《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理》課程設(shè)計(jì).doc

中南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì) 土木試驗(yàn)1101班 混凝土課 程 設(shè) 計(jì) 題 目: 鐵路橋涵鋼筋砼簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師: 魏標(biāo) 姓名: 班 級(jí): 土木試驗(yàn)1101班 學(xué) 號(hào): 1217110127 2014年1月12日一、設(shè)計(jì)概要一鋼筋混凝土工字型截面簡(jiǎn)支梁，承受均布二期恒載g=21kN/m（不含自重），均布活載q=76kN/m，計(jì)算跨度12m，截面尺寸如圖所示。混凝土采用C35，受力縱筋采用HRB335級(jí)，箍筋采用Q235級(jí)，按鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.3-2005）設(shè)計(jì)該梁。要求：（1） 按抗彎強(qiáng)度確定所需的縱筋的數(shù)量。（2） 設(shè)計(jì)腹筋，并繪制抵抗彎矩圖和彎矩包絡(luò)圖，并給出各根彎起鋼筋的彎起位置。（3） 驗(yàn)算裂縫是否滿足要求。（4） 驗(yàn)算撓度是否滿足要求。（5） 繪梁概圖：以半立面、剖面表示出梁各部尺寸。（6） 繪主梁鋼筋圖：以半跨縱剖面、橫剖面表示出梁內(nèi)主筋、箍筋、斜筋、架立鋼筋、縱向水平及聯(lián)系筋的布置和主筋大樣圖。 二、設(shè)計(jì)計(jì)算2.1設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)混凝土C35：=11.8MPa，n=10（其他構(gòu)件）HRB335級(jí)鋼筋：，2.2內(nèi)力彎矩計(jì)算一期恒載選25kN/m跨中最大彎矩：2.3配置主筋彎矩較大，假設(shè)受拉鋼筋按兩排布置。 2.4正截面承載力驗(yàn)算先假定中性軸在翼板中，按的矩形計(jì)算。中性軸在腹板內(nèi)，與假定不符，應(yīng)重新計(jì)算x值。由Sa=Sl整理得： 解得：x=518.9mm，其中，I是受壓區(qū)混凝土對(duì)X軸的慣性矩，S是受壓區(qū)混凝土對(duì)X軸的靜矩。 =1900120(518.9-60)+800(518.9-120)2+1209600(518.9-180）2=296994968 = =則有y=221.9 mm內(nèi)力臂為：鋼筋拉應(yīng)力為：最外側(cè)鋼筋的拉應(yīng)力： 混凝土的壓應(yīng)力： 應(yīng)力滿足要求，截面安全，所需的受拉鋼筋滿足要求。2.5斜截面承載力計(jì)算（1）剪應(yīng)力計(jì)算支座處最大剪力為假定z沿梁長(zhǎng)不變，并取最大彎矩處（跨中截面）內(nèi)力臂z=1478mm。（2）繪剪應(yīng)力圖，確定需要計(jì)算配腹筋的區(qū)段當(dāng)混凝土為C35時(shí)，查得，。最大主拉應(yīng)力，故不必加大梁截面或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，但，則必須進(jìn)行腹筋的計(jì)算，在區(qū)段內(nèi)，則可由混凝土承受主拉應(yīng)力。由上圖可知，需要計(jì)算設(shè)置腹筋的區(qū)段長(zhǎng)度為:L=（3）箍筋的設(shè)計(jì)箍筋按構(gòu)造要求選用，由于梁肋較寬b350mm，故箍筋采用雙肢，選用Q235級(jí)鋼筋，直徑dk=10mm，間距Sk=300mm，沿梁長(zhǎng)等間距布置。箍筋所承受的主拉應(yīng)力為: （4）斜筋設(shè)計(jì)剪應(yīng)力圖中需要斜筋承受的面積為:所需斜筋總面積為: 可取=4根（5）用作圖法確定斜筋位置4根斜筋分批彎起，每次彎起一根，分別為1N1、1N2、1N3、1N4，將剪應(yīng)力圖4等分，如圖所示。在彎矩包絡(luò)圖中，M=2196KNm而由圖可見，材料圖恰當(dāng)?shù)馗采w了彎矩圖。在計(jì)算配置斜筋的區(qū)段內(nèi)，任何豎向截面至少能與一根斜筋相交，因而抗剪強(qiáng)度滿足計(jì)算與構(gòu)造要求。另外，在上述彎起斜筋以外，在靠近支座處還彎起了一批斜筋2N5這是為了加強(qiáng)支座截面而設(shè)的，不再抗剪計(jì)算之內(nèi)。 主拉應(yīng)力分配圖 材料圖與斜筋位置（7） 彎起位置承載力驗(yàn)算梁兩端支座反力：F1=F2=1221+25+7612=732KNm截面1-1：距離左支座處4244mm 實(shí)際彎矩 M=2008 KNm 容許彎矩 M=3518 KNm 因此：安全截面2-2：距離左支座處2896mm 實(shí)際彎矩 M=1608 KNm 容許彎矩 M=3015 KNm 因此：安全截面3-3：距離左支座處1966mm 實(shí)際彎矩 M=1203 KNm 容許彎矩 M=2513 KNm 因此：安全截面4-4：距離左支座處1205mm 實(shí)際彎矩 M=793 KNm 容許彎矩 M=2010 KNm 因此：安全截面5-5：距離左支座處0mm 實(shí)際彎矩 M=0KNm 容許彎矩 M=2010 KNm 因此：安全三、裂縫寬度驗(yàn)算活載作用下彎矩：恒載作用下彎矩：鋼筋為HRB335級(jí)鋼筋，裂縫計(jì)算寬度為（，一般大氣條件下的地面結(jié)構(gòu)，無防護(hù)措施。） =1.0995裂縫寬度滿足要求。四、撓度驗(yàn)算換算截面面積：換算截面重心軸至底邊的距離：換算截面慣性矩：截面幾何特征編號(hào)Ai(mm2)a(mm)S=Aia(mm3)1228000184041952010329600174016704103348900096547188510344000021786001035105000757875103614140812519640103 靜定結(jié)構(gòu)不考慮受拉區(qū)混凝土，計(jì)入受拉鋼筋，所以截面幾何特征如下：編號(hào)Ai(mm2)a(mm)yi*(mm)Aiyi2(mm3)Ii(mm4)12280001840700.3511183174.810427360104296001740600.353918507.6104768010431196701580.6440.92326298.8104157849.710461571201251014.6516175733104表中：a各截面Ai的重心至底邊的距離； yi*各截面的重心至換算截面重心的距離；Ii各截面對(duì)其自身重心的慣性矩； 梁的最大撓度為：撓度驗(yàn)算滿足要求。五、架立筋及縱向構(gòu)造鋼筋根據(jù)構(gòu)造要求，在上翼板四個(gè)角點(diǎn)配置4根架立鋼筋412，在翼板上沿配置2根架立鋼筋212，在下翼板四個(gè)角點(diǎn)配置4根架立鋼筋412。由于梁的高度h=1900mm1000mm，所以應(yīng)在梁的兩側(cè)沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋，且間距為130mm，取2012，10排布置，并設(shè)置腰筋12300mm。參考文獻(xiàn)：1 袁錦根,余志武.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理M. 北