裝配式鋼筋混凝土簡支T梁設(shè)計

1、裝配式鋼筋混凝土簡支T梁設(shè)計一、設(shè)計資料鋼筋混凝土T形截面簡支梁。標(biāo)準(zhǔn)跨徑 ，計算跨徑 。主筋采用HRB400鋼筋（330MPa；Es2.0×105 MPa），箍筋采用HRB335鋼筋（280 MPa；Es2.0×105 MPa ）。混凝土為C30（13.8 MPa； 1.39 MPa；Ec3.00×104 MPa。），環(huán)境類別為一類，安全等級為二級。梁的截面尺寸如圖1所示（單位mm）；其承受的內(nèi)力如表1所示。表1 梁內(nèi)力計算表彎矩標(biāo)準(zhǔn)值Md 圖1 梁截面尺寸圖（單位mm） 剪力標(biāo)準(zhǔn)值Vd（注：車輛荷載引起的彎矩已計入沖擊系數(shù)，1+ =1.19）二、承載力極限狀態(tài)

2、計算時作用效應(yīng)組合根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范規(guī)定：按承載力極限狀態(tài)計算時采用的基本組合為永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：（一）設(shè)計彎矩計算1、跨中截面0Md,L/2=0（GM恒+qM汽+cQM人） =1.0×（1.2×702+1.4×608+0.8×1.4×55）=1755.2kN·m2、1/4跨截面0Md,L/4=0（GM恒+QM汽+cQM人） =1.0×（1.2×560+1.4×466+0.8×1.4×40）=1369.2kN·m（二）設(shè)

3、計剪力計算1、跨中截面0Vd,L/2=0（G1V汽+G2V人） =1.0×（1.4×45.5+0.8×1.4×2.0）=65.94kN2、支點截面0Vd,0=0（GV恒+G1V汽+G2V人） =1.0×（1.2×160+1.4×128+0.8×1.4×4）=375.68kN三、跨中截面縱向受拉鋼筋計算（一）計算T形截面受壓翼緣有效寬度，計算高度1、翼緣板的平均厚度=(80+140)/2=110mm2、根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定：T形截面受彎構(gòu)件位于受 區(qū)的翼緣計算寬度，應(yīng)按下列三者中

4、最小值取用。對于簡支梁為計算跨徑的1/3。=L/3=19500/3=6500mm相鄰兩梁軸線間的距離。= S=1600mm取b+2+12，此處b為梁的腹板寬，bh為承托長度，為不計承托的翼緣厚度。= b+2+12=180+20+12×110=1500mm。故取=1500mm（二）、主鋼筋數(shù)量計算1、采用焊接鋼筋骨架，取=30+0.07h=30+0.07×1300=121mm，故=h=1300121=1179mm；2、判定T形截面類型故為第一類T形截面。3、求受壓區(qū)高度 4、求受拉鋼筋面積采用8C25+2C22的鋼筋，As=3927+760=4687mm2鋼筋按5層布置，如圖

5、2所示。鋼筋混凝土保護層厚度取30mm。鋼筋間橫向凈距=。 圖2 鋼筋布置圖滿足要求。5、截面復(fù)核在已設(shè)計的受壓鋼筋中，8C25面積為3927 mm2，2C22面積為760。=330Mpa。由圖2鋼筋布置圖可求得 實際有效高度：h0=h=1300100=1200mm故為第一類T形截面。受壓區(qū)的高度x正截面抗彎承載力又故截面復(fù)核滿足要求。四、腹筋設(shè)計（一）、截面尺寸檢查根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定：在鋼筋混凝土梁的支點處，應(yīng)至少有兩根并不少于總數(shù)1/5的下層受拉的主筋通過。支點截面的有效高度根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定：矩形、T形和工字形截面受彎構(gòu)件，其抗

6、剪截面應(yīng)符合要求。支點截面：跨中截面：說明截面尺寸符合要求。（二）、檢查是否需要按計算設(shè)置腹筋根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定：矩形、T形和工字形截面受彎構(gòu)件，符合時，要求時則不需要進(jìn)行斜截面抗剪承載力計算，而僅按構(gòu)造要求配置箍筋?？缰薪孛妫褐ё孛妫阂颍汗士稍诹嚎缰心抽L度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段按計算配置腹筋。（三）、確定計算剪力 繪制半跨梁的計算剪力圖，如圖3所示。 圖3 計算剪力圖（單位：mm）的截面距中截面距離可由圖3按比例求的：故在長度范圍內(nèi)可按構(gòu)造要求配置箍筋。距支座中心h/2處截面計算剪力可按比例求得：其中由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力取為0.60.6×

7、355.03213.02KN由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力取為0.40.4×355.03142.01KN（四）、配置彎起鋼筋 按比例關(guān)系，依圖3計算需設(shè)彎起鋼筋區(qū)段的長度： 計算各排彎起鋼筋截面積。1、計算第一排（對支座而言）彎起鋼筋截面積取用距支點中心h/2處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。設(shè)焊接鋼筋骨架的架立筋（HRB400）為2C25。鋼筋重心距梁受壓區(qū)翼緣板上邊緣距離： 。2C25鋼筋的實際截面積滿足抗剪要求，其彎起點為B，彎終點落在支座中心A截面處，彎起點B至點A距離為： 則第一排彎起鋼筋的彎起點距支座中心的距離為1157mm.彎起鋼筋與梁縱軸線交點 距支座中心的距離為： 2、計算第二

8、排彎起鋼筋截面積按比例關(guān)系，依圖3計算第一排彎起鋼筋彎起點B處由第二排彎起鋼筋承擔(dān)的剪力值： 故2C25鋼筋的實際截面積滿足抗剪要求，其彎起點為C，彎終點落在第一排彎起鋼筋彎起點B截面處，彎起點C至點B距離為： 則第二排彎起鋼筋的彎起點距支座中心的距離為： 第二排彎起鋼筋與梁縱軸線交點距支座中心的距離為： 3、計算第三排彎起鋼筋截面積按比例關(guān)系，依圖3計算第二排彎起鋼筋彎起點C處由第三排彎起鋼筋承擔(dān)的剪力值： 故2C25鋼筋的實際截面積滿足抗剪要求，其彎起點為D，彎終點落在第二排彎起鋼筋彎起點C截面處，彎起點D至點C距離為： 則第三排彎起鋼筋的彎起點距支座中心的距離為： 第三排彎起鋼筋與梁縱軸

9、線交點距支座中心的距離為： 4、計算第四排彎起鋼筋截面積按比例關(guān)系，依圖3計算第三排彎起鋼筋彎起點D處由第四排彎起鋼筋承擔(dān)的剪力值： 故第四排用補充斜筋2C20.鋼筋的實際截面積滿足抗剪要求，其彎起點為E，彎終點落在第三排彎起鋼筋彎起點D截面處，彎起點E至點D距離為： 則第四排彎起鋼筋的彎起點距支座中心的距離為： 第四排彎起鋼筋與梁縱軸線交點距支座中心的距離為：5、計算第五排彎起鋼筋截面積按比例關(guān)系，依圖3計算第四排彎起鋼筋彎起點E處由第五排彎起鋼筋承擔(dān)的剪力值： 故而2C22.鋼筋的實際截面積滿足抗剪要求，其彎起點為F，彎終點落在第四排彎起鋼筋彎起點E截面處，彎起點F至點E距離為： 則第五排

10、彎起鋼筋的彎起點距支座中心的距離為： 已大于5120mm.即在欲設(shè)置彎起鋼筋區(qū)域長度以外，彎起鋼筋數(shù)量已滿足抗剪承載力要求。第五排彎起鋼筋與梁縱軸線交點距支座中心的距離為：（五）、配置箍筋根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范關(guān)于“鋼筋混凝土應(yīng)設(shè)置直徑不小于8mm且不小于1/4主筋直徑的箍筋”的規(guī)定，本設(shè)計采用封閉式雙肢箍筋，n=2，鋼筋HRB335鋼筋（），直徑為，每肢箍筋面積：，所以：公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范中又規(guī)定：“箍筋間距不大于梁高的1/2和400mm”，“支承截面處，支座中心向跨徑方向長度相當(dāng)于不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距不宜大于100mm，近梁端第一根箍筋

11、應(yīng)設(shè)置在距端面一個混凝土保護層距離處。梁與梁或梁與柱的交接范圍內(nèi)可不設(shè)箍筋；靠近交接面的一根箍筋，其與交接面的距離不宜大于50mm”。本設(shè)計按照這些規(guī)定，梁段箍筋最大間距不超過上述結(jié)果，見表2。對梁端而言，在支座中心向跨徑長度方向的1300mm范圍內(nèi)，設(shè)計箍筋間距為100mm，其他箍筋間距為200mm,相應(yīng)的最小配箍率：，符合公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范的構(gòu)造要求。表2 各梁段箍筋的最大間距計算表梁區(qū)段縱筋面積（）有效高度h0(mm)主筋配筋率箍筋最大間距/mmAB2C2512560.43528BC4C2512420.88578CD6C2512271.33624DF8C251213

12、1.80671F梁跨中2C22+8C25468712002.17704注：其中“箍筋最大間距”一欄根據(jù)公式：進(jìn)行計算（其中 ），由于P均小于2.5，故P值直接取計算結(jié)果，所得結(jié)果即為上表所示。五、承載能力校核（一）保證斜截面抗剪承載力方面 從圖3可以看出，對支座而言，梁內(nèi)第一排彎起鋼筋的彎終點已落在支座中心截面處，以后各排彎起鋼筋的彎終點均落在前一排彎起鋼筋的彎起點截面上，這些都符合公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，即能滿足斜截面抗剪承載力的構(gòu)造要求。 （二）保證正截面抗彎承載力方面1、計算各排彎起鋼筋彎起點的彎矩值跨中彎矩為 支點彎矩為。其他截面彎矩可按二次拋物線公式計算：

13、對跨中截面： 故 說明跨中截面中性軸在翼緣內(nèi)，屬第一類T形截面。其他截面的主筋面積均小于跨中截面的主筋截面積，故各截面均屬第一類T形截面，均可按單筋矩形截面 計算。各排彎起鋼筋彎起后，相應(yīng)正截面抗彎承載力計算見表2. 表2 鋼筋彎起后相應(yīng)正截面抗彎承載力梁區(qū)段截面縱筋縱筋面積（）有效高度h0(mm)T形截面類型受壓區(qū)高度x(mm) 抗彎承載力（KNm）AB2C259821256第一類16413BC4C2519641242第一類31787CD6C2529451227第一類471171DF8C2539271213第一類631541F梁跨中2C22+8C2546871200第一類751805注：其中

14、將上表的正截面抗彎承載力代入：距離: 圖4 梁的彎矩包絡(luò)圖及抵抗彎矩圖（尺寸單位：mm,彎矩單位：KNm）2、檢查各彎起鋼筋現(xiàn)以圖4所示彎起鋼筋彎起點初步位置來逐個檢查是否滿足公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范的要求。、第五排鋼筋的充分利用點i的橫坐標(biāo)為0，的彎起點5的橫坐標(biāo)為。其不需要點j的橫坐標(biāo)，鋼筋與梁中線交點 的橫坐標(biāo)。、第三排鋼筋的充分利用點j的橫坐標(biāo)為3406mm，的彎起點3的橫坐標(biāo)為,滿足要求。不需要點k的橫坐標(biāo)，鋼筋與梁中線交點的橫坐標(biāo)，滿足要求。、第二排鋼筋的充分利用點k的橫坐標(biāo)為5625mm，的彎起點2的橫坐標(biāo)為，滿足要求。不需要點l的橫坐標(biāo)，鋼筋與梁中線交點的橫坐標(biāo)

15、，滿足要求。、第一排鋼筋的充分利用點l的橫坐標(biāo)為7214mm，的彎起點1的橫坐標(biāo)為,滿足要求。不需要點m的橫坐標(biāo)，鋼筋與梁中線交點的橫坐標(biāo)，滿足要求。經(jīng)上述分析判斷可知，初步確定的彎起鋼筋的彎起點位置的正截面抗彎承載力和斜截面承載力均滿足要求。六、撓度計算由內(nèi)力計算表1可知：恒載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為702.0KN m,汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值為608.0 KN m。人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為55.0 KN m.采用C30砼。主筋采用HRB400鋼筋（2C22+8C25）。C30砼彈性模量Ec3.00×104 Mpa，HRB400鋼筋彈性模量Es2.0×105 MPa。在進(jìn)行梁變形計算時，應(yīng)取梁與相鄰梁橫向連接后截面的全寬度受壓翼板計算，即，而。（一）、計算截面幾何特征 翼緣平均厚度; 跨中截面有效高度： 確定受壓區(qū)高度：其中開裂截面的換算截面慣性矩為：全截面換算截面面積：全截面對上邊緣的靜矩：換算截面重心至受壓邊緣的距離：至受拉邊緣的距離：全截面換算截面重心軸以上部分面積對重心軸的面積矩：全截面換算截面慣性矩：對受拉邊緣的彈性抵抗矩為： （二）、計算構(gòu)件的剛度荷載效應(yīng)組合： 全截面的抗彎剛度：開裂截面的抗彎剛