空心板設(shè)計(jì)計(jì)算

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告系 別： 建筑科學(xué)與工程學(xué)院土木工程 指導(dǎo)教師： 樊華老師 專業(yè)班級(jí)： 土交1002班 學(xué)生姓名： 戴美榮(101502203) （課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年 12 月 24 日2010年 12 月 28 日）鋼筋混凝土基本構(gòu)件設(shè)計(jì)理論課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、目的要求在學(xué)習(xí)橋梁工程之前，必須掌握混凝土基本構(gòu)件設(shè)計(jì)理論，它是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，而且是進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)不可缺少的工具，必須能熟練進(jìn)行鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算。為了達(dá)到這一要求，特安排鋼筋混凝土基本構(gòu)件的課程設(shè)計(jì)，目的在于使同學(xué)能正確運(yùn)用混凝土基本構(gòu)件設(shè)計(jì)理論中的理論知識(shí)，通過系統(tǒng)地解決橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土空心板梁的設(shè)計(jì)計(jì)算，

2、進(jìn)一步牢固掌握鋼筋混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)方法，以便為以后普通鋼筋混凝土橋梁設(shè)計(jì)打下可靠的基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)題目鋼筋混凝土簡支空心板橋空心板設(shè)計(jì)。三、設(shè)計(jì)資料環(huán)境條件：I類環(huán)境條件結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：二級(jí)。1.某公路鋼筋混凝土簡支空心板橋空心板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸。 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：13.00m；計(jì)算跨徑：12.640m；空心板全長：12.96m；2.計(jì)算內(nèi)力（1）使用階段的內(nèi)力13m板3號(hào)板 彎矩M（KN.m）剪力V(KN)1/4截面1/2截面支點(diǎn)截面1/2截面1結(jié)構(gòu)自重282.12389.50123.1602汽車荷載254.30338.82128.2455.883人群荷載35.8841.1716.565.01

3、（表中汽車荷載內(nèi)力已計(jì)入汽車沖擊系數(shù)）（2）施工階段的內(nèi)力簡支空心板在吊裝時(shí)，其吊點(diǎn)設(shè)在距梁端a=500mm處， 13m空心板自重在跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk，1/2=190.42kN·m，吊點(diǎn)的剪力標(biāo)準(zhǔn)值V0=71.98kN。3.材料主筋用HRB335級(jí)鋼筋fsd280N/mm2；fsk335N/mm2；Es2.0×105N/mm2。箍筋用R235級(jí)鋼筋fsd195N/mm2；fsk235N/mm2；Es2.1×105N/mm2?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30fcd13.8N/mm2；fck20.1N/mm2；ftd1.39N/mm2；ftk2.01N/mm2；Ec3.0

4、0×104N/mm2。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 進(jìn)行荷載組合，確定計(jì)算彎矩，計(jì)算剪力2、 采用承載能力極限狀態(tài)計(jì)算正截面縱向主鋼筋數(shù)量3、 進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算4、 全梁承載力校核5、 短暫狀況下應(yīng)力計(jì)算6、 進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的變形及裂縫寬度驗(yàn)算；7、 繪制鋼筋配筋圖8、 工程數(shù)量表的繪制五、提交成果和設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（手寫稿和打印稿并提供電子版，打印稿采用A4紙，采用統(tǒng)一打印封面左側(cè)裝訂。.計(jì)算書要程序分明，文字通順，書寫工整，引出資料來源）；2、空心板的配筋圖（A3，圖面整潔、緊湊，符合工程制圖要求）；3、設(shè)計(jì)時(shí)間一周；4、按老師規(guī)定題目計(jì)算，不得自行更改題目?；炷粱?/p>

5、本構(gòu)件設(shè)計(jì)理論課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為裝配式鋼筋混凝土空心板設(shè)計(jì)計(jì)算，具體內(nèi)容有：（一）結(jié)構(gòu)主要尺寸的估算（二）板與梁的設(shè)計(jì)計(jì)算1根據(jù)題目所規(guī)定的設(shè)計(jì)活荷載，用影響線計(jì)算出跨中和L/4截面處的彎矩，跨中和支點(diǎn)處的剪力，并據(jù)此繪出彎矩和剪力包絡(luò)圖。按極限狀態(tài)法計(jì)算時(shí)，要按荷載的分項(xiàng)安全系數(shù)進(jìn)行荷載組合，求得控制截面的設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)Md和Qd。2設(shè)計(jì)跨中截面鋼筋按極限狀態(tài)計(jì)算正截面強(qiáng)度時(shí)，首先注意材料的強(qiáng)度值的取用，彎矩與剪力的單位取值要與之一致，按T梁截面的受壓區(qū)翼緣的計(jì)算寬度，進(jìn)行鑒別T形梁的計(jì)算類型，并進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)好的T形梁進(jìn)行正截面強(qiáng)度復(fù)核。3抗剪配筋計(jì)算按極限狀態(tài)法計(jì)算時(shí)，進(jìn)

6、行斜截面的抗剪鋼筋設(shè)計(jì)，最大設(shè)計(jì)剪力Vd，要取用距支座中心h/2處的數(shù)值，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)至少60%，彎起鋼筋承擔(dān)不超過40%，腹筋設(shè)計(jì)好后要進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。4繪制主梁配筋布置圖按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行全梁承載能力校核，詳見教材有關(guān)內(nèi)容規(guī)定。5裂縫寬度驗(yàn)算：要求在計(jì)算荷載作用下，驗(yàn)算主梁跨中截面處的裂縫寬度，wfk必須小于規(guī)范中的容許值。6撓度驗(yàn)算：計(jì)算由設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生的撓度不得大于規(guī)范規(guī)定值。7作一根主梁的材料用量表，計(jì)算各種編號(hào)、鋼筋的總用量，以及混凝土用量。8將以上設(shè)計(jì)計(jì)算的成果，繪制成空心板縱橫斷面的配筋圖作施工用，圖中還列有鋼筋和混凝土的用量表，各編號(hào)鋼筋的大

7、樣圖。9整理計(jì)算說明書。計(jì)算書要求程序分明，列出算式，說明引用規(guī)范與資料來源，文字要通順，書寫清晰。鋼筋混凝土簡支空心板設(shè)計(jì)1、計(jì)算內(nèi)力設(shè)計(jì)值承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)作用效應(yīng)的基本組合跨中截面： 1/4跨截面：支點(diǎn)截面：正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)作用效應(yīng)組合1）作用短期效應(yīng)組合2）作用長期效應(yīng)組合2、截面轉(zhuǎn)化將空心板截面換算成等效的工字形截面的方法，先根據(jù)面積、慣性矩不變的原則，將空心板圓孔折算成的矩形孔，則有 按面積相等 = 按慣性矩相等 解得 在圓孔的形心位置和空心板截面寬度、高度都保持不變的條件下，可得等效的工字形截面尺寸：上翼板厚度 下翼板厚度 腹板厚度 3、跨中截面的縱向受拉鋼筋的計(jì)算1）

8、T形截面梁受壓翼板的有效寬度簡支梁計(jì)算跨徑的1/3 相鄰兩梁的平均間距 T形截面梁的受壓翼板有效寬度為以上三者中最小值，故取受壓翼板的有效寬度2）跨中截面配筋計(jì)算及截面復(fù)核（1）截面設(shè)計(jì)判定T形截面類型：設(shè)，則截面有效高度則 <故屬于第二類T形截面求受壓區(qū)高度由公式得：解方程的合適解為 ><）求受拉鋼筋面積把代入公式即得現(xiàn)選擇􎀁925+625，截面面積，鋼筋布置如圖（1）所示，混凝土保護(hù)層厚度取>鋼筋間橫向凈距為>及 滿足要求（2）截面復(fù)核由圖示配筋可計(jì)算得取，則實(shí)際有效高度 判定T形截面類型由于<，故為第二類T形截面 求受壓區(qū)高度由公式得

9、>< 正截面抗彎承載力由得 > 又>故截面復(fù)核滿足要求。4、腹筋設(shè)計(jì)1）截面尺寸檢查，驗(yàn)算上下限 表明截面尺寸滿足要求，但應(yīng)配置彎起（斜）鋼筋和箍筋2）計(jì)算剪力分配圖繪剪力包絡(luò)圖，如圖所示，支點(diǎn)處剪力計(jì)算值，跨中處剪力計(jì)算值。的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為在長度內(nèi)可按構(gòu)造布置要求箍筋。同時(shí)，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倍的梁高h(yuǎn)=550mm范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100mm。距支座中心線為h/2處的計(jì)算剪力值由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力計(jì)算值至少為；應(yīng)由彎起（斜）鋼筋承擔(dān)的剪力計(jì)算值為，設(shè)置彎起鋼筋

10、區(qū)段長度為。3)箍筋設(shè)計(jì)采用直徑的雙肢箍筋，箍筋截面積跨中截面 >2.5,取，箍筋間距為=293.92mm考慮箍筋間距的設(shè)計(jì)值尚應(yīng)考慮公路橋規(guī)的構(gòu)造要求。若箍筋間距計(jì)算值1/2h=275mm及400mm是滿足規(guī)范要求的。但采用直徑的雙肢箍筋，箍筋配筋率，故不滿足規(guī)范規(guī)定?，F(xiàn)取=100mm計(jì)算的箍筋配筋率，且小于1/2h=275mm及400mm。綜上述計(jì)算，箍筋統(tǒng)一間距取=100mm。4）彎起鋼筋及斜筋設(shè)計(jì)設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋(HRB335)為16，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離，混凝土保護(hù)層厚度為(1)計(jì)算第一排彎起鋼筋時(shí)，取用距支座中心處，應(yīng)由彎起（斜）鋼筋承擔(dān)的那部分剪力設(shè)計(jì)值，

11、即故加焊斜筋322，供給面積>(2)計(jì)算第二排彎起鋼筋時(shí)，取用第一排彎起（斜 ）鋼筋起彎點(diǎn)處，應(yīng)由彎起（斜）鋼筋承擔(dān)的那部分剪力設(shè)計(jì)值此時(shí)第一排彎起鋼筋起彎點(diǎn)距支點(diǎn)水平投影長為，計(jì)算如下可求得由縱筋彎起325，供給面積>(3)同樣方法計(jì)算第三排彎起鋼筋 加焊斜筋322，供給面積>(4)同樣方法計(jì)算第四排彎起鋼筋 加焊斜筋322，供給面積>(5)同樣方法計(jì)算第五排彎起鋼筋 加焊斜筋316，供給面積>(6)同樣方法計(jì)算第六排彎起鋼筋 加焊斜筋316，供給面積>(7)同樣方法計(jì)算第七排彎起鋼筋 加焊斜筋316，供給面積>(8)同樣方法計(jì)算第八排彎起鋼筋 加焊

12、斜筋316，供給面積>（9）同樣的方法計(jì)算第九排彎起鋼筋 （10）同樣方法算第十排彎起因>，表明彎起鋼筋已經(jīng)將需要彎起鋼筋的區(qū)域覆蓋，故不再需要彎起（斜）鋼筋。5、全梁承載力校核計(jì)算出鋼筋彎起后相應(yīng)各正截面抗彎承載力，如下表所示：梁區(qū)段截面鋼筋有效高度T形截面類型受壓區(qū)高度X(mm)抗彎承載力支座中心彎起點(diǎn)632+625499第二類168.32905.56彎起點(diǎn)梁跨中632+925499第二類225.911040.62作出梁的抵抗彎矩圖和彎矩包絡(luò)圖如下圖所示：由圖可知，所有正截面承載力能夠滿足要求，且有一定富余。, 解得：x=1824mm彎起鋼筋充分利用點(diǎn)橫坐標(biāo)，而彎起點(diǎn)橫坐標(biāo)，說

13、明彎起點(diǎn)位于充分利用點(diǎn)左邊，且，滿足要求。6、斜截面抗剪承載力的復(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距支座中心處為處截面橫坐標(biāo)為，正截面有效高度，現(xiàn)取斜截面投影長度，則可得選擇的斜截面頂端位置A，其橫坐標(biāo)為（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(jì)算如下A處正截面有效高度，則實(shí)際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為 則要復(fù)核的截面如下圖所示，斜角斜截面內(nèi)縱向收拉主筋有632，625，相應(yīng)的主筋配筋率<2.5，故取P=3.00箍筋的配箍率（取為，0.0018與斜截面相交的彎起鋼筋有325，斜筋有322將以上計(jì)算值代入公式，可得斜截面抗剪承載力

14、為 2）箍筋間距,間距沒有改變，此處斜截面抗剪承載力無需復(fù)核。3）斜截面受拉鋼筋彎起處斜截面抗剪承載力復(fù)核（1）選定斜截面頂端位置斜截面受拉鋼筋彎起處截面橫坐標(biāo)為，正截面有效高度，現(xiàn)取斜截面投影長度，則可得選擇的斜截面頂端位置A，其橫坐標(biāo)為（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(jì)算如下A處正截面有效高度，則實(shí)際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為則要復(fù)核的截面如下圖所示，斜角7、短暫狀況下應(yīng)力計(jì)算1）跨中截面的換算截面慣性矩計(jì)算由公式可計(jì)算截面混凝土受壓區(qū)高度x即解得 故屬于第二類T形截面則確定換算截面受壓區(qū)高度x如下：故則開裂截面的換算截面慣性矩為2）正應(yīng)力驗(yàn)算吊裝時(shí)動(dòng)力系數(shù)為1.2，則跨中截面計(jì)算彎矩則受壓區(qū)混凝土邊緣正應(yīng)力為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)邊緣高度則鋼筋應(yīng)力為 故安全8、裂縫寬度的驗(yàn)算1）帶肋鋼筋系數(shù)作用短期效應(yīng)組合作用長期效應(yīng)組合系數(shù)系數(shù)2） 鋼筋應(yīng)力的計(jì)算3）換算直徑d的計(jì)算由于受拉區(qū)采用不同的剛進(jìn)直徑，d應(yīng)取換算直徑則對(duì)于焊接鋼筋骨架，4）縱向受拉鋼筋配筋率的計(jì)算 故取5） 最大裂縫寬度的計(jì)算 滿足要求9、跨中撓度的驗(yàn)算1）換算截面的慣性矩和計(jì)算已經(jīng)計(jì)算得全截面換算面積為受壓區(qū)高度x為全截面換算慣性矩為 2） 計(jì)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面積的受拉區(qū)邊緣