2022年西南交通大学混凝土结构课程设计 .pdf

2016117141 陈发明0混凝土课程设计姓 名：陈发明学 号：2016117141班 级：铁道工程五班指导老师：严传坤设计时间： 2018.12.9名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明1目 录1、钢筋混凝土伸臂梁设计任务书.22、设计资料 .33、内力计算 .44、跨中支座截面抗弯配筋.65、斜截面配筋 .96、翼缘抗弯设计 .117、跨中裂缝及挠度验算 .138、支座截面裂缝验算.159、伸臂端挠度验算 .1610、参考文献 .17名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明21. 混凝土结构设计原理课程设计任务书题目：某简支伸臂梁设计基本条件：某过街天桥的简支伸臂梁简图如下图所示，面荷载为除结构构件自重外的恒载 g1（含栏杆、装修等）、结构构件自重恒载g2和活载 q，在两边伸臂端端部均作用有集中恒载G和活载 Q （模拟梯段荷载）。主要数据：荷载取G=Q=0 ，除构件自重以外的恒载标准值,212/kgkNm活载标准值，自重标准值按照的容重计算。24kN/kqm325/kNm跨度 L=68m （不用区分计算跨度和净跨度） ，桥面宽度 B=1.52.4m，每个同学根据名单上序号确定跨度和桥面宽度，如下表；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明3序号跨度（ m ）桥面宽度（m ）序号跨度（ m ）桥面宽度（m ）16.1117.126.21.5127.22.036.3137.346.41.6147.42.156.5157.566.61.7167.62.276.7177.786.81.8187.82.396.9197.9107.01.9208.02.4序号 20 之后的依次循环梁截面形式自行拟定，建议采用工字形；设计内容（ 1）跨中和支座截面抗弯配筋；（2）斜截面配筋；（ 3）跨中挠度和裂缝验算；（ 4）支座截面裂缝验算；（ 5）伸臂端挠度验算。2. 设计资料采用建筑结构相关规范进行计算。设该构件处于正常环境（环境类别为一类），安全等级为二级 . 混凝土强度等级为 C20 ，钢筋为 HRB335 级，箍筋为 HRB335 级，则混凝土和钢筋的材料强度设计值分别为ctyv11b 9.6 MPa 1.10 MPa300 MPa 300 MPa1.01.00.550yyfffffmm625127500120lh名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明4实际初拟梁高为h = 700 mm，此时的梁宽可以初拟为280mm5.27005.2175mm47004hbh实际初拟梁宽为b = 250 mm。初拟因该梁为独立梁，故翼缘板的最大有效宽度为f100hmmf,maxff1225012 1001450 mm()0.2%(250700(2200250) 100740mmffAbhbb h所以选配钢筋 420，单排布置，As= 1256 mm2 截面复核：6，则：s2020+5+6+=41mm 2a0s70041659mmhha属于第一类截面ys1c300 125627.07mm1.0 9.6 1450ff Axf b6u1cf0027.071.0 9.6 1450 27.076591022243.2 kN m1.0 210.367kN m210.367 kN mxMf b x hM显然，满足安全性要求。相对受压区高度为（非超筋）b027.070.0410.550659xh1min1256()250 700(2200250) 1000.34%0.2%sffAbhbb h（非少筋）经检验，合格4.2 简支梁支座截面截面设计：计算梁的支座弯矩，弯矩值为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明9初拟则s40mma0s70040660mmhha221.21.4( / 4)8(1.2 18.5251.48.8)(7.5 / 4)60.732 kNm2kkgqlMm60.732kNmkN849.12102100-66010014506.90.12601Mhhhbffffc所以该截面为第一类截面。于是有6221f060.732100.011.09.6 1450660scMf b h112112 0.010.010050.550sb1c02sy1.0 9.6 1450 0.01005 660307.77mm300ff bhAf2smin()0.2%(250 700(2200250) 100740mmffAbhbb h所以按最小配筋率配筋，取416，As= 804 mm2。截面复核：6，则：s1620+5+6+=39mm 2a0s70039661mmhha属于第一类截面ys1c300 80417.33mm1.0 9.6 1450ff Axf b名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明106u1cf0017.331.0 9.6 1450 17.336611022157.365 kN m1.0 60.732kN m60.732 kN mxMf b x hM显然，满足安全性要求。相对受压区高度为（非超筋）b017.330.0260.550661xh1min804()(250700(2200250) 1000.22%0.2%sffAbhbb h（非少筋）因受压区也配有钢筋，故构件实际承载能力大于Mu ，检验合格5. 斜截面配筋截面设计：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明11根据截面尺寸可知wff700 100 100500 mmhhhh，属一般梁w50024250hb因此可以检查截面尺寸限制条件：3cc0129.564kN0.250.25 1.09.625066010396 kNVf bh满足条件。检查是否需要按计算配置腹筋：3t0129.564kN0.70.7 1.10 250 660 10127.05kNVf bh必须按计算配置腹筋。6 箍筋，则22svsv16256.6 mm4AnA因此箍筋间距应满足0svyvt0460 56.63004481.38 mm0.7129564 127050h A fsVf bh由混规得箍筋间距还应满足：max250 mms所以选取200 mmstminyv56.61.10.1132%0.240.240.088%250200300svsvAfbsf由于正截面纵向钢筋太少且剪力设计值较小且配置有箍筋，所以无需设置弯起名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明12筋。截面复核：s1620+5+6+=39mm 2a0s70039661mmhha22svsv16256.6 mm4AnA截面最大剪力设计值为：max129.564kNV下限值验算：3t0max0.70.7 1.10 250 661 10127.242kN129.564kNucshVVf bhA fsV经检验，合格6. 翼缘抗弯设计截面设计：翼缘尺寸如图所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明14，取单位宽度20.975 0.10.0975mAb1m则翼缘的永久荷载标准值：1 250.1 1 24.5kN/mkg翼缘的可变荷载标准值：1 44kN/mkq此时所有荷载均为不利荷载应判断永久荷载控制还是可变荷载控制：当永久荷载控制时：1.35 4.5+1.4 0.7 49.995kN/mq当可变荷载控制时：1.2 4.5+1.4 411kN/mq应取由可变荷载控制的组合进行承载力极限状态计算，即22max11 (0.975)1.307 kNm88qlM初拟则s25mma0s1002575mmhha60s221c01.0 1.307 100.02421.0 9.6 1000 75Mf bh（非超筋）112112 0.02420.02450.550sb21c0sy1.0 9.6 1000 0.0245 7558.8mm300f bhAf名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明15min4545 1.1max 0.2,%max 0.2,%max 0.2,0.165 %0.2%300tyff2smin0.2% 1000 100200mmAbh所以按最小配筋率配筋，2smin0=0.2% 1000 75150mmAbh6140 （） ，符合混规箍筋设计中2s=202mmA最小直径和最大间距的构造要求，因此也将此钢筋当作正截面上下翼缘部分的箍筋。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明167. 跨中裂缝及挠度验算正常使用极限状态下，使用准永久组合计算裂缝和挠度。取准永久组合系数为0.4准永久组合荷载为：+0.418.5250.4 8.822.045kN/mkkqgq跨中最大弯矩为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明172222( / 4)22.0457.522.045(7.5 / 4)116.253 kNm8282qqlq lM支座处最大弯矩为：22( /4)22.045(7.5 / 4)38.75 kN m22qq lM7.1 跨中挠度验算对于一类环境，三级裂缝控制等级，查混规得构件受力特征系数为：54tkcrs5s0s41.54 MPa1.92.0 10 MPa2.55 10 MPa2.0 107.8470041659mm c20+5+6=31mm 2.55 10cEscfEEEhhaE12560.34%()(250 700(2200250) 100sffAbhbb h12560.44%0.01,0.010.5()0.5 250 700(2200250) 100steffAbhbb h取f0()(1450 250) 1000.728250 659ffbb hbh6q1sq0s116.253 10161.2 MPa0.870.87 659 1256Mh Atktesq1.541.1 0.651.1 0.650.480.01 161.2f梁的短期刚度：2205142s1261.150.21.1501012566591.3710 N mm67.840.00340.481+3.50.7281+.3.25ssEfE A hB名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明182.00.40.0022.021.740.003.440挠度增大系数1.7(1 0.2)42.088由于翼缘位于受拉区，14132s111.37 10=6.56 10 N mm2.088BB梁的刚度441114413131,max5384256522.045750022.04575003846.56 102566.56 109.69 mm30mm ()250qlqlfBBlf梁的跨中挠度向上()满足要求7.2 跨中裂缝验算eq=20mmd相关数据与上一问相同，故可直接带入，且sqeqmaxcrsste5lim1.90.08161.2201.9 0.481.9 31 0.082.0 100.010.16 mm0.30 mm ()dwcEw满足要求名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明198. 支座截面裂缝验算5tkcrss0seq161.54 MPa1.92.0 10 MPa 20+5+6+=39mm 270039661mm c20+5+6=31mm 16mmsfEahhad查混规得：8040.002840.01,0.010.5()0.5 250 700(2200250) 100steffAbhbb h取6q2sq0s38.75 1083.81 MPa0.870.87 661 804Mh Af0()(1450 250) 1000.728250 659ffbb hbhtktesq1.541.1 0.651.1 0.650.0940.2,0.20.01 83.81f取sqeqmaxcrsste5lim1.90.0883.81161.9 0.21.9 310.082.0 100.010.03 mm0.30 mm dwcEw满足要求名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明209. 伸臂端挠度验算相关数据与上一问相同，故可直接带入梁的短期刚度：2205142s2261.150.2108046611.53 10 N mm67.840.00220.21+3.50.7281+1.150.23.5ssEfE A hB2.00.11.642.00.4挠度增大系数1.6 (1 0.2)1.92由于翼缘位于受拉区，14132s221.53 10=7.97 10 N mm1.92BB梁的刚度通过简要分析，可得伸臂端的挠度是向上的，而伸臂部分的荷载为有利荷载，故可通过计算伸臂部分荷载为0 时的伸臂端挠度来简单验算，此时计算挠度大名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明21于实际挠度，则332132( / 4)22.045 7500(7500/ 4)9.1 mm ()24247.97 10qllfB向上2,max(7500 / 4)215mm 2502f根据混规可知，计算悬臂构件挠度极限值时，计算跨度按实际悬臂长度的倍取用。()满足要求10150 的纵向钢筋，即腰筋。10. 截面配筋图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2016117141 陈发明2211. 参考文献参考文献：1.建筑结构可靠度设计统一标准GB50068 20012.混凝土结构设计规范GB50010 20103.混凝土结构设计原理 （教材：李乔等，混凝土结构设计原理，第三版，中国铁道出版社，北京， 2015. ）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 23 页 - - - - - - - - -