课程设计装配式钢筋混凝土简支形梁桥主梁

混凝土结构设计计课程设计计――装配式钢筋筋混混凝土简支支支T形梁桥主主梁梁指导教师：肖金金金梅班级：：：14土木工程6班学生姓名：邝佛佛佛伟设计时间：222017年5月1号题目：装配式钢钢钢筋混凝凝土简简支T形梁桥主主梁梁设计一、设计资料1、设计荷载：：：公路Ⅰ级，人群群荷荷载：3.5KKNN/m2。2、桥面净空：：：净－7+2××0..5主要尺寸标准跨径=2220m计算跨径=2000.500m梁长=20..966m3、材料规格混凝土C40HRB400钢钢钢筋，直径12mm以以下下者采用R235级钢筋梁横断面面图图（图1）（单位位：cm）Ⅰ类环境条件，安安安全等级级为一一级。4、设计规范《公路钢筋混凝凝凝土及预预应力力混凝土土桥涵涵设计规规范》（JTGD62--20044）5、桥梁横断面面面布置情况况((见图1)图2、T粱尺寸寸图（单单位：：mm）二、设计荷载1、承载能力极极极限状态下下，作作用效应应为：：跨中截面：截面：支点截面：2、施工期间，简简简支梁吊吊点设设在距梁梁端，梁梁自重在在跨中中截面引引起的的弯矩。3、使用阶段，TT梁跨中截截面面汽车荷荷载标标准值产产生的的弯矩为为（未未计入冲冲击系系数），人人群群荷载产产生的的弯矩为为，永永久作用用产生生的弯矩矩为。三、设计内容截面尺寸拟定（参参照已有的设设计资料或见见图2）；跨中截面正截面面面强度计计算及及复核（选选择择钢筋并并复核核截面强强度）；；斜截面强度计算算算及复核核（剪剪力钢筋筋设计计及截面面复核核）；裂缝及变形计算算算；绘制钢筋图，编编编制钢筋筋明细细表、总总表。四、主要参考资资资料1、《公路路路钢筋混混凝土土及预应应力混混凝土桥桥涵设设计规范范》(JTGDD662-220004）人民交通通出出版社，200442、公路桥涵标标标准图《装装配配式钢筋筋混凝凝土T形桥梁》T形梁截面面尺尺寸（图2）（2000）3、贾艳敏主编编编《结构设设计计原理》，人民交通通出出版社，200444、《公路钢筋筋筋混凝土及及预预应力混混凝土土桥涵设设计规规范》（JJTTGD6600-200044），人民交交通通出版社社，20044取值分组情况：：：1-9号b=18800mmHH=122000mm10--188号b=18800mmHH=133000mm19--277号b=18800mmHH=144000mm288-36号b=20000mmHH=122000mm37--455号b=20000mmHH=133000mm46--555号b=20000mmHH=144000mm解：1，截面尺尺尺寸拟定定设腹腹腹板宽度度：b=18800mm，T形截面梁梁高高：H=144000mmm由图图图2所示T形截面受受压压翼板的的厚度度尺寸，得得平平均厚度度故受压翼板的有有有效宽度度（图3钢钢钢筋布置置图中中，15800mmm为预制梁梁翼翼板宽度度）2，跨中截面面正正截面强度度度计算及及复核核（1）截面面设计1）因保护层厚厚厚度，设aS=1300mmm则截面有有有效高度度：h0=140000-1330==12770mmm跨中截面面面弯矩计计算值值：判定T形截面类类型故属于第一类TTT形截面求受压区高度4）求受拉钢筋筋筋面积As将各已知值值及及x=688mmm代入，得现选择钢筋筋为为8Φ28+4Φ25，截面面面积积为As=668890mmm22。钢筋叠叠高高层数为为6层。混凝土保护护层层厚度取35mmm>>d=228mmm，及规定定的30mm，钢筋间间横横向净矩矩Sn=18880－2×28－2×31.66==61mmm>>40mmm，及1.255dd=1..255×28=3355mm故满足构造造要要求。图3钢筋布置图(尺寸单位：mm)（2）截面复复核图3钢筋布置图(尺寸单位：mm)已设设设计的受受拉钢钢筋中，8Φ28的面积为49266mmm2,4Φ22的面积为19644mmm2，。可求的aSSS为：则实际有效高高高度：1）判定定定T形截面类类型型由于于于，故为第第一一类T形截面。2）求受受受压区高高度x3)正截面受弯弯承承载力由求得正正截截面抗弯弯承载载力为：故截面复核满足足足要求。3，斜截面强度度度计算及复复核核（1）腹筋设设计1）截面尺寸检检检查根据构造造造要求，梁梁最最底层钢钢筋2Φ28通过支座座截截面，支支点截截面有效效高度度截面尺寸符合合合设计要求求。检查是否需要根根根据计算算配置置箍筋跨跨跨中段截截面支支支座截面因因因，故可在在梁梁跨中的的某长度范围内按构构构造配置置箍筋筋，其余余区段段应按计计算配配置腹筋筋。3）计算剪力图图图分配在图4所示示的剪力包络络络图中，支支点点处剪力力计算算值，跨中处剪力力力计算值值的截面矩跨中截截截面的距距离可可由剪力包络图图图按比例例求得得在l1长度内可可按构构造要求求布置箍箍筋。同时，根根根据《公公路桥桥规》（JTGDD62--20004）规定，在在在支座中中心线线附近h/2==6650mmm范范范围内，箍箍筋筋的间距距最大大为100mmm。距支座中中中心线h/2处的计算算剪剪力值V’，由剪力力包包络图按按比例例求得其中应由由由混凝土土和箍箍筋承担担的剪剪力计算算值至至少为；应应由由弯起钢钢筋（包包括斜筋筋）承承担的剪剪力计计算值最最多为为，设置弯弯起起钢筋区区段长长度长度度为45055mmm（图4）图4计算剪力分配图（尺寸单位：mm；剪力单位：kN）图4计算剪力分配图（尺寸单位：mm；剪力单位：kN）4)箍筋设计采用直经为为88mm的双肢箍箍筋筋，箍筋筋截面面积。在等截面钢钢筋筋混凝土简简简支梁中中，箍箍筋尽量量做到到等距离离布置置。为计计算简简便，斜斜截面面内纵筋筋配筋筋百分率p及截面有有效效高度h0可近似按按支支座截面面和跨跨中截面面的平平均值取取用，计计算如下下：跨中截面取支点截面则平均值分别为为为箍筋间距Sv计计计算为：：确定箍筋间距SSSv的设计值值尚尚应考虑虑《公公路桥规规》（JTGDD62--20004）的构造造要要求。若箍筋筋筋间距计计算值值取Sv=4000mmm≦1/2hh==7000mmm及400mmmm，是满足足规规范要求求的，但但采用Φ8双肢箍筋筋，箍箍筋配筋筋率（R235钢筋筋筋时），故故不不满足规规范规规定。现现取SSv=2500mmm计算箍箍筋筋配筋率率ρSV=0.2222%>00..18%%，且且小于1//22h=77000mm和400mmmm。综合上述计算，在在支座中心向向跨径长度方方向的14000mm范围围内，设计箍箍筋间距Sv=100mmm；而后至至跨中截面统统一的箍筋间间距取Sv=250mmm。弯起钢筋及斜筋筋筋设计设焊接钢筋骨架架架的架立立钢筋筋为2Φ22，钢筋筋重重心至梁梁受压压翼板上上边缘缘距离。弯起钢筋的弯起起起角度为45°，弯起钢钢筋筋末端与与架立立钢筋焊焊接。为为了得到到每对对弯起钢钢筋分分配的剪剪力，要要由各排排弯起起钢筋的的末端端点应落落在前前一排弯弯起钢钢筋弯起起点的的构造规规定来来得到各各排弯弯起钢筋筋的弯弯起点计计算位位置，首首先要要计算弯弯起钢钢筋上、下下弯弯点之间间垂直直距离现拟弯起N1----N5钢筋，计计算算的各排排弯起起钢筋弯弯起点点截面的的以及及至支座座中心心距离、分分配配的剪力力计算算值、所需需的的弯起钢钢筋面面积值列入入表1.表1弯起钢筋筋计计算表弯起点1234512301199116711361104矩支座中心距离离离12302429359647325836分配的计算剪力力力值164.37142.8694.2046.840.73需要的弯起面积积积9398165382684可提供的弯起面面面积弯筋与梁轴交点点点到支座座中心心距离（mmmm）6121843301442095345根据《公路桥规规规》（JTGDD62--20004）规定，简简简支梁的的第一一排弯起起钢筋筋（对支支座而而言）的的末端端弯折点点应位位于支座座中心心截面处处。这这时计算为为：：所需要提供的弯弯弯起钢筋筋截面面Vsb1为：其中弯起的弯起角为为为45°，则第一一排排弯筋（2N5）的弯起起点1距支座中中心心距离为12300mmm。弯筋与与梁梁纵轴线线交点点1‘距支座中中心心距离为为：对与第二排弯起起起钢筋：：弯起钢筋（2NNN4）的弯起起点2距支点中中心心距离为:分配给第二排弯弯弯起钢筋筋的计计算剪力值Vsb2，由比比例例关系计计算：：得VVVsbi=11442.886kkN其中，，设置弯弯弯起钢筋筋区段段长为40500mmm。所需要提供的弯弯弯起钢筋筋截面面Vsb2为：第二排弯起钢筋筋筋与梁轴轴线交交点2´距支座中中心心距离为为：其他各排弯起钢钢钢筋的计计算方方法与第第二排排弯起钢钢筋计计算方法法相同同。由表1可见，原原拟定定弯起钢钢筋的弯弯起点点距支座座中心心距离为为，已已大于，即即在在欲设置置弯筋筋区域长长度之之外，故故暂不不参加弯弯起钢钢筋的计计算，图6中以截断断钢筋表示示，但在实实际工程中中，往往不不截断而弯弯起，以加加强钢筋骨骨架施工时时的刚度。按照计算剪力初初初步布置置弯起起钢筋如如图6。现在按照同时满满满足梁跨跨间各各截面和和斜截截面抗弯弯要求求，确定定弯起起钢筋的的弯起起点位置置。由由已知跨跨中截截面弯矩矩计算算值，支点点中中心处，按按式式作出梁的的计计算弯矩矩包络络图（图6）。在截面面处处，因，则则弯弯矩计算算值为为:表2钢筋弯起起后后相应各各正截截面受弯弯承载载能力梁区段截面纵筋有效高度h0（mm）T形截面类别受压区高度x（mm）抗弯承载力Muuui（kN·mm）支座中心--111点2Φ281349第一类145531点--2点4Φ281333第一类2810872点--3点6Φ281318第一类4115673点--4点8Φ281302第一类5520634点--N1钢钢筋筋截断处8Φ28+2ΦΦ2251287第一类662436N1钢筋截断处处处--梁跨中8Φ28+4ΦΦ2251276第一类772805将表2的正截面面受弯弯承载能能力Mui在图6上用各平平行行直线表表示出出来，它它们与与弯矩包包络图图的交点点分别别为i、j、…、q，并以各各Mui值代入入中，可可求得i、j、…、q跨中截面面距距离x值（图6）。现在以图6中所所所示弯起起钢筋筋弯起点点初步步位置，来来逐逐个检查查是否否满足《公公路路桥规》（JTGDD62--20004)的要求。第一排弯起钢筋筋筋（2N55）：其充分利用点“m”的横坐标标,而的弯起点点1的横坐标标，说说明1点位于m点左边，且且且，满足要要求求。其不需要点“nnn”点的横坐坐标标，而钢筋与与梁梁中轴线线交点点的横坐标标，满满足要求求。第二排弯起钢筋筋筋（）：其充分利用点“l”的横坐标标,而的弯起点点2的横坐标标,且，满足要求。其不需要点“mmm”点的横坐坐标标，而钢筋与与梁梁中轴线线交点点的横坐标标，满满足要求求。第三排弯起钢筋筋筋（）其充分利用点“k”的横坐标标,而的弯起点3的横坐标标,且，满足要求。其不需要点“lll”点的横坐坐标标，而钢筋与与梁梁中轴线线交点点的横坐标标，满满足要求求。由上述检查结果果果可知图6所示弯起起钢钢筋弯起起点初初步位置置满足足要求。由钢筋弯起点形形形成的抵抗抗弯弯矩图远远大于于弯矩包包络图图，故进进一步步调整上上述弯弯起钢筋筋的弯弯起点位位置，在在满足规规范对对弯起钢钢筋弯弯起点要要求前前提下，使使抵抵抗弯矩矩图接接近弯矩矩包络络图；在在弯起起钢筋之之间，增增设直径径为16mm的斜筋（图图7），即为为调调整后主主梁弯弯起钢筋筋、斜斜筋的布布置图图斜截面抗剪承载载载能力的的复核核选选选定斜截截面顶顶端位置置由由由图7（b）可得到到距距支座中中心为为处截面的的横横坐标，正正截截面有效效高度度。现取斜斜截截面投影影长度度，则得到到选选择的斜斜截面面顶端位位置（图8），其横横坐标。7)斜截面受剪剪承承载力复核核核A处正截面上上的的剪力Vx及相应及及的的弯矩Mx计算如下下：：A处正截面有有效效高度（主主筋为），则则实际广广义剪剪跨比m及斜截面面投投影长度c分别为：：将要复核的斜截截截面是图8中所示AA’斜截面，斜斜斜角：斜截面内纵向受受受拉主筋筋，相相应的主主筋配配筋率为为：箍筋的配筋率（取取时）为：与斜截面相交的的的弯起钢钢筋有有;斜筋有。按规定的单位要要要求，则则得到到AA’斜截面抗抗剪剪承载力力为：：故距支座中心为为为h/2处的斜截截面面抗剪承承载力力满足设设计要要求。4，裂缝及变形形计计算施工吊装时的正正正应力验验算1）梁跨中截面面面的换算截截面面惯性矩矩计算算根据《公路桥规规规》（JTGDD62--20004）规定计计算算得到梁梁受压压翼板的的有效效宽度为为，而而受压翼翼板平平均厚度度为1120mmm。有有效高度度。由式计算截面混混混凝土受受压高高度为：：得到故为第二类T形形形截面。这时，换算截面面面受压高高度x为故则计算开裂截面面面的换算算截面面惯性矩矩为：：正应力验算吊装时时时动力系系数为为1.2（吊装时时主主梁超重重），则则跨中截截面计计算弯矩矩为。得受压区混凝土土土边缘正正应力力为：得受拉钢筋的面面面积重心心处的的应力为为：最下面一层钢筋筋筋重心距受受压压边缘高高度为为，则钢筋筋应应力为：：验算结果表明，主主梁吊装时混混凝土正应力力和钢筋拉应应力均小于规规范限值，故故可取吊点位位置为距梁端端处。裂缝宽度的验算算算1）系数带肋钢筋筋筋荷载短期效益组组组合弯矩矩计算算值为：：荷载长期效益组组组合弯矩矩计算算值为：：系数对于非板式受弯弯弯构件系系数2）钢筋应力的的的计算3）换算直径因为受拉区采用用用不同的的钢筋筋直径，按按要要求，应取取换换算直径径，则则可得到到对于焊接钢筋骨骨骨架4）纵向受拉拉钢钢筋配筋率率率取。5）最大裂缝宽宽宽度由