2022年2022年结构设计原理课程设计 2.pdf
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1、1 目录一基本 设计 资 料及设 计 要求.2 二正截面设计.4 2.1内力组合计算4 2.2 钢筋旋转4 2.3 截面复核5 三斜截面设计.6 3.1 验算截面尺寸.6 3.2 核算 是否需 要根据 计算 配置 箍 筋 63.3 计算剪力图分配.6 3.4 箍筋设计7 3.5弯起钢筋设计8 四全梁承载力校核.13 4.1 选定 斜截面 顶端位 置 13 4.2 斜截面承载能力复核13 4.3 跨中截面所能承担的最大弯矩计算.14 五裂缝及变形验算.15 5.1 使用阶段裂缝宽度验算.15 5.2 挠度计算 15 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 18 页 -2 一
2、、基本设计资料及设计要求1、设计题目钢筋混凝土简支T 形梁桥一片主梁设计。2、设计资料(1)某公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸。标准跨径:13.00m;计算跨径:12.50m;主梁全长:12.96m;梁的截面尺寸如下图(单位mm):名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 18 页 -3 梁高 h=1000mm,翼板有效宽度 1200mm,翼板厚度 100mm,腹板厚度180mm。(翼板厚度可以根据计算适当修改)(2)计算内力I 类环境条件,安全等级为二级,冲击系数u=1.24。跨中截面计算弯矩(标准值)恒载弯矩:M1/2恒462.5kNm;汽车荷载弯矩:M1/2汽439
3、.5kNm;(未计入汽车冲击系数)。人群荷载弯矩:M1/2人23kNm;支点截面计算剪力(设计值)V支=363KN 跨中截面计算剪力(设计值)Vd1/262kN V1/4按公式计算(3)材料主筋用 HRB335 级钢筋箍筋用 R235级钢筋采用焊接钢筋骨架混凝土为 C20(可以提高标号)3、设计要求进行 T 形梁正截面设计计算、配筋;进行 T 形梁斜截面设计计算、配筋;进行 T 形梁的挠度及裂缝宽度验算,挠度不超过L/600,裂缝不超过 0.2mm。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 18 页 -4 二、正截面设计2.1 内力组合计算:弯矩组合设计值计算公式:0011
4、12()mndGiGikQQ kcQjQjkijMMMS剪力组合设计值计算公式:001112()mndGiGikQQ kcQjQjkijVVVV2.1.1 弯矩组合设计值:跨中截面Md,l/2=1.2 462.5+1.4 439.5+0.8 1.4 23=1196.06KN.m1/4 截面Md,l/4=1.2346.9+1.4 329.6+0.8 1.4 17.3=897.096KN.m2.1.2 剪力组合设计值:支点截面Vd,0=1.2363=435.6KN.m跨中截面Vd,l/2=1.262=74.4KN.m2.2钢筋选择根据跨中界面正截面承载力极限状态计算要求,确定纵向受拉钢筋数量。受压
5、翼板的有效宽度fb 取:1、1fb=L/3=12500/3=4167mm 2、2fb=1200mm(装配式 T形梁,相邻两梁的平均间距为1200mm)3、3fb=b+2 bh+12 fh=180+0+12100=1380mm 三者中最小值,即fb=1200mm。拟采用焊接钢筋骨架配筋:设as=30+0.071000=100mm,则h0=1000-100=900mm hf=100mm 翼缘计算宽度为 bf=1200mm 首先选择界面类型:得0 Mdfcdbf hf(h0-hf/2)0 Md=1.01196.06=1196.06 fcdbf hf(h0-hf/2)=9.21200100(900-5
6、0)=938.41060 Md938.4 故按第类 T形梁计算确定混凝土受压区高度x:由0 Md=fcdbX(h0-x/2)+fcd(bf b)hf(h0-hf/2)代入数据可解得合适的解X=326 mm(hf=100mm,b h0=504 mm)由式(3-43)求得As=(9.2180326+9.21001020)280=5279 mm2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 18 页 -5 选 828+220,提供 As=5554mm2,钢筋布成五层,每层两根,混凝土保护层厚度取30mmd=28mm 及附表 1-8 中规定的 30mm,钢筋间横向间距Sn=180-23
7、0-231.6=56.8mm 40mm 及1.25d=1.25 28=35mm。故满足构造要求。2.3截面复核(1)求实际有效高度 h0已设计的受拉钢筋中,828 的面积为 4926 mm2,220的面积为 628mm2,fsd=280MPa。由图 1-1 钢筋布置图可求得as=30+231.6=93.2mm则实际有效高度h0=1000-93.2=906.8mm(2)判定 T形截面类型由式(3-46)计算cdfff b h=9.21200100=1.1 KNm ssdAf=(4926+308)280=1.29 KN m 由于cdfff b hssdAf,故为第二类 T形截面。(3)求受拉区刚度
8、 X 由公式(3-43)fcdbX+fcdhf(fb-b)=fsdAs,得 X=372.4 mm,满足 hf=100mmsb min=0.18%符合上述要求名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 18 页 -8 综合上述计算,在支座中心向跨径长度方向的1200mm 范围内,设计箍筋间距vS=100mm,尔后至跨中截面统一的箍筋间距取150mm。3.5 弯起钢筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋为22,钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离56samm弯起钢筋的弯起角度为45,弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力,由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋的构造规
9、定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置,首先要计算弯起钢筋上、下弯点之间垂直距离ih现拟弯起 N1 N5钢筋,将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的ih 以及至支座中心距离ix、分配的剪力计算值wiQ、所需的弯起钢筋面积wiA 列入表 1 中。现将表 1 中有关计算如下:根据公路桥规规定,简支梁的第一排弯起钢筋(对支座而言)的末端弯起点应位于支座中心截面处。这时,ih 为 h1=1000-(30+31.61.5)+(44+25.1+31.6 0.5)=838mm 弯筋的弯起角为45,则第一排弯筋(2N5)的弯起点 1 距支座中心距离为 838mm。弯筋与梁纵轴线交点 1距支座中心距离为415mm 对于
10、第二排弯起钢筋,可得到h2=801mm 弯起钢筋(2N4)的弯起点 2 距支点中心距离为 838+801=1639mm 分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值2wQ,由比例关系计算可得到:(3500+500-838)/3500=2wQ/136 则2wQ=123KN 其中 0.4Qj=136KN;h/2=500mm;设置弯起钢筋区段长为 3500mm。所需要提供的弯起钢筋截面积(2wA)为220.06sin45wwgwQAR=906 mm2第二排弯起钢筋与梁轴线交点2距支座中心距离为1248mm 其余各排弯起钢筋的计算方法与第二排弯起钢筋计算方法相同表 1 弯起钢筋计算表名师资料总结-精品资料欢迎下载
11、-名师精心整理-第 8 页,共 18 页 -9 弯起钢筋计算表弯起点1 2 3 4 5 ihmm838 801 764 736 728 距支座中心的距离ixmm838 1639 2403 3139 4237 分配的计算剪力值sbiVkN123 119.5 89.45 53.43 需要的弯起钢筋sbiA2mm1207 906 801 467 可提供的弯起钢筋sbiA2mm1232(228)1232(228)1232(228)628(220)弯筋与梁轴交点到支座中心的距离mmxc415 1248 2264 3058 绘制弯矩包络图包络图是在荷载作用下沿跨径变化最大弯矩图。严格的绘制方法应按梁上各截
12、面的弯矩影响线布置荷载而求得。但一般中小桥可根据求得的跨中弯矩jmM近似按抛物线规律求出梁上其他位置的xM 值,再连成圆顺的曲线,即得弯矩包络图,简支梁弯矩包络图抛物线公式近似为:2,1/224(1)d xdxMML式中:x从跨中算起,即跨中纵坐标为0,支点纵坐标/2l;计算如下:先按抛物线公式近似求出控制截面的弯矩值。已知L=12.5m,01,Md,l/2=1196.06KN.m名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 18 页 -10 配置跨中截面钢筋。0 x(跨中处):Md,l/2=1196.06KN.m 8Lx:Md,l/8=1121KN 4Lx:Md,l/4=89
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