钢筋混凝土结构课程设计.docx
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钢筋混凝土结构课程设计
钢筋混凝土结构
课程设计
大连海事大学土木工程系09级一班王开儒学号:
2220092184序号:
16
一、设计任务书
(一)、设计题目:
钢筋混凝土三跨连续T形梁结构设汁。
(二)、设计资料
1.桥梁截面,跨径及桥宽
结构形式:
三跨连续T形梁(截面尺寸自行合理定义)
计算跨径:
m=19.6m
桥面净空:
10m
10m►!
I□]~~I1刁]~~I
2.设计荷载
公路-I级,釆用车道荷载,不计人群荷载等
荷载横向分布系数m=0.35
3.材料
混凝土:
主梁用C40混凝土,桥面铺装统一采用9cm厚细石栓与2cm耳沥青
栓组合,容重为25kN/m3,23kN/m3,
普通钢筋:
采用HRB335级和R235级钢筋;
4.材料性能参数:
(1)混凝土
强度等级为C40,主要强度指标:
强度标准值:
/ck=26.8MPa,A=2.4MPa
强度设计值:
/cd=18.4MPa,/(d=1.65MPa
弹性模量:
Ec=3.25xlO4MPa
(2)普通钢筋
a.纵向抗拉及构造普通钢筋采用HRB335,其强度指标
抗拉强度指标:
/;k=335MPa抗拉强度设计值:
念=280MPa
弹性模量:
耳错误!
未指定书签。
=2.0x105MPa
b.采用的R235钢筋,其强度指标
抗拉强度指标:
/;k=235MPa抗拉强度设计值:
/;d=195MPa
弹性模量:
氏错误!
未指定书签。
=2.1x105MPa
5.设计依据
(1)交通部颁《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004简称“规范”;
(2)交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004简称“公预规”;
(3)房屋建筑制图统一标准。
(三)、设计要求
1、结构计算书(详尽的计算过程,A4打印)
2、手绘结构图,2号图纸1张,包括如下内容
(1)主梁全梁纵向配筋图;
(2)弯矩包络图与抵抗弯矩图(可取对称结构);
(3)剪力包络图与计算剪力分配图;
(4)截面配筋图。
二、设计计算书
<-)拟定截面尺寸、荷载计算
桥体采用5片并列同等型号T型梁,假定边板截而形状和大小均与中板相同。
T型梁具体尺寸如下图所示
2000(1980)
按图式尺寸计算出梁的横截而积及加铺层横截而积:
梁的横截而积S=0.561nr,
细石磴加铺层S|=0.18加彳,
沥青混凝丄而层S-0.04加2,
自重产生的均布荷载:
g二工%・Si=25kN/m3X0.561+23kN/m3X(0.18+0.04)
m2=19.085kN/m,
根据《公路桥规》的规左和汁算跨径用线性内插法求得车逍集中荷载标准值Pk=238.4kN,车道均布荷载标准值qk=10.5kN/m,
车道均布荷载:
q=0.35qk=0.35x10.5kN/m=3.675kN/m,
车道集中荷载:
P=0.35Pk=0.35x259.6kN=83.44kN,
(二)作弯矩图、剪力图
I、弯矩包络图
1、作出恒载作用下的弯矩图;
3/2L
D
将第一跨等分为四份
恒载作用下的弯矩图(单位:
kN)
2、作出各跨分别承受活载时的弯矩图
均布活载作用在第一跨的弯矩图(单位:
kN-m)
均布活载作用在第二跨的弯矩图(单位:
kN・m)
均布活载作用在第三跨的弯矩图(单位:
kN-m)
集中活载作用在第一跨中点的弯矩图(单位:
kN・m)
集中活载作用在第二跨中点的弯矩图(单位:
kN5)
P=83.44kN
均布活载作用在第三跨的弯矩图(单位:
kN-m)
3、将梁的左半部分分为4等分,将每个等分点截面上的恒载弯矩值与所有活载正弯矩组合叠加,或所有活载负弯矩组合叠加,即得各截面的最大(小)弯矩值。
各点的最大最小弯矩值计算如下:
^mini=1-2x504.1-1.4x(17.6+30.7)=537
Mmml=1.2x549.9-1.4x(35.5+61.3)=524.ZkN・m
Mmg;=1.2x137.5-1.4x(52.9+92.0)=-35MkN・m
=1.2x(-733.2)-1.4x(94.1+70.9+163.5+122.7)=-151152kN・m
Mmin4=1.2x183.3-1.4x(35.3+35.3+61.3+61.3)=-5O.52kN・m
MmaxI=1.2x504」+l・4x(108・2+5・9+163・5+10・2)=1007・84kN・m
Mmax2=1.2x549.9+1.4x(129.4+11.8+327」+20・4)=1344・06kN•加
Mng=l・2x137.5+l・4x(61・8+17.6+81・8+30・6)=433・52kN・m
=1.2x(-733.2)+1.4x(23.5+40.8)=-789垃kN・m
Mmax4=1.2x183.3+1.4x(105.9+286.2)=768ZkN・m
4、将兔截而的最大弯矩值和最小弯矩值在同一图中,按同一比例用竖标表示。
并分别以曲线相连,即得弯矩包络图。
弯矩包络图(单位:
kN・m)
(二),剪力包络图
1,作出恒载作用下的剪力图:
2、作活载作用下A、B支座截而的剪力为最大的剪力图
均布活载作用在第一跨的剪力图(A支座剪力最大)(单位:
kN)
g=19.085kN/m
厂
1
10.4
50.2
I
【X
"〃2.1•“
集中活载作用在第一跨的剪力图(a支座剪力最大)(单位:
kN)
6.27
T
41.86
集中活载作用在第二跨的剪力图(b支座剪力最大)(单位:
kN)
集中活载作用在第三跨的剪力图(C支座剪力最大)(单位:
kN)
集中活载作用在第一跨中点时支座A的剪力最大,最大值为41.8kN:
支座B剪力最小,最小值为・50・2kn
集中活载作用在第二跨中点时支座B的剪力最大,最大值为41.8RN;支座A剪力最小,最小值为41.8
3、将恒载作用下的剪力值与各支座处的最大(最小)剪力值组合叠加就得到各支座截面最大(最小)剪力值,各截而的最大最小剪力计算如下:
VinaxA=1.2x149.6+1.4x(31.2+1.24-33.3+2.1)=274.44^
VminA=1.2x149.6-1.4X(3.6+6.2)=1652kN
VniaxfiA.=1.2x(-224.4)+1.4x(1.2+2.1)=-264.66kN
=1.2x(-224.4)-1.4x(40.84-3.6+50.0+6.2)=-410.12&N
吆询右=1.2x187.0+1.4x(6.0+36.0+10.4+41.8)=356.2SkN
VminB^=1.2x187.0-1.4x(6.0+10.5)=2013kN
vmax4=1.2x0+1.4x(6.0+0+10.4+41.8)=81.48kN
匕旗=l・2x0—l・4x(0+6・0+41・8+10.4)=81.48册
将各截而的最大剪力值和最小剪力值在同一图中,按同一比例用竖标表示。
并分别以直线相连,即得剪力包络图。
剪力包络图(单位:
kN)
从弯矩包络图中可知抗弯最不利截面为1/4L-1/2L间的某截面、L处、3/2L处,其中第一个最不利截面的弯矩值与1/2L处截面的弯矩值相差不大,可以把1/2L作为第一个最不利截面。
进行抗弯纵筋设计时把这三个截面分别作为控制截面进行设计。
从剪力包络图中可知抗剪的最不利截面为支座A处、支座B左和支座B右处截面。
进行抗剪腹筋设计时把这三个截面作为控制截面进行设计。
(三)抗弯控制截面的抗弯纵筋设计
第一跨1/2L处
I、截面设计
1、T形截面受压翼板有效宽度亿,
bf2=2000〃〃"
b;=b+2b,t+\2/1/=180+2x0+12x150=1980〃〃”故取有效宽度®=1980mm
2、判左T形截而类型
采用焊接钢筋卄架可设5=3O+O.O7h=3O+O.O7X1600=156mm
有效高度:
Ao=1600-156=1444mm
・・h,
f(dbth,(/?
0-—)=18.4X1980X150X(1444-150/2)=7481kN・m>M(=1368.5kN・m)
2
故属于第一类T形截而。
3、求受压区髙度
.Y
由式r.Md 136&5X106=18.4X1980x(1444--), 2 整理得: Q-2888a+75126=0, 解得: x=26mm 将x=26代入fcdbfx=化入,得受拉钢筋而积 选择6028钢筋人=3694〃〃/,布置为3层钢筋,每层2根。 保护层厚度取30mm>28mm(钢筋直径),则钢筋横向净距: S„=180-2X30-2X31.6=56.8>40mm及1.25X28=35mm,故此配置满足构造要求。 H、截面复核 as=30+1.5x31.6=77.4〃? 〃? 实际有效高度: 九=1600—77.4=1522.6 1•判泄T形截而类型 18.4x1980x150=5.46RN•m fsdAs=280x3694=1.034•加 可知fcdbfhf>fx(lAx,故为第一类T形截而 2•求受压区髙度x 由fcdb\fX=fsdAS得 抗弯承载力满足要求。 配筋率Q=TT=閔豐厂=1.44%>pn„n(=0.2%)bh{}180xl522.6 故截而复核满足要求。 第一跨L处(L处承受负弯矩,按矩形截面计算) Ix截面设计 1、假设^=150mm,则截而的有效髙度/? 0=1600-150=1450mm 2、求受压区高度 由式 1511.07X106=18.4X180x(1450-i), 2 整理得: x2-2900+912484=0, 解得: x=360mm>hf(=150mm) 3、受拉钢筋面积 将各已知值带入fc 选择6028钢筋人=4562加加2,布置为3层钢筋,每层2根。 保护层厚度取30mm>d(=22mm)及30mm,则钢筋横向净距: S/? =180-2X30-2X25.1=69.8>40mm及1.25X22=27.5mm,故此配置满足构造要求。 U、截面复核 1、ci=304-2x31.6=98.2m/r? $ 实际有效高度: h{)=1600-98.2=1501.8mm 2、求受压区髙度x 3、•正截而抗弯承载力 =18.4xl80x416x|1494.7-— I2) 抗弯承载力满足要求。 A4920 配筋率P=-rr=5=1・8%>pmin(=0.2%),故截而复合满足要求 b/i.180x1502 3 第二跨尹处 1、T形截面有效宽度bf Z? z/=|x19600=6533/nw bt2=2000〃〃” h(x=b+2bh+l2hf=180+2x0+12x150=1980mm 故取有效宽度Z? z=1980mm 2、判左T形截而类型 采用焊接钢筋件架可设匕=3O+O.O7h=3O+O.O7X1600=156mm 有效高度: /10=1600-156=1444mm £d乞也(人)一仝)=18.4X1980X150X(1444-150/2)=7481kN・m>M(T68.SlkNm)2 故属于第一类T形截而。 3、求受压区高度 y 由式 768.87X1O6=18.4X1980x(1444--), 2 整理得: X2-2888A+42929.3=0, 解得: x=14.7mm 将x=19代入fcdb,-x=futAs,得受拉钢筋而积 4-九Sx_$5 =18.4X1980x14.7=19127_2 280 选择6028钢筋人=1964咖2,布置为3层钢筋,每层2根。 保护层厚度取30mm>d(=25mm),则钢筋横向净距: S„=180-2X30-2X28.4=63.2mm>40mm及1.25X25=31.25mm,故此配置满足构造要求。 U、截面复核 as=30+1.5x28.4=72.6m 实际有效髙度: /? 0=1600-72.6=1527.4mm 1•判泄T形截而类型 仏b;h;=\&4x1980x150=5.46RN•m fsdAs=280x1964=0.55kN•m 可知fcdb,h,>fx 2、求受压区高度x 由fcd^fX=A得 =18.4x180=166/^A(=*血) 3、•正截而抗弯承载力 =18.4x180x166x1527.4一 166、 =793吃V・m>78%V・m 抗弯承载力满足要求。 A 配筋率八孟’ 1964 X1527.厂皿>必"協,故截面复合满足要 求 四)腹筋设计 0至;L处 2 1、截而尺寸检査 根据构造要求,梁最底层钢筋2628通过支座截而,支点截而有效髙度为: /? o=/7-30+—=1554・2〃〃" I2) 支座截面抗剪承载力: (0.51X10_3)74j^4=(o.51X10_3)V40x180x1554.2=902.4kN>rj/d(=277.\kN)截面尺寸符合要求。 2、检查是否需要需要根据讣算配苣箍筋: 支点处: (0.5x10"3=(0.5x10"3)x1-65x180x1554.2=230.8^/V 第一跨丄厶处: 2 (0.5xlQ^)ftdbh0=(0.5xW3)x1.65x180x1527.4=226.EkN 则有2(=4.84AW)<(0.5x0^t0(=277.W),故可在梁 跨中的某长度范国内按构造配置箍筋,苴余区段应按讣算配置腹筋。 3、计算剪力图分配 支点处: V.=讥。 =277.\kN 第一跨[厶处: V,..2=人匕2=4.84JW 根据《公路桥规》规左,在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高h=1600mm范围内,箍筋的间距最大为100mm。 距支座中心线h/2处的讣算剪力值由剪力包络图按比例求得,为: 277.1x19800一1600x(277.1一4.84) 19800 其中混凝上和钢筋承担的剪力讣算值至少0・6厂=153.06AV: 弯起钢筋承担的剪力计算值至多0.4厂=102.04吃V,根据比例可求得弯起钢筋区段长度为: 3710mm 由以上数据作出剪力分配图如下所示: 4、箍筋设计 采用8mm双肢箍,箍筋截而积: A刑=nA^=2x50.3=100.6mm P2/2=1・4 支座截面受拉钢筋配箍率: P()=0.44跨中处有效高度: /? ()=1475.2mm支座处有效髙度: /? 0=1554.2mm 由公式得箍筋间距Sv为: (V)2 S=a;&(0.56xl0f)(2+0®)石九九城 1.0’X1.FX(0.56X10")X(2+0.6X0.92)X顾X100.6x195x180x1514.7? 现拟弯起N1~N2钢筋,将讣算的各排弯起钢筋弯起点截而的△几以及距中心支座距离 分配的剪力计算值V如、所需的弯起钢筋而积A册值列入下表。 弯起钢筋计算表 弯起点 1 2 (mm) 1438.7 1407.1 距支座中心9^Xi(mm) 1438.7 2845.8 计算剪力值匕切(kN〉 102.04 84.8 需要的弯筋面枳Axbi(mm2) 687 571 吋提供的弯筋面ft! Asbi 1232 (2①28) 1232 (20)28) 弯筋与梁交点到丈斥中心距离兀(mm) 716.1 2154.8 各排弯起钢筋弯起后,相应的正截而抗弯承载力讣算如下表所示 钢筋弯起后相应各正截面抗弯承找力 梁区段 截面纵筋 有效高度 /? (>(mm) T形截面类别 受压区高度 X(mm) 抗弯承我力 Mui(kN-m) 支座中心-点 4628 1534 笫一类 25 1309.3 1点~2点 6628 1516 笫一类 37 1929.6 丄厶~厶处 2 1、截而尺寸检查 根据构造要求,梁最底层钢筋2628通过支座截而,支点截而有效髙度为: (1X> h.=h-30+—=1554.2mm I2) 支座截面抗剪承载力: (0.51x10_3)7<77^=(°・51x10_3)V40x180x1554.2=902.'kN>兀/(=414.\kN) 截而尺寸符合要求。 2、检查是否需要需要根据计算配置箍筋: 支点处: (0.5x10"3)扎叭=(0.5xl0"3)xl-65xl80x1554.2=2302kN 第一跨丄乙处: (0.5xl0~3)fldbhQ=(0.5x10-3)x1.65x180x1475.2=219.lkN 2 则有123.AkN)<(0.5x10一‘)心地0^.i(=414.IkN),故可在 梁跨中的某长度范闹内按构造配置箍筋,其余区段应按计算配宜腹筋。 3、计算剪力图分配 支点处: V.=必=414.IkN 第一跨! 厶处: V1;2=必2=123.4曲「 2 根据《公路桥规》规泄,在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁髙h=1600m范围内,箍筋的间距最大为100mm。 距支座中心线h/2处的讣算剪力值由剪力包络图按比例求得,为: r/,_Q一昵一V1/2)_414.1x19800一1600x(414.1一123.4)_沖“亠v===3yu.o/gv 119800 貝中混凝上和钢筋承担的剪力计算值至少0.6厂=234.4AV: 弯起钢筋承担的剪力计算值至多0.4K=156.2kN,根拯比例可求得弯起钢筋区段长度为: 5317mm 由以上数据作出剪力分配图如下所示: 4、箍筋设计 釆用8mm双肢箍,箍筋截面积: 九・=nA^=2x50.3=100.6/? ? /? /2 Pi/2=1・4 支座截面受拉钢筋配箍率: 几=0.44 跨中处有效高度: /? 0=1475.2mm 支座处有效髙度: /? 0=1554.2mm 4+044 平均值: p=——H=o.922 由公式得箍筋间距Sv为: a,近(0.56x1Of)(2+0.6〃)莎£几州 Sv= (V) 1.O'X1.FX(0.56XIO")X(2+0.6X0.92)X顷X100.6x195x180x1514.7? 弯起钢筋计算表 弯起点 1 2 (mm) 1438.7 1407」 距支座中心甌离兀(mm》 1438.7 2845.8 计算剪力(kN) 156.2 137.4 需要的弯筋面枳Axbi(mm2) 1052 925.4 町提供的弯筋面 1232 (2628) 1232(2①28) 弯筋与梁交点到支座中心距离兀;(mm) 716」 2154.8 各排弯起钢筋弯起后,相应的正截而抗弯承载力Muitr算如下表所示 钢筋弯起后相应各正截而抗弯承载力 梁区段 截面纵筋 有效高度 /? 0(mm) T形截而类别 受压区高度 x(mm) 抗弯承载力 (kN・m) 支座中心“点 2①28 1552 第一类 12 631.3 1点~2点 4628 1534 第一类 25 1309.3 则有2(=81・6上V)<(0.5XE)ftdb入<%Zo(=359.5AA)故可在梁跨中的某长度范国内按构造配置箍筋,其余区段应按讣算配置腹筋。 3、计算剪力图分配 支点处: V.==359.5吃¥ 3 第一跨牙厶处: V1/2=必2=81.63 2 根据《公路桥规》规左,在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁髙h=1600mm范围内,箍筋的间距最大为100mm。 距支座中心线h/2处的讣算剪力值由剪力包络图按比例求得,为: r/,_V」一h(yQ一V1/2)_359.5x19800一1600x(359.5一816)_ 119800 其中混凝丄和钢筋承担的剪力计算值至少0.6厂=202.23;弯起钢筋承担的剪力计算值至多0.4^=134.8AV,根据比例可求得弯起钢筋区段长度为: 4793mm 由以上数据作出剪力分配图如下所示: 4、箍筋设计 采用8mm双肢箍,箍筋截而积: A,.=nA^=2x50.3=100.6mm2 A 跨中截面受拉钢筋配箍率: p⑷=100x_丄=1.60 支座截面受拉钢筋配箍率: p.=0.53 跨中处有效髙度: 他=1317・6〃劲 支座处有效髙度: 儿=1349・2〃〃” 由公式得箍筋间距S°为: (V)2 _&&(0・56xl0f)(2+0.6p)石九九州»= 1.O'X1.FX(0.56XIO-6)X(2+0.6X1.07)X顷X100.6x195x180x1514.7? 337" =808mm 取S、=250<-h(=800m)及400〃〃” 2 配筋率: p,、\=4=0.34%>0.18%(R235)满足要求 bsv180x250 综上可知,在支座中心向跨径长度方向的1400mm
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