结构设计原理计算方法文档格式.docx

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假定受压区混凝土压应力的合力作用点与受压区钢筋合力作用点重合，并对其取矩，即

令2，并

（）

计算出；

b.再按不考虑受压区钢筋的存在（即令），按单筋截面梁计算出。

将a、b中计算出的进行比较，若是截面设计计算则取其较小值，若是承载能力复

核则取其较大值。

计算方法：

㈠截面设计

1•已知截面尺寸b、h，钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组合

设计值，计算和。

步骤：

1根据已知查表得：

、、、、；

2假设、（一般按双排布置取假设值）；

3计算；

4从充分发挥砼抗压强度角度（最经济原则）考虑，令，使最小；

5计算（应用力矩平衡公式）；

6选择受压区钢筋，布置（一般按单排布置）：

，确定（要求与假设值

接近，否则需要重新计算）；

7计算（应用力平衡公式代入的实际值计算）；

8选择受拉区钢筋，确定并布置钢筋：

；

9确定，并计算（应与假设值接近，否则需重新计算）。

2.已知截面尺寸、，钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组

合设计值，受压区钢筋截面面积，计算。

步骤:

、、、、

2假设，确定；

4计算（应用力矩平衡公式得：

5公式适用条件判断：

6计算（应用力平衡方程计算）；

7选钢筋，布置：

，并确定；

8

计算确定。

1.在⑤判断时，若，但

）；

；

大，应按受拉区控制设计：

计算如前述的计算的结果作为最终结果进行设计）

2.在⑤判断时，若，，则表明受压区钢筋截面面积配置过少,

应将作为未知数，按情形a进行计算，计算出，再进行计算设计。

㈡承载能力复核

已知截面尺寸b、h,钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组合

设计值，和，验算结构的承载能力并判断结构安全性。

、、、、；

2确定&

;

4计算（应用力平衡公式）；

6计算最大弯矩（应用力矩平衡公式）

7将与比较，确定结构安全性。

在⑤判断中

1.若，，则说明结构构件破坏始于受压区混凝土，可令

由力矩平衡公式：

（）+（）计算最

大弯矩与进行比较，若得到，则构件安全，但应以受压区混凝

土控制设计；

否则，应增大截面尺寸或提高混凝土强度等级或增加受压区钢筋的截面面积。

2.若，但，说明应以受拉区钢筋控制设计：

先令2，由（）计算出最大弯矩。

再按不考虑受压区钢筋的存在（即令）,按单筋截面计算出，判

断并计算。

比较两次的结果，取其较大者。

三、T型梁截面承载能力计算

两类T型梁判断（以=为临界条件）

截面设计时：

令=

若

（一），则说明=偏大，中性轴位于翼缘内，即

实际

，为第一

-类

T型梁。

若

-）,则说明=

=偏小，中性轴移至梁肋内，即

，为第二

二类

承载复核时：

若，则说明=偏大，中性轴位于翼缘内，即实际

为第一类T型梁。

若，则说明=偏小，中性轴移至梁肋内，即实际

为第二类T型梁。

1.第一类T型梁（）

，（-）

公式适用条件：

对于第一类型梁可以不判断此项

——/&

2.第二类T型梁（）

公式适用条件:

/&

（对于第二类T型梁可

不判断此项）

㈠、截面设计

，计算钢筋截面面积

已知截面尺寸，材料强度，弯矩组合设计值步骤：

1根据已知条件查表可得：

、、

2

30+（0.070.10））；

假设（单排：

4060mm，多排：

3计算（）；

4确定翼缘有效宽度；

5判断T型梁的类型，按判断结果分以下两种情形计算：

6若为第一类T型梁，则按宽为，高为相似矩形截面梁来计算

由（-）得：

7公式适用条件判断：

（对于第一类T型梁可不判断此项）

8计算受拉区钢筋截面面积

9选择钢筋，布置：

10确定（要求与假设接近,

（应用力平衡公式：

否则以已确定的重新代回计算），计算

10

验算配筋率

⑥’若为第二类T型梁，则按以下步骤计算

一，得

7’公式适用条件判断：

，；

8，计算：

由计算；

9’验算配筋率——/&

。

㈡、承载能力复核

已知受拉钢筋截面面积、钢筋布置、截面尺寸、材料等级、跨径L、相邻两梁轴

线距离，计算截面的抗弯承载能力、判断结构的安全性。

、、、；

2确定；

5判断T型梁类型；

A.若为第一类T型梁，贝U

6计算（应用计算）；

7

公式适用条件判断（,，——/&

否则，需重新计算设计。

B.若为第二类T型梁

6计算（应用

7公式适用条件判断:

计算）；

（若

，则说明受拉区钢筋配置过多，

应以受压区控制设计）

⑧

计算最大弯矩

（应用

-

一计算）；

主：

当

时，令

，计算出最大弯矩

，在进行判断：

若，则说明构件安全，但破坏始于受压区混凝土；

若，则说明构

件安全不足，应重新修改截面尺寸或提高混凝土等级或改为双筋截面。

四、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载能力计算

（以“避免发生剪切破坏”为依据）

1.混凝土及箍筋的抗剪能力

2.弯起钢筋抗剪能力

1•上限值一一最小截面尺寸（保证不会发生斜压破坏）

说明：

1若满足上式要求就可以保证在第工作阶段不发生斜压破坏；

2若不满足上式要求就应该增大截面尺寸或者提高砼强度等级。

2.下限值一一最小配筋率

若满足上式，则按构造要求的最小配筋率来配置箍筋。

《公桥规》规定的最小配筋率：

R235（Q235）:

HRB335:

总之：

若——，则必须按计算值来

配置抗剪钢筋；

否则，应按构造要求来配置抗剪钢筋。

㈠、斜截面的抗剪设计抗剪钢筋的设计

计算：

箍筋、弯起钢筋的设计。

1绘制剪力包络图，以，-控制边界；

2设计钢筋所在截面剪力值的确定、取值；

a•简支梁和连续梁近边支座梁段的剪力值取距支座中心h/2处的剪力设计值；

b•等高度连续梁和悬臂梁近中间支座梁段之剪力值取横隔梁内边缘处剪力设计值；

C•便高度连续梁和悬臂梁近中间支座梁段之剪力值取变高度梁段与等高度梁段交界处的剪力设计值。

3混凝土箍筋与弯起钢筋所承担之设计剪力值之比例的确定；

承担60%的设计值&

承担0%的设计值

4校核截面尺寸

若，则说明最小尺寸满足要求，反之增大尺寸或

增加混泥土强度

5确定何段梁需要按计算之要求配置抗剪钢筋：

若则按构造之要求配置抗剪钢筋；

若则从此断面开始应按计算之要求配置抗剪钢筋

（即按计算要求配置）。

6箍筋设计

以“混凝土及钢筋共同承担最大剪力不小于组合剪力设计值的60%”为原则

令

由—

—计算得：

（）—

设箍筋单肢截面面积，则可得到，代回上式即可计算得（取

整（小），模数化（以10mm为模数））。

7弯起钢筋设计

以“弯起钢筋承担设计剪力值不大于组合剪力设计值的40%”为原则

计算第排弯起钢筋截面面积：

由得

在弯起钢筋的循环设计过程中，直至计算至晚起钢筋所承担的剪力设计值为

负值时方可结束弯起钢筋的布置计算。

已知:

㈡、抗弯承载能力校核

，（），

，并且不判断此斜截面是否满足抗剪承载能力之要求。

步骤：

1确定适合斜截面抗剪条件之斜截面的位置；

计算，，应用，得

五、全梁承载能力校核（采用全梁承载能力图校核）

全梁承载能力图（材料图）绘制方法：

a.首先绘制弯矩包络图；

b.绘制材料图（必须覆盖弯矩包络图）

1•计算纵向受拉钢筋的抗力值，；

2•在弯矩包络图基线上用同一比例尺标出，，并且将，按每根受拉钢

筋截面面积占受拉钢筋总面积的比例近似划分；

3•由各分点引水平线；

4•由弯起钢筋的弯起点及弯起钢筋与梁轴线的交点引垂线与对应的水平线相交，连接各点的折线即成材料图。

交点越靠近弯矩包络图，则安全储备愈小；

截断钢筋截面处的连线应为竖线。

六、混凝土受压构件承载力计算

㈠、普通箍筋柱承载力计算

基本公式：

+）

1•截面设计

，；

2假设值（0.5%~1.5%），并暂设1；

3计算，：

由+）

联立计算。

1•若截面尺寸已知则直接由基本公式计算得出受拉钢筋截面面积；

2•若为正方形柱，边长一，计算出的边长要根据构造要求调整为整数，

然后依据实际长细比查出值，再由基本公式计算所需的钢筋截面面积。

2•承载力复核

1检查纵向钢筋及箍筋布置是否满足构造要求；

2根据长细比查出值，应用基本公式计算纵向承载力：

+）

3将计算出的纵向承载力与轴向承载力组合设计值进行比较，确定构件安全性。

㈡、螺旋箍筋柱承载力计算

预备公式：

箍筋换算截面面积：

箍筋之横向约束力：

三向压力状态下，砼轴心抗压强度设计值：

式中：

k—间接箍筋影响系数，混凝土强度等级在C50及以下时，取k=2・0,在

C50~C80之间，取k=2.0~1.7。

+

+）+

以上条件若有一条不满足则按普通箍筋柱计算。

㈠已知轴力组合设计值，构件长度，支撑约束条件，构件截面尺寸d,混泥土

和钢筋强度等级。

，并且选择钢筋；

，判断是否满足

并根据构造要求（

）+

条不符合者即按普通箍筋柱计算。

则构件安全，否则应按普通钢筋混凝土柱计算。

㈡）已知轴力组合设计值，构件长度，支撑约束条件，混泥土和钢筋强度等级。

截面尺寸，间接钢筋及纵向钢筋截面面积、。

1根据已知查表：

、、；

2按经济配筋原则，选取（0.8%~1.2%）及（

=1.0%~2.5%），并且假定；

3计算核心混凝土面积：

应用+）;

4计算核心混凝土直径：

—;

5依构造要求选择箍筋：

1/4纵向钢筋直径且；

6选择净保护层厚度c（c=15~20mm）,计算构件直径（）；

7按计算得构件直径验算是否满足

8计算纵向受力钢筋截面面积：

9计算箍筋换算截面面积：

10根据已选择之计算S:

-&

）确定；

（11）适用条件判断：

否则，应按普通箍筋柱计算。

上述计算中凡属公式适用条件判断之任

㈢矩形截面偏心受压构件抗压承载力计算

大小偏心受压构件判断条件：

计算偏心距：

偏心距增大系数：

）小偏心

）大偏心

荷载偏心率对截面曲率的影响系数:

构件长细比对截面曲率的影响系数:

当时，取

的适用范围为

，当

时，取

基本公式（大、小偏心通用）

，当时，影响不显著，取

时，构件变为失稳破坏，不再考虑范围之内，

。

当作用于与之间取负号，否则取正号。

1•若为小偏心受压构件，则，计算出

即可。

计算的方法：

之后直接代入基本公式计算