1、 混凝土课 程 设 计题 目: 铁路桥涵钢筋砼简支梁设计指导教师: 魏标 姓 名: 班 级: 土木试验 1101 班 学 号: 1217110127 2014 年 1 月 12 日中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 1 页 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（TB10002.3-2005） 设计该梁。要求：（1） 按抗弯强度确定所需的纵筋的数量。（2） 设计
2、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、架立钢筋、纵向水平及联系筋的布置和主筋大样图。 二、设计计算2.1 设计计算数据混凝土 C35： =11.8MPa，n=10（其他构件）MPab2.1HRB335 级钢筋： ，s80%15.0min2.2 内力弯矩计算一期恒载选 25kN/m跨中最大弯矩： mKNlqgM2196)36251(8)(812max中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试
3、验 1101班 第 2 页 2.3 配置主筋弯矩较大，假设受拉钢筋按两排布置。 m175h12505a,1572,08 o ，两 排 布 置 ，mAs2.4 正截面承载力验算先假定中性轴在翼板中，按 的矩形计算。hbi046.175902oSbhA46.1nmhnxio20465. 175046246.)(2 中性轴在腹板内，与假定不符，应重新计算 x 值。由 Sa=Sl )()3()e)(21 2 xhnAehbhxbxb osiiiii （整理得：04853.36072解得：x=518.9mm，其中， I 是受压区混凝土对 X 轴的惯性矩，S 是受压区混凝土对 XSIy轴的静矩。 )2()
4、e21)()2( ehxbhxbhxb iiiiii （=1900 120(518.9-60)+800 (518.9-120)2+120 9600 (518.9-180）2=296994968 25333 )1809.5(28018424)(12(412 iiiii hxbxbxI= 1033 .310-9.50-9(.5890）（）（= 10.6中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 3 页 则有 y=221.9 mm内力臂为： myxhzo 1478.9218.57钢筋拉应力为： 226 /0/.41785209 NNzAMsSs 最外侧钢筋的拉应力： 221max
5、/180/3.98.517790 mNmxha ssoss 混凝土的压应力： 22/.58/9.3.51871056.94Nxhn bosc 应力满足要求，截面安全，所需 的受拉钢筋满足要求。02.5 斜截面承载力计算（1）剪应力计算支座处最大剪力为 KNlqgV7321)64(21)(21max 假定 z 沿梁长不变，并取最大弯矩处（跨中截面）内力臂 z=1478mm。23/651.4780mNbo（2）绘剪应力图，确定需要计算配腹筋的区段当混凝土为 C35 时，查得 ， ，PatpM2.1Patp85.02。最大主拉应力 ，故不必PatpM42.03 /61.1max tpoct mN加大
6、梁截面或提高混凝土强度等级，但 ，则必须进行腹筋的计2tpt算，在 区段内，则可由混凝土承受主拉应力。由上图可知，需要3tpo计算设置腹筋的区段长度为:中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 4 页 L= m47.651.)2.0(0. （3）箍筋的设计箍筋按构造要求选用，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。箍筋所承受的主拉应力为: （4）斜筋设计剪应力图中需要斜筋承受的面积 为:omNo /361547)268.04.()268.051.(2 所需斜筋总面积为: 21803mb
7、Asow可取 =4 根7.2964wWanwn（5）用作图法确定斜筋位置4 根斜筋分批弯起，每次弯起一根，分别为 1N1、1N 2、1N 3、1N 4，将剪应力图 4 等分，如图所示。在弯矩包络图中，M=2196KNm而 mKNMmKNaxhzAos 2196402 759.180147857由图可见，材料图恰当地覆盖了弯矩图。在计算配置斜筋的区段内，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要求。另外，在上述弯起斜筋以外，在靠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的，不再抗剪计算之内。MPabSanksk 268.0301422中南大学混凝土结构设计原理课
8、程设计 土木试验 1101班 第 5 页 主拉应力分配图材料图与斜筋位置中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 6 页 （7） 弯起位置承载力验算梁两端支座反力：1=2=12(21+25+76)12=732截面 1-1：距离左支座处 4244mm实际弯矩 M=2008 KNm容许弯矩 M=3518 KNm因此：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因此：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因此：安全截面 4-4：距离左支座处 1205mm实
9、际弯矩 M=793 KNm容许弯矩 M=2010 KNm因此：安全截面 5-5：距离左支座处 0mm实际弯矩 M=0KNm容许弯矩 M=2010 KNm因此：安全三、裂缝宽度验算活载作用下弯矩： mKNqlM1368278121恒载作用下弯矩： gl 422中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 7 页 钢筋为 HRB335 级钢筋， 8.01K375.129685.0365.1212 MK.174.1abAnsclsZ裂缝计算宽度为（ ，一般大气条件下的地面结构，无防护措mf20.施。 ） 159.810r=1.0995 mdEKfzsSf 20.0891. )123.
10、0548(156.94.375).0(21 裂缝宽度满足要求。四、挠度验算换算截面面积： 20871mAio换算截面重心轴至底边的距离： SyOo65.39换算截面惯性矩： 42 10.973mIyAIiiO中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 8 页 截面几何特征编号 Ai(mm2)a(mm)S=Aia(mm3)1 228000 1840 4195201032 9600 1740 167041033 489000 965 4718851034 40000 217 86001035 105000 75 78751036 141408 125 19640103静定结构不考
11、虑受拉区混凝土，计入受拉钢筋，所以截面几何特征如下：编号 Ai(mm2)a(mm)yi*(mm)Aiyi2(mm3)Ii(mm4)1 228000 1840 700.3511183174.8104273601042 9600 1740 600.353918507.610476801043 119670 1580.6 440.92326298.8104157849.71046 157120 1251014.6516175733104表中：a各截面 Ai 的重心至底边的距离； yi*各截面的重心至换算截面重心的距离；Ii各截面对其自身重心的惯性矩；36.103.245csES梁的最大挠度为： ml
12、fmIMlfo51069.3 10.9376.822945 442 挠度验算满足要求。中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 9 页 五、架立筋及纵向构造钢筋根据构造要求，在上翼板四个角点配置 4 根架立钢筋 412，在翼板上沿配置 2 根架立钢筋 212，在下翼板四个角点配置 4 根架立钢筋 412。由于梁的高度 h=1900mm1000mm，所以应在梁的两侧沿高度配置纵向构造钢筋，且间距为 130mm，取 2012，10 排布置，并设置腰筋 12300mm。中南大学混凝土结构设计原理课程设计 土木试验 1101班 第 10 页 参考文献：1 袁锦根,余志武.混凝土结构设计基本原理M. 北京：中国铁道出版社，20052 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）S.北京：中国建筑工业出版社，20023 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)S.北京：中国铁道出版社，2005
