混凝土结构设计课程设计

发布 2022-10-04 00:26:28 阅读 5556

桥梁上部构件设计。

1.初始条件。

某高速公路桥梁基本上都采用标准跨径,上部构造采用钢筋混凝土t梁,参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》进行设计计算。设计荷载为公路-级。

钢筋混凝土简支t梁全长=16m,计算跨径=15.5m。t形截面梁的尺寸如图一所示(其中, ,桥梁处于类环境条件,安全等级为一级。

图一(单位:cm)

材料:30号混凝土,轴心抗压强度设计值,轴心抗拉强度设计值;普通钢筋主筋采用hrb335级钢筋,抗拉设计强度;箍筋采用r235级钢筋,抗拉设计强度。

简支梁控制截面的弯矩计算值和剪力计算值为。

跨中截面 1/4跨截面。

支点截面。2.跨中截面的纵向受拉钢筋计算。

2.1t形截面梁受压翼板的有效宽度。

为了便于计算将图二a)实际截面换成图b)所示计算截面,可得翼板平均厚度,其余尺寸不变。

图二 a)原截面 b)计算截面(单位:cm)

由图二所示的t梁截面受压翼板厚度的尺寸,则有。

相邻两主梁的平均间距为1600mm)

故取受压翼板的有效宽度=1600mm。

2.2钢筋数量计算。

2.2.1截面设计。

1)若采用的是焊接钢筋骨架,则设=30mm+0.07h=30+0.071300=121mm,则截面有效高度=1300-121=1179mm。

2)判断t形截面类型:

故属于第一类t形截面。

3)求受压区高度。

由式可得到:

解方程得适合解 80mm< (150mm)

4)求受拉钢筋面积

将80mm代入式得。

现选择钢筋为828+422,截面面积a=6446mm。钢筋叠高层数为6层,布置如下图(图三)。

图三钢筋布置图(单位:cm)

混凝土保护层厚度取35mm>d=28mm及规定的30mm,钢筋间距=180-235-231.6=46.8mm>40mm及1.

25d=1.2528=35mm。故满足构造要求。

2.2.1截面设计。

已设计的受拉钢筋中,828的面积为4926mm,422的面积为。

1520mm,,由图三钢筋布置图可求得,即。

则实际有效高度=1300-119=1181mm。

1) 判定t形截面类型。

由于,故属于第一类t形截面。

2)求受压区高度。

3)正截面抗弯承载力。

又3.03%>,故截面复核满足要求。

3.腹筋设计。

3.1截面尺寸检验。

根据构造要求,梁最底层钢筋228通过支座截面,支点截面有效高度为。

截面尺寸符合设计要求。

3.2检验是否需要根据计算配置箍筋

跨中段截面

支座截面 因,故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋,其余区段应按计算配置腹筋。

3.3计算剪力图分配。

图四计算剪力分配图(尺寸单位:cm;剪力单位:kn)

在图四所示的剪力包络图中,支点处剪力计算值,跨中处剪力计算值。

147.74kn的截面距跨中的距离可由剪力包络图按比例求得,为。

在长度内可按构造要求布置箍筋。

同时,根据《公路桥规》规定,在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高h=1300mm范围内,箍筋的间距最大为100mm。

距支座中心线为h/2处的计算剪力值()由剪力包络图按比例求得,为。

其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为0.6=309.37kn;应由弯起钢筋(包括斜筋)承担的剪力计算值最多为0.

4=206.24kn,设置弯起钢筋区段长度为(图四)。

3.4箍筋设计。

采用直径的双肢箍筋,箍筋截面积。

在简支梁中,箍筋尽量做到等距离布置。为计算简便,斜截面内纵向配筋率p及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用,计算如下:

跨中截面取=2.5, =1181mm

支点截面取=0.33, =1249mm

则平均值分别为, mm

箍筋间距为。

=276mm

确定箍筋间距的设计值尚应考虑《公路桥规》的构造要求。

若箍筋间距计算值取=250mm及400mm,是满足规范要的。

但采用8双肢箍筋,箍筋配筋率(r235箍筋时),故不满足规范。现取=150mm计算的箍筋配筋率=0.22%>0.18%,且小于和400mm。

综上所述计算,在支座中心向跨径长度方向的1300mm范围内,设计箍筋间距=100mm,;而后至跨中截面统一的箍筋间距=150mm,如图五。

图五箍筋布置图(尺寸单位:cm)

3.4弯起钢筋及斜筋设计。

设焊接钢筋骨架的架力钢筋(hrb335)为222,钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离=60mm。

弯起钢筋的弯起角度为45°,弯起钢筋末端与架力钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力,由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋起点的构造规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置,首先要计算弯起钢筋上、下弯点之间的垂直距离。

现拟弯起n1~n5钢筋,将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离、分配的剪力计算值、所需的弯起钢筋面积值列入表一。

弯起钢筋计算表表一。

现将表一有关计算举例说明如下。

根据《公路桥规》规定,简支梁的第一排弯起钢筋(对支座而言)的末端弯折点应位于支座中心截面处。这时,为。

=1300-[(35+31.61.5)+(60+25.1/2+31.60.5)]=1129mm

弯起钢筋的弯起角为45°,则第一排弯筋(2n5)的弯起点1距支座中心的距离为1129mm。弯筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为1129-[1300/2-(35+31.61.

5)]=561mm。

对于第二排弯起钢筋,可得到。

=1300-[(35+31.62.5)+(60+25.1/2+31.6/2)]=1098mm

弯起钢筋(2n4)的弯起点2距支点中心距离为1129+=1129+1098=2227mm

分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值,由比例关系计算可得到:

得 180.90kn

其中,0.4=206.24kn;h/2=650mm;设置弯起钢筋区段长为3898mm。

所需提供的弯起钢筋截面积()为。

第二排弯起钢筋与梁轴线交点距支座中心距离为:

2227-[1300/2-(35+31.62.5)]=1691mm

对于第三排弯起钢筋,可得到。

==1300-[(35+31.63.5)+(60+25.1/2+31.6/2)]=1066mm

弯起钢筋(2n3)的弯起点3距支点中心距离为2227+=2227+1066=3293mm

分配给第三排弯起钢筋的计算剪力值,由比例关系计算可得到:

得 122.80kn

其中,0.4=206.24kn;h/2=650mm;设置弯起钢筋区段长为3898mm。

所需提供的弯起钢筋截面积()为。

第三排弯起钢筋与梁轴线交点距支座中心距离为:

3293-[1300/2-(35+31.63.5)]=2789mm

对于第四排弯起钢筋,可得到。

=1300-[(35+31.64.5)+(60+25.1/2+31.6/2)]=1034mm

弯起钢筋(2n2)的弯起点4距支点中心距离为3293+=3293+1034=4327mm

分配给第四排弯起钢筋的计算剪力值,由比例关系计算可得到:

得 66.40kn

其中,0.4=206.24kn;h/2=650mm;设置弯起钢筋区段长为3898mm。

所需提供的弯起钢筋截面积()为。

第四排弯起钢筋与梁轴线交点距支座中心距离为:

4327-[1300/2-(35+31.64.5)]=3854mm

对于第五排弯起钢筋,可得到。

=1300-[(35+31.65.5)+(60+25.1/2+31.6/2)]=1003mm

弯起钢筋(2n2)的弯起点4距支点中心距离为4327+=4327+1003=5330mm已大于3898+650=4548mm,即在预设置弯筋区域长度之外,故暂不参加弯起钢筋的计算,图六中以截断n1钢筋表示。

按照计算剪力初步布置弯起钢筋如下图图六。

现在按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求,确定弯起钢筋的弯起点位置。由已知跨中截面弯矩计算值,支点中心处,按式做出梁的计算弯矩包络图(图六)。在截面处,因=3.

875m,l=15.5m,,则弯矩计算值。

与已知值相比,两者的相对误差小于3%,故用式来描述简支梁弯矩包络图是可行的。

图六弯矩包络图与抵抗弯矩图。

尺寸单位:mm;弯矩单位:kn)

各排弯起钢筋弯起后,相应正截面抗弯承载力计算如表二。

钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力表二。

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