结构设计原理课程设计 234.doc

目 录一 基本设计资料及设计要求……………………………………………………………..2二 正截面设计…………………………………………………………………………………….4 2.1 内力组合计算………………………………………………………………………………4 2.2 钢筋旋转………………………………………………………………………………………4 2.3 截面复核………………………………………………………………………………………5三 斜截面设计……………………………………………………………………………………..6 3.1 验算截面尺寸……………………………………………………………………………….6 3.2 核算是否需要根据计算配置箍筋…………………………………………………6 3.3 计算剪力图分配…………………………………………………………………………..6 3.4 箍筋设计………………………………………………………………………………………7 3.5 弯起钢筋设计………………………………………………………………………………8四 全梁承载力校核…………………………………………………………………………….13 4.1 选定斜截面顶端位置…………………………………………………………………13 4.2 斜截面承载能力复核……………………………………………………………………13 4.3 跨中截面所能承担的最大弯矩计算…………………………………………….14五 裂缝及变形验算……………………………………………………………………………..15 5.1 使用阶段裂缝宽度验算………………………………………………………………..15 5.2 挠度计算………………………………………………………………………………………15一、 基本设计资料及设计要求1、设计题目钢筋混凝土简支T形梁桥一片主梁设计。

2、设计资料（1）某公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸标准跨径：13.00m；计算跨径：12.50m；主梁全长：12.96m；梁的截面尺寸如下图（单位mm）：梁高h=1000mm，翼板有效宽度1200mm，翼板厚度100mm，腹板厚度180mm翼板厚度可以根据计算适当修改）（2）计算内力I类环境条件，安全等级为二级，冲击系数u=1.24跨中截面计算弯矩(标准值)恒载弯矩：M1/2恒＝462.5kNm；汽车荷载弯矩：M1/2汽＝439.5kNm；（未计入汽车冲击系数）人群荷载弯矩：M1/2人＝23kNm；支点截面计算剪力(设计值) V支=363KN跨中截面计算剪力（设计值） Vd1/2＝62kN V1/4按公式计算（3）材料主筋用HRB335级钢筋箍筋用R235级钢筋采用焊接钢筋骨架混凝土为C20（可以提高标号）3、设计要求⒈进行T形梁正截面设计计算、配筋；⒉进行T形梁斜截面设计计算、配筋；⒊进行T形梁的挠度及裂缝宽度验算，挠度不超过L/600,裂缝不超过0.2mm二、正截面设计2.1内力组合计算：弯矩组合设计值计算公式： 剪力组合设计值计算公式：2.1.1 弯矩组合设计值：跨中截面 Md，l/2 = 1.2×462.5+1.4×439.5+0.8×1.4×23=1196.06KN.m 1/4截面 Md，l/4 = 1.2×346.9+1.4×329.6+0.8×1.4×17.3=897.096KN.m2.1.2 剪力组合设计值：支点截面 Vd，0 = 1.2×363=435.6KN.m 跨中截面 Vd，l/2 = 1.2×62=74.4KN.m2.2 钢筋选择根据跨中界面正截面承载力极限状态计算要求，确定纵向受拉钢筋数量。

受压翼板的有效宽度取：1、 =L/3=12500/3=4167mm2、=1200mm(装配式T形梁，相邻两梁的平均间距为1200mm)3、=b+2 bh +12 =180+0+12×100=1380mm三者中最小值，即=1200mm拟采用焊接钢筋骨架配筋：设as=30+0.07×1000=100mm，则h0=1000-100=900mm h`f=100mm 翼缘计算宽度为b`f=1200mm首先选择界面类型：得γ0 Md≤fcdb`f h`f（h0- h`f/2）γ0 Md=1.0×1196.06=1196.06fcdb`f h`f（h0- h`f/2）=9.2×1200×100（900-50）=938.4×106γ0 Md＞938.4 故按Ⅱ第类T形梁计算确定混凝土受压区高度x：由γ0 Md=fcdbX(h0-x/2）+fcd(b`f－b) h`f（h0- h`f/2） 代入数据可解得合适的解 X=326 mm (﹥h`f=100mm，﹤ξb h0=504 mm)由式（3-43）求得As=(9.2×180×326+9.2×100×1020）÷280=5279 mm2选8Φ28+2Φ20，提供As=5554mm2，钢筋布成五层，每层两根，混凝土保护层厚度取30mm﹥d=28mm及附表1-8中规定的30mm，钢筋间横向间距Sn=180-2×30-2×31.6=56.8mm﹥40mm及1.25d=1.25×28=35mm 。

故满足构造要求 2.3 截面复核（1） 求实际有效高度h0已设计的受拉钢筋中，8Φ28的面积为4926 mm2 ，2Φ20的面积为628mm2 ，fsd=280MPa由图1-1钢筋布置图可求得as =30+2×31.6=93.2mm则实际有效高度h0=1000-93.2=906.8mm （2）判定T形截面类型由式（3-46）计算=9.2×1200×100=1.1 KN·m=（4926+308）×280=1.29 KN·m由于＜，故为第二类T形截面3）求受拉区刚度X由公式（3-43）fcdbX+fcdh`f（-b）= fsdAs，得 X=372.4 mm，满足h`f=100mm<ξb h0=504 mm4）正截面抗弯承载力将各已知值及X代入式（3-44）=fcdbX(h0-x/2）+fcd(b`f－b) h`f（h0- h`f/2）=9.2×180×370×（900-370/2）+9.2×（1200-180）×100×（900-100/2）=1237.8KN·m≥1196.06KN.m又ρ=As/bh0=2.7%＞ρmin =0.2%故截面复核满足要求 三、斜截面设计3.1 验算截面尺寸根据构造要求，梁最底层钢筋2Ф28通过支座截面，则支点截面有效高度为h0=1000-（30+31.6/2）=954.2mmγ0 Vd,0=1.0×363=363KN0.51×10-3bh0=392KN＞γ0 Vd,0所以该T形梁截面尺寸符合设计要求。

3.2 核算是否需要根据计算配置箍筋3.2.1 跨中截面：γ0 Vd,l/2=1.0×62=62KN0.50×10-3ftd bh0=0.50×10-3×1.06×180×954.2=91KN＞γ0 Vd=62KN3.2.2 支座截面：γ0 Vd,0=1.0×363=363KN0.50×10-3ftd bh0=0.50×10-3×1.06×180×954.2=91KN＜γ0 Vd=363KN因γ0 Vd,l/2（=62KN）＜0.50×10-3ftd bh0＜γ0 Vd,0（=363KN），故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置腹筋3.3 计算剪力图分配绘剪力图，如图1-2所示支点处剪力计算值，跨中处剪力计算值=91 KN的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得，为=12500/2×(91-62)÷(363-62)=602mm在长度内可按构造要求布置箍筋同时根据《公路桥规》规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于一倍梁高h=1000mm范围内，钢筋的间距最大为100mm距支座中心线的h/2处的计算剪力值（）由剪力包络图按比例求得，为 =339KN其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为0.6Q’j=203KN，应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最多为0.4Q’j=136KN，设置弯起钢筋区段长度为3500mm。

图1-2）3.4 箍筋设计采用直径为Φ8的双肢箍筋， ASV1=50.3，箍筋截面积ASV=nsvAsv1=2×50.3=100.6mm2在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置为计算简便按式(4-5)设计箍筋时，式中的斜截面内纵筋配筋百分率p及斜截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，计算如下：跨中截面Pl/2=100ρl/2=100×5554/(180×906.8)=3.3 ＞2.5 ，取Pl/2=2.5支点截面P0=100ρ0=100×1232/（180×954.2）=0.72则平均值分别为P=（2.5+0.72）÷2=1.61，h0=（906.8+954.2）÷2=930.5mm箍筋间距Sv==195mm取Sv=150mm，根据《公桥规》规定，制作中心至h/2=500mm范围内取Sv=100mmρk=%>ρsb min=0.18% 符合上述要求综合上述计算，在支座中心向跨径长度方向的1200mm范围内，设计箍筋间距=100mm，尔后至跨中截面统一的箍筋间距取150mm3.5 弯起钢筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋为Φ22，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离弯起钢筋的弯起角度为45°，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。

为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋的构造规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置，首先要计算弯起钢筋上、下弯点之间垂直距离 现拟弯起N1～N5钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离、分配的剪力计算值、所需的弯起钢筋面积列入表1中现将表1中有关计算如下：根据《公路桥规》规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯起点应位于支座中心截面处这时，为△ h1=1000-〔（30+31.6×1.5）+（44+25.1+31.6×0.5）〕=838mm弯筋的弯起角为45°，则第一排弯筋（2N5）的弯起点1距支座中心距离为838mm弯筋与梁纵轴线交点1′距支座中心距离为415mm对于第二排弯起钢筋，可得到△h2=801mm弯起钢筋（2N4）的弯起点2距支点中心距离为838+801=1639mm分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算可得到：(3500+500-838)/3500=/136 则=123KN 其中0.4Q’j=136KN；h/2=500mm；设置弯起钢筋区段长为3500mm所需要提供的弯起钢筋截面积（）为=906 mm2第二排弯起钢筋与梁轴线交点2’距支座中心距离为1248mm其余各排弯起钢筋的计算方法与第二排弯起钢筋计算方法相同表1弯起钢筋计算表弯起钢筋计算表弯起点123458388017647。