混凝土结构设计基本原理专业课程设计.doc

混凝土课 程 设 计 题 目： 铁路桥涵钢筋砼简支梁设计指引教师： 魏标 姓名: 班 级: 土木实验1101班 学 号: 1月12日一、设计概要一钢筋混凝土工字型截面简支梁，承受均布二期恒载g=21kN/m（不含自重），均布活载q=76kN/m，计算跨度12m，截面尺寸如图所示。混凝土采用C35，受力纵筋采用HRB335级，箍筋采用Q235级，按铁路桥涵设计规范（TB10002.3-）设计该梁。规定：（1） 按抗弯强度拟定所需纵筋数量。（2） 设计腹筋，并绘制抵抗弯矩图和弯矩包络图，并给出各根弯起钢筋弯起位置。（3） 验算裂缝与否满足规定。（4） 验算挠度与否满足规定。（5） 绘梁概图：以半立面、剖面表达出梁各部尺寸。（6） 绘主梁钢筋图：以半跨纵剖面、横剖面表达出梁内主筋、箍筋、斜筋、架立钢筋、纵向水平及联系筋布置和主筋大样图。 二、设计计算2.1设计计算数据混凝土C35：=11.8MPa，n=10（其她构件）HRB335级钢筋：，2.2内力弯矩计算一期恒载选25kN/m跨中最大弯矩：2.3配备主筋弯矩较大，假设受拉钢筋按两排布置。 2.4正截面承载力验算先假定中性轴在翼板中，按矩形计算。中性轴在腹板内，与假定不符，应重新计算x值。由Sa=Sl整顿得： 解得：x=518.9mm，其中，I是受压区混凝土对X轴惯性矩，S是受压区混凝土对X轴静矩。 =1900120(518.9-60)+800(518.9-120)2+1209600(518.9-180）2= = =则有y=221.9 mm内力臂为：钢筋拉应力为：最外侧钢筋拉应力： 混凝土压应力： 应力满足规定，截面安全，所需受拉钢筋满足规定。2.5斜截面承载力计算（1）剪应力计算支座处最大剪力为假定z沿梁长不变，并取最大弯矩处（跨中截面）内力臂z=1478mm。（2）绘剪应力图，拟定需要计算配腹筋区段当混凝土为C35时，查得，。最大主拉应力，故不必加大梁截面或提高混凝土强度级别，但，则必要进行腹筋计算，在区段内，则可由混凝土承受主拉应力。由上图可知，需要计算设立腹筋区段长度为:L=（3）箍筋设计箍筋按构造规定选用，由于梁肋较宽b350mm，故箍筋采用双肢，选用Q235级钢筋，直径dk=10mm，间距Sk=300mm，沿梁长等间距布置。箍筋所承受主拉应力为： （4）斜筋设计剪应力图中需要斜筋承受面积为:所需斜筋总面积为: 可取=4根（5）用作图法拟定斜筋位置4根斜筋分批弯起，每次弯起一根，分别为1N1、1N2、1N3、1N4，将剪应力图4等分，如图所示。在弯矩包络图中，M=2196KNm而由图可见，材料图恰本地覆盖了弯矩图。在计算配备斜筋区段内，任何竖向截面至少能与一根斜筋相交，因而抗剪强度满足计算与构造规定。此外，在上述弯起斜筋以外，在接近支座处还弯起了一批斜筋2N5这是为了加强支座截面而设，不再抗剪计算之内。 主拉应力分派图 材料图与斜筋位置（7） 弯起位置承载力验算梁两端支座反力：截面1-1：距离左支座处4244mm 实际弯矩 M= KNm 容许弯矩 M=3518 KNm 因而：安全截面2-2：距离左支座处2896mm 实际弯矩 M=1608 KNm 容许弯矩 M=3015 KNm 因而：安全截面3-3：距离左支座处1966mm 实际弯矩 M=1203 KNm 容许弯矩 M=2513 KNm 因而：安全截面4-4：距离左支座处1205mm 实际弯矩 M=793 KNm 容许弯矩 M= KNm 因而：安全截面5-5：距离左支座处0mm 实际弯矩 M=0KNm 容许弯矩 M= KNm 因而：安全三、裂缝宽度验算活载作用下弯矩：恒载作用下弯矩：钢筋为HRB335级钢筋，裂缝计算宽度为（，普通大气条件下地面构造，无防护办法。） =1.0995裂缝宽度满足规定。四、挠度验算换算截面面积：换算截面重心轴至底边距离：换算截面惯性矩：截面几何特性编号Ai(mm2)a(mm)S=Aia(mm3)1228000184041952010329600174016704103348900096547188510344000021786001035105000757875103614140812519640103 静定构造不考虑受拉区混凝土，计入受拉钢筋，因此截面几何特性如下：编号Ai(mm2)a(mm)yi*(mm)Aiyi2(mm3)Ii(mm4)12280001840700.3511183174.810427360104296001740600.353918507.6104768010431196701580.6440.92326298.8104157849.710461571201251014.6516175733104表中：a各截面Ai重心至底边距离； yi*各截面重心至换算截面重心距离；Ii各截面对其自身重心惯性矩； 梁最大挠度为：挠度验算满足规定。五、架立筋及纵向构造钢筋依照构造规定，在上翼板四个角点配备4根架立钢筋412，在翼板上沿配备2根架立钢筋212，在下翼板四个角点配备4根架立钢筋412。由于梁高度h=1900mm1000mm，因此应在梁两侧沿高度配备纵向构造钢筋，且间距为130mm，取2012，10排布置，并设立腰筋12300mm。参照文献：1 袁锦根,余志武.混凝土构造设计基本原理M. 北京：中华人民共和国铁道出版社，2 混凝土构造设计规范（GB50010-）S.北京：中华人民共和国建筑工业出版社，3 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土构造设计规范(TB10002.3-)S.北京：中华人民共和国铁道出版社，