《混凝土结构设计基本原理》课程设计

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1、中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班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:　12171101272014年1月12日第10页中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班一、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）》

2、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）HRB335级钢筋：，2.2内力弯矩计算一期恒载选25kN/m跨中最大弯矩：第10页中南大学混

3、凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班2.3配置主筋弯矩较大，假设受拉钢筋按两排布置。2.4正截面承载力验算先假定中性轴在翼板中，按的矩形计算。中性轴在腹板内，与假定不符，应重新计算x值。由Sa=Sl整理得：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X轴的静矩。=1900120(518.9-60)+800(518.9-120)^2+1209600(518.9-180）^2=296994968==第10页中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班则有y=221.9mm

4、内力臂为：钢筋拉应力为：最外侧钢筋的拉应力：混凝土的压应力：∴应力满足要求，截面安全，所需的受拉钢筋满足要求。2.5斜截面承载力计算（1）剪应力计算支座处最大剪力为假定z沿梁长不变，并取最大弯矩处（跨中截面）内力臂z=1478mm。（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，，。最大主拉应力，故不必加大梁截面或提高混凝土强度等级，但，则必须进行腹筋的计算，在区段内，则可由混凝土承受主拉应力。由上图可知，需要计算设置腹筋的区段长度为:第10页中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班L=

5、（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:所需斜筋总面积为:可取=4根（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、1N2、1N3、1N4，将剪应力图4等分，如图所示。在弯矩包络图中，M=2196KN·m而由图可见，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

6、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。第10页中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班主拉应力分配图材料图与斜筋位置第10页中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班（1）弯起位置承载力验算梁两端支座反力：截面1-1：距离左支座处4244mm实际弯矩M=2008KN••m容许弯矩M=3518KN••m因此：安全截面2-2：距离左支座处2896mm实际弯矩M=1608KN••m容许弯矩M=3015KN••m因此：

7、安全截面3-3：距离左支座处1966mm实际弯矩M=1203KN••m容许弯矩M=2513KN••m因此：安全截面4-4：距离左支座处1205mm实际弯矩M=793KN••m容许弯矩M=2010KN••m因此：安全截面5-5：距离左支座处0mm实际弯矩M=0KN••m容许弯矩M=2010KN••m因此：安全三、裂缝宽度验算活载作用下弯矩：恒载作用下弯矩：第10页中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班钢筋为HRB335级钢筋，裂缝计算宽度为（，一般大气条件下的地面结构，无防护措施。）=1.0995∴裂缝宽度

8、满足要求。四、挠度验算换算截面面积：换算截面重心轴至底边的距离：换算截面惯性矩：第10页中南大学混凝土结构设计原理课程设计土木试验1101班截面几何特征编号Ai(mm2)a(mm)S=Aia(mm3)12280001840419520×10329600174016704×1033489000965471885×1034400002