結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計鋼筋混凝土簡支T形梁橋一片主梁設(shè)計

1、 結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計任務(wù)書 普通鋼筋混凝土t梁一、設(shè)計題目：鋼筋混凝土簡支t形梁橋一片主梁設(shè)計。二、設(shè)計資料 1、某公路鋼筋混凝土簡支梁橋主梁結(jié)構(gòu)尺寸。 標準跨徑：20.00m； 計算跨徑：19.50m； 主梁全長：19.96m； 梁的截面尺寸如下圖(單位 mm)： 梁高1500。 2、計算內(nèi)力 （1）使用階段的內(nèi)力 t形梁截面尺寸 跨中截面計算彎矩（標準值） 結(jié)構(gòu)重力彎矩：m1/2恒=820.82+46=866.82 kn.m 汽車荷載彎矩：m1/2汽=549.29+46=595.29 kn.m 人群荷載彎矩：m1/2人=78.04 kn.m 1/4跨截面彎矩：（設(shè)計值） md.1/4=1

2、867.00 kn.m；（已考慮荷載安全系數(shù)） 支點截面彎矩 md0=0 kn.m, 支點截面計算剪力（標準值） 結(jié)構(gòu)重力剪力：v恒=162+46=208 kn; 汽車荷載剪力：v汽=129+46=175 kn; 人群荷載剪力：v人=18 kn; 跨中截面計算剪力（設(shè)計值） vj1/2=76.50kn；（已考慮荷載安全系數(shù)） 主梁使用階段處于一般大氣條件的環(huán)境中。結(jié)構(gòu)安全等級為二級。汽車沖擊系數(shù)1+=1.192.(2)施工階段的內(nèi)力 簡支梁在吊裝時，其吊點設(shè)在距梁端a=400mm處，而梁自重在跨中截面的彎矩標準值結(jié)構(gòu)重力剪力：mk.1/2=585.90kn.m,在吊點的剪力標準值結(jié)構(gòu)重力剪力：

3、v0=110.75kn.m。 3、材料 主筋用hrb335級鋼筋 fsd=280 n/m；fsk=335 n/m。 箍筋用r235等級鋼筋 fsd=195n/m；fsk=235n/m;es=2.1×n/。 采用焊接平面鋼筋骨架混凝土為c30fcd=13.8n/m;fck=20.1n/m; ftd=1.39n/m; ftk=2.01n/m;ec=3.00×10n/m.三、設(shè)計要求1、 進行t形梁正截面設(shè)計計算；2、 進行t形梁斜截面設(shè)計計算；3、 進行t形梁的變形及裂縫寬度驗算；4、 計算書要程序分明，文字流暢，書寫工整，引出資料來源；5、 圖面整潔、緊湊，符合工程制圖要求。

4、四、提交成果1、 設(shè)計計算說明書；2、 一片t形梁配筋圖（2號或3號）。 結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計1、 計算跨中彎矩與支點截面剪力1) 跨中彎矩 計入沖擊系數(shù)時汽車荷載彎矩： 1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時作用效應(yīng)組合 2 作用短期效應(yīng)組合 3 作用長期效應(yīng)組合 由以上可得：，所以取2） 支點截面剪力計入沖擊系數(shù)時汽車荷載剪力：1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時作用效應(yīng)的基本組合 2 作用短期效應(yīng)組合 3 作用長期效應(yīng)組合 由以上可得：，所以2、 已知設(shè)計數(shù)據(jù)已知鋼筋混凝土簡支梁全長l=19.96，計算跨徑l=19.50m。t形截面梁的尺寸如圖（a）所示，橋梁處于i類環(huán)境條件，安全等級為二級，=1。梁體采用c

5、30混凝土，軸心抗壓強度設(shè)計值=13.8mpa，軸心抗拉強度設(shè)計值=1.39mpa。主筋采用hrb335鋼筋，抗拉強度設(shè)計值=280mpa；箍筋采用r235鋼筋，抗拉強度設(shè)計值=195mpa。 簡支梁控制截面的彎矩組合設(shè)計值和剪力組合設(shè)計值:跨 中 截 面：，1/4跨 截 面：支 點 截 面：，3、 跨中截面受拉鋼筋計算1) 截面設(shè)計1 設(shè)： 則：2 判斷t梁類型 由于 故該t梁屬于第一類t形截面。3 求受壓區(qū)高度 整理得： 解得方程合適解為：4 求受拉鋼筋面積 現(xiàn)選擇鋼筋632+418，截面面積，分布如圖：混凝土保護層厚度取35mm>d=32mm及規(guī)范規(guī)定的30mm，鋼筋間橫向間距及，

6、故滿足要求。2） 截面復(fù)核已設(shè)計的受拉鋼筋中，632的面積為4862，418的面積的為1018，由圖可知：則實際有效高度：1 判定t形截面類型 由于，故屬于第一類截面。2 求受壓區(qū)高度 3 正截面抗彎承載力 所以正截面復(fù)核滿足設(shè)計要求。4、 腹筋設(shè)計 1) 截面尺寸檢查根據(jù)構(gòu)造要求，梁最底層鋼筋 232通過支座截面，支點截面有效高度為： 截面尺寸符合要求。2) 檢查是否需要根據(jù)計算配置箍筋 跨中截面： 支座截面：因，故可在梁跨中的某長度范圍內(nèi)按構(gòu)造要求配置箍筋，其余區(qū)段按計算配置箍筋。3) 計算剪力分配圖 支點處剪力計算值，跨中處計算剪力值。 計算剪力分配圖（尺寸單位：；剪力單位：）距支座中心

7、線為處的計算剪力值為： 其中由混凝土與箍筋承擔的剪力計算值為，由彎起鋼筋與斜筋承擔的剪力為，設(shè)置彎起鋼筋長度為4212mm。因為：所以：在長度范圍內(nèi)可按構(gòu)造要求布置鋼筋。同時，根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，在支座中心線向跨徑長度方向不小于1倍梁高范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為。4) 箍筋設(shè)計現(xiàn)采用直徑為的雙肢箍筋，箍筋截面積為：跨中截面：，支點截面：，則平均值為：，箍筋間距為： 取，則，且小于及，故滿足規(guī)范要求。綜合上述計算，在支座中心向跨徑長度方向的范圍內(nèi)，設(shè)計箍筋間距，爾后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取。5) 彎起鋼筋及斜筋設(shè)計設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋（hrb335）為22，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離，彎起

8、鋼筋的彎起角為，彎起鋼筋末端與架立鋼筋焊接?，F(xiàn)擬彎起鋼筋，計算，填入下表，彎起點1234（mm）1326129012761250距支座中心距離（mm）1326261638925142分配的計算剪力值（kn）209.78 181.09116.8453.29需要的彎筋面積（）14131220787359可提供的彎起面積（）16081068509509彎筋與梁軸交點到支座中心距離665199132954565按照計算剪力初步布置鋼筋如圖： 鋼筋彎起后相應(yīng)個正截面抗彎承載力梁區(qū)段截面縱筋有效高度形截面類別受壓區(qū)高度（）抗彎承載力支座中心點1447第i類20634.612點1429第i類411275.1

9、點1411第i類611859.434點1405第i類682058.54點跨中1398第i類742223.8現(xiàn)在以上圖所示彎起鋼筋彎起點初步位置來逐個檢查是否滿足公路橋規(guī)的要求第一排彎起鋼筋其充分利用點的橫坐標，而的彎起點的橫坐標，說明點位于點左邊，且，滿足要求。其不需要點的橫坐標，而鋼筋與梁中軸線交點的橫坐標，亦滿足要求。第二排彎起鋼筋其充分利用點的橫坐標，而的彎起點的橫坐標，說明點位于點左邊，且，滿足要求。其不需要點的橫坐標，而鋼筋與梁中軸線交點的橫坐標，亦滿足要求。第三排彎起鋼筋其充分利用點的橫坐標，而的彎起點的橫坐標，說明點位于點左邊，且，滿足要求。其不需要點的橫坐標，而鋼筋與梁中軸線交

10、點的橫坐標，亦滿足要求。第四排彎起鋼筋其充分利用點的橫坐標，而的彎起點的橫坐標，說明點位于點左邊，且，滿足要求。其不需要點的橫坐標，而鋼筋與梁中軸線交點的橫坐標，亦滿足要求。由上述檢查結(jié)果可知上圖所示彎起鋼筋彎起點初步位置滿足要求。在滿足規(guī)范對彎起鋼筋彎起點要求的前提下，使抵抗彎矩圖更接近彎矩包絡(luò)圖，在彎起鋼筋之間曾設(shè)直徑為的斜筋，如下圖： 梁彎起鋼筋和斜筋設(shè)計布置圖（尺寸單位： 彎矩單位：，剪力單位：）5、 斜截面承載力復(fù)核 1) 距支座中心處為處斜截面抗剪承載力復(fù)核1 選定斜截面頂端位置 ，則a：2 斜截面抗剪承載力復(fù)核 a處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下： a處正截面（主筋為），則實

11、際廣義剪跨比及斜截面投影長度分別為： 所以將復(fù)核的斜截面斜角為。斜截面縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率為： 箍筋的配箍率（取時）為： 與斜截面相交的彎起鋼筋有；斜筋有。則 故距支座中心為處的斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求。2） 圖示斜截面的復(fù)核1 選定斜截面頂端位置 ， 則a：2 斜截面抗剪承載力復(fù)核 a處截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計算如下： a處截面（主筋為），則實際廣義剪跨比及斜截面投影的長度為： 斜角：斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率為： 箍筋配箍率（取時）為 與斜截面相交的彎起鋼筋有，斜筋有。由以上復(fù)核可知該斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求。6、 t形梁的變形及裂縫寬度的驗算1) 已知

12、數(shù)據(jù)簡支梁吊裝時，其吊點設(shè)在距梁端a=400mm處，梁自重在跨中截面的彎矩標準值，吊點的剪力標準值。2) 施工吊裝時的正應(yīng)力驗算1 梁跨中截面的換算截面慣性矩計算 根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定計算得到梁受壓翼板的有效寬度為，而受壓翼板平均厚度為，有效高度。 由得： 得合適解為：故為第二類t形截面。這時應(yīng)由計算受壓區(qū)高度： 故 計算開裂截面的換算截面慣性矩為： 2 正應(yīng)力驗算吊裝時動力系數(shù)為1.2，則跨中截面計算彎矩為。則受壓區(qū)混凝土邊緣正應(yīng)力為： 則受拉鋼筋的面積重心處的應(yīng)力為： 最下面一層鋼筋重心距受壓區(qū)邊緣高度為，則鋼筋應(yīng)力為： 驗算結(jié)果表明，主梁吊裝時混凝土正應(yīng)力和鋼筋拉應(yīng)力均小于規(guī)范限值，所以吊點

13、位置可取在距梁端處。3） 裂縫寬度的驗算1 帶肋鋼筋系數(shù) 荷載短期效應(yīng)組合彎矩計算值為： 荷載長期效應(yīng)組合彎矩計算值為： 系數(shù) 系數(shù)2 鋼筋應(yīng)力的計算 3 換算直徑的計算因為受拉區(qū)采用不同的鋼筋直徑，所以取用換算直徑，則可得： 對于焊接鋼筋骨架4 縱向受拉鋼筋配筋率的計算 取5 最大裂縫寬度的計算 滿足要求。4） 梁跨中撓度的驗算 已知，。1 t梁換算截面的慣性矩和計算 由前面計算得梁跨中截面為第二類t形截面。 開裂截面的換算截面慣性矩為： t梁的全截面換算面積為為： 受壓區(qū)高度為： 全截面換算慣性矩為：2 計算開裂構(gòu)件的抗彎剛度全截面抗彎剛度： 開裂截面抗彎剛度： 全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩為： 全截面換算截面的面積矩為： 塑性影響系數(shù)為： 開裂彎矩為： 開裂構(gòu)件的抗彎剛度為：3 受彎構(gòu)件跨中截面處的長期撓度值短期荷載