结构设计原理课程设计报告

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1、结构设计原理课程设计结构设计原理课程设计设计题目：预应力混凝土等截面简支空心板设计（先张法）班级：6班姓名：于祥敏学号：44090629指导老师：张弘强21结构设计原理课程设计目录一、设计资料2二、主梁截面形式及尺寸2三、主梁内力计算3四、荷载组合3五、空心板换算成等效工字梁3六、全截面几何特性4七、钢筋面积的估算及布置5八、主梁截面几何特性7九、持久状况截面承载力极限状态计算9十、应力损失估算10十一、钢筋有效应力验算13十二、应力验算13十三、抗裂性验算19十四、变形计算2121结构设计原理课程设计预应力混凝土等截面简支空心板设计一、设计资料1、标跨，计算跨径2、设计

2、荷载：汽车按公路Ｉ级，人群按，3、环境：Ｉ类，相对湿度4、材料：预应力钢筋：采用标准的低松弛钢绞线（标准型），抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，公称直径，公称面积，弹性模量非预应力钢筋：级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，弹性模量箍筋：级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，弹性模量混凝土：主梁采用混凝土，，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5、设计要求：根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求，按Ａ类预应力混凝土构件设计此梁6、施工方法：先张法二、主梁截面形式及尺寸（）主梁截面图（单位mm）21结构设计原理课程设计三、主梁的内力

3、计算结果一期恒载：跨中　　　支点：　　二期恒载：跨中　　　支点：　　汽车荷载：跨中　支点：　　人群：　　跨中　　　　支点：　　内力截面四、进行荷载组合荷载跨中支点一期恒载标准值2200070二期恒载标准值1000040人群荷载标准值708022汽车荷载标准值（不计冲击荷载）220200150汽车荷载标准值（计冲击系数）238.321.70162.5持久状态的应力计算的可变作用标准值组合（汽车+人）308.329.70184.5承载能力极限状态计算基本组合恒+汽+人）79639.30384.1正常使用极限状态按作用短期效应计算的可变荷载设计值（汽+人）224220127正常

4、使用极限状态按作用长期效应计算的可变荷载设计值（汽+人）11611.2068.8备注：　（１）表中单位，（２）冲击系数（３）考虑承载能力极限状态时，汽车荷载计入冲击系数　　　考虑正常使用极限状态时，汽车荷载不计入冲击系数`表1五、空心板换算成等效工字梁上翼板厚度：下翼板厚度：腹板厚度：21结构设计原理课程设计等效工字梁如下图所示：六、全截面几何特性计算（1）受压翼缘有效宽度计算①计算跨径的，即②相邻两梁的平均间距③取三者中的最小者，因此受压翼缘有效宽度（2）全截面几何特性的计算在工程设计中，主梁几何特性多采用分块数值求和法进行，其计算式如下：全截面面积：全截面重心至梁顶距

5、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：21结构设计原理课程设计主梁全截面几何特性如下：分块号分块面积1600×120＝72000602702280×660＝184800330003600×120＝72000600－270合计表2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七、钢筋面积估算及钢束布置（1）预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，由表

6、1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；21结构设计原理课程设计钢筋估算时，截面性质近似取用全截面的性质来计算，由表2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C50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，采用的钢绞线，则预应力钢筋的面积，满足条件。(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

7、筋的合力作用点到截面底边的距离为，则有先假定为第一类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：采用3根直径为16mm的HRB400钢筋，其面积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：21结构设计原理课程设计保护层厚度：，符合要求钢筋净距：，符合要求。八、主梁截面几何特性计算查表可知，对于混凝土、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此阶段，混凝土强度达到，此时，则有钢筋换算系数如下：分块名称分块面积重心到梁顶距离（mm）对梁顶边的面积矩自身惯性矩截