【精品】结构设计原理课程设计钢筋混凝土T型梁课设

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大连海洋大学
海洋与土木工程学院
道桥09:陈兰春
学号:090415010
结构设计原理课程设计
钢筋混凝土简支梁全长L 。

=6.5m ,T 形截面梁尺寸如图。

桥梁处于1类环境条件安全等级为二级,r 。

=1.
梁体采用C20混凝土,轴心抗压强度设计值f cd =9.2MPa ,轴心抗拉强度设计f td =1.06,主筋采用HRB335钢筋,抗拉强度设计值f sd =280MPa ,箍筋采用R235钢筋,直径8mm ,抗拉强度设计值f sd =195MPa 。

该梁承受10KN/m 的均布荷载,经







2.8KN
·
m。

简支梁控制截面的弯矩组合设计值和剪力组合值为
跨中截面M
d,l/2=52.9KN·m,V
d,l/2
=0
1/4跨截面M
d,l/4
=39.7KN·m
支点截面M
d,0=0,V
d,0
=84.5KN
2/跨中截面的纵向受拉钢筋计算,
1/T形截面梁受压翼板的有效宽度bf’,取梁肋宽b=150mm
可得翼板平均厚度h
f
’=(100+90)/2=95mm
b
f’1
=1/3L=1/3*6500=2166.7mm
b
f’2=1000mm(装配式T型梁,相邻两梁的平均间距取1000mm)b
f’3
=b+2b
h
+12h
f’
=1230mm
估取受压翼板的有效宽度b
f’
=1000mm(取三者中最小值),取梁高h=800mm如图所示。

钢筋数量计算及截面复核应用的是焊接钢筋骨架as=30+0.07h=89.5mm,h
=800-89.5=710.5mm
判断T行截面类型
对跨中截面:M
u=f
cd
b
f’
h
f’
(h。

-h
f’
/2)=9.2*1000*95*(710.5-47.5)
=57.95KN·m>M(=52.9),故属于第一类截面梁。

求受压区高度x
由M u=f sd A s h f’(h0-x/2)=52.9*106=280*1000*x*(710.5-x/2)
x=39<95
As=f cd b f’x/f sd=(9.2*1000*39)/280=1282mm2
跨中截面主筋选择为6∅14+4∅10,焊接骨架的钢筋层数为6层纵向钢筋面积As=1238mm2
混凝土保护层取30mm>d及设计要求的最小值。

有效钢筋的横向间距S n1=150-2*30-2*14=52>40mm及 1.25d,同理S n2=150-2*30-2*10=70>40及1.25d,故满足构造要求。

截面复核
求实际高度h。

已知的受拉钢筋中,6∅14的面积为924mm2,4∅10的面积为314mm2,,如图布置截面有效高度为a s={924*(30+16.2*2)+804*(30+16.2*4+11.6)}/(1238)=116mm
实际有效高度为h0=800-116=684mm
1,判定截面类型
经计算h f’>,故属于第一类T行截面
2,求受压区高度X
X=f sd A s/f cd b f’=(280*1238)/9.2*1000=37.7<95
Mu=f sd As(h。

-x/2)=280*1238*(684-16.2)=68.1>52.9KN·m
=As/bh。

=1.2%>min=0.02%
故截面复核满足要求
三,斜截面设计
腹筋设计
⑴截面尺寸检查
根据构造要求,量最低端钢筋2∅14,通过支座截面,支点截面有效高度为h0
h0=800-(30+16.2/2)=661.9mm
(0.51*103)*k
fcu,fcu,kbh。

=(0.51*103)*5.5*150*661.1=278.1KN>r0V d,0=(84.5KN)故可在梁跨中的某长度范围内按构造选配置箍筋,其余区段应按计算配。

3,计算剪力分配
剪力包络图中,支点处剪力计算值v0=r0V d,0,跨中处剪力计算值V1/2=r0V d,l/2
剪力包络图如图所示
V x=r0v dx=(0.5*10-3)f td bh0=52.5KN的截面距离可由剪力包络图按比例求得
L1=l/2*(V x-V l/2/V0-V l/2)=3250*(52.5/84.5)=1100mm
在l1长度内可按构造要求布置箍筋
同时,根据《公路桥规》规定,在支座中心线向跨径长度方向不小于一倍梁高h=800mm范围内,箍筋的间距最大为100mm
距支座中心为h/2处的计算剪力值V’由剪力包络图按比例求得
V’=l v0-h(V0-V l/2)/l=(6500*84.5-800*84.5)/6500=35.7KN
其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为0.6V’=22.7KN,应由弯起钢筋承担的剪力计算值最多为0.4V’=14.3KN。

设置弯起钢筋区段长度为3640mm
4,箍筋设计采用直径为6mm的双肢箍筋。

箍筋截面积Asv=nAsv1=2*28.3=56.6mm2。

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,斜截面内纵筋配筋率及截面有效高度h0可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用
跨中截面l/2=1238/150*661.1=1.3%>0.2%取1.3%h0=661.1mm
支座处=485/150*710=0.45%h0=710mm
箍筋间距为Sv=(α12α32(0.56*10-6)*(2+0.6p)k
fcu,*A sv f sv bh。

2)/(v’)2=387mm
确定箍筋间距Sv设计之尚应考虑《公路桥规》的构造要求
若箍筋间距计算值取Sv=380<0.5h=400mm及和最大值400mm是满足要求的。

配筋图如图所示。

5,弯起钢筋及斜筋设计
设焊接钢筋骨架的架立,钢筋(HRB335)∅8,钢筋重心至受压翼板上边缘距离a s=42mm。

弯起钢筋的弯起角度为45o,弯起钢筋末端与架立钢筋焊接,弯起钢筋布置图如图所示。

需要的弯筋面积A sbi
(mm 2)
可提供
的弯筋
面积
A sbi
(mm2)
226 226 226
弯筋与
梁轴交
点到支
座中心
距离X’
(mm)
318 546 778
按照计算剪力初步布置弯起钢筋
现在按照同时进行满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求,确定弯起钢筋的弯起点位置。

由已知跨中截面弯矩计算值M l/2=r0M d,l/2=52.9KN·m,支座中心处M0=0。

在l/4L截面处,因x=1.625m
,L=6.5m,M l/2=52.9KM·m,则弯矩计算值为
M l/4=52.9*(1-4*1.6252/6.52)=39.65KN·m误差为0.012%故可用来描述简支梁弯矩包络图。

梁区段截面纵筋有效高度
h0(mm)T形截面
类型
受压区高
度X
(mm)
抗弯承载
力M ui
(KN·m

支座中心
点-1点
212 710 第一类 6.5 12.5 1点-2点412 695 第一类16.7 24.9 2点-3点612 680 第一类26.5 42.2 3点-4点812 665 第一类35.4 63.6
812 640 第一类49.5 75
现在以图中所示弯起钢筋弯起点初步位置逐个检查是否满足《公路桥规》的要求。

第一排弯起钢筋(2N5):
其充分利用点“m”的横坐标x=1450,而2N5的弯起点1的横坐标x1=3225-410=2815mm,说明1点位于m点左边,且x1-x(=2815-1450=1365mm)>h0/2(=330.55mm),满足要求。

其不需要点n的横坐标x=1345mm,而2N5钢筋与梁中轴线交点1’的横坐标x'(=3225-318=2907mm)>x(=1345mm),也满足要求。

第二排弯起钢筋(2N4):
其充分利用点“l”的横坐标x=1250,而2N4的弯起点2的横坐标x2(=3225-1250=1975mm)>x(=1250mm),且x2-x(=1975-1250=525mm)>h0/2(=680/2=390mm),满足要求。

其不需要点m的横坐标x=1100,而2N4钢筋与梁中轴线交点2’的横坐标x2'(=3225-825=2400mm)>x(=1250mm),也满足要求。

第三排弯起钢筋(2N3):
其充分利用点“k”的横坐标x=980,而2N3的弯起点3的横坐标x3(=3225-980=1245mm,且x3-x(=1245-760=485mm)>h0/2(=640/2=320mm),满足要求。

其不需要点l的横坐标x=960mm,而2N3钢筋与梁中轴线交点3’的横坐标x3'(=3225-620=2605mm)>x(=980mm),也满足要求。

第四排弯起钢筋(2N2):
其充分利用点“j”的横坐标x=550,而2N2的弯起点4的横坐标x4(=3225-550=2675mm,且x4-x(=2568-480=2088mm)>h0/2(=580/2=290mm),满足要求。

其不需要点n的横坐标x=1120mm,而2N2钢筋与梁中轴线交点4’的横坐标x4'(=3225-1120=1205mm)>x(=550mm),也满足要求。

由上述检查结果可知图所示弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。

由2N2,2N3,2N4,钢筋弯起点形成的抵抗弯矩图远大于弯矩包络图,故进一步调整上述弯起钢筋的弯起点位置,在满足规范对弯起钢筋弯起点要求前提下,使抵抗弯矩图接近弯矩包络图;在弯起钢筋间,增设斜筋,调整后主梁弯起钢筋,斜筋的布置图。

四全梁承载力复核
1,斜截面抗剪承载力的复核
对于钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力的复核,按照《公路桥规》关于复核截面位置和复核方法的要求逐一进行。

(1)选定斜截面顶端位置
距支座中心为h/2处截面的横坐标为x=3225-400=2825mm,正截面有效高度为h0=661.9mm,现取斜截面投影长度c’=h0=661.9mm,则得到选择的斜截面顶端位置A,其横坐标为x=3225-661.9=2562.1mm。

(2)斜截面抗剪承载力复核
A处正截面上的剪力V x及相应的弯矩M x计算如下:
Vx=V l/2+(V0-V l/2)2x/L=0+84.5*2*2563/6500=66.38KN
M x=M l/2(1-4*x/L2)=52.9*(1-4*25632/65002)=20.01KN·m
A处正截面有效高度h0=655mm=0.655m(主筋为414),则实际广义剪跨比m及斜截面投影c分别为
m=M x/V x h0=52.9/42.5*0.655=1.656<3
C=0.6mh0=0.6*1.656*0.655=0.625<0.655m
将要复核的斜截面如图AA’(虚线表示),斜角β=tan-1(h0/c)=tan-1(0.655/0.0.625)=49.70
斜截面内纵向受拉主筋有216(2N6),相应的主筋配筋率p为
P=100*A s/bh0=100*226/150*710=0.21<2.5
箍筋的配筋率p sv=A sv/bS v=65.6/150*380=0.001>p min=0.18
与斜截面相交的弯起钢筋有2N5(214),2N4(214);斜筋有2N7(210)。

则得到的AA’斜截面抗剪承载力为
V u=α1α2α3(0.45*10-3)bh0fsv
*)
2(++(0.75*10-3)
6.0
,
p*
k
fcu
f sd*
∑A sb sinθs=165.8>35.7KN·m
故距支座中心为h/2处的斜截面抗剪承载力满足要求。

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