单跨11m简支空心板梁配筋设计

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学号07

"混凝土构造设计原理"课程设计题目单跨11m简支空心板梁配筋设计学院〔系〕：交通学院专业班级：工程构造分析1002班学生：翔指导教师：雷建平2013年1月7日..目录总说明21、标准及规22、横断面布置23、空心板截面尺寸3计算空心板截面几何特性31、毛截面面积计算32、毛截面重心位置33、毛截面惯性矩计算4三、梁力计算。41、永久作用效应计算4可变作用效应计算53、力组合8四、跨中截面纵向钢筋设计9截面设计92、截面复核11腹筋设计。121、弯矩图122、弯起钢筋123、箍筋设计13六、挠度和裂缝验算。141、弯曲裂缝宽度计算142、挠度计算153、预拱度设置18七、CAD制图························································简支空心板梁配筋设计总说明1、标准及规标准桥梁跨径：11m计算跨径：10.4m设计荷载：公路－II级桥面宽度：净13+20.50m构造重要性系数：1.0环境条件：Ⅱ类一期恒载qG1=10.4kN/m二期恒载qG2=5kN/m。可变作用按材料力学方法计算后,数值乘0.62。〔车道荷载见规〕规"公路工程技术标准"JTGB01-2003"公路桥梁设计通用规"JTGD60-2004〔简称"通规"〕"公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规"JTGD62-2004〔简称"预规"〕参考资料"构造设计原理"第二版〔人民交通2010.4〕主要材料混凝土：C40普通钢筋：主筋采用HRB400钢筋，其他用R235钢筋2、横断面布置3、空心板截面尺寸将板的横截面做成空心的称为空心板〔kongxingban)hollowslab〕。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便。空心板截面形状〔cm〕计算空心板截面几何特性1、毛截面面积计算2、毛截面重心位置截面有一铅直对称轴，其形心必然在这一对称轴上，因而只需确定形心在对称轴上的位置就能确定截面形心的位置。把截面看成矩形减去的局部，以底边作为参考轴，那么整个截面形心C的坐标为：3、毛截面惯性矩计算空心板截面对其重心轴的惯性矩为：〔用有限元软件计算得〕空心板截面对其中心轴的惯性矩为:〔用有限元软件计算得〕空心板截面的抗扭刚度可简化为下列图所示的箱型截面进展近似计算抗扭刚度为：梁力计算。1、永久作用效应计算〔1〕空心板自重：〔2〕桥面系自重所以空心板每米总重力为：由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算构造见下表作用种类作用/〔KN/m〕计算跨径/m作用效应-弯矩M/KN·m作用效应-剪力V/KN跨中1/4跨支点1/4跨跨中10.410.4140.61105.4654.0827.040510.467.650.726130G15.410.4208.21156.1680.0840.0402、可变作用效应计算设计荷载为公路—Ⅱ，车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值为：计算弯矩时：计算剪力时：〔1〕冲击系数计算〔其中，〕由于，，故可按下式计算汽车荷载的冲击系数：车道为单车道，取折减系数给出横向分布系数，m=0.62(2)可变作用效应计算计算车道荷载引起的空心板跨中及处截面的效应时，均布荷载标准值应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于影响线中一个最大影响线峰值处跨中截面按跨中弯矩影响线，计算得出弯矩影响线的面积为：沿桥垮纵向与位置对应的力影响线最大坐标值故得：剪力影响线面积：，故得：b、截面弯矩弯矩影响线的面积为：沿桥垮纵向与位置对应的力影响线最大坐标值故得：剪力影响线面积：，故：c、支点截面剪力考虑横向分布系数沿空心板跨径的方向的变化，均布荷载标准值应满布于使构造产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只能作用于相应影响线最大竖标处。荷载布置如下列图示：可变作用效应汇总表工程弯矩M〔〕剪力V〔kN〕跨中L/4处跨中L/4处支点车道荷载计入冲击系数459.47346.493.43146.9147.53、力组合按JTGD62-2004"公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规"应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进展效应组合，并用不同的计算工程。按承载能力极限状态设计时的根本组合表达式为：(2-6)式中：——构造重要性系数，本桥属大桥，=1.0；——效应组合设计值；——永久作用效应标准值；——汽车荷载效应〔含汽车冲击力〕的标准值。按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合:作用短期效应组合表达式：(2-7)式中：——作用短期效应组合设计值；——永久作用效应标准值；——不计冲击的汽车荷载效应标准值。作用长期效应组合表达式：(2-8)式中：——作用短期效应组合设计值；——永久作用效应标准值；——不计冲击的汽车荷载效应标准值。序号荷载类型弯矩M〔kN/m〕剪力V(kN)支点L/4跨中支点L/4跨中eq\o\ac(○,1)恒载0156.16208.2180.0840.040eq\o\ac(○,2)汽车载荷0346.4459.47147.5146.993.43eq\o\ac(○,3)=1.2eq\o\ac(○,1)+1.4eq\o\ac(○,2)0672.35893.11302.60253.71130.80eq\o\ac(○,4)=eq\o\ac(○,1)+0.7eq\o\ac(○,2)0398.64529.84183.33142.8765.40eq\o\ac(○,5)=eq\o\ac(○,1)+0.4eq\o\ac(○,2)0294.72392.0139.0898.837.38四、跨中截面纵向钢筋设计1、截面设计由持久状况承载能力极限状态要求的条件来确定受力主筋数量，空心板截面可换算成等效工字形截面来考虑。换算原那么是面积相等、惯性矩一样，空心板中面积及惯性矩与工字形截面开口局部面积和惯性矩一样。即：2，解得：，因此，等效工字形截面的上下翼缘板厚度为：，腹板厚度为：〔1〕判断T型截面的类型取，那么截面有效高度跨中截面的最大计算弯矩混凝土采用C30，混凝土强度设计值故属于第二类T型梁。〔2〕求受压区高度x由公式可得到整理后可得：解得适宜的解为：(3)求受拉区钢筋面积选用HRB400钢筋，=330，选择10根HRB400、25mm的钢筋，钢筋面积为4908mm2.混凝土保护层厚度，，取那么有效高度，钢筋净距满足要求。2、截面复核已设计的受拉钢筋中，钢筋面积为4908mm2，，钢筋重心到截面受拉边缘距离，有效高度。判断T形截面类型由公式，由于，故为第二类T形截面。求受压区高度由公式可得：整理可得：解得(3)正截面抗弯承载力又，故截面复核满足要求。腹筋设计。1、弯矩图。的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得：即在此区段不需要进展斜截面承载力计算。2、弯起钢筋弯筋上下弯点之间的垂直距离575mm距支座中心距离575mm分配的计算剪力值150需要的弯筋面积970可提供的弯筋面积982(2根直径25mm的HRB400钢筋)弯筋与梁轴交点到支座中心距离2653、箍筋设计。抗剪力计算上限值：=30M=302.60KN〔1〕上限，检验截面尺寸，=1.0×302.60=302.60KN0.5110-3=0.5110-3334655=611KN>故符合要求下限，检查是否需要根据计算配置箍筋=302.60KN〔=1〕,>1.250.510-3=1.250.510-31.39334655=190KN不满足按构造要求配筋。(3)箍筋构造取R235钢筋Φ8的双肢箍筋。箍筋截面积，=250.3=100.6mm2箍筋的间距不应大于400mm且不大于0.5h，那么取100mm，ρsv=Asv/bsv=100.6/〔334×100〕=0.301%>ρmin(R235时为0.18%)箍筋布置采用等距离布置。现取以及，但ρsv=Asv/bsv=100.6/〔334×300〕=0.1003%<ρmin(R235时为0.18%),不满足规，取sv=250mm计算ρsv=100.6/〔334×250〕=0.1204%>0.18%且小于1/2h和400m.综上所述，在支座附近700mm围，设计箍筋间距为100mm。其余区段箍筋间距为250mm，采用直径为8mm的双肢箍筋。注：根据构造要求近梁端第一根箍筋设置在距端面一个混凝土保护层厚度距离处。挠度和裂缝验算。1、弯曲裂缝宽度计算式中——钢筋外表形状系数，对于带肋钢筋，=1.0；——作用〔或荷载〕长期效应影响系数，其中分别为按照作用〔或荷载〕长期效应组合和短期效应组合计算的力值〔弯矩或轴向力〕；——与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时，=1.15，其他受弯构件=1.0；——钢筋应力，按计算；d——纵向受拉钢筋直径〔mm〕；——纵向受拉钢筋配筋率；对钢筋混凝土构件，当，取——构件受拉翼缘宽度；——构件受拉翼缘厚度作用〔或荷载〕短期效应组合计算的轴向弯矩值。〔1〕钢筋应力的计算"预规"小于0.6%取0.6%,1.74%>0.6%,取1.74%〔2〕短期静活载作用下的弯曲裂缝宽度〔3〕长期荷载作用下的弯曲裂缝宽度由此可见，弯曲裂缝宽度在短期、长期荷载作用下均满足要求。2、挠度计算荷载短期效应作用下的跨中截面挠度按下式近似计算：〔1〕T形梁换算截面的惯性和计算截面类型的判断由代入数据，属于第二类T型梁，这时受压区高度x可由规中公式求得，开裂截面的换算截面惯性矩为T梁的全截面面积A0为受压区高度x为全截面换算惯性矩为〔2〕计算开裂构件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开裂构件的抗弯刚度为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=