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1、 钢筋混凝土结构设计原理 课程设计学 院： 专 业： 学 号： 姓 名： 任课教师： 一设计资料（1）主梁跨径及全长：标准跨径：20.00m；计算跨径：19.50m；主梁全长：=19.96m；（2）材料 选用钢筋（MPa）种 类弹性模量Es抗拉设计强度抗压设计强度标准强度主筋HRB3352.0105280280335箍筋R2352.1105195195235 选用混凝土（MPa）种类设计强度标准强度弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉C3013.81.3920.12.013.00104（3）计算方法：极限状态法（4）梁的尺寸：（5）计算内力: 跨中截面计算弯矩(标准值)结构重力弯矩：M1/
2、2恒872.72kN.m 汽车荷载弯矩：M1/2汽769.28kN.m；（已计入汽车冲击系数）。（系数同上）人群荷载弯矩：M1/2人75.08kN.m；1/4跨截面计算弯矩（设计值）Md,1/41907kN.m；（已考虑荷载安全系数）（大致数据）支点截面弯矩（设计值） Md0=0支点截面计算剪力(标准值)结构重力剪力：V恒211.75kN；（系数同上）汽车荷载剪力：V汽207.80kN；（已计入汽车冲击系数）。（系数同上）人群荷载剪力：V人18.60kN；按跨中截面计算剪力（设计值） Vd,1/296.5kN；（已考虑荷载安全系数）主梁使用阶段处于一般大气条件的环境中。结构安全等级为二级。汽车
3、冲击 系数1+1.292。（6）参考资料1.公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）（简称公通规）；2.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）（简 称公桥规）；3.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）应用算例；4.结构设计原理（叶见曙）；5.结构设计原理计算示例（叶见曙）；6.钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计原理（张树仁）。二 作用效应组合（1）承载力极限状态计算时作用效应组合根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）416条规定：按承载力极限状态计算时采用的基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应
4、组合表达式为：跨中截面设计弯矩0Md,1/2=0（GM1/2恒+qM1/2汽+cQM1/2人） =1.0（1.2872.72+1.4769.28+0.81.475.08) =2208.35kNm1/4跨截面计算弯矩Md,1/4=1907kNm支点截面设计剪力Vd，0=GV恒+G1V汽+G2V人 =1.0（1.2211.75+1.4207.80+0.81.418.6） =565.85kN(2) 正常使用极限状态设计时作用效应组合作用效应短期组合作用效应短期组合为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：Msd=MGK+11MQ1K+12MQ2K =872.72+0.776
5、9.28/1.292+75.08 =1364.59kNm作用长期效应组合作用长期效应组合为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：Mld=Mgk+21M11+22M12=872.72+0.4769.28/1.292+0.475.08=1140.92kNm三 主梁正截面承载力计算(1).配筋计算1. 翼缘板的计算宽度 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定：T形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度，应按下列三者中最小值取用。对于简支梁为计算跨径的1/3。=L/3=19500/3=6500mm相邻两梁轴线间的距离。= S=1700mm取b+2+12，此处b为梁
6、的腹板宽，bh为承托长度，为不计承托的翼缘厚度。=1620mm。故=1620mm。2. 翼缘板的计算高度hf=（100+140）/2=120mm3. 判断T形截面类型 采用焊接钢筋骨架，取as=30+0.07h=30+0.071500=135mm 故T形梁有效高度 h0=has=1500-135=1365mm=3500.950Md,1/2=2208.35kNm=2208.35故为第一类截面。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第523条规定：翼缘位于受压区的T形截面受弯构件，其正截面抗弯承载力按下列规定计算。4.求受拉钢筋的面积As 由方程 解得x=74.39
7、mm5932 梁底混凝土净保护层取32mm，侧混凝土净保护层取32mm。钢筋布置图(2) 正截面抗弯承载力复核 由钢筋布置图得101.48mm实际有效高度1398.521.判断T形截面类型=13.81620120=2.68=2806082=1.70故为第一类T形截面2.求受压区高度x3.求正截面抗弯承载力故截面复核满足要求。四主梁斜截面承载力计算（1） 截面尺寸复核根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第9310条规定：在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根并不少于总数1/5的下层受拉的主筋通过。梁底通过支座中心直线主筋232。受拉钢筋面积为1608mm220%6
8、082=1216.4mm2；支点截面的有效高度h0=has=1500-（32+35.8/2）=1450.10mm根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第529条：矩形、T形和工字形截面受弯构件，其抗剪截面应符合要求。说明截面尺寸符合要求。(2) 检查是否需要按计算设置腹筋根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第5210条：矩形、T形和工字形截面受弯构件，符合下列条件时要求时则不需要进行斜截面抗剪承载力计算，而仅按构造要求配置箍筋。跨中：=0.511.391801398.52=174.95KN =96.5KN支座：=0.511.39
9、1801450.1=181.41KN=5152mm故不需要再设置弯起钢筋。(5)箍筋设计根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第5211条：箍筋间距按下列公式计算：p中100p中1006082/（1801398.52）2.422.5p支100p支1001608/（1801450.10）0.620且大于=1398.52/2=699.26mm。其不需要点j的横坐标x=2219.33mm，钢筋与梁中线交点 的横坐标。=9750-5772.05=3977.95mmx=2219.33mm2、第三排钢筋的充分利用点j的横坐标为2219.33mm，的弯起点3的横坐标为X5=9
10、750-3871.5=5878.5mmx=2219.33mm且x3-x=5878.5-2219.33=3659.17mm=1405.5/2=702.75mm,满足要求。不需要点k的横坐标x=3815.50mm，钢筋与梁中线交点的横坐标=9750-3278.8=6471.20mmx=3815.50mm，满足要求。3、第二排钢筋的充分利用点k的横坐标为3815.50mm，的弯起点2的横坐标为X=9750-2616.80=7133.20mmx=3815.50mm且x2-x=7133.20-3815.50=3317.7mm=1414.30/2=707.15mm，满足要求。不需要点l的横坐标x=6348
11、.16mm，钢筋与梁中线交点的横坐标=9750-1988.80=7761.20mmx=6348.16mm，满足要求。4、第一排钢筋的充分利用点l的横坐标为6348.16mm，的弯起点1的横坐标为X1=9750-1326.30=8423.70mmx=6348.16mm且x1-x=8423.70-6348.16=2075.54=1432.20/2=716.10mm,满足要求。不需要点m的横坐标x=8194.65mm，钢筋与梁中线交点的横坐标=9750-662=9088mmx=8194.65mm，满足要求。经上述分析判断可知，初步确定的弯起钢筋的弯起点位置的正截面抗弯承载力和斜截面承载力均满足要求。
12、（3）斜截面抗剪承载力复核从计算剪力图可以看出，对支座而言，梁内第一排弯起钢筋的弯终点已落在支座中心截面处，以后各排弯起钢筋的弯终点均落在前一排弯起钢筋的弯起点截面上，这些都符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的有关规定，即能满足斜截面抗剪承载力的构造要求。六使用阶段裂缝宽度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第643条：矩形、T形截面钢筋混凝土构件其最大裂缝宽度Wfk可按下列公式计算：1.纵向受拉钢筋换算直径As的直径焊接钢筋骨架d=1.3de=1.328.47=37.01mm2.纵向受拉钢筋配筋率 =As/bh0+(bfb)hf=6082/(1
13、801398.52)=0.02420.02，取=0.02。3.受拉钢筋在使用荷载作用下钢筋重心处的拉应力根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第644条纵受拉钢筋的应力按下式计算：=Ms/(0.87Ash0)=1364.59106/(0.871398.526082)=184.40MPa4.短期荷载作用下的最大裂缝宽度C1=1.0；C3=1.0；C2=1+0.5Nl/Ns=1+0.51140.92/1364.59=1.4180满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第642条的要求。七 挠度计算 在进行梁变形计算时，应取梁与相邻梁横向
14、连接后截面的全宽度受压翼板计算，故取（1） 计算截面几何特征翼缘平均厚度跨中截面有效高度：=1398.52mm确定受压区高度：其中A=B=开裂截面的换算截面惯性矩为： =611全截面换算截面面积：=1801500+（1700-180）120+（6.67-1）6082=486884.9mm2全截面对上边缘的静矩：换算截面重心至受压边缘的距离：至受拉边缘的距离：=1500-537=963mm全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩：全截面换算截面惯性矩： =1149.7对受拉边缘的弹性抵抗矩为：1.19（2)计算构件的刚度全截面的抗弯刚度：开裂截面的抗弯刚度：受拉区塑性影响系数：开裂弯矩：
15、 =1.93(3) 荷载短期效应作用下在跨中截面产生的挠度为：长期挠度为：19500/1600=12.2mm说明需要设置预拱度，应按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。 =68mm消除自重影响后的长期挠度为：故计算挠度满足要求。八钢筋长度计算号钢筋计算（32）2（9604+503+887）=21998mm=2200cm号钢筋计算（32）2（8500+1354+236+16014）=20172mm=2017cm号钢筋计算（32）2（6500+1545+160+133214）=16620mm=1662cm号钢筋计算（斜筋20）2（5000+1495+160+133214）=13520mm=1352cm5. 号钢筋计算（20） 2（4000+1469+80+66+27）=11284mm=1128cm6. 号钢筋计算（架立钢筋，22）2（9824+120+220）=20328mm=2032cm7.号钢筋计算（箍筋，8）箍筋的长度为各段轴线的折线长度之和，并于两端每端加75mm，其150mm。箍筋高（轴线距离）：1500(324)(454)=1431mm箍筋轴线间的宽度：180(324)2=124mm箍筋长：21431+2124+150=3260mm=326cm8.梁端四肢箍筋（8）箍筋长：41431+2(35.8+8)+124+150=6085mm=609cm