恒载标准值品氏=2攵活载标准值%=4kN/J,自重标准值按照25姐/7的容重计算。跨度L=6、8m（不用区分计算跨度和净跨度），桥面宽度B=l.5、2.4m,每个同学根据上序号确定跨度和桥面宽度，如下表；序号跨度（m）桥面宽度（m）序号跨度（m）桥面宽度（m）16.11.5117.12.026.2127.236.31.6137.32.146.4147.456.51.7157.52.266.6167.676.71.8177.72.386.8187.896.91.9197.92.4107.0208.0序号20之后的依次循环梁截面形式自行拟定，建议采用工字形；设计容（1）跨中和支座截面抗弯

3、配筋；（2）斜截面配筋；（3）跨中挠度和裂缝验算；（4）支座截面裂缝验算；（5）伸臂端挠度验算。2-设计资料采用建筑结构相关规进行计算。设该构件处于正常环境（环境类别为一类），安全等级为二级.混凝土强度等级为C20,钢筋为HRB335级，箍筋为HRB335级，则混凝土和钢筋的材料强度设计值分别为X=9.6MPa/；=1.10MPa/、=f：=300MPa&=300MPaa.=1.0I=1.0生=。550,L7500h>=625mm1212实际初拟梁高为方二700mm,此时的梁宽可以初拟为h700，h700“八=175mm<Z?<=280mm442.52.5实际初拟梁宽

4、为b=250mmo初拟片=100因该梁为独立梁，故翼缘板的最大有效宽度为=+；=250+12x100=1450mm<Z?f=2200mm截面设计如图所示22C03-力计算梁的永久荷载标准值：取=(2.2x0.1x2+0.25x0.5)x25+2.2x2=18.525kN/m梁的可变荷载标准值：=2.2x4=8.8kN/m1 .由于跨中荷载对跨中弯矩是不利的，伸臂部分的荷教对跨中弯矩的作用是有利的，出于安全的考虑，在计算跨中最大弯矩时，对伸臂部分的梁的永久荷载分项系数取L0,可变荷载分项系数取0,对于跨中部分的荷载分项系数取值，则应判断永久荷载控制还是可变荷载控制：当永久荷载控制时：跨中荷

5、载设计值：q=1.35x18.525+1.4x0.7x8.8=33.63kN/m当可变荷教控制时.：跨中荷教设计值：q=1.2x18.525+1.4x8.8=34.55kN/m应取由可变荷教控制的组合进行承载力极限状态计算，即q=1.2x18.525+1.4xx8.8=34.55kN/m=210.367kN-inql2_g«(/4)2=34.55x7.52_18.525x(7.5/4尸12-8232.5632.56/210.3672 .伸臂部分的荷载越大，则支座截面负弯矩越大，所以伸臂部分荷载为不利荷载，应取由可变荷载控制的组合进行承载力极限状态计算60.73260.732182.1

6、973 .计算截面最大剪力时，所有荷载均为不利荷载，应取由可变荷载控制的组合进行承载力极限状态计算，计算右支座处的剪力：VR=34.55x7.5/4=64.78kNVL=34.55x7.5/4-34.55x(7.5+7.5/2)/2=-129.564kN所以截面最大剪力为129.564kN129.564129.564xlO'=84912kN-m>M=210367kNm30045fPmin=max02,丁k卜)%=max0.2,300%=max(0.2,0.165)%=0.2%4.跨中和支座截面抗弯配筋4.1 简支梁跨中截面截面设计：初拟q=40mm则-q=700-40=660mm

7、计算梁的跨中弯矩，弯矩值为(1.2取+1.4%)-治(/4尸1V1=82_(1.2xl8.525+1.4x8.8)x7.5218.525x(7.5/4)2_2J()kN>mmg-2mm=1.0x9.6x1450x100x1660-I2所以该截面为第一类截面。于是有M210.367xl06一a=7=0.037囚皿后1.0x9.6xl450x660-g=1-71-2x0.037=0.0377<短=0.550(非超筋)1.0x9.6x1450x0.0377x660一“A=1154.52mm-A>Aunx+(r-Wf)=0.2%X(250X700+(2200-250)x100=740

8、nim2所以选配钢筋4蛇0,单排布置，A=1256mm:截面复核：70假设箍筋选取双肢96，则：&=20+5+6+=41mm4=力一ns=700-41=659mm属于笫一类截面fyA300x1256”所x=-:=27.07mm«£%1.0x9.6x14502707=1.0x9.6xl450x27.07x659-xlO-62=243.2kN-m>70M=1.0x210.367kN-m=210.367kNin显然，满足安全性要求。相对受压区高度为>/鬻=°04ybe5。（非超筋）A_1256(劭+(%)")"250x700+(2

9、200-250)x100=0.34%>pmm=0.2%(非少筋)经检验，合格4.2简支梁支座截面截面设计：计算梁的支座弯矩，弯矩值为初拟q=40mm则=/?-«=700-40=660mm(L2g,+1.4%)x(/4)28x1Of=84912kNm>=60.732kNm(S>525+H88)x(7.5/4),=_60,732kN.m=1.0x9.6x1450x100x1660-I2所以该截面为第一类截面。于是有a-732x10Qoi'a/b；片1.0x9.6xl450x6602自=1-71-2x0.01=0.01005<刍,=0.5501.0x9.6x

10、1450x0.01005x660，=307.77mm-300A<P,1Ux-Wf)=0.2%X(250X700+(2200-250)x100=740mm2所以按最小配筋率配筋，取4蛆6,A=804mm2o截面复核：假设箍筋选取双肢也6,则：4=20+5+6+=39mm24=力一&=700-39=661mm属于笫一类截面fyA300x80417_冈£41.0x9.6x1450M=a£b；x耳-32)(1733=1.0x9.6x1450x17.33x1661-=157.365kNm>/()M=1.0x60.732kNin=60.732kN-m显然，满足安全性

11、要求。相对受压区高度为六/察=0,026<.0.550(非超筋)A804p、=1(bh+(bf-b)hff)(250x700+(2200-250)x100=0.22%>夕gm=02%(非少筋)因受压区也配有钢筋，故构件实际承载能力大于Mu,检验合格5 .斜截面配筋截面设计：根据截面尺寸可知h,=/?-/<-/jr=700-100-100=500mm包=工»=2<4,属一般梁b250因此可以检查截面尺寸限制条件:V=129.564kN<025%=0.25xl.0x9.6x250x660x10-3=396kN满足条件。检查是否需要按计算配置腹筋:V=129.

12、564kN>0.7/M7o=0.7x1.10x250x660xlQ-3=127.05kN必须按计算配置腹筋。暂定只配箍筋，选用双肢©6箍筋，则4=1=2x'x"=56.6mm24因此箍筋间距应满足4着篝兀=哉篝怒=448L38mm111混规得箍筋间距还应满足：<250mm所以选取s=200mm夕=幺=S'，=o.1132%>pnun=0.24A=0.24x=0.088%”bs250x200mm4300由于正截面纵向钢筋太少且剪力设计值较小且配置有箍筋，所以无需设置弯起筋。截面复核：=20+5+6+=39mm=力一4=700-39=661mm

13、2.c7TX6匚工,)A、=nAvl=2x=56.6mm-飞、*4截面最大剪力设计值为：vmax下限值验算：=129.564kN67Jbh。=0.7x1.10x250x661x10-3=127.242kN<Vmx=129.564kNIII混规知箍筋直径和箍筋间距满足要求=工=56.6=0.1132%>pnun=0.24九=0.24x口=0.088%bs250x200&300非斜拉破坏。上限值验算:九=凶2=2<4,属一般梁b250V=129.564kN<0.25。/叫=0.25xl.0x9.6x250x661x10-3=396.6kN非斜压破坏。匕=%=0.71

14、她十九4启S=0.7x1.10x250x661x10+x56.6x300xl0-3200=183.36lkN>Vlax=129.564kN经检验，合格6 .翼缘抗弯设计截面设计：翼缘尺寸如图所示3Z5n亘A=0.975x0.1=0.0975m2,取单位宽度b=Im则翼缘的永久荷载标准值：=lx25xO.l+lx2=4.5kN/m翼缘的可变荷载标准值：/=lx4=4kN/m此时所有荷载均为不利荷教应判断永久荷载控制还是可变荷载控制:当永久荷载控制时：片135x4.54-1.4x0,7x4=9.995kN/m当可变荷载控制时："=12x4.5+14x4=HkN/m应取由可变荷教控制

15、的组合进行承教力极限状态计算，即q尸11x(0.975)2Mmax=-=1-307kNm初拟q=25mm则=/?-q=100-25=75min,=工=L0XL307XU2a£bh。1.0x9.6xl000x752彳=1-J1-2区=1-J1-2x0.0242=0.0245v端=0.550(非超筋)ajb/l1.0x9.6x1000x0.0245x750°)300i八.。=58.8mnr夕min=max0.2,斗kJy)%=max(0.2,0.165)%=0.2%门45x1.n%=max0.2,300As</?minxbh=0.2%x1000x100=200mm2所以按

16、最小配筋率配筋，As=pmin=0.2%x1000x75=150mnr根据混规中的规定选取©6140(A=202mm2),符合混规箍筋设计中最小直径和最大间距的构造要求，因此也将此钢筋当作正截面上下翼缘部分的箍筋。7 .跨中裂缝及挠度验算正常使用极限状态下，使用准永久组合计算裂缝和挠度。取准永久组合系数为W=°4准永久组合荷教为：q=gk+0.4</x.=18.525+0.4x8.8=22.045kN/m跨中最大弯矩为:支座处最大弯矩为：M,=仪/4)222.045x(7.5/4)2=38.75kN-m7.1跨中挠度验算对于一类环境，三级裂缝控制等级，查混规得构件受力

17、特征系数为:/；k=1.54MPa及2.0xl054=1.9且=2.0x10MPa与=2.55xl04MpaCtp=7LE(2.55X104=7.84h)=/?-as=700-41=659nuncy=20+5+6=31mm1256p=(bh+(b：(250x700+(2200-250)x100=0.34%12560.5bh+(bf一b)h0.5x250x700+(2200250)x100=0.44%<0.0L®0.010；-/=(145O-25O)xlOO=o>728bh0250x659116.253x1()6=161.2MPa0.87%A0.87x659x1256fi5

18、4=l.l0.65=L1O.65x=0.48,q0.01x161.2梁的短期刚度:2x105x1256x65921.15+0.2+6外夕1+3.5/r1.15x0.48+0.2+6x7.84x0.00341+3.5x0.728=1.37xl014Nmnr挠度增大系数6=2.0-0.4£=2.0-0.4x=1.74p0.0034由于翼缘位于受拉区，6>=1.74x（l+0.2）=2.088梁的刚度与=曳=-7x1°1.=6.56x1013N.mm202.088梁的跨中挠度/=若-嘉_5x22.045x7500422.045x75004384x6.56xl013-256x

19、6.56xIO13=9,69250=30nmi响上）（满足要求）7 .2跨中裂缝验算相关数据与上一问相同，故可直接带入，且4q=20mm%=4割1%+0.。8?,EsIA7=1.9x0.48xJx1.9x31+0.08x2.0x100.01J=0.16mmv%=0,3。mm（满足要求）8 .支座截面裂缝验算查混规得:/lk=1.54MPaar=1.9hy=h-a3=700-39=661mmE=2.0xl05MPa«=20+5+6+=39mm''2j=20+5+6=31mm=16mm8040.5/?/?+(bf-b)h；0.5x250x700+(2200250)x100=0.00284v0.01,取0.0138.75x1()6=83.81MPa0.87%A0.87x661x804"£=(1450250)x10058250x659fi54V/=1.1-0.65=1.1-0.65x=-0.094<0.2,=0.20.01x83.81%、=MVd1L9q+0.08