【精】混凝土结构理论课程设计：装配式钢筋混凝土简支T梁设计

装配式钢筋混凝土简支T梁设计

专    业：  土木工程  

班    级：    

学生姓名：    

学    号：  

指导教师： __

   XX大学

   20XX.9

装配式钢筋混凝土简支T形梁设计

一、设计资料    1

二、内力计算    3

三、钢筋选择    3

四、跨中截面正截面承载力复核    5

五、斜截面抗剪承载力计算    5

5.1抗剪强度上、下限复核    5

5.2设计剪力图分配（见图）    6

5.3箍筋设计    6

5.4弯起钢筋设计    7

六、全梁承载力校核    9

七、梁最大裂缝宽度验算    9

八、梁最大挠度验算    10

8.1刚度计算    10

8.2计算人群荷载和汽车荷载（不计冲击力）作用下梁的挠度    12

8.3计算结构恒载弯矩作用下梁的挠度    12

8.4荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度    12

九 设计依据    13

一、设计资料

⑴桥面净空：

净—13+2×1m

⑵设计荷载：

公路—Ⅱ级汽车荷载

    人群荷载  

    结构重要性系数

⑶材料规格

钢筋：

主筋采用HRB400钢筋，查表得

    抗拉强度标准值

    抗拉强度设计值 

    弹性模量

    相对界面受压区高度

    箍筋采用HRB335钢筋

抗拉强度标准值

抗拉强度设计值

弹性模量

混凝土：

主梁采用C30混凝土

抗压强度标准值

抗压强度设计值

抗拉强度标准值

    抗拉强度设计值

    弹性模量

⑷结构尺寸

    T型主梁：标准跨径21.00m

    计算跨径：20.50m

    主梁全长：20.96m

横断面尺寸如图：

图1.1  T形梁截面尺寸（尺寸单位：mm）

二、内力计算

设计内力标准值见表：

设计内力标准值

  引起内力的

     荷载

跨中截面：

L/4截面：

剪力组合设计值：

支点截面：

跨中截面：

三、钢筋选择

根据跨中截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。

拟采用焊接钢筋骨架配筋，设，则，。翼缘计算宽度按下式计算，并取其中较小者：

；

；

故取

首先判断界面类型：

故应按第二类T型梁计算。

确定混凝土受压区高度：

解得202.87mm

且， =120mm

将所得值带入下式求得所需钢筋截面面积为：

采用四排焊接骨架，选用1232 (外径35.8mm)，供给,钢筋截面重心至截面下边缘的距离，梁的实际有效高度。截面最小宽度。

四、跨中截面正截面承载力复核

由下式确定混凝土受压区高度，得：

将值带入下式

1.13142.39=3456.63

承载力满足要求。

五、斜截面抗剪承载力计算

5.1抗剪强度上、下限复核

对于腹板高度不变的等高度简支梁，距支点处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计，应满足下列要求：

根据构造要求，仅保持最下面两根钢筋通过支点，其余各钢筋在跨间不同位置弯起或折断。支点截面的有效高度，将有关数据带入上式得：

距支点处剪力的组合设计值809.69

得：

计算结果表明，截面尺寸满足要求，但应按计算要求配置箍筋和弯起钢筋。

5.2设计剪力图分配（见图）

支点剪力组合设计值1.1775.52=853.07

跨中剪力组合设计值1.1153.58=168.94

其中

=

部分可不进行斜截面承载力计算，箍筋按构造要求配置。不需要进行斜截面承载力计算的区段半跨长度为：

距支点处的设计剪力值为： 

应由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为：

0.6Vdl=485.81

应由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为：

0.4Vdl=323.88

5.3箍筋设计

由公式确定箍筋配筋率：

式中：纵向钢筋配筋百分率，按3C32（As=2412.6 mm2）伸入支点计算，可得：p=100=100=100=0.803

---受压翼缘影响系数，取1.1

---箍筋抗拉强度设计值，取=280MPa

=0.0028

选用直径为10mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积=78.54mm2,箍筋间距为：

取。

在支撑截面处自支座中心至一倍梁高的范围内取。

5.4弯起钢筋设计

根据《桥规》（JTG D62）规定，计算第一排弯起钢筋时，取用距支座中心处h/2处，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，即。

第一排弯起钢筋的截面面积由公式求得：

由纵筋弯起3C32提供的。

计算第二排弯起钢筋时应取第一排弯起钢筋起弯点处（即距支座中心，其中 44mm为架立钢筋的净保护层厚度，22.7mm为架立钢筋的外径，30mm为纵向钢筋的净保护层厚度，35.8mm为纵向钢筋的外径），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，由图按比例关系求得。

第二排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起的2C32钢筋，加焊C25钢筋，提供的。

计算第三排弯起钢筋时，应取第二排弯起钢筋弯点处（即距支座中心），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例关系求得。

第三排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起的C36钢筋，加焊2C25钢筋，提供的。

计算第四排弯起钢筋时，应取应取第三排弯起钢筋弯点处（即距支座中心），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得。

第四排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起2C32钢筋，提供的： 

计算第五排弯起钢筋时，应取第四排弯起钢筋弯点处（即距支座中心），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得。

第五排弯起钢筋的截面面积为：

=

由纵筋弯起C32和加焊的2C20钢筋提供的：

计算第六排弯起钢筋时，应取第五排弯起钢筋弯点处（即距支座中心），应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，从图按比例求得。

第六排弯起钢筋的截面面积为：

=

第六排弯起钢筋采用加焊3C20的钢筋，提供的：

    计算第七排弯起钢筋时，x=6503.8mm,应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值从图按比例求得=124.71，第七排弯起钢筋的截面面积： 

第七排弯起钢筋采用加焊的3C20钢筋，提供的。

六、全梁承载力校核

跨中截面所能承受的弯矩设计值，将其分成12等分，按每次弯起的钢筋截面面积之比，近似求得钢筋弯起后各截面所能承受的弯矩设计值。

从全梁承载力校核图（见附图）可以看出，钢筋弯起后各截面的正截面抗弯承载力是足够的。各钢筋的弯起点距其充分利用点的距离（即图中及两点间的水平距离）均大于h/2，故斜截面抗弯承载力也满足要求。

七、梁最大裂缝宽度验算

配筋率： 

受拉钢筋的应力： 

短期荷载作用： 

长期荷载作用： 

现，， 

则最大裂缝宽度为：

因此，最大裂缝宽度符合要求。

八、梁最大挠度验算

8.1刚度计算

截面混凝土受压区高度为：

得到： 

故为第二类T形截面。

这时换算截面受压区高度为：

故

开裂截面的换惯性矩为：

T梁的全截面换算截面面积为：

受压区高度为：

全截面换算惯性矩计算为：

全截面抗弯刚度：

开裂截面抗弯刚度：

全截面换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩为：

全截面换算受拉区边缘的弹性抵抗矩为：

塑性影响系数为：

开裂弯矩：

开裂构件的抗弯刚度为：

8.2计算人群荷载和汽车荷载（不计冲击力）作用下梁的挠度

符合《公桥规》要求。

8.3计算结构恒载弯矩作用下梁的挠度

8.4荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度

采用C30混凝土，根据《公桥规》按短期荷载效应计算的挠度值乘以挠度长期增长系数故，当采用以下混凝土时，。

按《公桥规》规定必须设置预拱度。

预拱度的跨中值为：

九 设计依据

1.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

2.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

3.张树仁等，钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理，人民交通出版社，2004年9月