1、 學 號0121002840207 混凝土結構設計原理課程設計題 目 單跨11m簡支空心板梁配筋設計 學院（系）： 交 通 學 院 專業班級： 工程結構分析1002班 學生姓名： 葛 翔 指導教師： 雷 建 平  2013年1月7日武漢理工大學混凝土設計原理課程設計說明書目錄一、 總說明21、標準及規范22、橫斷面布置23、空心板截面尺寸3二、 計算空心板截面幾何特性31、毛截面面積計算32、毛截面重心位置33、毛截面慣性矩計算 4三、梁內力計算。41、永久作用效應計算 42、 可變作用效應計算53、內力組合8四、跨中截面縱向鋼筋設計91、 截面設計 92、截面復

2、核 11五、 腹筋設計。121、彎矩圖122、彎起鋼筋123、箍筋設計 13六、撓度和裂縫驗算。141、彎曲裂縫寬度計算 142、撓度計算 153、預拱度設置 18七、CAD制圖···································&

3、#183;····················簡支空心板梁配筋設計一、 總說明1、標準及規范標準· 橋梁跨徑：11m計算跨徑：10.4m· 設計荷載：公路II級· 橋面寬度：凈13+2´0.50m· 結構重要性系數： 1.0· 環境條件：類一期恒載qG1=10.4kN/m二期恒載qG2=5kN/m。可變作用按材料力學方法計算后,數值乘

4、0.62。（車道荷載見規范）規范·公路工程技術標準JTG B01-2003·公路橋梁設計通用規范JTG D60-2004（簡稱通規）·公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范JTG D62-2004（簡稱預規）參考資料 結構設計原理第二版（人民交通出版社2010.4）主要材料混凝土：C40普通鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋，其他用R235鋼筋2、橫斷面布置3、空心板截面尺寸 將板的橫截面做成空心的稱為空心板（kong xing ban) hollow slab）。空心板較同跨徑的實心板重量輕，運輸安裝方便。空心板截面形狀（cm）二、 計算空心板截面幾何特性 1、毛

5、截面面積計算 2、毛截面重心位置截面有一鉛直對稱軸，其形心必然在這一對稱軸上，因而只需確定形心在對稱軸上的位置就能確定截面形心的位置。把截面看成矩形減去內的部分，以底邊作為參考軸，則 整個截面形心C的坐標為：3、毛截面慣性矩計算空心板截面對其重心軸的慣性矩為：（用有限元軟件計算得）空心板截面對其中心軸的慣性矩為:（用有限元軟件計算得）空心板截面的抗扭剛度可簡化為下圖所示的箱型截面進行近似計算抗扭剛度為：三、 梁內力計算。 1、永久作用效應計算 （1）空心板自重： （2）橋面系自重所以空心板每米總重力為：由此可計算出簡支空心板永久作用效應，計算結構見下表作用種類作用/（KN/m）計算跨徑/m作用

6、效應-彎矩M/KN·m作用效應-剪力V/KN跨中1/4跨支點1/4跨跨中10.410.4140.61105.4654.0827.040510.467.650.726130G15.410.4208.21156.1680.0840.0402、可變作用效應計算 設計荷載為公路，車道荷載的均布荷載標準值和集中荷載標準值為： 計算彎矩時： 計算剪力時：（1）沖擊系數計算 （其中，） 由于，故可按下式計算汽車荷載的沖擊系數： 車道為單車道，取折減系數 給出橫向分布系數，m=0.62(2)可變作用效應計算計算車道荷載引起的空心板跨中及處截面的效應時，均布荷載標準值應滿布于使空心板產生最不利效應的同

7、號影響線上，集中荷載標準值只作用于影響線中一個最大影響線峰值處a、 跨中截面按跨中彎矩影響線，計算得出彎矩影響線的面積為：沿橋垮縱向與位置對應的內力影響線最大坐標值故得：剪力影響線面積：，故得：b、截面彎矩彎矩影響線的面積為：沿橋垮縱向與位置對應的內力影響線最大坐標值故得：剪力影響線面積：，故：c、支點截面剪力考慮橫向分布系數沿空心板跨徑的方向的變化，均布荷載標準值應滿布于使結構產生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值只能作用于相應影響線最大豎標處。荷載布置如下圖示：可變作用效應匯總表項目彎矩M（）剪力V（kN）跨 中L/4處跨 中L/4處支點車道荷載計入沖擊系數459.47346.493

8、.43146.9147.53、內力組合按JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行效應組合，并用不同的計算項目。按承載能力極限狀態設計時的基本組合表達式為： (2-6)式中： 結構重要性系數，本橋屬大橋，=1.0； 效應組合設計值； 永久作用效應標準值； 汽車荷載效應（含汽車沖擊力）的標準值。按正常使用極限狀態設計時，應根據不同的設計要求，采用以下兩種效應組合:作用短期效應組合表達式： (2-7)式中： 作用短期效應組合設計值； 永久作用效應標準值； 不計沖擊的汽車荷載效應標準值。作用長期效應組合表達式： (2-8)式中：作用短期

9、效應組合設計值； 永久作用效應標準值； 不計沖擊的汽車荷載效應標準值。序號荷載類型彎矩M（kN/m）剪力V(kN)支點L/4跨中 支點L/4跨中恒載0156.16208.2180.0840.040汽車載荷0346.4459.47147.5146.993.43=1.2+1.40672.35893.11302.60253.71130.80=+0.70398.64529.84183.33142.8765.40=+0.40294.72392.0139.0898.837.38四、跨中截面縱向鋼筋設計1、截面設計由持久狀況承載能力極限狀態要求的條件來確定受力主筋數量，空心板截面可換算成等效工字形截面來考慮

10、。換算原則是面積相等、慣性矩相同，空心板中面積及慣性矩與工字形截面開口部分面積和慣性矩相同。即：2，解得：， 因此，等效工字形截面的上下翼緣板厚度為：， 腹板厚度為：（1）判斷T型截面的類型取，則截面有效高度跨中截面的最大計算彎矩混凝土采用C30，混凝土強度設計值 故屬于第二類T型梁。（2）求受壓區高度x由公式可得到整理后可得： 解得合適的解為： (3)求受拉區鋼筋面積選用HRB400鋼筋， =330， 選擇10根HRB400、25mm的鋼筋，鋼筋面積為4908mm2.混凝土保護層厚度，取則有效高度， 鋼筋凈距滿足要求。2、截面復核已設計的受拉鋼筋中，鋼筋面積為4908 mm2 ，鋼筋重心到截

11、面受拉邊緣距離，有效高度。（1） 判斷T形截面類型由公式，由于，故為第二類T形截面。（2） 求受壓區高度由公式可得：整理可得： 解得 (3)正截面抗彎承載力又，故截面復核滿足要求。五、 腹筋設計。1、彎矩圖。的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡圖按比例求得：即在此區段不需要進行斜截面承載力計算。2、彎起鋼筋彎筋上下彎點之間的垂直距離h(mm)575mm距支座中心距離x(mm)575mm分配的計算剪力值Vsb(kN)150需要的彎筋面積Asb(mm2)970可提供的彎筋面積Asb(mm2)982(2根直徑25mm的HRB400鋼筋)彎筋與梁軸交點到支座中心距離xc'(mm)2653、箍筋設

12、計。抗剪力計算上限值：=30M =302.60KN（1）上限，檢驗截面尺寸， =1.0×302.60=302.60KN0.5110-3=0.5110-3334655=611KN>故符合要求（2） 下限，檢查是否需要根據計算配置箍筋=302.60KN （=1）,>1.250.510-3=1.250.510-31.39334655=190KN 不滿足按構造要求配筋。(3)箍筋構造取R235鋼筋8的雙肢箍筋。箍筋截面積， =250.3=100.6mm2箍筋的間距不應大于400mm且不大于0.5h，則 取100mm，sv=Asv/bsv=100.6/（334×100）=

13、0.301%>min(R235時為0.18%)箍筋布置采用等距離布置。 現取以及，但sv=Asv/bsv=100.6/（334×300）=0.1003%<min(R235時為0.18%),不滿足規范，取sv=250mm計算sv=100.6/（334×250）=0.1204%> 0.18%且小于1/2h和400m.綜上所述，在支座附近700mm范圍內，設計箍筋間距為100mm。其余區段箍筋間距為250mm，采用直徑為8mm的雙肢箍筋。注：根據構造要求近梁端第一根箍筋設置在距端面一個混凝土保護層厚度距離處。六、 撓度和裂縫驗算。1、彎曲裂縫寬度計算 式中 鋼筋

14、表面形狀系數，對于帶肋鋼筋，=1.0；作用（或荷載）長期效應影響系數，其中分別為按照作用（或荷載）長期效應組合和短期效應組合計算的內力值（彎矩或軸向力）；與構件受力性質有關的系數，當為鋼筋混凝土板式受彎構件時，=1.15，其他受彎構件=1.0；鋼筋應力，按計算；d縱向受拉鋼筋直徑（mm）；縱向受拉鋼筋配筋率；對鋼筋混凝土構件，當，取構件受拉翼緣寬度；構件受拉翼緣厚度作用（或荷載）短期效應組合計算的軸向彎矩值。（1）鋼筋應力的計算預規小于0.6%取0.6% ,1.74%>0.6%,取1.74%（2）短期靜活載作用下的彎曲裂縫寬度（3）長期荷載作用下的彎曲裂縫寬度 由此可見，彎曲裂縫寬度在短期、長期荷載作用下均滿足要求。2、撓度計算荷載短期效應作用下的跨中截面撓度按下式近似計算：（1）T形梁換算截面的慣性和計算截面類型的判斷由 代入數據， 屬于第二類T型梁，這時受壓區高度x可由規范中公式求得，開裂截面的換算截面慣性矩為T梁的全截面面積A0為受壓區高度x為 全截面換算慣性矩為（2）計算開裂構件的抗彎剛度全截面抗彎剛度開裂截面抗彎剛度 全截面換算截面受拉區邊緣的彈性抵抗矩為全截面換算截面的面積矩為塑性影響系數為 開裂彎矩開裂構件的抗彎剛度為（3） 受彎構件跨中截面處的長期撓度值短期荷載效應組合