混凝土结构基本原理课程设计Word文档下载推荐.doc
《混凝土结构基本原理课程设计Word文档下载推荐.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构基本原理课程设计Word文档下载推荐.doc（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
钢筋混凝土空心板梁设计
1计算依据与基础资料
1.1标准及规范
1.1.1标准
·
跨径：
桥梁计算跨径7.4m
设计荷载：
公路－Ⅰ级
桥面宽度：
1m（人行道））+8m（双车道）+1m（人行道）＝10m
结构重要性系数：
1.1
环境条件：
Ⅱ类
1.1.2规范
《公路工程技术标准》JTGB01-2003
《公路桥梁设计通用规范》JTGD60-2004（简称《通规》）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004（简称《预规》）
1.1.3参考资料
《公路桥涵设计手册》桥梁上册（人民交通出版社2004.3）
1.2主要材料
1）混凝土：
C40
2）普通钢筋：
主筋采用HRB335钢筋，其他用R235钢筋
2横断面布置
2.1横断面布置图（单位：
mm）
2.2预制板截面尺寸（单位：
cm）
3荷载横向分布系数、汽车荷载冲击系数（以空心板中间板为设计对象）
3.1荷载横向分布系数
汽车荷载：
梁端剪力0.5，1/4跨、跨中弯矩0.28
人群荷载引起的梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21
人行道板及栏杆引起梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21。
3.2车道折减系数
双车道折减系数为1
3.3汽车荷载冲击系数
跨度6m取0.45,跨度18.5m取0.3,中间跨度按线性内插计算。
当跨度为7.4m时，=0.43
4作用效应组合
4.1作用的标准值
4.1.1永久作用标准值
1、自重
中板自重：
截面
板号
弯矩
剪力
计算式
（kN·
m）
跨中
中板
508.02
—
——
381.01
64.31
支点
128.62
2、桥面二期恒载
空心板梁桥面铺装及铰接缝自重（一片梁）：
4KN/m；
124.82
93.62
15.8
31.6
3、人行道板及栏杆：
单侧7KN/m（计算含横向分布系数）
45.87
34.40
5.81
4、上部恒载内力计算表
553.89
415.41
85.92
160.22
4.1.2汽车荷载作用标准值
公路-Ⅰ级车道荷载计算图式
根据《通规》第4.3条，公路—Ⅰ级车道荷载均布荷载标准值为；
集中荷载标准值：
当计算跨径小于5m时，；
当计算跨径等于或大于50m，。
本例计算跨径为7.4m
计算剪力时，
计算跨中、截面、支点荷载效应标准值
A：
内力影响线面积，y：
内力影响线竖标值。
跨中截面：
1/4截面：
支点截面：
支
跨中、、支点截面公路—Ⅰ级荷载产生的内力
荷载横向分布系数η
弯矩影响线
不计冲击力
=
计冲击力
=1.43
剪力影响线
（kN）
（m2）
（m）
0.28
31.205
3.95
253.95
337.76
01.975
0.5
32.48
43.20
23.408
2.963
190.50
253.37
4.444
0.75
51.98
69.13
-
119.41
158.82
0.39
3.456
1
注：
支点剪力横向分布系数在本端支点处为0.5，L/4处与跨中横向分布系数一致，支点与L/4之间线性变化，为计算方便，采用与影响线面积相应的横向分布系数平均值。
4.2作用效应组合
4.2.1基本组合（用于结构承载能力极限状态设计）
《通规》4.1.6－1式
1）其中各分项系数的取值如下
――结构重要性系数，=1.1
――结构自重分项系数（恒载作用效应的分项系数），＝1.2
――汽车荷载（含冲击力）的分项系数，取＝1.4
永久作用的设计值与可变作用设计值组合表
作用分类
组合计算表达式
永久作用
二期恒载
664.67
498.49
103.10
192.26
可变作用
（计冲击力）
472.86
60.48
354.72
96.78
222.35
使用阶段
891.65
668.78
155.05
319.04
1137.53
853.21
199.88
414.61
4.4.2作用短期与长期效应组合（用于正常使用极限状态设计）
永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：
《通规》4.1.7-2式
汽车荷载（不计冲击力）=0.7
—作用长期效应组合设计值,结构抗裂验算时,其中可变作用仅考虑汽车等直接作用于构件的荷载效应。
553.89
85.92
（不计冲击力）
253.95
101.58
12.99
76.2
20.79
47.76
177.77
22.74
133.35
36.39
83.59
731.66
548.76
122.31
243.81
655.47
491.61
106.71
207.98
作用短期和长期效应组合计算
计算跨中、截面支点处人群荷载（3x1=3KN/m）效应标准值
19.66
15.33
2.49
4.3截面几何特性计算
1、毛截面面积计算
2、毛截面重心位置
全截面对板高处的静矩为：
铰缝的面积为：
毛截面重心离板高的距离为：
铰缝重心到板高的距离为：
5持久状态承载能力极限状态计算
5.1正截面抗弯承载能力
5.1．1配置主筋
由持久状况承载能力极限状态要求的条件来确定受力主筋数量，空心板截面可换算成等效工字形截面来考虑。
换算原则是面积相等、惯性矩相同，在预制板中令空心板中圆面积及惯性矩与工字形截面开口部分面积和惯性矩相同。
即：
，
解得：
这样，在空心板截面宽度、高度以及圆孔的形心位置不变的的条件下，等效工字型截面的尺寸为：
等效工字形截面的上下翼缘板厚度为：
，
腹板厚度为：
5.1.2板的正截面设计
5．1.2.1判断T型截面的类型
取，则截面有效高度
跨中截面的最大计算弯矩
混凝土采用C40，混凝土强度设计值
故属于第一类T型梁。
5.1.2.2求受压区高度
令
带入数据
得到
计算结果说明受压区全部位于翼缘板内，因此可按高为，宽为的矩形截面计算配筋。
5.1.2.3求受拉区钢筋面积
由HRB335钢筋
得到
选用6根24mm的HRB335钢筋，实配面积为：
配筋率：
5.1.3持久状态截面承载能力极限状态验算
按实际配筋计算截面有效高度为：
则该板实际抗弯极限承载能力为：
满足截面承载能力要求。
5.2斜截面抗剪承载力计算
5.2.1腹筋设计：
5.2.1.1截面尺寸检查：
根据构造要求，梁最底层钢筋通过支座截面。
支点截面的有效高度：
5.2.1.2受弯构件抗剪截面应符合《预规》第5.2.9条要求：
《预规》5.2.9式
式中混凝土C40的，b偏安全的取近支点h处肋宽，计算结果如表5-3所示：
满足截面尺寸设计—截面最小尺寸要求。
5.2.1.3根据《预规》第5.2.10条，当时可不进行抗剪承载力计算，箍筋按构造配筋。
C40
由结果知不满足《预规》第5.2.10条要求，须进行斜截面抗剪计算。
5.2.1.4根据《预规》，斜截面抗剪须满足：
《预规》5.2.7-1式
其中《预规》5.2.7-2式
《预规》5.2.7-3式
《预规》5.2.7-4式
5.2.1.5计算剪力图分配
的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得：
即在此区段不需要进行斜截面承载力计算。
5.2.1.6构造配置箍筋长度1
距支座中心线为h/2处的计算剪力由剪力包络图按比例求得
需要配置斜筋段的长度为：
考虑到斜筋的最大长度只有34mm，且设置斜筋对施工极为不方便，故此长度内不设置斜筋，而采用加密箍筋。
5.2.1.7箍筋设计
箍筋选用直径为10mm的双肢箍筋，截面面积为
箍筋布置采用等距离布置。
其中纵筋配筋率为
现取以及
综上所述，在支座附近h/2范围内，设计箍筋间距为100mm。
其余区段箍筋间距为200mm，采用直径为10mm的双肢箍筋。
5.2.2抗剪强度复核
1距支座中心h/2处的截面抗剪强度：
抗剪强度：
2跨中截面抗剪强度
故梁斜截面的抗剪强度均满足设计要求
6持久状态正常使用极限状态验算
6.1弯曲裂缝宽度计算
式中——钢筋表面形状系数，对于带肋钢筋，=1.0；
——作用（或荷载）长期效应影响系数，其中分别为按照作用（或荷载）长期效应组合和短期效应组合计算的内力值（弯矩或轴向力）；
——与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时，=1.15，其他受弯构件=1.0；
——钢筋应力，按计算；
d——纵向受拉钢筋直径（mm）；
——纵向受拉钢筋配筋率；
对钢筋混凝土构件，当，取
——构件受拉翼缘宽度；
——构件受拉翼缘厚度
作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向弯矩值。
6.1．1钢筋应力的计算
《预规》小于0.6%取0.6%式6.4.3
6.1.2短期静活载作用下的弯曲裂缝宽度
6.1.3长期荷载作用下的弯曲裂缝宽度
由此可见，弯曲裂缝宽度在短期、长期荷载作用下均满足要求。
6.2挠度计算
荷载短期效应作用下的跨中截面挠度按下式近似计算：
6.3.1的计算
为全截面抗弯刚度，
按全截面参加工作计算，取
得到换算截面面积：
6.3.2T形梁换算截面的惯性矩计算
1截面类型的判断
由代入数据，
属于第一类T型梁。
6.3.3的计算
换算截面重心至受压区边缘的距离
换算截面重心至受拉区边缘的距离
换算截面重心以上部分面积对重心的面积矩为
6.3.4的计算
在抗弯承载力计算中可知，
，属于第一类T型截面
开裂弯矩：
7.3.5挠度的计算
荷载短期效应作用下跨中截面的挠度为：
长期挠度为：
不满足规范的要求，应设置预拱度。
预拱度值按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度之和采用。
消除自重影响后的长期挠度值：
计算挠度小于规范限值，满足要求。
综上，各项指标均满足要求。
23
升级会员 