设计答辩演示课件

1、土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组我们的未来从这里开始欢迎大家共同探讨路桥六班混凝土实验梁设计07级路桥006班设计组全体成员共16人组 长：张天予，对设计全盘负责，并组织设计组成员多次讨 论，选定方案副组长：侯 峰，参与设计思路的讨论与PPT的具体制作组 员：肖凯东 周名博 李志，参与设计思路的讨论、 具体的设计计算 董文专，参与设计思路的讨论，PPT的制作与图纸绘 制 胡 植，参与设计思路的讨论与PPT的具体制作 陈小龙 贺志军 陈伟 刘闽 汪鹏 陈耒 谭利 李正康 吴成玉，参与设计思路的讨论土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组实验梁的尺寸： 宽度b=12

2、0mm，高度h=200mm，L=2.1m，计算长度L=2.0m提供的材料： 钢筋：HRB33512 R235 6 混凝土：C35土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组混凝土配合比设计加载方式： 按正截面破坏实验进行加载，直接加载在实验梁中间的两个力间距最大为1.5m。 我们希望尽量增大实验梁的承载力，根据结构力学及相关原理（在一定范围内，在相同截面及布筋的情况下，直接加载在实验梁上的两个力间距越大，实验梁的承载力越大）。 考虑到压力机分配梁的尺寸及实验室老师的相关要求。 因此，我们将直接加载在实验梁中间的两个力间距取为1m。 土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组详

3、细加载图土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组实验梁自重分析 根据混凝土的配合比设计（实验梁体积V=50.4L）： 实验梁混凝土中各材料的实际用量为：水泥：18.14kg，水：9.07kg，砂：27.72kg，石：64.66kg将上述各材料的质量相加得到实验梁中的混凝土质量M=119.59kg； 再根据施工的经验，保守的估计实验梁钢筋骨架的质量m=20kg。则实验梁的自重G=(M+m)g1.37kN. 而我们设计的实验梁在扣除自重的影响下，最大承载力Pmax=54.85kN. 实验梁自重G与最大承载力Pmax相比G/Pmax=2.5%，在实验要求和精度有限的条件下，可以忽略自重所

4、产生的影响。土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 另外，在测量各级加载下实验梁跨中截面挠度时，由于实验条件有限，实验梁是先固定在支座上，再放置跨中截面位移计。实验梁自重产生的短期挠度，在放置位移计之前就已经产生，故实验中测得的跨中截面挠度已经扣除了自重所产生的影响！综上所述，我们设计组认为： 实验梁自重对实验结果确实产生一定的影响，但在我们的实验条件和测量精度下，完全可以忽略自重所产生的影响，大大简化设计和计算。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004） 参考规范：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 3.按照结构力学原理，根据实验梁在

5、实验中破坏前的最大荷载Pmax和实验梁的剪力示意图，求出实验梁剪弯段的抗剪承载力设计值V； 4.根据实验梁的剪力图和剪弯段的抗剪承载力设计值V，按规范的构造要求，确定实验梁腹筋的布置； 5.根据实验梁腹筋的布置，在剪弯段进行斜截面的抗弯承载力M和抗剪承载力V的复核；土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组1.按规范计算实验梁纯弯段的各项参数 土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组设计结果分析：根据规范可得：开裂截面换算截面各系数： 换算截面受压区高度：换算截面面积：换算截面惯性矩：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组x为全截面换算截面受压区高度I0为全

6、截面换算截面惯性矩h0i为第i排受拉钢筋形心到实验梁上边缘的距离x为全截面换算截面受压区高度I0为全截面换算截面惯性矩土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组实验梁在第阶段工作时，混凝土下边缘没有开裂，实验梁处于弹性工作状态：L为实验梁的计算长度B0为全截面的抗弯刚度，B0=0.95EcI0土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组详细计算 x为全截面换算截面受压区高度 I0为全截面换算截面惯性矩 跨中截面的挠度： 受拉区钢筋拉应力:si，上边缘混凝土压应力：c，跨中截面挠度：y的计算方式均与实验梁在第阶段工作时的计算方法相同。 Icr为开裂截面换算截面的惯性矩 x为开裂

7、截面换算截面受压区高度土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组实验梁第阶段末时是混凝土下边缘刚开裂的瞬间，实验梁正截面弯矩M等于开裂弯矩Mcr：Icr为开裂截面换算截面的惯性矩x为开裂截面换算截面受压区高度h0i为第i排受拉钢筋形心到实验梁上边缘的距离土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组实验梁在第、阶段工作时，混凝土带裂缝工作，实验梁处于弹塑性工作阶段：Icr为开裂截面换算截面的惯性矩x为开裂截面换算截面受压区高度4.通过以上表格，可以得到实验梁设计的理论计算结果曲线图：从图上看出：在实验梁开裂时，荷载挠度线发生了明显的转折。土木工程学院 07级路桥006班 混凝土

8、实验梁设计组从图上看出：在实验梁开裂时，受拉区裂缝处钢筋应力突然增加，这是因为在混凝土开裂处，混凝土的应力转移到钢筋上造成的。土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 由于时间仓促，设计中难免存在诸多不足，希望大家多多指正。实验的结果并非重要的事，重要的是我们曾经努力过！土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 1.根据规范假设纯弯段受拉钢筋的布置，求纯弯段正截面的抗弯承载力M： 根据规范要求: 受拉钢筋最小配筋率min=0.24%(0.2和45ftd/fsd中的较大值)；土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组受拉钢筋最大配筋率： 参考规范，考虑到钢筋与混

9、凝土间的粘结滑移，我们实验梁内纵向受拉主筋只选择二级钢筋。 为了增大实验梁的承载力，每层钢筋尽量布满。 由于截面尺寸有限，为了满足规范中主钢筋净距和层与层净距Sn30mm(三层或三层以下Sn30mm和d)、保护层厚度c30mm的要求。正截面纵向受拉主筋可能的合理布置有三种：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 配筋率：受压区高度：正截面抗弯承载力：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组配筋率：受压区高度：正截面抗弯承载力：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组配筋率： 如果按单筋梁来计算：受压区高度：正截面抗弯承载力：土木工程学院 07级路桥006班

10、 混凝土实验梁设计组考虑混凝土受压性能要充分利用， 取=b，则：混凝土受压区高度达到最大值：故：受压钢筋面积As达到最小值： 如果按双筋梁来计算：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 2.按照结构力学的原理，根据纯弯段正截面抗弯承载力M和实验梁的弯矩示意图，求出实验梁在实验中破坏前的最大荷载Pmax： 画出实验梁在荷载作用下的弯矩示意图：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组由结构力学和上述的弯矩示意图可知： 实验梁未破坏前，纯弯段弯矩：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 3.按照结构力学原理，根据实验梁在实验中破坏前的最大荷载Pmax和实验梁的

11、剪力示意图，求出实验梁剪弯段的抗剪承载力设计值V： 画出实验梁在荷载作用下的剪力示意图：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 由结构力学和上述剪力示意图可知：实验梁破坏前，剪弯段剪力：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组故剪弯段抗剪承载力设计值V=27.42(kN) 4.根据实验梁的剪力图和剪弯段的抗剪承载力设计值V，按规范的构造要求，确定实验梁腹筋的布置： 根据规范要求： 所以，在实验梁剪弯段不会发生斜压破坏，并且需要根据计算配置箍筋。土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组 对于弯起钢筋，由于梁

12、高有限，弯起钢筋的水平投影较短，而且只能弯起一排钢筋，故弯起钢筋的抗剪作用在本实验梁中较小。考虑到简化设计计算，故在本实验梁中不配置弯起钢筋。 采用双肢箍筋，在剪弯段由箍筋承担全部剪力，根据实验梁剪力图，参考规范：箍筋间距：在支座中心向跨径方向长度不小于一倍梁高范围内，Sv100mm，满足规范要求；还考虑到近梁端第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层的距离处。考虑到构造要求，全梁统一取Sv=100mm，则：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组综上所述，可以确定混凝土实验梁的大致布筋图如下：土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组再根据相关构造要求，得到我们的详细布

13、筋图 5.根据实验梁腹筋的布置，在剪弯段进行斜截面的抗弯承载力M和抗剪承载力V的复核： 而根据结构力学和实验梁的弯矩图，剪弯段斜截面的弯矩M13.71kNm，所以在剪弯段，斜截面弯矩M斜截面抗弯承载力设计值M，故斜截面抗弯承载力满足要求。土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组斜截面抗弯承载力复核： 根据规范要求，实验梁斜截面抗弯承载力设计值：斜截面抗剪承载力复核： 在剪弯段，因为主筋的配筋率P不变，箍筋的配筋率sv不变，故按照规范要求，斜截面抗剪承载力： 而根据结构力学和实验梁的剪力图，剪弯段斜截面的剪力V27.42kN，所以在剪弯段，斜截面剪力V斜截面抗剪承载力设计值V，故斜截

14、面抗剪承载力满足要求。土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组C35混凝土配合比设计: 参考普通混凝土配合比设计规程（JGJ 552000）（1）确定配置强度（2）确定水灰比W/C(使用卵石：A=0.48，B=0.33)在干燥环境中，对于钢筋混凝土W/C0.65，所以取W/C=0.50土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组（3）确定用水量W0按塌落度要求35-50mm，卵石最大颗粒径20mm，则：W0=180kg（4）确定水泥用量C0（5）确定沙率Sp：按照规程，W/C=0.50，卵石最大粒径为20mm时，可取Sp=30%解得：G0=1283kg S0=550kg土木工程学院 07级路桥006班 混凝土实验梁设计组综上计算得：1m3混凝土的各材料用量为：水泥360Kg，水180Kg，砂550Kg，石子1283Kg.按计算配合比取样65L混凝土，则各材料的用量为：水泥