混凝土结构设计基本原理--课程设计书.doc

中南大学

混凝土结构设计基本原理
课程设计书

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指导老师：

目 录
第一部分 课程设计任务书
设计资料 2
第二部分 主梁的设计计算
（一）荷载计算与组合 4
（二）截面内力计算 4
（三）纵向受力主筋计算 5
（四）腹筋计算，弯矩包络图和材料图 7
（五）跨中截面裂缝宽度计算 8
（六）跨中截面挠度计算 9
第三部分 道碴槽板的设计计算
（一）荷载计算与组合 10
（二）截面内力计算 10
（三）配筋计算 11
（四）钢筋、混凝土应力检算 11
（五）裂缝宽度验算 12
第四部分 材料表
材料表 14

第一部分 课程设计任务书
1. 设计内容：
一钢筋混凝土工形截面简支梁，承受均布恒载g=48kN/m(含自重)，均布活载q=76kN/m，均不考虑分项系数与冲击系数；计算跨度12~16m（具体见下表），截面尺寸如下图所示。箍筋采用Q235级。要求：
（1）按抗弯强度确定所需的纵筋的数量。
（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的弯起位置。
（3）验算裂缝是否满足要求。
（4）验算挠度是否满足要求。
（5）绘梁概图：以半立面、剖面表示出梁各部尺寸。
（6）绘主梁钢筋图：以半跨纵剖面、横剖面表示出梁内主筋、箍筋、斜筋、架立筋、纵向水平及联系筋的布置和主筋大样图。
（7）材料表。
2.材料与跨度选择：

砼
钢筋
梁跨度m
C35
HRB335
16
14
12
15
C40
HRB335
16
14
12
15
C45
HRB400
16
14
12
15
C50
HRB400
16
14
12
15
3.参考规范：
《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）》
4.截面尺寸图：

梁截面单位：毫米(mm)

5.本课程设计参数选用：
梁跨度L=12m
受拉纵筋为HRB335
混凝土为C35
第二部分 主梁的计算
一．荷载计算与组合
截面受力情况为：
均布恒载
均布活载
总荷载
如下图：

主梁荷载分布图（mm）
二．截面内力计算
跨中弯矩
1.A截面
剪力
弯矩
2.B截面
剪力
弯矩
3.C截面
剪力
弯矩
4.D截面
剪力
弯矩
5.E截面
剪力
弯矩
三．纵向受力主筋计算
梁的净保护层厚度取为35mm，梁的受力钢筋采用HRB335，查规范TB10002.3--2005，得,，混凝土采用C35,查规范TB10002.3--2005得，（弯曲受压）,；取(桥跨结构)。
由规范TB10002.3--2005，此梁有梗肋，且梗肋坡度为，板与梗肋相交处板的厚度为可按T形截面计算。
1.配筋试算（控制截面为E截面）
梁高较高，为1900mm，假设受力主筋按二排布置，取
,则
取mm

采用14Φ28，实际，布置两排
1. 验算应力
假定中性轴在翼板，按的矩形计算

中和轴在腹板内。与假定不符，重新计算x值。由得

解得

由以上计算，跨中主筋、混凝土应力均满足规范要求。

四、腹筋计算，弯矩包络图和材料图
1.需计算配置的腹筋区段长度
查规范TB10002.3—2005有：对于C35混凝土
有箍筋及斜筋时主拉应力的最大容许值
无箍筋及斜筋时主拉应力的最大容许值
梁部分长度中全由混凝土承受的主拉应力最大值
由于是等截面梁，所以最大剪应力发生在A支座处，
主拉应力，
在与之间，取一半按计算配置腹筋。由下图（Mpa）（mm）：

需按计算配置腹筋的区段为L腹=
2.箍筋设计
箍筋采用Q235，按规范，并采用双肢箍筋（nk=2）。直径，间距，沿梁长等间距分布。所以箍筋承担的主拉应力为：

箍筋除了承受斜拉力外，还起到联系受压区和受拉区的作用，并将受拉主筋和架立钢筋联成钢筋骨架以便利施工，因此，即使按计算不需设置箍筋的区段，通常也要按构造要求设置箍筋。箍筋的最终布置见附图。

3.斜筋设计

弯起纵筋根数，取n=6。
布置斜筋时，应使各斜筋承受斜拉力的大小相等，或与其截面积成正比,这样就必须相应地确定各斜筋起弯点的位置。斜筋起弯点的确定，本设计中采用作图法（详见附图）。
4，弯矩包络图和材料图
布置好斜筋后，还应检查纵筋弯起后所余部分能否满足各截面抗弯的要求，通常画出材料图和弯矩包络图，当材料图和弯矩包络图选用相同的比例尺并重叠画在一起时，要求前者覆盖住后者（详见附图）。

梁截面纵筋所容许承载的最大弯矩：

梁一般截面剪力验算（由对称原理，只需验算1/2梁）：
E截面剪力为零，不需验算；C截面主拉应力为0.7278，只需按构造配筋。
五、跨中截面裂缝宽度计算
与上翼缘板裂缝宽度的计算公式相同，假设该桥环境为一般大气且无防护措施，即，可得

即该桥满足裂缝宽度要求
六、跨中截面挠度计算
1.查规范TB10002.3—2005有。
2.钢筋混凝土受弯构件挠度计算公式：

式中 —与荷载形式，支撑条件有关的系数，如均载简支梁跨中；
—计算受弯构件挠度的弹性模量，；
—混凝土的受压弹性模量；
—换算截面的惯性矩，对于静定结构，不计受拉混凝土，计入钢筋，对于静不定结构，包括全部混凝土，不计钢筋。
2. 跨中截面

由以上计算，跨中截面裂缝宽度与挠度均满足规范要求。

第三部分 梁上翼缘板的设计
一．荷载计算与组合（取1m板宽计算）
1.恒载
均布恒载
2.活载
均布活载
3.总荷载
总荷载
如下图：

上翼缘板荷载分布图（mm）
二．截面内力计算
1.A截面
剪力
弯矩
2.B截面
剪力
弯矩
三．配筋计算
板的净保护层厚度取为35mm，板的受力钢筋采用HRB335，查规范，得,，混凝土采用C35，查规范TB10002.3--2005得，（弯曲受压）,；取n=15（桥跨结构）。
3. 配筋试算（控制截面为B截面）

h=240mm ,h0=240-40=200mm

2.钢筋配置
钢筋根数，取则
实际钢筋面积

四.钢筋、混凝土应力验算
查规范TB10002.3—2005有。
1. B截面
配筋率

2. A截面
，配筋率

五．裂缝宽度验算
1.查规范TB10002.3—2005有保护措施。
2.钢筋混凝土T形受弯构件截面受拉边缘的裂缝宽度计算公式：

其中：—钢筋表面形状影响系数。对于螺纹钢筋；

—活载引起的弯矩；—恒载作用引起的弯矩。
—全部计算荷载作用引起的总弯矩
—系数，对光面钢筋取0.5，对带肋钢筋取0.3（此处取0.3）；
—中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比，对梁和板，r可分别采用1.1和1.2；
为受拉钢筋的直径(mm)
—受拉钢筋重心处钢筋应力
—钢筋的弹性模量，取
—受拉钢筋有的效配筋率，，其中：
、、----单根、两根一束、三根一束的受拉钢筋根数；
、、----考虑成束钢筋的系数，对单根钢筋=1.0，两根一束=0.85，三根一束=0.70
板中均为单根钢筋，
—受拉钢筋重心至混凝土边缘的距离
4. B截面

5. A截面

由以上计算，钢筋、混凝土应力与裂缝宽度均满足规范要求。

材料表

编号N
图示
直径（mm）
每根长（m）
数量（根）
总长（m）
每米重（kg/m）
总重（kg）
备注
1

Ф28
10.064
1
10.064

梁内主筋
2

12.402
1
12.402

3

13.528
2
27.056

4

15.714
2
31.428

5

12.050
4
48.200

6

12.110
4
48.440

Ф28小计
177.59
4.83
857.76

7

Ф8
1.726
42
72.492

下翼缘箍筋
9

11.918
20
238.36

腹板纵向
水平筋
10

11.900
12
142.8

下翼缘及板内分布筋
编号N
图示
直径（mm）
每根长（m）
数量（根）
总长（m）
每米重（kg/m）
总重（kg）
备注
11

1.740
40
69.6

板底钢筋
Ф8小计
523.252
0.395
206.68

8

Ф6
0.290
24
6.96

腹板联系筋
Ф6小计
6.96
0.222
1.55

12

Ф10
1.810
120
217.2

板内主筋
13

11.890
2
23.78

梁内架立筋
14

3.940
40
157.6

腹板箍筋
Ф10小计
298.58
0.617
245.92

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