结构设计原理课程设计 .pdf
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1、装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计1 装配式钢筋混凝土简支 T 梁设计计算书名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 26 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计2 一、设计依据中华人民共和国行业标准:公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004 公路桥涵设计通用规范JDG D60 2004 二、设计资料1. 桥面净空:净7+21.5m 2. 设计荷载:公路级汽车荷载,人群3.5KN/m2. 结构安全等级为二级,即r0=
2、1.0 3. 材料规格:钢筋:主筋采用HRB400 钢筋;箍筋采用HRB335 钢筋;类环境水平纵向钢筋面积为(0.0010.002)bh ,直径810mm,水平纵向钢筋对称,下密上疏布置在箍筋外侧。架立筋选用2 20 的钢筋混凝土:采用C30 混凝土4. 结构尺寸:T 形主梁:标准跨径Lb=20.00m 计算跨径Lj=19.5m 主梁全长L=19.96m 主梁肋宽b=180mm 主梁高度h=1300mm 三、设计内容1. 计算弯矩和剪力组合设计值2. 正截面承载力计算3. 斜截面抗剪承载力计算4. 全梁承载能力校核5. 水平纵向钢筋和架立筋设计6. 裂缝宽度及变形(挠度)验算名师资料总结 -
3、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 26 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计3 四、设计步骤梁体采用C40 的混凝土,轴心抗压强度设计值为18.4Mpa ,轴心抗拉强度设计值ftd=1.65Mpa 。 主 筋 采 用KL400, 抗 拉 强 度 设 计 值fsd=330Mpa , 抗 压 强 度 设 计 值Mpafsd330/;箍筋采用HRB335 ,直径 8mm,抗拉强度设计值为280Mpa。1.计算弯矩和剪力组合设计值因恒载作用效应对结
4、构的承载力不利,故取永久效应,即恒载的分项系数2 .11G。汽车荷载效应的分项系数为4.11Q。对于人群荷载,其它可变作用效应的分项系数为4.1Qj。本组合为永久作用与汽车荷载和人群荷载组合,故取人群荷载的组合系数8 .0C2l处KQkQGKdMMMM214 .18.04.12.1mkNmkN2.17550 .554. 18 .00.6084.10 .7022 .14l处KQkQGKdMMMM214 .18.04 .12 .1mkNmkN2.13690.404. 18 .00.4664.10 .5602 .1支点截面处KQkQGKdVVVV214.18.04.12.1kNkN48.3690.
5、44 .18 .00.1154.10.1702. 12l处KQkQGKdVVVV214.18.04.12.1kNkN64.660.24.18.0464 .102. 12.截面承载力计算(1)确定梁翼缘的有效宽度fb由图所示形截面受压翼板厚度的尺寸,可得:翼板平均厚度mmbf110214080又mmmmLbf6500195003131由横断面的尺寸可知:5 个 T 形梁的总长为5*1600=8000mm ,则每个 T 形梁宽1580/fb,缝宽( 8000-1580*5 )/5=20 ,则两相邻主梁的平均间距为1600mm ,即:mmbf16002mmmmhbbbfhf1500110120218
6、01223名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 26 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计4 故取受压翼缘板的有效宽度为三者之间的较小值:mmbf1500()有效高度确定:由上面的计算已知:fcd=18.4Mpa , ftd=1.65Mpa , fsd330Mpa , 0 .10跨中截面弯矩组合值MmKNMd2.17552.1755*0 .10为了计算方便,将图的实际T 形截面等效成右图(3)所示:110214080/fh图一采
7、 用 焊 接 钢 筋 骨 架 。 且 已 知 了mmas100, 则 截 面 的 有 效 高 度 为 :h0=h-mmas12001001300。()判别形截面类型主筋采用400KL钢筋,则MPafsd330采用40C混凝土,则MPafcd4.18mmNhhhbffffcd)21101200(11015004.18)2(03476.22106mmN3476.22mkNmkNMrMd2.1755)(0故属于第一类T 形截面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 26
8、 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计5 (4)配筋设计求受压区高度由式)2(00 xhxbfMMrfcdud可得)21200(15004.18102.17556xx整理后,可得到0102.175510331213800642xx解方程得合适解为)110(2.54mmhmmxf求受拉钢筋面积As 将各已知值及mmx2.54代入式Asfxbfsdfcd得:245353302 .5415004 .18mmfxbfAssdfcd现选择钢筋为628+418,截面面积As=4713mm2,钢筋叠高层数为5 层,布置如图2 所示。混凝土保护层厚度C=30mm d=28 m
9、m 且符合附表18 中规定的30mm。钢筋间横向 净 距mmmmdmmmmSn352825. 125.1408 .566 .312302180,故满足构造要求。图 2 (5)截面复核已设计的受拉钢筋中,628 面积为 36952mm,418 面积为 10182mm由图 1 可知mmas9210183695)5.206.31330(1018)6 .315. 130(3695则实际有效高度mmmmh12089213000mKNmmNmmNhbfffcd036.310036.311015004 .186名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -
10、- - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 26 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计6 mKNmmNmmNAfssd555.110555.1)10183695(3306ssdffcdAfhbf故为第一类T 形截面受压区高度mmhmmbfAfxffcdssd1104.5615004 .184713330/(6)正截面抗弯承载力mmNmmNxhxbfMfcdu1052.1836)24.561208(4.5615004.18)2(60)2 .1 7 5 5(5.1 8 3 6mkNMmkN又%2 .0%17.2%10012081804
11、713min0bhAs故截面复核满足要求。3.斜截面抗剪承载力计算0 1)截面抗剪配筋设计(1)检查截面尺寸根据构造要求,梁最底层钢筋228 通过支座截面,支点截面有效高度为mmmmhh2.1254)26.3130(0kNbhfkcu2.1254180401051.01051.030,3)48.369(2 .7280,0kNVrkNd故截面尺寸符合设计要求。(2)检查是否需要根据计算配置箍筋跨中段截面kNkNbhftd40.179120818065.1105.0105 .0303支座截面kNkNbhftd25.1862 .125418065.1105.0105 .0303)48.369(105
12、. 0)64.66(0,0032/,0kNVrbhfkNVrdtdld故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋,其余区段按计算配置箍筋(3)计算剪力的分配在剪力包络图中,支点处剪力计算值kNVrVd48.36900跨中处剪力计算值kNVrVldl64.662/,02/kNbhfVrVtdxdx40.179105 .003,0截面距跨中截面的距离可由剪力包名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 26 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁
13、设计7 络图按比例求得,为mmmmVVVVLlllx363064.6648.36964.6640.179975022/02/1距支座中心线为2h处的计算剪力值(V)由剪力包络图按比例求得kNkNLVVhLVVl29.34919500)64.6648.369(130048.36919500)(2/00其中应由混凝土和箍筋的剪力计算值至少为kNV57.2096.0;应由弯起钢筋(包括斜筋)承担的剪力计算值最多为kNV72.1394.0。kNVx57.209截面距跨中截面距离为mmlVVVxxVLVVlhhl44982/4 .04.02/2/02/2/2/0设置弯起钢筋区段长度为4498mm。计算剪
14、力分配图(尺寸单位:mm,剪力单位:kN)图 3 (4)箍筋设计采 用 直 径 为8mm的 双 肢 箍 筋 , 箍 筋 截 面 面 积216 .1003.502mmmmnAAsvsv(其中1SvA为但只箍筋的截面积mmdAsv3 .504121)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 了 计 算 简 便 , 按 式名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 26 页 - - - - - - - - -
15、 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计8 ssbsdsvsvkcuuAfffpbhVVdsin)1075.0()6.02()1045.0(3,033210设计箍筋时式中的斜截面内纵筋配筋率P及截面有效高度h0 可近视按支座截面和跨中截面的平均值取用。计算如下:在跨中截面处17.22/lP,mmh12080在支点截面处55.02.125418012321000P,mmh2.12540则平均值分别为36.1255.017.2P,mmh12312125412080由式svsvkcuffPbhV,03321)6 .02()1045.0(6.0和式vsvsvbSA得箍筋间距为220,6232221)()6.0
16、2)(1056.0(VbhfAfPSsvsvkcuvmm226229.34912311802806.10040)36.16.02)(1056.0(1.10.10.1mm760确定箍筋间距Sv 的设计值还应考虑公路桥规的构造要求。据公路桥规规定,在支座中心线向跨径长度方向不小于1 倍梁高 h(=1300mm)范围内, 箍筋间距最大为100mm。箍筋构造要求箍筋的间距不应大于梁高的1/2 且不大于 400mm。取mmhmmSv65021400及 400mm,满足规范要求。箍筋配筋率%12.0%14.0%1004001806.100minvsvsvbSA(335HRB钢筋)综合上述计算, 在支座中心
17、向跨径长度方向的1300mm 范围内, 设计箍筋间距mmSv100,尔后至跨中截面统一的箍筋间距取mmSv400。(5)弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架架立钢筋(HRB335 )为22,钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离mmas56,则混凝土保护层厚度C=30mm,弯起钢筋的弯起角度为45,弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。现拟弯起41NN钢筋,将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的ih以及支座中心距离ix,分配剪力计算值sbiV,所需的弯起钢筋面积sbiA值列入下表:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
18、 - - - 第 8 页,共 26 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计9 第一排弯起钢筋(对支座而言)的末端弯折点应位于支座中心截面处。mmmmh1139)5.06.311 .2543()5 .16.3130(13001弯起钢筋弯起角为45,则第一排弯起钢筋)42( N的弯起点距支座中心距离为mm1139。弯起钢筋与梁纵轴线交点1距支座中心距离为mm4 .566)5 .16 .3130(6501139。第二排钢筋)32( N,可得:mmmmh1.1107)5 .06 .311.2543()5.26.3130(13002弯起钢筋 2N3 弯起点 2 距支座中心
19、距离为mm224611071139。 弯起钢筋与梁纵轴线交点2距支座中心距离为mm1705)5 .26.3130(6502246第三排)22( N弯起钢筋,可得:mmmmh1087)5.05 .201.2543()5.205.036.3130(13003弯起钢筋弯2N3 起点 3 距支座中心距离为mmh3333110711393。弯起钢筋与梁纵轴线交点3距支座中心距离为mm2818)5 .05 .2036 .3130(6503333;第四排)12( N弯起钢筋,可得:mmmmh1066)5.05 .201.2543()5.205.136.3130(13004弯起钢筋弯2N1 起点 4距支座中心
20、距离为mmh43991087110711394。弯起钢筋与梁纵轴线交点4距支座中心距离为mm3900)5.15.2036.3130(6504394;计算分配的剪力值sbiV,由比例关系计算可得:易 知kNVsb72.1391, 则 所 需 提 供 的 弯 起 钢 筋 的 截 面 积 (1sbA) 为21136.79845sin33.1333mmfVAsdsbsb由比例关系得72.1394498113965044982sbV,(其中mmmmhKNV4498,6502/,72.1394 .0/为弯起钢筋的区段长。 )解 得kNVsb53.1242, 则 , 则 所 需 提 供 的 弯 起 钢 筋
21、的 截 面 积 (2sbA) 为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 26 页 - - - - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计10 222712707.033053.12433.133345sin33.1333mmfVAsdsbsb分配给第三排弯起钢筋的计算剪力值3sbV,由比列关系计算式可得:72.13944981107113965044983sbV(其中mmmmhKNV4498,6502/,72.1394 .0/为弯起钢筋的区段长。 )解
22、得kNVsb14.903,则所需提供的弯起钢筋的截面积(3sbA)为233515707.033014.9033.133345sin33.1333mmfVAsdsbsb分配给第四排弯起钢筋的计算剪力值4sbV,由比列关系计算式可得:72.139449810871107113965044984sbV(其中mmmmhKNV4498,6502/,72.1394 .0/为弯起钢筋的区段长。 )解得kNVsb38.564,则所需提供的弯起钢筋的截面积(4sbA)为233322707.033038.5633.133345sin33.1333mmfVAsdsbsb弯起钢筋计算表弯起点1 2 3 4 )(mmh
23、i1139 1107 1087 1066 距支座中心距离)(mmxi1139 2246 3333 4399 分配的计算剪力值)(kNVsbi139.72 124.53 90.14 56.38 需要的弯起钢筋面积)(2mmAsbi799 712 515 522 可提供的弯筋面积)(2mmAsbi1232 1232 509 509 弯筋与梁轴交点到支座中心距离)(mmxc566 1705 2818 3900 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 26 页 - -
24、- - - - - - - 装配式钢筋砼简支T 型桥梁设计11 由 表 可 知 , 原 拟 定 的 弯 起 钢 筋N1的 弯 起 点 距 制 作 中 心 的 距 离 为4399小 于4498+650=5148mm,s 所以第四根弯起钢筋全弯是正确的。按照计算剪力初步布置弯起钢筋如图3 所示。梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图(尺寸单位:mm,剪力单位:kN)图 4 现在按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求,确定弯起点位置。由已知跨中截面 弯 矩 计 算 值mKNMMldol2.17552/,2/, 支 点 中 心 处00,0dMM按 式)41(222/,LxMMldxd做 出 梁 的 计 算 弯
25、 矩 包 络 图 。 在1/4L截 面 处 , 因mKNMmLmxl2 .1755,5.19,875.42/则弯矩计算值为:mkNmkNLxMMldl4.1316)5.19875. 441(2.1755)41(22222/,4/与已知值mkNMld2.13694/,相比,两者相对误差为3.86%,故用上式来描述简支梁弯矩包络图是可行的。各排弯起钢筋弯起后,相应正截面抗弯承载力uiM计算入下表:钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共
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