结构设计原理课程设计任务书.doc
课程名称：混凝土结构基本原理（结构设计原理）设计题目：1.钢筋混凝土简支T形梁2.预应力混凝土简支T形梁设计计算 院 系：土建与水利学院 专 业：土木工程（交通土建工程方向）学 号： 姓 名： 指导教师：王有志 联系方式： 山东大学土建与水利学院2014年6 月 17 日课程设计任务书一、钢筋混凝土简支T梁设计（一）设计资料1、跨径：标准跨径L=20m；计算跨径L=19.50m，构件全长为19.96m。类环境条件，安全等级为二级。2、汽车荷载：公路级。qK=0.75×10.5kN/m,PK=0.75×240 kN。人群荷载为3.0kN/m2。汽车冲击系数1+=1.192。3、材料：（1）钢筋：梁内纵向受力钢筋用HRB335级钢筋，其余用R235级钢筋。（2）混凝土：采用C30混凝土。（二）主梁纵横截面布置各部分尺寸如图1所示。图2 主梁跨中截面图表1 主梁截面尺寸表标准跨径（m）预制长度(m)计算跨径(m)h(m)bf(mm)b(mm)(mm)(mm)2019.9619.501300160018080140（三）主梁内力计算简支梁内的弯矩和剪力，由恒载与活载（包括汽车、人群或挂车等作用）而产生。各截面上的最大内力，是考虑了荷载的最不利组合，并通过主梁间的内力分配而求得。表2为该梁的内力计算结果，图2为主梁内力包络图。图2 主梁内力包络图（四）提交成果及要求 1、设计说明书一份计算说明书主要包括前言、目录、正文、结语、参考文献等，内容要规范详尽、资料齐全、计算正确、书写工整、条理清晰、符号书写规范，计算内容包括：梁的正截面强度计算、梁的斜截面强度计算、裂缝宽度及挠度计算。草图用铅笔绘制。2、一片主梁配筋图（1）梁的模板图、纵剖面配筋图及钢筋大样图，跨中、四分点及支座截面配筋图。（2）梁的抵抗弯矩图。（3）钢筋明细表。（4）说明：如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度、焊接要求、图示比例等。施工图用手工出图，符合绘图规范，包括图幅布置、线条粗细、尺寸标注、钢筋标注、钢筋表的绘制以及图框线和标题栏。 3、必须自己独立完成设计，不得抄袭，一经发现抄袭者按零分处理。（五）设计规范 （1）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004（2）公路桥涵设计通用规范JTG D602004（3）公路工程技术标准JTG B01-2003 （六）参考文献（1）孙元桃.结构设计原理（第二版）.北京：人民交通出版社,2005（2）张树仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京：人民交通出版社,2004（3）叶见曙.结构设计原理.北京：人民交通出版社,2010（4）姚玲森.桥梁工程（第二版）.北京：人民交通出版社,200811表2 梁的内力计算结果序号荷载类别弯矩M（kN.m）剪力V（kN）梁端四分点跨中梁端跨中(1)恒载0552.0736.0151.00(2)汽车荷载0459.7583.5120.650.5(3)人群荷载040.654.217.12.8(4)汽+0.8×人0492.2626.7134.352.7(5)1.2×恒载0662.4883.2131.20(6)1.4×(汽+0.8×人)0689.1877.6188.073.8(7)=(5)+(6)01351.51760.8319.273.8二预应力混凝土简支T梁设计验算（后张法）（一）设计资料1、设计资料（1）设计荷载汽车荷载：公路级人群荷载：3.0kN/m2栏杆每侧重：1.52 kN/m2人行道每侧重：556 kN/m2类环境条件，安全等级为二级。 （2）桥梁跨径及桥宽主梁全长：29.94m计算跨径：28.66m横隔梁间距：7.29m桥宽净：11+2×0.75m人行道选用5片主梁。（3）材料钢筋与钢材预应力钢筋采用ASTM A41697a标准的低松弛钢绞线（1×7标准型），抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，公称直径15.24mm，公称面积140mm2，弹性模量Ep=1.95×105Mpa；锚具采用夹片式群锚（主要技术指标见附件）。非预应力钢筋直径大于或等于12mm者用HRB335级热轧钢筋；直径小于12mm者一律用R235级钢筋。混凝土：采用C50混凝土。（4）施工工艺采用后张法施工，预制主梁时，预留孔道采用预埋塑料波纹管成型，钢绞线采用YDC1500千斤顶两端同时张拉；主梁安装就位后现浇400mm宽湿接缝。最后施工沥青与钢筋混凝土组合式铺装层。（二）设计规范 （1）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004（2）公路桥涵设计通用规范JTG D602004（3）公路工程技术标准JTG B01-2003 （三）参考文献（1）孙元桃.结构设计原理（第二版）.北京：人民交通出版社,2005（2）张树仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京：人民交通出版社,2004（3）叶见曙.结构设计原理.北京：人民交通出版社,2010（4）姚玲森.桥梁工程（第二版）.北京：人民交通出版社,2008（四）横截面布置及主梁截面尺寸1、主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下适当加宽T梁翼板。本课程设计中翼板宽度为2230mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。净一的桥宽选用5片主梁。2、 主梁跨中截面主要尺寸拟定（1）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15-1/25之间，标准设计中高跨比约在1/18-1/19之间。本课程设计采用1750mm的主梁高度。（2）主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的要求，这里取预制T梁的翼板厚度为150mm，翼板根部加厚到250mm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定。同时从腹板本身的稳定性条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，因此取腹板厚度为300mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄的总面积占总面积的10%-20%为宜。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范对钢束净距及预留管道的构造要求，初步拟定马蹄宽度为500mm，高度为260mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度200mm，以减小局部预应力。2、主梁跨中截面尺寸如图3所示。图3 主梁各部分尺寸图（尺寸单位：mm）（五）截面内力计算根据桥梁工程中的内力计算方法，得到主梁在恒载和活载作用下，考虑了荷载的最不利组合的情况下的内力计算结果如表3所示。（六）提交成果及要求 设计说明书一份。主要包括前言、目录、正文、结语、参考文献等，内容要规范详尽、资料齐全、计算正确、书写工整、条理清晰、符号书写规范，草图用铅笔绘制。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）要求，按A类预应力混凝土构件设计此梁。主要设计验算内容如下：（1）预应力钢束面积的估算及钢束的布置。（2）钢束布置位置的校核。（3）正截面、斜截面承载力计算。（4）钢束张拉控制力、钢束预应力损失估算。（5）按短暂状况和持久状况进行构件的的应力验算。（6）进行构件正截面与斜截面的抗裂验算。（7）主梁变形（挠度）计算。（8）锚固区局部承压验算与锚固区设计。截表3 主梁内力组合表载荷内力面 跨中截面L/4截面截面变化处支点截面Mmax（kN.m）相应V（kN）Vmax(kN)相应M(kN.m)Mmax(kN.m)Vmax(kN)Mmax(kN.m)Vmax(kN)Vmax(kN)自重18580018581394127.4397226254.8第二阶段（后加）荷载9500095071365.2203115.6130.3总荷载28080028082107192.6600341.6385.1人群357012.317926827.691.650.361.2汽车级142179.488.412901203151.5314189.9194.3人+汽177879.4100.714691471179.1405.6240.2216.7短期组合正常状态1.0人+0.7汽1351.755.674.1810821110133.65311.4183.23197.2荷载效应承载能力荷载组合1.2恒+1.4（汽+0.8人）5849111144.1542645884821288698802.7长期组合正常状态正常状态0.4人+0.4汽711.231.840.3432.844453.5162.696.186.7附件1：YJM15(13)系列张拉端锚具介绍YJM张拉端锚固体系包括:YJM15、YJM13锚具，并配用YBZ2 x 2-50或YBZ2 x 1.5-63型电动油泵YDC系列穿心式千斤顶进行预应力筋张拉。在各种情况下可替代国内外同类锚固体系。也可做固定端锚具。1. 夹片 2.锚环 3.锚垫板 4、螺旋筋 5、金属波纹管 6、钢绞线 图4 锚具示意图
