结构设计原理课程设计报告书.docx

1、装配式钢筋混凝土简支T梁设计计算书一、设计依据中华人民共和国行业标准：?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准？JTG D622004?公路桥涵设计通用标准？JDG D602004二、设计资料1. 桥面净空：净一7+2X1.5m2. 设计荷载：公路II级汽车荷载，人群3. 5KN/m2.构造平安等级为二级，即r0=1.03. 材料规格：钢筋：主筋采用HRB400钢筋；箍筋采用HRB335钢筋；I类环境水平纵向钢筋而积为(0.001 0. 002)bh,直径810mm,水平纵向钢筋对称，下 密上疏布置在辕筋外侧。架立筋选用2。20的钢筋混凝土：采用C30混凝土4. 构造尺寸：T形主梁:标准跨径

2、U=20. 00m计算跨径Lj=19.5m 主梁全长L二19. 96mA处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下:距支座中心为/?/2处斜截面抗剪承载力计算图式尺寸单位：mm） 图6A处正截而有效高度久=1238 = 1.238m主筋为 4 姓 28, 那么实际广义剪跨比?及斜截面投影长度C分别为心箫=310藜¥.238 =L6，3将要复核的斜截而如图4中所示AA'斜截面虚线,表示,斜角 p = tan 1 () = tan"%) = 46c 1.196斜截面内纵向受拉主筋有2韭282N5，相应的主筋配筋率p为 箍筋的配筋率Rv取Sv =400m时）为与斜截面44相交的

3、弯起钢筋有4韭28、斜筋2将以上计算值代入式得到44斜截面.距支座中心为力/2处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。2. 弯起钢筋弯起点1处斜截而抗剪承载力复核1 选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点1处斜截而的横坐x = 9750-1140=861 Ofnm,正截 而有效高度/?（）= 1238mm。现取斜截而投影长度c 5。= 1238mm ,那么得到选择的斜截 而顶端位置B,其横坐标为* = 8610-1238 = 7372/冲?。2斜截面抗剪承载力复核B处正截面上的剪力、及相应的弯矩M ,计算如下:弯起钢筋弯起点1处斜截面抗剪承载力计算图式尺寸单位：mm 图7760.33B处正截而有效

4、高度加=1238 = 1.238s主筋为 4 姓 28, 那么实际广义剪跨比 7及斜截面投影长度C分别为m = 也-=苴=2.07 < 3VxhQ 295.62x1.238将要复核的斜截而如图5中所示斜截而虚线表示斜角gtanK崛瓮）=38.7。斜截面内纵向受拉主筋有4挂282N4+2N5，相应的主筋配筋率p为箍筋的配筋率Qw取Sv = 1OO/7Z/7?,在1300范围内）为与斜截面相交的弯起钢筋有2N32邨28、2 也16。将以上计算值代入式得到斜截面.弯起钢筋弯起点1处的斜裁面抗翦承载力满足设计要求。3. 弯起钢筋弯起点2处斜截面抗翦承载力复核1选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯

5、起点2处斜裁面的横坐标为x = 975O2740=7013，正截面 有效高度加=1223。现取斜截面投影长度c «/?0 =1233/7/? = 1.233w ,那么得到选择 的斜截面顶端位置C,其横坐标为工=7（）101223 = 5787。2斜截面抗芽承载力复核C处正截面上的剪力Vr及相应的弯矩M ,计算如下：弯起钢筋弯起点2处斜截面抗剪承载力计算图式尺寸单位：mm图8C处正截面有效高度加=1223= 1.223？主筋为 6 挂 28, 那么实际广义剪跨比m 及斜截面投影长度C分别为心箫=我缶=3.83 将要复核的斜截而如图6中所示CC'斜截而虚线表示,h1 ”3斜角曼虹

6、勺）=即（顽） = 29。斜截面内纵向受拉主筋有6挂282N3+2N4+2N5，相应的主筋配筋率p为 箍筋的配筋率取S, =400皿时，1300以外时为与斜截面CC'相交的弯起钢筋有2N22韭28、斜筋2N72曲16。将以上计算值代入式得到CC'斜截面.弯起钢筋弯起点2处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。4. 弯起刚毅弯起点3处斜截而抗剪承载力复核1选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点3处斜裁面的横坐标为x = 97504340=5410冲7,正截面 有效高度/?（）= 1216"” o现取斜截面投影长度c «九）=1216" ,那么得到选择的斜

7、截面 顶端位置D,其横坐标为x = 5410 1216=4194/?。2斜截面抗翦承载力复核D处正截面上的翦力气及相应的弯矩计算如下:弯起钢筋弯起点3处斜截面抗剪承载力计算图式尺寸单位：mm 图9D处正截面有效高度幻=1216 = 1.216，主筋为6韭28+2韭18，那么实际广义剪跨比及斜截而投影长度C分别为心冼=|96二*216 = 733 > 3将要复核的斜截面如图7中所示。斜截面虚线.表示,斜"5-件）=顷崇） = 29。斜截面内纵向受拉主筋有6韭28+2核182N2+2N3+2N4+2N5，相应的主筋配筋率p为茹筋的配筋率psv取= 400mm时为与斜截面DD相交的弯

8、起钢筋有2N1 （2挂18）与斜截面DD相交的弯起钢筋有2N1 （2挂18）、2N82韭 16。将以上计算值代入式得到斜裁而. 弯起钢筋弯起点3处的斜截而抗剪承载力满足设计要求。5. 弯起刚毅弯起点4处斜截而抗剪承载力复核1 选定斜截面顶端位置由图可知弯起钢筋弯起点4处斜截面的横坐标为工=9750 594（）=381（0，正截面有 效高度九）=1208nun。现取斜截面投影长度c $ /?（）= 1208nun ,那么得到选择的斜截面顶 端位笠 D,其横坐标为 x = 3810 1208 = 2602/72/7? o2斜截而抗剪承载力复核饿处正截面上的翦力Vv及相应的弯矩M T计算如下:弯起钢

9、筋弯起点4处斜截面抗剪承载力计算图式尺寸单位：mm 图10E处正截而有效高度 =1208以=1.2087主筋为6韭28+4邨18，那么实际广义1755.21755.2M一剪跨顿及斜裁面投影长度C分别为心戒=访芯顽=9.6>3 将要复核的斜截面如图7中所示EE'斜截面虚线表示),斜角奸tk(牛)5专碧= 29。JIK JIK斜截面内纵向受拉主筋有6旺28+4邛182N2+2N3+2N4+2N5，相应的主筋配筋率p为 箍筋的配筋率Qv取Sv = 400mm时为没有与斜截面EE1相交的弯起钢筋。将以上计算值代入式岭=1 X 1 X 1.1 X (0.45 X 10-3)X 180 X

10、1208 X J(2 + 0.6 x 2.17) x 而 x 0.0014 x 280 +0 .弯起钢筋弯起点4处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。6. 距中心支座处为/?处此处箍筋间距由100mm变为400mm斜截面抗剪承载力复核1选定斜截面顶端位置由图可知距支座中心为h处斜裁面的横坐标为x = 9750-1300 = 8450?，正裁面有效.高度/z() = 1238nvn 0现取斜截面投影长度c 8九)=1238皿，那么得到选择的斜截面顶端位置 E,其横坐标为 x = 8450-1238 = 7212jnm<>2斜截而抗剪承载力复核F处正截面上的翦力气及相应的弯矩计算如下:距支

11、座中心为1300mm处斜裁面抗翦承载力计算图式尺寸单位：mm 图11F处正截面有效高度=1238m = 1.238z主筋4韭28，那么实际广义剪跨比m及M 794 84斜截面投影长度C分别为心戒=由顽=22<3 将要复核的斜截面如图8中所示EE'斜截面虚线表示,斜南 0 = tan t (攵)=tan(i) = 37.(Fc 1.641JI5. 11= 宓28+2垫6。斜截面内纵向受拉主筋有4_L 28(2N4 + 2N3),相应的主筋配筋率p为 箍筋的配筋率psv取Sv = 400 mm时)为 与斜裁面FF'相交的弯起钢筋有2核16+2将以上计算值代入式得到AA'

12、;斜截面. 距支座中心为龙处的斜截而抗剪承载力满足设计要求。6.裂缝宽度及变形验算C1)裂缝宽度Wj*的验算 带肋钢筋系数q =1.0M nxK荷载长期效应组合弯矩计算值为M. = Mck +0.41 GK (l+A)().7 M 必荷载短期效应组合弯矩计算值为=Mck +s GK (1 + /) g系数 c。= 1 + 0.5 也= 1 + 0.5 x- = 1.41- M、1114系数。3,非板式受弯构件c3 =1.0o钢筋应力的计算 换算直径d的计算因为受拉区采用不同的钢筋直径，据要求"应取换算直径,，那么可得到 对于焊接钢筋骨架=1.3x25 =32.5mm纵向受拉钢筋配筋率

13、q的计算取 p = 0.02 o最大裂缝宽度的计算故裂缝宽度W八.满足要求。2变形计算挠度验算在进展变形骏算时，应取梁与相邻横向连接后截面的全宽度受压翼板计算，即柘=1500,". =110o (1) T梁换算截面的Icrlco计算:对T梁的开裂截面，由公式：bfx2= aEs As (h - x)得:其中 aEs=EE/Ec =2.WO*。“543.25x104M/?6/得:x=197. 7mm> hf = 1 1 Omm梁跨中截面为第二类T形截而。这时受压区x高度确定，即 开裂截面的换算截面惯性矩Icr为：1500 x222- _ (1500 -180)x(222 -110

14、)3 十$皿、4713 x(12()8 _ 222) = 48810 x 1。" "33T梁全板面换算截面面积A o为：受压区高度X为： 全截而换算惯性矩为：= /?/?5 +/?/?(? - A：)? + (/?/ -/?)(/?)3 + (b；i - b)h" (x )2 + 0E$ - 1)AV(AO - x)2 =xl80xl 30()3 +180 x 1300(650 - 469)2 + x (1500-180)x1103110 0,+ (1500-180)x110x(469-)2 +(6.154-1)x4713x(1208-469)2= 7.88x10

15、“"/2计算开裂构建的抗弯刚度：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 Mcr =也吼=1.68x2.4x0.95 xlO8 = 3.8304 x 108 /V nvti = 383.04KN z 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下跨中截面弯矩标准值Ms=1182.6KN.m,构造跨中的恒载Mg二702KN. m,对C40混凝土，挠度增长系数"=1.45 所以短期荷载效应组合计算的跨中截面挠度为：构造自重作用下跨中截面的长期挠度值为那么按可变荷载频遇值计算

16、的长期挠度值为：符合？公路桥规？的要求预拱度的设置梁跨中处产生的长期挠度为=42，”呈一（=竺地=12，冲7）,故跨中截面需设置 c16001600预拱度。根据？公路桥规？对预拱度设置的规定，由式N = Wg得到跨中截面处的预拱度为 = WG + = 25 + x (42 24) mm = 33 mm22主梁肋宽b=180mm主梁高度h=1300mn三、设计内容1. 计算弯矩和剪力组合设计值2. 正截面承载力计算3. 斜截面抗剪承载力计算4. 全梁承载能力校核5. 水平纵向钢筋和架立筋设计6. 裂缝宽度及变形挠度验算四、设计步骤梁体采用C40的混凝土，轴心抗压强度设计值为18.4Mpa,轴心抗

17、拉强度设计值 ftd=1.65Mpa。主筋采用KL400,抗拉强度设计值fsd=330Mpa ,抗压强度设计值 f 's(i =33OMpa :箍筋采用HRB335,直径8mm,抗拉强度设计值为280Mpa。1. 计算弯矩和剪力组合设计值因恒载作用效应对构造的承载力不利，故取永久效应，即恒载的分项系数yG =1.2o汽 车荷载效应的分项系数为/。|=1.4。对于人群荷载，其它可变作用效应的分项系数为=1.4 o本组合为永久作用与汽车荷载和人群荷载组合，故取人群荷载的组合系数 (pc =处 M= .2x Mck + 1.4x 虬兀 + 0.8x 1.4x A/处2:处M d = 1.2x

18、+ 1.4x Mqm +0.8x 1.4x支点截面处 V(/ .2xVGK+AxVQlk +0.8x1.4xVq2kL 处Vd = 1.2 x VGK 4-1.4 x + 0.8 x 1.4 x VQ2K2截面承载力计算1确定T梁翼缘的有效宽度奸由图所示T形截面受压翼板厚度的尺寸，可得：翼板平均厚度姊=80 + 14° = 110/?/n72义 bo = = x 19500 = 65OO/W/77z， 3 3由横断面的尺寸可知:5个T形梁的总长为5*1600=8000mm，那么每个T形梁宽以=1580,缝宽8000-1580*5/5二20,那么两相邻主梁的平均间距为1600mm,即：

19、故取受压翼缘板的有效宽度为三者之间的较小值：bf =150()2有效高度确定：由上面的计算：fed= 18. 4Mpa , ftd=1.65Mpa , fsd330Mpa , /0 =1.0 跨中截面弯矩组合值 M =1.0*1755 .2 = 1755 2KN m为了计算方便，将图的实际T形截面等效成右图3所示：图一采用焊接钢筋骨架。且了 =100/ww ,那么截面的有效高度为：h0=h- «v = 1300 一 100 = 1200“ <,(3)判别T形截面类型主筋采用XL400钢筋，那么f,d =330MPa采用C40混凝土，那么fed = 18.4MR?= 3476.

20、22X106N-nrni= 3476. 22 kN'tn >M(=d) = 1755 2kNm故属于第一类T形裁面4配筋设计求受压区高度Y由式 r.Md<Mu=fcdbx(h 可得整理后，可得到 13800尸-3312x10)+1755.2x106 =0解方程得适宜解为 x = 54.2/77/7? <hf(=w 0/77/?)求受拉钢筋面积As将各值及x = 54.2回代入式 fcdbfx = fsd As得：蛆18,截而面积As=4713mm2,钢筋叠高层数为5层，布置如图2现选择钢筋为 6嘉4所示。混凝土保护层厚度C=30mm > d=28 mm且符合附表

21、18中规定的30mm。钢筋间横向净 ，巨 S/i = 180 2 x 30 2 x 31.6 = 56.8 > 40 > 1.25 = 1.25 x 28/w? = 35/w?,故满 足构造要求。5截面复核JIKJIK已设计的受拉钢筋中，6迎28面积为36957W?2 , 4©18面积为W18m，/小 一 3695 x (3() +1.5 x 31.6) + 1018 x (3() + 3 x 31.6 + 20.5)3695+10183695+1018由图 1 可余口= vlmm那么实际有效高度 /?0 = 1300 92 nun = 1208 nun fM >

22、fs(tAs故为第一类T形截面受压区高度工=鱼冬=330x4713 = 56Amm v /?； = 110mmfcdbf 18.4x150076正截而抗弯承载力二 Av _ 4713-180x1208二 Av _ 4713-180x1208x 100% = 2.17% 心血=0.2%故裁面复核满足要求。2. 斜截面抗剪承载力计算01截面抗勇配筋设计1检查截而尺寸根据构造要求，梁最底层钢筋2韭28通过支座截面，支点截面有效高度为 故截面尺寸符合设计要求。2检查是否需要根据计算配置箍筋跨中段截面 0.5x10-3/以切 =05xl(r三 xl.65xl80 xl208AN=179.40kN支座截面

23、 0.5 x KT，九映=0.5 x 10一3 x 1.65 x 180 x 1254 2kN= "25kN r0V/2(= 66.64RN)<0.5x10-3九bh° < r)Vds)(= 369.48R/V)故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段按计算配置箍筋3计算翦力的分配在努力包络图中，支点处剪力计算值 V()=r()V(l =369.48跨中处剪力计算值Vlf2=rQV(ll,2=e6.(AkNVx = ry(Lx =0.5x10一3 x fulbl =179.4(比N截而距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得,LJx-vl/22 Vo-

24、V/2= 9750 x179.4()-66.64369.48 - 66.64mm = 3630 ui/n距支座中心线为处的计算翦力值V由剪力包络图按比例求得219500y =以)"(此一吃2)= 19500 x 369.48 - 1300(369.48 - 66.64)用=349.29S其中应由混凝土和掖筋的翦力计算值至少为0.6U'=209.57AN：应由弯起钢筋包括斜筋 承当的勇力计算值最多为0.4V' = 139.72AN。K =209.57妇V截面距跨中截面距离为.设置弯起钢筋区段长度为4498mmo计算剪力分配图尺寸单位：mm,剪力单位：kN图34箍筋设计采

25、用直径为8mm的双肢箍筋，箍筋截面面积Asv = nAxvi = 2 x 50.3mm = 100.6mm2其中为但只描筋的截面积人而=:湖2 =50.3"在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布宜。为了计算简便，按式 ，°Vd < Vlt =802名(。45 x 10WsJ(2 + 0.6p)7兀0人 + (0.75 x lO)九£心 sin。 设计箍筋时式中的斜截面内纵筋配筋率P及截面有效高度hO可近视按支座截面和跨中截而的 平均值取用。计算如下：在跨中截面处 6,2=2.17, /?o=12O8P32 在支点截面处 R =100x= 0.55,

26、 /?。=1254.2m°180x1254.2八2.17 + 0.55f 1208+1254那么平均值分别为P = 1.36,九)=123 mm2由式 0.6U =叩2%(045 xI。-'° J(2 + 0.6P)7ZJq试A和式 Q、，=1 得施筋间距为 hSv确定箍筋间距Sv的设计值还应考虑？公路桥规？的构造要求。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二1300mm范围内，箍筋间距最大为100mm。耗筋 构造要求箍筋的间距不应大于梁高的1/2且不大于400mmo取 Sv = 40()/? <h = 650?z 及 400mm,满

27、足标准要求。2箍筋配筋率心金=以仙 =。4%>牌=。2%班如5钢筋 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S, =100"，此后至跨中截面统一的箍筋间距取 =400m。5弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架架立钢筋HRB335为±22,钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离 as =56mm，那么混凝土保护层厚度C=30mm,弯起钢筋的弯起角度为45°,弯起钢筋末端与 架立钢筋坪接。现拟弯起N1 N4钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的九以及支座中心距离 出，分配剪力计算值岭历，所需的弯起钢筋面积4伽值列入下表：第一排弯起钢筋对支座而

28、言的末端弯折点应位于支座中心截面处。弯起钢筋弯起南为45°，那么第一排弯起钢筋（2N4）的弯起点1距支座中心距离为1139。弯起钢筋与梁纵轴线交点1距支座中心距离为1139 - 650-（30 + 31.6x1.5） = 566.4m。第二排钢筋（2N3）,可得：弯起钢筋2N3弯起点2距支座中心距离为1139+1107 = 224&，以。弯起钢筋与梁纵轴 线交点2'距支座中心距离为2246- 650一（30 + 31.6 x 2.5） = 1705mm第三排（2N2）弯起钢筋，可得：弯起钢筋弯2N3起点3距支座中心距离为1139 +1107 +", =333

29、3如。弯起钢筋与梁纵轴线交点3'距支座中心距离为3333 650 （30 + 31.6 x 3 + 20.5 x 0.5） = 281 Stnm ；第四排（2N1）弯起钢筋，可得：弯起钢筋弯2N1起点4距支座中心距离为1139 +1107 + 1087 + /% =4399弯起钢筋与 梁纵轴线交点 4 距支座 中心距离 为4394-650-（30 + 31.6x3 + 20.5xl.5） = 3900 ；计算分配的剪力值气切，由比例关系计算可得: 易知Vv/jl =139.72AN ,那么所需提供的弯起钢筋的截面积（：A为1333 .33岭加fsd sin 45由比例关系得由比例关系得

30、4498 +650 1139 二 /腹4498 一 139.72其中0.4V '=139.72 KN,h/2 = 650 皿,4498 nvn为弯起钢筋的区段长。解得岭"=124.53RN ,那么，那么所需提供的弯起钢筋的截面积A屈)为fsd sin 45J 330 x 0.707fsd sin 45J 330 x 0.707g= 1333.334= 1333.33xl24.53 =7."分配给第三排弯起钢筋的计算剪力值气“3，由比列关系计算式可得:其中0.4U' = 139.72 KN,力/ 2 = 650,4498 nvn为弯起钢筋的区段长。解得气成=9

31、0.14WV,那么所需提供的弯起钢筋的截面积A奶为分配给第四排弯起钢筋的计算翦力值气膈，由比列关系计算式可得：其中0.4V'=139.72KN,h/2 = 650/皿?,4498nvn为弯起钢筋的区段长。解得 *4 =56.38k/V,那么所需提供的弯起钢筋的截面积(:A诂Q为弯起钢筋计算表弯起点12341139110710871066距支座中心距离xnvn)1139224633334399分配的计算翦力值V"kN)139.72124. 5390. 1456. 38需要的弯起钢筋面积Asbi(mm2)799712515522可提供的弯筋面积Axhi(nu?i2)1232123

32、2509509弯筋与梁轴交点到支座中心距离xe(m/n)566170528183900由表可知，原拟定的弯起钢筋N1的弯起点距制作中心的距离为4399小于 4498+650=5148mm, s所以第四根弯起钢筋全弯是正确的。按照计算芽力初步布置弯起钢筋如图3所示。梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图尺寸单位：mm,剪力单位：kN图4现在按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起点位置。由跨中截面弯 矩计算值Mm="Mdm='755.2KN m ,支点中心处Mo=/</o=O按式4x2)做出梁的计算弯矩包络图。在1/4L截面处，因 x = 4.875in, L = 19.

33、5/?, A/ 2 = 1755 .2KN - m 那么弯矩计算值为：与值=1369.2RM?相比，两者相对误差为3. 86%，故用上式来描述简支梁弯矩包络图 是可行的。各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力计算入下表:钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力梁区段截而纵筋有效高度A。(?)T形截面 类别受压区高度 x(mm)抗弯承载力M ”kNm)支座中心1点2装281254第一类15506.81点2点4装281238第一类29994.42点3点6装281223第一类4411464.43点4点iifLlf6 曲 28+2斐 181216第一类501652.34点梁跨中1151156ffi28+2f

34、fil81208第一类561835.2x其中抗弯承载力的计算公式为Mui =九&(如-寸)将上表中的正截而抗弯承载力.在图中用各平行线表示出来，它们与弯矩包络图的交 点分别为i、j、k、/、m. n ,以各值代入式M (l,x = M dJ,2()中，可求得 m、I、奴 / 到跨中概面距离 x 值。xm = 8225nun , xt =6419/w/n , xk,Xj = 2361 nun。现在以图4所示弯起钢筋弯起点初步位置来逐个检查是否满足？公路桥规？的要求。第一排弯起钢筋(2N4)：其充分利用点'7"的横坐标x = 649mm,而2N4的弯起点1的横坐标易=9750 -1139