武汉理工大学混凝土结构设计原理课程设计

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1、武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书学号：0121206120102课程设计课程：混凝土结构设计原理学院：土建学院班级：土木zy1202姓名：学号：0121206120102指导老师：2015年1月18日武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书目录一、设计资料1二、设计荷载2三、主梁毛截面几何特性计算2四、预应力钢束面积的估算及钢束布置4五、主梁截面几何特性计算6六、截面强度计算9七、钢束预应力损失估算11八、预加应力阶段的正截面应力验算15九、使用阶段的正应力验算20十、使用阶段的主应力验算22十一、锚固区局部承压验算24十二、主梁

2、变形（挠度）计算2525武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书贵州道真高速公路桥梁上部构件设计一、设计资料1、初始条件：贵州道真高速公路桥梁基本上都采用标准跨径，上部构造采用装配式后张法预应力混凝土空心板，20m空心板、1.25m板宽，计算跨径19.5m，预制长度19.96m。参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》按Ａ类预应力混凝土构件设计此梁。2、材料：（1）混凝土：C40混凝土，，抗压强度标准值，抗压强度设计值，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值。（2）非预应力钢筋：普通钢筋主筋采用HRB335级钢筋，抗拉设计强度；箍筋采用R235级

3、钢筋，抗拉设计强度。（3）预应力钢筋公称直径为15.24mm，公称面积为140mm2，抗拉标准强度，，弹性模量Ep＝1.95×105Mpa，低松弛级。二、设计荷载设计荷载为公路-I级，结构重要性系数取1.0。荷载组合设计值如下：三、主梁毛截面几何特性计算25武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书主梁毛截面图（单位mm）毛截面面积：截面惯性矩：现将空心板等效为工字形梁，则计算公式如下：（1）按照面积相等的原则（2）按照惯性矩相等的原则联立解得：故等效工字梁的上翼板厚度：下翼板厚度：腹板厚度：25武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书故等

4、效后的截面如图所示（单位：mm）：等效后截面特性计算如下：全截面面积：全截面重心至梁顶距离：式中：－分块面积；－分块面积重心至梁顶边的距离；截面分块示意图（单位：mm）25武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书主梁全截面几何特性如下：分块号分块面积171×14＝9947695838143533612998.9253×90＝477045244650003219750371×14＝9948382502-38143533612998.9合计其中：－分块面积对其自身重心轴的惯性矩－分块面积对全截面重心轴的惯性矩四、预应力钢束面积的估算及钢束布置（1）预

5、应力钢筋面积估算按作用短期效应组合下正截面抗裂性要求，估算预应力钢筋数量。对于A类部分预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂性要求，可得跨中截面有效预加力为：其中：为正常使用极限状态下按作用短期效应组合计算的弯矩值，由25武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书已知初始条件可知：；设预应力钢筋截面重心距截面下缘，则预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离；钢筋估算时，截面性质近似取用全截面的性质来计算，由表可知，跨中截面全截面面积；全截面对抗裂验算边缘（即下缘）的弹性抵抗矩为；为C40混凝土抗拉强度标准值；因此，有效预加力合力为：预应力钢筋的张拉控制

6、应力为，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则需要预应力钢筋的面积为因此，采用2束的钢绞线，则预应力钢筋的面积，满足条件。采用夹片式群锚，70金属波纹管成孔。(2)非预应力钢筋面积估算及布置在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来估算非预应力钢筋数量。设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边的距离为，则有25武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书先假定为第一类T梁，则有即解得：＜（另一解不符合题意，舍去）因此确为第一类T梁。由可知：由式可知，非预应力普通钢筋的面积计算值小于0，因此，在受拉区不需要按照计算

7、配置非预应力普通钢筋，仅需要按照构造要求配置非预应力钢筋，即可满足此项配筋要求。由《公路桥规》9.3.6可知，可取的普通钢筋，。现将预应力钢筋和非预应力钢筋布置成一排，钢筋布置图如下：最小保护层厚度：，符合要求钢筋净距：，符合要求。25武汉理工大学《混凝土结构设计原理》课程设计说明书五、主梁截面几何特性计算由课本查表可知，对于本题已知的混凝土、预应力钢筋、普通钢筋，其弹性模量分别为、、（1）预加应力阶段梁的几何特性在主梁混凝土强度达到设计强度的90%后进行预应力的张拉，此时管道尚未灌浆，因此其截面特性为计入非预应力钢筋影响（将非预应力钢筋换算为混凝土）的

8、净截面，计算中应扣除预应力管道的影响。此时，则有钢筋换算系数如下：分块名称分块面