結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)

1、裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、設(shè)計(jì)依據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：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 D622004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JDG D602004二、設(shè)計(jì)資料1. 橋面凈空：凈7+2×1.5m2. 設(shè)計(jì)荷載：公路級(jí)汽車(chē)荷載，人群3.5KN/m2. 結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，即r0=1.03. 材料規(guī)格：鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋；箍筋采用HRB335鋼筋；類(lèi)環(huán)境水平縱向鋼筋面積為(0.0010.002)bh，直徑810mm，水平縱向鋼筋對(duì)稱(chēng)，下密上疏布置在箍筋外側(cè)。架立筋選用220的鋼筋混凝土：采用C30混凝土4. 結(jié)構(gòu)尺寸：T形主梁：標(biāo)準(zhǔn)跨徑Lb=20.0

2、0m 計(jì)算跨徑Lj=19.5m 主梁全長(zhǎng)L=19.96m 主梁肋寬b=180mm 主梁高度h=1300mm三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 計(jì)算彎矩和剪力組合設(shè)計(jì)值2. 正截面承載力計(jì)算3. 斜截面抗剪承載力計(jì)算4. 全梁承載能力校核5. 水平縱向鋼筋和架立筋設(shè)計(jì)6. 裂縫寬度及變形（撓度）驗(yàn)算四、設(shè)計(jì)步驟梁體采用C40的混凝土，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為18.4Mpa，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftd=1.65Mpa。主筋采用KL400,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=330Mpa，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；箍筋采用HRB335，直徑8mm，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為280Mpa。1.計(jì)算彎矩和剪力組合設(shè)計(jì)值 因恒載作用效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力不利，故取永

3、久效應(yīng)，即恒載的分項(xiàng)系數(shù)。汽車(chē)荷載效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)為。對(duì)于人群荷載，其它可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)為。本組合為永久作用與汽車(chē)荷載和人群荷載組合，故取人群荷載的組合系數(shù)處 處 支點(diǎn)截面處 處 2.截面承載力計(jì)算（1）確定梁翼緣的有效寬度由圖所示形截面受壓翼板厚度的尺寸，可得：翼板平均厚度又由橫斷面的尺寸可知：5個(gè)T形梁的總長(zhǎng)為5*1600=8000mm，則每個(gè)T形梁寬，縫寬（8000-1580*5）/5=20，則兩相鄰主梁的平均間距為1600mm，即：故取受壓翼緣板的有效寬度為三者之間的較小值：（）有效高度確定：由上面的計(jì)算已知：fcd=18.4Mpa , ftd=1.65Mpa , fsd330Mp

4、a , 跨中截面彎矩組合值 為了計(jì)算方便，將圖的實(shí)際T形截面等效成右圖（3）所示： 圖一采用焊接鋼筋骨架。且已知了，則截面的有效高度為：h0=h-。（）判別形截面類(lèi)型主筋采用鋼筋，則采用混凝土，則 3476.22×106 3476.22>故屬于第一類(lèi)T形截面（4）配筋設(shè)計(jì) 求受壓區(qū)高度由式 可得 整理后，可得到 解方程得合適解為 求受拉鋼筋面積As 將各已知值及代入式 得：現(xiàn)選擇鋼筋為628+418，截面面積As=4713mm2，鋼筋疊高層數(shù)為5層，布置如圖2所示。混凝土保護(hù)層厚度C=30mm > d=28 mm且符合附表18中規(guī)定的30mm。鋼筋間橫向凈距,故滿(mǎn)足構(gòu)造要

5、求。 圖2（5）截面復(fù)核 已設(shè)計(jì)的受拉鋼筋中，628面積為3695，418面積為1018由圖1可知?jiǎng)t實(shí)際有效高度 故為第一類(lèi)T形截面受壓區(qū)高度（6）正截面抗彎承載力又 故截面復(fù)核滿(mǎn)足要求。3.斜截面抗剪承載力計(jì)算0 1）截面抗剪配筋設(shè)計(jì)（1）檢查截面尺寸 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)截面有效高度為 故截面尺寸符合設(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 支座截面 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)段按計(jì)算配置箍筋 （3）計(jì)算剪力的分配 在剪力包絡(luò)圖中，支點(diǎn)處剪力計(jì)算值 跨中處剪力計(jì)算值 截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為 距支座

6、中心線(xiàn)為處的計(jì)算剪力值（）由剪力包絡(luò)圖按比例求得其中應(yīng)由混凝土和箍筋的剪力計(jì)算值至少為；應(yīng)由彎起鋼筋（包括斜筋）承擔(dān)的剪力計(jì)算值最多為。截面距跨中截面距離為設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長(zhǎng)度為4498mm。 計(jì)算剪力分配圖（尺寸單位：mm，剪力單位：kN） 圖3（4）箍筋設(shè)計(jì)采用直徑為8mm的雙肢箍筋，箍筋截面面積 （其中為但只箍筋的截面積）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。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，按式設(shè)計(jì)箍筋時(shí)式中的斜截面內(nèi)縱筋配筋率P及截面有效高度h0可近視按支座截面和跨中截面的平均值取用。計(jì)算如下：在跨中截面處 ，在支點(diǎn)截面處 ，則平均值分別為，由式 和式 得箍筋間距為確定箍筋間距Sv的設(shè)計(jì)值

7、還應(yīng)考慮公路橋規(guī)的構(gòu)造要求。據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，在支座中心線(xiàn)向跨徑長(zhǎng)度方向不小于1倍梁高h(yuǎn)（=1300mm）范圍內(nèi)，箍筋間距最大為100mm。箍筋構(gòu)造要求箍筋的間距不應(yīng)大于梁高的1/2且不大于400mm。取及400mm,滿(mǎn)足規(guī)范要求。箍筋配筋率（鋼筋）綜合上述計(jì)算，在支座中心向跨徑長(zhǎng)度方向的1300mm范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)箍筋間距，爾后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取。（5）彎起鋼筋及斜筋設(shè)計(jì) 設(shè)焊接鋼筋骨架架立鋼筋（HRB335）為，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離，則混凝土保護(hù)層厚度C=30mm，彎起鋼筋的彎起角度為，彎起鋼筋末端與架立鋼筋焊接。 現(xiàn)擬彎起鋼筋，將計(jì)算的各排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面的以及支座中心距離

8、，分配剪力計(jì)算值，所需的彎起鋼筋面積值列入下表：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。彎起鋼筋彎起角為，則第一排彎起鋼筋的彎起點(diǎn)距支座中心距離為。彎起鋼筋與梁縱軸線(xiàn)交點(diǎn)距支座中心距離為。 第二排鋼筋，可得： 彎起鋼筋2N3彎起點(diǎn)2距支座中心距離為。彎起鋼筋與梁縱軸線(xiàn)交點(diǎn)距支座中心距離為第三排彎起鋼筋，可得： 彎起鋼筋彎2N3起點(diǎn)3距支座中心距離為。彎起鋼筋與梁縱軸線(xiàn)交點(diǎn)距支座中心距離為；第四排彎起鋼筋，可得：彎起鋼筋彎2N1起點(diǎn)4距支座中心距離為。彎起鋼筋與梁縱軸線(xiàn)交點(diǎn)4距支座中心距離為； 計(jì)算分配的剪力值，由比例關(guān)系計(jì)算可得：易知，則所需提供的彎起鋼筋的截面積（）為由

9、比例關(guān)系得 ，（其中為彎起鋼筋的區(qū)段長(zhǎng)。） 解得，則，則所需提供的彎起鋼筋的截面積（）為分配給第三排彎起鋼筋的計(jì)算剪力值，由比列關(guān)系計(jì)算式可得：（其中為彎起鋼筋的區(qū)段長(zhǎng)。）解得 ，則所需提供的彎起鋼筋的截面積（）為分配給第四排彎起鋼筋的計(jì)算剪力值，由比列關(guān)系計(jì)算式可得：（其中為彎起鋼筋的區(qū)段長(zhǎng)。）解得 ，則所需提供的彎起鋼筋的截面積（）為彎起鋼筋計(jì)算表彎起點(diǎn)12341139110710871066距支座中心距離1139224633334399分配的計(jì)算剪力值139.72124.5390.1456.38需要的彎起鋼筋面積799712 515522可提供的彎筋面積12321232509509彎筋與

10、梁軸交點(diǎn)到支座中心距離566170528183900由表可知，原擬定的彎起鋼筋N1的彎起點(diǎn)距制作中心的距離為4399小于4498+650=5148mm,s所以第四根彎起鋼筋全彎是正確的。 按照計(jì)算剪力初步布置彎起鋼筋如圖3所示。 梁的彎矩包絡(luò)圖與抵抗彎矩圖（尺寸單位：mm，剪力單位：kN） 圖4現(xiàn)在按照同時(shí)滿(mǎn)足梁跨間各正截面和斜截面抗彎要求，確定彎起點(diǎn)位置。由已知跨中截面彎矩計(jì)算值，支點(diǎn)中心處按式 做出梁的計(jì)算彎矩包絡(luò)圖。在1/4L截面處，因則彎矩計(jì)算值為：與已知值相比，兩者相對(duì)誤差為3.86%，故用上式來(lái)描述簡(jiǎn)支梁彎矩包絡(luò)圖是可行的。各排彎起鋼筋彎起后，相應(yīng)正截面抗彎承載力計(jì)算入下表：鋼筋彎

11、起后相應(yīng)各正截面抗彎承載力梁區(qū)段截面縱筋有效高度T形截面類(lèi)別受壓區(qū)高度抗彎承載力支座中心1點(diǎn)2281254第一類(lèi)15506.81點(diǎn)2點(diǎn)4281238第一類(lèi)29994.42點(diǎn)3點(diǎn)6281223第一類(lèi)4411464.43點(diǎn)4點(diǎn)628+2181216第一類(lèi)501652.34點(diǎn)梁跨中628+2181208第一類(lèi)561835.2（其中抗彎承載力的計(jì)算公式為）將上表中的正截面抗彎承載力在圖中用各平行線(xiàn)表示出來(lái)，它們與彎矩包絡(luò)圖的交點(diǎn)分別為，以各值代入式中，可求得到跨中截面距離值。，?，F(xiàn)在以圖4所示彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置來(lái)逐個(gè)檢查是否滿(mǎn)足公路橋規(guī)的要求。第一排彎起鋼筋：其充分利用點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而的彎起點(diǎn)1的橫

12、坐標(biāo)，說(shuō)明1點(diǎn)位于點(diǎn)左邊，且，滿(mǎn)足要求。其不需要點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而鋼筋與梁中軸線(xiàn)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿(mǎn)足要求。第二排彎起鋼筋：其充分利用點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而的彎起點(diǎn)2的橫坐標(biāo)且，滿(mǎn)足要求。其不需要點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而鋼筋與梁中軸線(xiàn)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿(mǎn)足要求。第三排彎起鋼筋：其充分利用點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而的彎起點(diǎn)3的橫坐標(biāo)且，滿(mǎn)足要求。其不需要點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而鋼筋與梁中軸線(xiàn)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿(mǎn)足要求。第四排彎起鋼筋：其充分利用點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0，而的彎起點(diǎn)4的橫坐標(biāo)且，滿(mǎn)足要求。其不需要點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而鋼筋與梁中軸線(xiàn)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿(mǎn)足要求。由上述檢查結(jié)果可知圖5所示彎起鋼筋彎起點(diǎn)的初步位置滿(mǎn)足要求。由于鋼筋彎起點(diǎn)形成的抵抗彎矩圖遠(yuǎn)

13、大于彎矩包絡(luò)圖，故進(jìn)一步調(diào)整上述彎起鋼筋的彎起點(diǎn)的位置，在滿(mǎn)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的斜筋。圖5（二）斜截面抗剪承載力的復(fù)核 1距中心支座處為處斜截面抗剪承載力復(fù)核（1）選定斜截面頂端位置由圖可知距支座中心為處斜截面的橫坐標(biāo)為，正截面有效高度?，F(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度，則得到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：距支座中心為處斜截面抗剪承載力計(jì)算圖式（尺寸單位：mm） 圖6A處正截面有效高度（主筋為428），則實(shí)際廣義剪跨比及斜截面投影長(zhǎng)度C分別為將要復(fù)核的斜截面如圖

14、4中所示斜截面（虛線(xiàn)表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有228（2N5），相應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配筋率（取時(shí)）為與斜截面相交的彎起鋼筋有428、斜筋216。將以上計(jì)算值代入式得到斜截面 距支座中心為處的斜截面抗剪承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。2彎起鋼筋彎起點(diǎn)1處斜截面抗剪承載力復(fù)核（1）選定斜截面頂端位置由圖可知彎起鋼筋彎起點(diǎn)1處斜截面的橫坐標(biāo)為，正截面有效高度。現(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度，則得到選擇的斜截面頂端位置B，其橫坐標(biāo)為。（2）斜截面抗剪承載力復(fù)核B處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下：彎起鋼筋彎起點(diǎn)1處斜截面抗剪承載力計(jì)算圖式（尺寸單位：mm） 圖7B處正截面有效高度（主筋為428），則實(shí)際廣義剪跨

15、比及斜截面投影長(zhǎng)度C分別為將要復(fù)核的斜截面如圖5中所示斜截面（虛線(xiàn)表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有428（2N4+2N5），相應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配筋率（取，在1300范圍內(nèi)）為與斜截面相交的彎起鋼筋有2N3（228、216）。將以上計(jì)算值代入式得到斜截面 彎起鋼筋彎起點(diǎn)1處的斜截面抗剪承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。3彎起鋼筋彎起點(diǎn)2處斜截面抗剪承載力復(fù)核（1）選定斜截面頂端位置由圖可知彎起鋼筋彎起點(diǎn)2處斜截面的橫坐標(biāo)為，正截面有效高度?，F(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度，則得到選擇的斜截面頂端位置C，其橫坐標(biāo)為。（2）斜截面抗剪承載力復(fù)核C處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下：彎起鋼筋彎起點(diǎn)2處斜截面抗剪承載力計(jì)

16、算圖式（尺寸單位：mm） 圖8C處正截面有效高度（主筋為628），則實(shí)際廣義剪跨比及斜截面投影長(zhǎng)度C分別為將要復(fù)核的斜截面如圖6中所示斜截面（虛線(xiàn)表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有628（2N3+2N4+2N5），相應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配筋率（取時(shí),1300以外時(shí)）為與斜截面相交的彎起鋼筋有2N2（228）、斜筋2N7（216）。將以上計(jì)算值代入式得到斜截面彎起鋼筋彎起點(diǎn)2處的斜截面抗剪承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4彎起剛勁彎起點(diǎn)3處斜截面抗剪承載力復(fù)核（1）選定斜截面頂端位置由圖可知彎起鋼筋彎起點(diǎn)3處斜截面的橫坐標(biāo)為，正截面有效高度?，F(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度，則得到選擇的斜截面頂端位置D，其橫坐標(biāo)為。（

17、2）斜截面抗剪承載力復(fù)核D處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下：彎起鋼筋彎起點(diǎn)3處斜截面抗剪承載力計(jì)算圖式（尺寸單位：mm） 圖9D處正截面有效高度（主筋為628+218），則實(shí)際廣義剪跨比及斜截面投影長(zhǎng)度C分別為將要復(fù)核的斜截面如圖7中所示斜截面（虛線(xiàn)表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有628+218（2N2+2N3+2N4+2N5），相應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配筋率（取時(shí)）為與斜截面相交的彎起鋼筋有2N1(218)、2N8（216）。將以上計(jì)算值代入式得到斜截面 彎起鋼筋彎起點(diǎn)3處的斜截面抗剪承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。5彎起剛勁彎起點(diǎn)4處斜截面抗剪承載力復(fù)核（1）選定斜截面頂端位置由圖可知彎起鋼筋彎

18、起點(diǎn)4處斜截面的橫坐標(biāo)為，正截面有效高度。現(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度，則得到選擇的斜截面頂端位置D，其橫坐標(biāo)為。（2）斜截面抗剪承載力復(fù)核餓處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下：彎起鋼筋彎起點(diǎn)4處斜截面抗剪承載力計(jì)算圖式（尺寸單位：mm） 圖10E處正截面有效高度（主筋為628+418），則實(shí)際廣義剪跨比及斜截面投影長(zhǎng)度C分別為將要復(fù)核的斜截面如圖7中所示斜截面（虛線(xiàn)表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有628+418（2N2+2N3+2N4+2N5），相應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配筋率（取時(shí)）為沒(méi)有與斜截面相交的彎起鋼筋。將以上計(jì)算值代入式得到斜截面+0 彎起鋼筋彎起點(diǎn)4處的斜截面抗剪承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。6

19、距中心支座處為處（此處箍筋間距由100mm變?yōu)?00mm）斜截面抗剪承載力復(fù)核（1）選定斜截面頂端位置由圖可知距支座中心為處斜截面的橫坐標(biāo)為，正截面有效高度?，F(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度，則得到選擇的斜截面頂端位置E，其橫坐標(biāo)為。（2）斜截面抗剪承載力復(fù)核F處正截面上的剪力及相應(yīng)的彎矩計(jì)算如下：距支座中心為1300mm處斜截面抗剪承載力計(jì)算圖式（尺寸單位：mm） 圖11F處正截面有效高度（主筋428），則實(shí)際廣義剪跨比及斜截面投影長(zhǎng)度C分別為將要復(fù)核的斜截面如圖8中所示斜截面（虛線(xiàn)表示），斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有，相應(yīng)的主筋配筋率為箍筋的配筋率（取時(shí)）為與斜截面相交的彎起鋼筋有216+228+216。將以上計(jì)算值代入式得到斜截面 距支座中心為處的斜截面抗剪