混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—課程設(shè)計(jì)(20210422055101)

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋主梁指導(dǎo)教師：肖金梅班級(jí)：14 土木工程6班學(xué)生姓名：邙佛偉設(shè)計(jì)時(shí)間：2017年5月1號(hào)、設(shè)計(jì)資料21、 設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)，人群荷載I。2、橋面凈空：凈一7 + 2X 0.5主要尺寸吾標(biāo)準(zhǔn)跨徑 Lb=20m計(jì)算跨徑 L=20.50mL =20.96m3、 材料規(guī)格_ 混凝土 c 40HRB400 鋼筋，直徑12mm以下者采用R235級(jí)鋼筋梁橫斷面圖（圖1）（單位:題目：裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋主梁設(shè)計(jì)cm）I類環(huán)境條件，安全等級(jí)為一級(jí)。4、設(shè)計(jì)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）5、橋梁橫斷面布置情況（

2、見圖1）FT圖2、T粱尺寸圖（單位：mm）二、設(shè)計(jì)荷載1、承載能力極限狀態(tài)下，作用效應(yīng)為：跨中截面：M d 2100KN ?mVa 80KN1 / 4 截面：M d 1600KN ?m支點(diǎn)截面：M dOVa 420KN2、施工期間，簡(jiǎn)支梁吊點(diǎn)設(shè)在距梁端a 400mm ,梁自重在跨中截面引起的彎矩M gi 550KN ?m.。3、使用階段，T梁跨中截面汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩為Mqi 610. 04KN ?m （未計(jì)入沖擊系數(shù)）,人群荷載產(chǎn)生的彎矩為Mq2 60. 30KN ?m，永久作用產(chǎn)生的彎矩為Mqs 760KN ?mo三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、截面尺寸擬定（參照已有的設(shè)計(jì)資料或見圖2）；2、跨中截

3、面正截面強(qiáng)度計(jì)算及復(fù)核（選擇鋼筋并復(fù)核截面強(qiáng)度）；3、斜截面強(qiáng)度計(jì)算及復(fù)核（剪力鋼筋設(shè)計(jì)及截面復(fù)核）；4、裂縫及變形計(jì)算；5、繪制鋼筋圖，編制鋼筋明細(xì)表、總表。四、主要參考資料1、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）人民交通出版社，20042、公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖裝配式鋼筋混凝土 T形橋梁T形梁截面尺寸（圖2）（ 2000）3、賈艷敏主編結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，人民交通出版社，20044、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D60-2004）, 人民交通出版社，2004取值分組情況:10-1819-2728-3637-4546-551-9 號(hào) b=180mmH=1

4、200m號(hào) b=180mmH=1300mm號(hào) b=180mmH=1400mm號(hào) b=200mmH=1200mm號(hào) b=200mmH=1300mm號(hào) b=200mmH=1400mm解：1,截面尺寸擬定設(shè)腹板寬度：b=180mm T形截面梁高：H=1400mm.140100 hf120mmb.1 20500 6833mmf,33bf2l 600mmbob 2bh 12b(200 20 12 120 1640mm故受壓翼板的有效寬度bf1600mm(圖3鋼筋布置圖中H580mn為預(yù)制梁翼板寬度)2，跨中截面正截面強(qiáng)度計(jì)算及復(fù)核(1 )截面設(shè)計(jì)1 )因保護(hù)層厚度，設(shè)as=130mm則截面有效高度：h-

5、1400-130=1270mm跨中截面彎矩計(jì)算值:M oMd 1.1 2100 231 OkN m2) 判定T形截面奏型hi120fcdbfht (ho )18.4 1600 120 (1270)4274.69kN m M Md 231 OkN m故屬于第一類T形截面3) 求受壓區(qū)高度M2310 1060 049 fcdbtho 18.4 1 600 1 2702*由圖2所示T形截面受壓翼板的厚度尺寸，得平均厚度11 2A 11 2 0.049 0.050x hoO. 05 1270 64mm4) 求受拉鋼筋面積As將各已知值及x=68mn代入fcdbjfx fsdAs,得fcdbfX .4X

6、600 64 5710mm2 氏 fsd330現(xiàn)選擇鋼筋為828+425,截面面積為As=6890mm鋼筋疊高層數(shù)為6層?；炷帘Ｗo(hù)層厚度取35mmd=28mm及規(guī)定的30mm鋼筋間橫向凈矩S n=180 2X28 2 X31.6=61mm40mm,及 1. 25d=l 25 X28=35mm 故滿足構(gòu)造要求。圖3鋼筋布置圖（尺寸單位：mm）（2）截面復(fù)核 已設(shè)計(jì)的受拉鋼筋中，828的面積為4926 口論22的面積為1964mmfsd 330MPao 可求的 as為:124mmmm4926 (35 2 31.6) 1964 (35 4 31.6 28.4)4926 1964則實(shí)際有效高度：ho

7、 1400 1241276mm1 ）判定T形截面類型fcdbfhf 18. 4 1600 120 3532. 8kNfsdAs330 (4926 1964)2273. 7kN由于fcdbfhtfsdAs,故為第一類T形截面。2 ）求受壓區(qū)高度x22737 10318.4 160077mm hf120mm3)正截面受彎承載力由 MMuxfcdbfX%求得正截面抗彎承載力血為:MufcdbfX(hg2)2805.26kN mAs 689018.4 1600 77 (1276 77)M2310kNmbho 180 1287 2 97% min 2%故截面復(fù)核滿足要求。3,斜截面強(qiáng)度計(jì)算及復(fù)核(1)腹

8、筋設(shè)計(jì)1)截面尺寸檢查hh(35 晉)1400 50.81349mm根據(jù)構(gòu)造要求，梁最底層鋼筋228通過(guò)支座截面，支點(diǎn)截面有效高度33(0. 51 10 ) ., fcu,kbho (0. 51 10 ).40 180 1349783.33kNoVd.o 1.1 420462kN截面尺寸符合設(shè)計(jì)要求。2) 檢查是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋跨中段截面(0.5 10 3) ftabho (0. 5 10 3) 1.65 180 1276189. 49kN支座截面(0. 5 10 3) ftdbho (0. 5 10 3) 1. 65 180 1349 200. 33kN因 oVd, !： ( 88kN

9、) (0.5 103)ftdbhoVd( 462kN),故可在梁跨中的某長(zhǎng)度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段應(yīng)按計(jì)算配置腹筋。3) 計(jì)算剪力圖分配在圖4所示的剪力包絡(luò)圖中，支點(diǎn)處剪力計(jì)算值V。Vd,。462kN，跨中處剪力計(jì)算值Vp oVd, i - 2 88kNVx Vd,x (0. 5 103)ftdbh 189. 49kN的截面矩跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得10250空2781mm462 88在h長(zhǎng)度內(nèi)可按構(gòu)造要求布置箍筋。同時(shí)，根據(jù)公路橋規(guī)（JTGD62-2004）規(guī)定，在支座中心線附近h/2=650mm 范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100mm距支座中心線h/2處的計(jì)算剪力值V,由

10、剪力包絡(luò)圖按比例求得41O92kNLV。 Vp 10250 462 1400 (462 88)其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力計(jì)算值至少為0.6V-246.55kN ；應(yīng)由彎起鋼筋（包括斜筋）承擔(dān)的剪力計(jì)算值最多為0.4V-164.37KN，設(shè)置彎起鋼筋L10250區(qū)段長(zhǎng)度長(zhǎng)度為4505m （圖4）圖4計(jì)算剪力分配圖（尺寸單位：mm；剪力單位：kN）4）箍筋設(shè)計(jì)采用直經(jīng)為8mm的雙肢箍筋，箍筋截面積Asv nAsvi2 50. 3 100.6mm2。在等截面鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁中，箍筋盡量做到等距離布置。為計(jì)算簡(jiǎn)便，斜截面內(nèi)縱筋配筋百分率P及截面有效高度he可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用,

11、計(jì)算如下：跨中截面100 2. 99 2. 5取也NsP2支點(diǎn)截面1232180 13490.51,ho 1349mm2.5 0.511.505,ho1276 13491313m則平均值分別為箍筋間距Sv計(jì)算為：I2345 2(0. 56 10 6) (2 0. 6p) fcu kAsvfsvbhfSv，2(V )1 1. l7(o. 56 10 8) (2 0.6 1. 505),40 100.6 195 180 13139 垂直距離h現(xiàn)擬彎起Nl-N5鋼筋，計(jì)算的各排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面的hi以及至支座中心距離為、分配的剪力計(jì)算值Vsbi、所需的彎起鋼筋面積Asbi值列入表1.表1彎起鋼筋計(jì)

12、算表51104彎起點(diǎn)1234hi (mm)1230119911671136矩支座中心距離Xj (mm)12302429359647325836分配的計(jì)算剪力值Vsw(kN)164. 37142. 8694. 2046. 840. 73需要的彎起面積AVmm )93981653826842410.922449mm確定箍筋間距Sv的設(shè)計(jì)值尚應(yīng)考慮公路橋規(guī)(JTGD622004)的構(gòu)造要求。若箍筋間距計(jì)算值取Sv=400mm= 1/2h=700mm及400mm,是滿足規(guī)范要求的，但設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋為圖5殲騾勰瀟直翔愛廉罷板上邊緣距離as 56mm?？商峁┑膹澠鹈娣e12321232123298

13、29822Asbi (mm )2 282 282 282 252 25彎筋與梁軸交點(diǎn)到支座中心 距 離(mm)6121843301442095345根據(jù)公路橋規(guī)(JTG D62-2004)規(guī)定，簡(jiǎn)支梁的第一排彎起鋼筋(對(duì)支座而言)的末端彎折點(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處。這時(shí)h計(jì)算為：g 140035 31. 6 1. 543 28.4 31. 6 0. 51230mm所需要提供的彎起鋼筋截面Vsbl為：a 1333. 33Vsbi 1333. 33 164. 37 “c 2ASbisbl939 mmfsdsi n45330 0. 707其中 VSbi 0.4V，164. 37kN彎起的彎起角為45。

14、，則第一排彎筋(2N5)的彎起點(diǎn)1距支座中心距離為1230mm彎筋與梁縱軸線交點(diǎn)1 距支座中心距離為：12301400/2(35 31.6 1.5)612mm對(duì)與第二排彎起鋼筋：h2 140035 31. 6 2. 543 28. 4 31. 6 0. 51199mm彎起鋼筋(2N4的彎起點(diǎn)2距支點(diǎn)中心距離為：1230 h2 1230 11992429 mm分配給第二排彎起鋼筋的計(jì)算剪力 值Vsb2,由比例關(guān)系計(jì)算：4050 700 1230 墜4050164.37得 Vsbi=142. 86kN其中，0.4V，164. 37kN, h/2700mm,設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長(zhǎng)為4050mm所需要提供

15、的彎起鋼筋截面Vsb2為：a 1333. 33Vsb2 1333.33 142.86 “2Asb2竺816mm2fsdsin 45330 0. 707第二排彎起鋼筋與梁軸線交點(diǎn)2,距支座中心距離為：1843mm24291400/235 31. 6 2. 5 其他各排彎起鋼筋的計(jì)算方法與第二排彎起鋼筋計(jì)算方法相同。由表1可見，原擬定彎起N1鋼筋的彎起點(diǎn)距支座中心距離為5836mm,已大于4050 h/2 4050 700 4750mm,即在欲設(shè)置彎筋區(qū)域長(zhǎng)度之外，故暫不參加彎起鋼筋的計(jì)算，圖6中以截?cái)郚1鋼筋表示，但在實(shí)際工程中，往往不截?cái)喽鴱澠穑?以加強(qiáng)鋼筋骨架施工時(shí)的剛度。按照計(jì)算剪力初步布

16、置彎起鋼筋如圖6o彎矩團(tuán)f一 556101287第一類662436N1鋼筋截?cái)嗵? 梁跨中828+4251276第一類772805將表2的正截面受彎承載能力Mui在圖6上用各平行直線表示出來(lái)，它們與彎矩包絡(luò)圖的交點(diǎn)分別為i、q,并以各Mui值代入Mx Mdi/2(1竹)中,可求得i、j、q跨中截面距離x值(圖6)?，F(xiàn)在以圖6中所示彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置，來(lái)逐個(gè)檢查是否滿足公路 橋規(guī) (JTG D62-2004)的要求。第一排彎起鋼筋(2N5):其充分利用點(diǎn)“的橫坐標(biāo)x 7471mm,而2N5的彎起點(diǎn)1的橫坐標(biāo)為10250 12309020mm ,說(shuō)明1點(diǎn)位于m點(diǎn)左邊，且x-i x( 9020

17、74711549 mm) ho/2( 1333/2666. 5mm)滿足要求。其不需要點(diǎn)“ n”點(diǎn)的橫坐標(biāo)x 8945mm,而2N5鋼筋與梁中軸線交點(diǎn)1的橫坐標(biāo) x，( 10250 612 9638mm) x( 8945mm),滿足要求。第二排彎起鋼筋(2N4):其充分利用點(diǎn)“I”的橫坐標(biāo)x 5840mm,而2N4的彎起點(diǎn)2的橫坐標(biāo)x? ( 10250 24297821mm) x( 5840mm),且 X2 x( 7821 5840 1981mm) ho /2( 1318/2 659mm)滿足要求。其不需要點(diǎn)“m”點(diǎn)的橫坐標(biāo)x如篤而貂鋼筋與梁中軸線交點(diǎn)勺的橫坐標(biāo) xy ( 10250 1843

18、8407mm) x( 7471mm),滿足要求。第三排彎起鋼筋(2N3)其充分利用點(diǎn)“ k”的橫坐標(biāo)x 3407mm,而2N3的彎起點(diǎn)3的橫坐標(biāo)X3 (10250 35966654mm) x( 3407mm),且 x3 x( 6654 34073247mm) ho/ 2( 1302/2651mm)滿足要求。其不需要點(diǎn)“ I”點(diǎn)的橫坐標(biāo)昭血，而鋼筋與梁中軸線交點(diǎn),，的橫坐標(biāo) x3( 10250 3041 7209mm) x( 5840mm),滿足要求。由上述檢查結(jié)果可知圖6所示彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置滿足要求。由2N3, 2N4鋼筋彎起點(diǎn)形成的抵抗彎矩圖遠(yuǎn)大于彎矩包絡(luò)圖，故進(jìn)一步調(diào) 整上述 彎起鋼

19、筋的彎起點(diǎn)位置，在滿足規(guī)范對(duì)彎起鋼筋彎起點(diǎn)要求前提下，使 抵抗彎矩圖接 近彎矩包絡(luò)圖；在彎起鋼筋之間，增設(shè)直徑為16mm勺斜筋（圖7）,即為調(diào)整后主梁 彎起鋼筋、斜筋的布置圖圉7滾彎起鋼筋和斜笳說(shuō)計(jì)布置因t盡寸單僅：mjn6）斜截面抗剪承載能力的復(fù)核選定斜截面頂端位置由圖7 （ b ）可得到距支 座中心為h/2處截面的橫坐標(biāo)x 10250 700 9550mm,正截面有效高度h。1349mm。現(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度I- 皿，則得到選擇的斜截面頂端位置（圖8）,其橫坐標(biāo)x 9550 1349 8201mm%a/2N615 W2N4418距支座中心h/2處斜截面抗現(xiàn)陳力計(jì)篡團(tuán)式（尺寸里位;mm）Vx

20、Vi/2 (Vo Vi/2)1/2 0 1/288 (462 88)387.24kN20500丿L，)Ml/2 ( 1 為4 820122320(120500盯）834.84kN m7）斜截面受剪承載力復(fù)核A處正截面上的剪力及相應(yīng)及的彎矩Mx計(jì)算如下：2x 2 8201A處正截面有效高度h。1333mm 1. 333m （主筋為4 28）,則實(shí)際廣義MxVxho834.841.623887.24 1.333剪跨比m及斜截面投影長(zhǎng)度c分別為：c 0. 6mho 0. 6 1. 62 1. 333 1296mm將要復(fù)核的斜截面是圖8中所示AA斜截面，斜角:tan （h043）/c tan （133

21、3 43）/129644.8斜截面內(nèi)縱向受拉主筋2 28（2N6）,相應(yīng)的主筋配筋率為:p 100免他進(jìn)0.51bho 180 13492. 5箍筋的配筋率（取Sv 250mm時(shí)）$v為:Av 1216 bSv 180 2502.23%min0.108%與斜截面相交的彎起鋼筋有2N5(2 28), 2N4 (2 28);斜筋有2N7(2 16)。按規(guī)定的單位要求，則得到AA斜截面抗剪承載力為：Vu 12 3(0. 45 10 3)bd (2 0. 6p) fgksvfsv (0. 75 10 3f Asd sin1 1 1. 1 (0. 45 10 3) 180 1333 (2 0. 6 0.

22、 51) 40 0. 00223 195 (0. 75 103)330 (2 1232 982) 0. 707230. 09 602. 99833. 08kN Vx387. 24kN故距支座中心為h/2處的斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計(jì)要求。4, 裂縫及變形計(jì)算(1)施工吊裝時(shí)的正應(yīng)力驗(yàn)算1)梁跨中截面的換算截面慣性矩Icr計(jì)算根據(jù)公路橋規(guī)(JTGD62-2004)規(guī)定計(jì)算得到梁受壓翼板的有效寬ho h as1400113 1287 mm Es皆%6.154Ec 3.25 104度為 b fl500mm ,而受壓翼板平均厚度為120mm。有效高度由式bfx22EsAs(hoX)計(jì)算截面混凝土受壓高度

23、為：1221500 x26.154 6890 (1287 x)得到x 243mm hf ( 120mm)故為第二類T形截面。這時(shí)，換算截面受壓高度x為esAs hf (bf b) 6.154 6890 120 (1500 180)1115 EsAsh。(bfb)hf2 6.154 6890 1287 (1500 180) 120180x . a: B A2 1115711935 1115283mm hf ( 120mm)bfX3cr3(bf b)(x h；)3o3EsAshOx則計(jì)算開裂截面的換算截面慣性矩Icr為：1500 2肘（1500 180） （283 120

24、）36.154 6890 （1287283尸6452168.01 10 mm2）正應(yīng)力驗(yàn)算吊裝時(shí)動(dòng)力系數(shù)為1.2 （吊裝時(shí)主梁超重），則跨中截面計(jì)算彎矩為Mr 1. 2血1 1. 2 5 50 1 06 6 60 1 06N mmt MkX 660 10&283cc52168.01 106cr得受壓區(qū)混凝土邊緣正應(yīng)力為：3.58MPa 0.8fck( 0.8 26.8 21.44MPa)得受拉鋼筋的面積重心處的應(yīng)力為:t M k (h0 x)283)660 1 06 (12876or52168.01 1078.17MPa0.75 f；k( 0.75400 300MPa)最下面鋼筋（228）重心

25、距受壓邊緣高度為Z 1400 (3531.6/2)s Es1349 mm :則鋼筋應(yīng)力為:6. 154ES (hoi X)Icr660 1 06 , 、6.154 &(1349 283)52168.01 10683. OOMPa 0. 75 fsk ( 300MPa)驗(yàn)算結(jié)果表明，主梁吊裝時(shí)混凝土正應(yīng)力和鋼筋拉應(yīng)力均小于規(guī)范限值, 故可取吊點(diǎn)位置為距梁端a 400mm處。（2）裂縫寬度Wfk的驗(yàn)算帶肋鋼筋&1.0荷載短期效益組合彎矩計(jì)算值為:Ms Mq311 MqU2 M Q2760 0. 7 610. 04 1. 0 60. 30 1247. 33kN m荷載長(zhǎng)期效益組合彎矩計(jì)算值為：ir

26、MMMM Q3 21 QI 22 Q2760 0.4 610. 04 0.4 60. 30系數(shù) C2 1 0.5 n 10 5Ms1028.141.41247.33對(duì)于非板式受彎構(gòu)件系數(shù)C31.02）鋼筋應(yīng)力ss的計(jì)算MsSS087hoAs1247.33 1060.87 1287 6890161.68MPa3）換算直徑d因?yàn)槭芾瓍^(qū)采用不同的鋼筋直徑，按要求，d應(yīng)取換算直徑de，則可得到nidi2 6 2824 252 d de26.88mnidi 6 28 4 25對(duì)于焊接鋼筋骨架d de1.3 26.8834.94mm1028. 14kN m4）縱向受拉鋼筋配筋率0. 02970. 02bh

27、o 180 12875)最大裂縫寬度WfkWfk C1C2C3Esss/ 30 d(0.28 101.0 1.411.0161.68 (30 34.942 1050.28 10 0.02由計(jì)算可得到0. 15mm Wf0. 2mm滿足要求(3)梁跨中撓度的驗(yàn)算在進(jìn)行梁變形計(jì)算時(shí)，應(yīng)取梁與相鄰梁橫向連接后截面的全寬度受壓翼板計(jì)算,即為bn1600mm, h：120mm。1)T形梁換算截面的慣性矩Icr和I。計(jì)算對(duì)T形梁的開裂截面,1 21600 x22可得到6.154 6890 (1287 x)x 236mmhf ( 120mm)梁跨中截面為第二類T形截面。這時(shí)，受壓區(qū)高度確定為esAs hf(b： 1 b) 6.154 6890 120 (1600 180)，22 6. 1541182 b 1802 EsAsh (bfi b) hf719935 b6890 1287 (1600 180) 1201