结构设计原理课程设计
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装配式钢筋混凝土简支T梁设计
计算书
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 D62—2004
《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+2×1.5m
2. 设计荷载:公路Ⅱ级汽车荷载,人群
3.5KN/m2.
结构安全等级为二级,即r0=1.0
3. 材料规格:
钢筋:主筋采用HRB400钢筋;箍筋采用HRB335钢筋;Ⅰ类环境
水平纵向钢筋面积为(0.001~0.002)bh,直径8~10mm,水平纵向钢筋对称,下
密上疏布置在箍筋外侧。
架立筋选用2φ20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L b=20.00m
计算跨径L j=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
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
Mpa f
sd
330/
=;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构的承载力不利,故取永久效应,即恒载的分项系数2.11=G γ。汽车荷载效应的分项系数为4.11=Q γ。对于人群荷载,其它可变作用效应的分项系数为
4.1=Qj γ。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
8.0=C ϕ
2
l
处 K Q k Q GK d M M M M 214.18.04.12.1⨯⨯+⨯+⨯= m kN m kN ·2.1755·0.554.18.00.6084.10.7022.1=⨯⨯+⨯+⨯= 4
l
处 K Q k Q GK d M M M M 214.18.04.12.1⨯⨯+⨯+⨯= m kN m kN ·2.1369·0.404.18.00.4664.10.5602.1=⨯⨯+⨯+⨯=
支点截面处 K Q k Q GK d V V V V 214.18.04.12.1⨯⨯+⨯+⨯=
kN kN 48.3690.44.18.00.1154.10.1702.1=⨯⨯+⨯+⨯=
2
l
处 K Q k Q GK d V V V V 214.18.04.12.1⨯⨯+⨯+⨯= kN kN 64.660.24.18.0464.102.1=⨯⨯+⨯+⨯=
2.截面承载力计算
(1)确定T梁翼缘的有效宽度'
f b
由图所示T形截面受压翼板厚度的尺寸,可得: 翼板平均厚度mm b f 1102
140
80'
=+= 又mm mm L b f 6500195003
1
3'
1=⨯==
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/
=f b ,缝宽(8000-1580*5)/5=20,则两相邻主梁的平均间距为1600mm ,即: mm b f 1600'
2=
mm mm h b b b f h f 15001101202180122'
'
3=⨯+⨯+=++=
故取受压翼缘板的有效宽度为三者之间的较小值:mm b f 1500'= (2)有效高度确定:
由上面的计算已知:fcd=18.4Mpa , ftd=1.65Mpa , fsd330Mpa , 0.10=γ 跨中截面弯矩组合值=M m KN M d ⋅==2.17552.1755*0.10γ
为了计算方便,将图的实际T 形截面等效成右图(3)所示: 1102
140
80/
=+=
f h
图一
采用焊接钢筋骨架。且已知了mm a s 100=,则截面的有效高度为:h0=h-mm a s 12001001300=-=。 (3)判别T形截面类型
主筋采用400KL 钢筋,则MPa f sd 330= 采用40C 混凝土,则MPa f cd 4.18=
mm N h h h b f f f f cd ·)2
110
1200(11015004.18)2
('0'
'
-
⨯⨯⨯=-
=3476.22×106mm N ·
=3476.22m kN ·>m kN M r M d ·
2.1755)(0== 故属于第一类T 形截面
(4)配筋设计
①求受压区高度
由式 )2
(0'
0x h x b f M M r f cd u d -=≤ 可得
)2
1200(15004.18102.17556
x x -
⨯⨯=⨯ 整理后,可得到 0102.1755103312138006
4
2=⨯+⨯-x x 解方程得合适解为 )110(2.54'
mm h mm x f =<=
②求受拉钢筋面积As
将各已知值及mm x 2.54=代入式 As f x b f sd f cd =' 得:
2'4535330
2
.5415004.18mm f x b f As sd
f cd =⨯⨯=
=
现选择钢筋为628+4
18,截面面积As=4713mm 2,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 mm 且符合附表1—8中规定的30mm 。钢筋间横向净距mm mm d mm mm Sn 352825.125.1408.566.312302180=⨯=>>=⨯-⨯-=,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36952
mm ,4
18面积为10182
mm
由图1可知mm a s 921018
3695)
5.20
6.31330(1018)6.315.130(3695=++⨯+⨯+⨯+⨯=
则实际有效高度 mm mm h 12089213000=-=
m
KN mm N mm N h b f f f cd ⋅=⨯=⨯⨯=036.3·10036.3·11015004.186''