南京工业大学交通学院混凝土结构设计课程设计报告(部分预应力A类)
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混凝土结构课程设计1(钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计)任务书指导教师:一、设计资料1、某工业建筑楼面如附图所示,层高H(从基础顶面到楼面的距离),计算高度取H0=H,楼面均布活荷载标准值q k。
2、楼面面层为20mm厚水泥砂浆抹面(γ=20 kN/m3),板底为15 mm厚石灰砂浆粉刷(γ=17 kN/m3)。
3、材料混凝土:C 30钢筋:板中受力筋及分布筋采用HRB400钢筋;梁中受力筋采用HRB500钢筋;梁中箍筋和架立筋采用HRB400钢筋。
二、设计要求1、按单向板肋梁楼盖的要求对楼面梁板进行结构布置;2、对板、次梁、主梁分别进行受力分析、计算及配筋,完成设计计算书一份;3、绘制楼盖施工图(2号图纸两张),内容包括:楼盖平面布置图;板、次梁配筋施工图;主梁设计弯矩包络图、抵抗弯矩图及配筋施工图(主梁施工图中应包括钢筋示意图);施工说明。
注:①图纸采用铅画纸,不得采用硫酸纸,图纸图签要采用土木工程学院课程设计标准图签;②计算书应包括标准封面、目录、设计任务书、设计计算完整过程,并装订成册。
一、分组楼盖平面尺寸如附图,具体尺寸按下面分组:1~10号: A=24米,B=18米, q k=5kN/m2,层高H=5.0m;11~20号:A=27米,B=21米, q k=6kN/m2,层高H=5.5m;21号之后:A=27米,B=18米, q k=5kN/m2,层高H=5.0m。
二、参考资料1.GB50010-2010 混凝土结构设计规范[S].2.GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].3.GB50003-2011 砌体结构设计规范[S].4.相关教材三、附图。
大学瓯江学院WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE 《混凝土结构课程设计(二)》专业:土木工程班级:08土木工程本一姓名:王超学号:指导教师:茂雨日期:2011年6月10号混凝土框架结构课程设计一.设计资料某三层工业厂房,采用框架结构体系。
框架混凝土柱截面尺寸边柱为500mm×500mm,中柱600mm×600mm。
楼盖为现浇钢筋混凝楼盖,其平面如图所示。
(图示围不考虑楼梯间)。
厂房层高分别为4.5,4.2,4.2米。
地面粗糙度类别为B类。
(L1=8100,L2=6600)1. 楼面构造层做法:20mm厚水泥砂浆地面,钢筋砼现浇板,15mm厚石灰砂浆刷。
2.可变荷载:楼面屋面标准值取5.0KN/m2,活荷载分项系数1.3。
3.永久荷载:包括梁、板与构造层自重。
钢筋砼容重25 KN/m3,水泥砂浆容重20KN/m3,石灰砂浆容重17KN/m3,分项系数为1.2。
材料选用:混凝土采用C20(f c=9.6N/mm2,f t=1.10N/mm2)。
钢筋柱、梁受力筋采用Ⅱ级钢筋(f y=300 N/mm2),板与梁其它钢筋采用Ⅰ级(f y=210 N/mm2)二.框架梁与柱子的线刚度计算取①轴上的一榀框架作为计算简图,如图所示。
梁、柱混凝土强度等级为C20,E c =2.55×104N/mm 2=25.5×106KN/m 2。
框架梁惯性矩增大系数:边框架取1.5,中框架取2.0。
中框架梁的线刚度: i b 1=αb EI b /l=2.0×121×25.5×106×0.3×0.73/6.6=66.28×103KN ·m 2 边框架梁的刚度: i b 2αb EI b /l =1.5×121×25.5×106×0.3×0.73/6.6=49.70×103KN ·m 2 底层中柱的线刚度: i 底中=EI c /l=121×25.5×106×0.6×0.63/4.5=61.44×103KN ·m 2 底层边柱的线刚度 i 底边=EI c /l=121×25.5×106×0.5×0.5/4.5=29.51×103KN ·m 2 其余各层中柱的线刚度i 其中=0.9EI c /l= 0.9×121×25.5×106×0.6×0.63/4.5=55.30×103KN ·m 2其余各层边柱的线刚度 i底边=0.9EI c /l= 0.9×121×25.5×106×0.5×0.5/4.5=26.56×103KN ·m 2三.荷载计算1.恒荷载标准值计算(1) 楼(屋)面自重结构层:80厚现浇钢筋砼板 0.1 m ×25 KN /m 3=2.5 KN /m220mm 厚水泥砂浆面层 0.02 m ×20 KN /m 3=0.4 KN /m220mm 石灰砂浆天棚抹灰 0.015 m ×17 KN /m 3=0.26 KN /m2--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------合计 g k =3.16 KN /m 2(2) 梁自重次梁自重 25 KN /m 3×0.25 m ×(0.45m -0.1m )=2.19 KN /m次梁抹灰自重 2×17KN /m 3×0.015m ×(0.45m -0.1m )+0.02m ×0.25m ×17KN /m =0.26 KN /m--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------合计 g k =2.45 KN /m主梁自重 25 KN /m 3×0.3 m ×(0.7m -0.1m )=4.5 KN /m主梁抹灰自重 2×17KN /m 3×0.015m ×(0. 7m -0.1m )+0.02m ×0.3m ×17KN /m =0.41KN /m-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------合计 g k =4.91 KN /m (3) 柱自重边柱自重 25 KN /m 3×0.5 m ×0.5 m =6.25 KN /m边柱抹灰自重 4×17 KN /m 3×0.02 m ×0.5 m =0.68 KN /m--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------合计 g k =6.93 KN /m中柱自重 25 KN /m 3×0.6 m ×0.6 m =9.0 KN /m中柱抹灰自重 4×17 KN /m 3×0.02 m ×0.6 m =0.82 KN /m--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------合计 g k =9.82 KN /m2.活荷载标准值计算(1)楼(屋)面活荷载标准值:5.0KN/m2(2)雪荷载s k=0.35 KN/m2屋面活荷载不与雪荷载同时考虑,取两者者。
一内力计算(1)恒载内力表1 恒载内力计算结果截面 位置距支点截 面的距离 (mm )预制梁自重 现浇段自重 二期恒载 弯 矩 M G1PK (KN •m)剪 力 V G1PK (KN) 弯 矩 M G1mK (KN •m ) 剪力 V G1mK (KN) 弯 矩 M G3k (KN •m) 剪力 V G3k (KN) 支点 0.00 0.00 476.97 0.00 80.73 0.00 159.12 变截面 2000 905.02 428.05 153.18 72.45 301.92 142.80 L/4 9750 3487.84 238.49 590.34 40.37 1163.57 79.56 跨中195004650.460.00787.120.001551.420.00(2) 活载内力表2 活载内力计算结果截面 位置距支点截 面的距离 (mm )车辆荷载人群荷载最大弯矩 最大剪力 最大弯矩 最大剪力 M Q1k (KN/m) 对应V (KN) V Q1k (KN) 对应M (KN/m) M Q2k (KN/m) 对应V (KN) V Q2k (KN) 对应M (KN/m) 支点 0.00 0.00 251.93 251.93 0.00 0.00 32.69 32.69 0.00 变截面 2000 472.44 235.79 215.71 1335.65 59.86 32.56 37.13 135.65 L/4 9750 1762.50 173.23 175.32 1675.25 230.67 32.46 17.74 183.68 跨中195002427.6621.6890.431724.75307.5714.267.89155.26(3)内力组合①基本组合(用于承载能力极限状态计算)K Q K Q G K m G K P G K d M M M M M M 2121112.14.1)(2.1++++= K Q K Q G K m G K P G K d V V V V V V 2121112.14.1)(2.1++++=②短期组合(用于正常使用极限状态计算)K Q K Q GK m GK P GK s M uM M M M M 2121117.0)(+++++=K Q K Q GK m GK P GK s V uV V V V V 2121117.0)(+++++=③长期组合(用于正常使用极限状态计算))1(4.0)(21211K Q K Q GK m GK P GK l M uM M M M M +++++=)1(4.0)(21211K Q K Q GK m GK P GK l V uV V V V V +++++=二表3 内力组合计算结果截面位置项目基本组合Sd短期组合Ss 长期组合Sl Md Vd Ms Vs Ml Vl (KN.M)(KN ) (KN.M) (KN ) (KN.M) (KN ) 支点最大弯矩 0.00 1249.50 0.00 906.97 0.00 819.87 最大剪力 0.00 1249.50 0.00 906.97 0.00 819.87 变截面最大弯矩 2360.60 1138.53 1715.26 823.23 1552.79 740.53 最大剪力 3653.98 1115.54 2330.55 815.25 1891.40 735.19 L/4最大弯矩 9015.95 708.98 6573.98 499.15 5963.48 433.27 最大剪力 8841.17 695.42 6472.46 485.74 5913.53 428.13 跨中最大弯矩 12130.00 46.32 8813.86 27.81 7979.05 13.45 最大剪力10975.34135.448222.2364.417667.0935.45方案二 部分预应力混凝土A 类梁设计 (一)预应力钢筋数量的确定及布置 (1)预应力钢筋及普通钢筋数量的确定及布置首先根据跨中截面正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。
本科课程设计预应力混凝土简支梁设计2018年 1 月9日目录广东工业大学课程设计任务书----------------------------------------- 2部分混凝土A类简支梁设计-------------------------------------------- 71.主梁全截面几何特性-------------------------------------------------------- 71.1受压翼缘有效宽度的计算----------------------------------------------- 71.2全截面几何特性的计算------------------------------------------------- 72.预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置----------------------------------- 82.1预应力钢筋数量的确定------------------------------------------------- 82.2普通钢筋数量的确定--------------------------------------------------- 92.3预应力钢筋及普通钢筋的布置------------------------------------------ 103.主梁截面几何特性计算----------------------------------------------------- 114.承载能力极限状态计算----------------------------------------------------- 114.1正截面承载力计算---------------------------------------------------- 114.2斜截面承载力计算---------------------------------------------------- 125.钢束预应力损失估算------------------------------------------------------- 135.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失------------------------------ 135.2锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失------------------------------------ 145.3预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失-------------------- 155.4.钢筋松弛引起的预应力损失------------------------------------------- 165.5混凝土收缩、徐变引起的损失------------------------------------------ 165.6预应力收缩组合------------------------------------------------------ 176.应力验算----------------------------------------------------------------- 176.1短暂状况的正应力验算------------------------------------------------ 176.2持久状况的正应力验算------------------------------------------------ 186.2.1跨中截面混凝土正应力验算-------------------------------------- 186.2.2持久状况下预应力钢筋的应力验算-------------------------------- 18 6.3持久状况下的混凝土主应力验算---------------------------------------- 19 7.抗裂性验算--------------------------------------------------------------- 207.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂性验算---------------------------- 208.主梁变形<挠度)计算----------------------------------------------------- 218.1使用阶段的挠度计算-------------------------------------------------- 218.2预加力引起的反拱计算及预拱度的设置---------------------------------- 22 9锚固区局部承压计算-------------------------------------------------------- 229.1局部受压区尺寸要求-------------------------------------------------- 229.2局部抗压承载力计算-------------------------------------------------- 23课程设计任务书一、课程设计的内容根据给定的桥梁基本设计资料<主要结构尺寸、计算内力等)设计预应力混凝土简支T 形主梁。
南京工业大学交通学院混凝土结构设计课程设计报告(部分预应力甲级)预应力混凝土简支梁设计交通量1202 god的设计数据是根据部分预应力a级构件1设计的。
桥梁跨度和桥梁宽度标准跨度:40m(桥墩中心距)主梁长度:39.96米计算跨度:39.0米桥面净空:净142×1.75米=17.5米2.设计荷载公路-一级车辆荷载,人群荷载3.0千牛顿/米,结构重要性指数γ0=1.1。
3.材料性能参数(1)混凝土强度等级为C50,主要强度指标为:强度标准值fck=32.4MPa兆帕,ftk=2.65MPa兆帕强度设计值fcd=22.4MPa兆帕,ftd=1.83MPa兆帕弹性模量Ec=3.45×兆帕(2)预应力钢筋采用l×7标准-40米(墩中心距)梁长:39.96米计算跨度:39.0米桥面净空:净142×1.75米=17.5米2.设计荷载公路-一级车辆荷载,人群荷载3.0千牛顿/米,结构重要性指数γ0=1.1。
3.材料性能参数(1)混凝土强度等级为C50,主要强度指标为:强度标准值fck=32.4MPa兆帕,ftk=2.65MPa兆帕强度设计值fcd=22.4MPa兆帕,ftd=1.83MPa兆帕弹性模量Ec=3.45×兆帕(2)预应力钢筋采用l×7标准型式:抗拉强度标准值fpk=1860MPa兆帕抗拉强度设计值fpd=1260MPa兆帕。
(3)预应力锚具采用OVM锚具。
相关尺寸请参考附图(4)普通钢筋的纵向抗拉强度采用HRB400钢筋。
其强度指标为抗拉强度标准FSK=400兆帕抗拉强度设计fsd=330兆帕弹性模量Es=2.0×兆帕相对极限受压区高度ξb=0.53,ξpu=0.1985箍筋,结构钢筋采用HRB335钢筋。
其强度指标为抗拉强度标准fsk=335MPa抗拉强度设计fsd=280MPa弹性模量Es=2.0×105MPa4。
本科课程设计预应力混凝土简支梁设计2011 年1 月9 日目录工业大学课程设计任务书----------------------------------------- 2局部混凝土A类简支梁设计-------------------------------------------- 71.主梁全截面几何特性-------------------------------------------------------- 71.1受压翼缘有效宽度的计算 ----------------------------------------------- 71.2全截面几何特性的计算 ------------------------------------------------- 7 ----------------------------------- 82.1预应力钢筋数量确实定 ------------------------------------------------- 82.2普通钢筋数量确实定 --------------------------------------------------- 92.3预应力钢筋与普通钢筋的布置 ------------------------------------------ 103.主梁截面几何特性计算----------------------------------------------------- 114.承载能力极限状态计算----------------------------------------------------- 114.1正截面承载力计算 ---------------------------------------------------- 114.2斜截面承载力计算 ---------------------------------------------------- 125.钢束预应力损失估算------------------------------------------------------- 135.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失 ------------------------------ 135.2锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失 ------------------------------------ 145.3预应力钢筋分批拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失 -------------------- 155.4.钢筋松弛引起的预应力损失 ------------------------------------------- 165.5混凝土收缩、徐变引起的损失 ------------------------------------------ 165.6预应力收缩组合 ------------------------------------------------------ 176.应力验算----------------------------------------------------------------- 176.1短暂状况的正应力验算 ------------------------------------------------ 176.2持久状况的正应力验算 ------------------------------------------------ 186.2.1跨中截面混凝土正应力验算 -------------------------------------- 186.2.2持久状况下预应力钢筋的应力验算 -------------------------------- 18 久状况下的混凝土主应力验算---------------------------------------- 197.抗裂性验算--------------------------------------------------------------- 207.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂性验算 ---------------------------- 208.主梁变形〔挠度〕计算----------------------------------------------------- 218.1使用阶段的挠度计算 -------------------------------------------------- 218.2预加力引起的反拱计算与预拱度的设置 ---------------------------------- 22 9锚固区局部承压计算-------------------------------------------------------- 229.1局部受压区尺寸要求 -------------------------------------------------- 229.2局部抗压承载力计算 -------------------------------------------------- 23课程设计任务书一、课程设计的容根据给定的桥梁根本设计资料〔主要结构尺寸、计算力等〕设计预应力混凝土简支T 形主梁。
《桥梁工程》课程设计学生姓名:顾**班级:交通1204学号:P**********指导教师:罗*南京工业大学交通工程学院二0一五年0七月空腹式等截面悬链线无铰拱设计一、设计资料1.设计标准设计荷载:汽车荷载公路-I 级,人群荷载3.5kN/m2桥面净空:净-8+2×(0.75m+0.25 m)人行道+安全带净跨径:L0=65m净高:f0=13m净跨比:f0/L0=1/52.材料数据与结构布置要求拱顶填料平均厚度(包括路面,以下称路面)ℎd=0.5m,材料容重γ1=22.0kN/m3主拱圈材料容重(包括横隔板、施工超重): γ2=25.0kN/m3拱上立柱(墙)材料容重:γ2=25.0kN/m3腹孔拱圈材料容重:γ3=23.0kN/m3腹孔拱上与主拱圈实腹段填料容重:γ4=22.0kN/m3人行道板及栏杆重:γr=52.0kN/m混凝土材料:强度等级为C30,主要强度指标为:强度标准值f ck=20.1MPa,f tk=2.01MPa强度设计值f cd=13.8MPa,f td=1.39MPa弹性模量E c=3.0×104MPa普通钢筋:1) 纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋,其强度指标为抗拉强度标准值:f sk=400MPa抗拉强度设计值:f sd=330MPa弹性模量:E s=2.0×105MPa相对界限受压区高度:ξb=0.53,ξPu=0.19852)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋,其强度指标为抗拉强度标准值f sk=335MPa抗拉强度设计值f sd=280MPa弹性模量 E s=2.0×105MPa本桥采用支架现浇施工方法。
主拱圈为单箱六室截面,由现浇30号混凝土浇筑而成。
拱上建筑采用圆弧腹拱形式,腹拱净跨为5m,拱脚至拱顶布置6跨(主拱圈的具体几何尺寸参照指导书实例修改自定)。
3.设计计算依据交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 交通人民出版社交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 交通人民出版社交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005) 交通人民出版社《公路设计手册-拱桥(上)》人民交通出版社,2000.7二、确定主拱圈截面构造尺寸,计算拱圈截面的几何、物理力学特征值1. 主拱圈截面尺寸拟定拱圈截面高度按以下公式估算:ℎ=l0100+ℎ0式中:ℎ——拱圈高度(mm)l0——拱圈净跨径(mm)ℎ0——对多室箱取600mm故,ℎ=1.25m。
题目名称《结构设计原理》课程设计——预应力混凝土简支梁设计学生学院建设学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容根据给定的桥梁基本设计资料(主要结构尺寸、计算内力等)设计预应力混凝土简支T形主梁。
主要内容包括:1.预应力钢筋及普通钢筋数量的确定及布置;2.截面几何性质计算;3.承载能力极限状态计算;4.预应力损失计算;5.正常使用极限状态计算;6.持久状况应力验算;7.荷载短期效应作用下的应力验算;8.短暂状况应力验算;9.绘制主梁施工图。
二、课程设计的要求与数据通过预应力混凝土简支T形梁桥的一片主梁设计,要求掌握设计过程的数值计算方法及有关构造要求规定,并绘制施工图。
要求:设计合理、计算无误、绘图规范。
(一)基本设计资料1.桥面净空:净14+2⨯1.0m2.设计荷载:公路—Ⅰ级荷载,人群荷载3.52kN/m,结构重要性系数0γ=1.0 3.材料性能参数(1)混凝土强度等级为C50,主要强度指标为:强度标准值 ck f =32.4MPa ,tk f =2.65MPa 强度设计值 cd f =22.4MPa ,td f =1.83MPa弹性模量 c E =3.45⨯410MPa(2)预应力钢筋采用1⨯7标准型-15.2-1860-Ⅱ-GB/T 5224—1995钢绞线,其强度指标为:抗拉强度标准值 pk f =1860MPa 抗拉强度设计值 pd f =1260MPa弹性模量 p E =1.95⨯510MPa相对界限受压区高度 b ξ=0.4,pu ξ=0.2563 (3)普通钢筋1)纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋,其强度指标为:抗拉强度标准值 sk f =400MPa 抗拉强度设计值 sd f =330MPa弹性模量 s E =2.0⨯510MPa相对界限受压区高度 b ξ=0.53,pu ξ=0.1985 2)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋,其强度指标为:抗拉强度标准值 sk f =335MPa 抗拉强度设计值 sd f =280MPa弹性模量 s E =2.0⨯510MPa 4.主要结构尺寸 图 1 主梁跨中截面尺寸(尺寸单位:mm )主梁标准跨径k L =25m ,梁全长24.96m ,计算跨径f L =24.3m 。
结构设计原理课程设计——部分预应力混凝土A类构件简支小箱梁计算书学号:21010234姓名:江神文指导老师:杨明一、 钢筋面积的估算及钢束布置1. 预应力钢筋数量的确定及布置按照构件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,根据跨中截面的抗裂要求,由下式可得跨中截面所需的有效预加力为:/0.71s tkpe pc M W f N A W-≥+式中的M s 为正常使用极限状态按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩值;查表3:10788.980s M kN m =⋅钢筋估算时,截面性质近似取用全截面的性质来计算,截面形式如图:图1-1 全截面(尺寸:mm )图1-2 全截面分块跨中截面几何特性计算表表2-2在工程设计中,主梁几何特性多采用分块数值求和法进行,其计算式为全截面面积:∑=iA A全截面重心至梁顶的距离:AyA y iiu ∑=式中 i A ——分块面积;i y ——分块面积的重心至梁顶边的距离。
相关资料跨中截面和变截面处几何特征相同,见上表2-2。
712.2iu Sy mm A==∑1780712.21067.8b y mm =-=截面抗弯效率指标ρu bK K hρ+=式中 u K ——截面上核心距,可按下式计算451321475.1210396.6212118001067.8u u I K mm Ay ∑⨯===∑⨯b K ——截面下核心距,可按下式计算451321475.1210594.661211800712.2b b I K mm Ay ∑⨯===∑⨯因此截面效率指标396.62594.660.561780u b K K h ρ++=== 而T 形截面梁亦可达到0.50左右,故该箱型截面形式合理。
截面几何性质: A =1211800mm 2, h =1780mm ,y b =1068 mm ,全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩为W =I y b ⁄=5.1321×10111068 ⁄=4.8053×108mm 3;设预应力钢筋截面重心距截面下缘为a p =160mm ,则预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离为e p =y b −a p =1068−160=908mm所以有效预加力合力为N pe≥M sW−0.7f tk(1A+e pW)=10788.980×1064.8053×108−0.7×2.65(11211800+9084.8053×108)=7587026N预应力钢筋的张拉控制应力为σcon=0.75f pk=0.75×1860=1395MPa,预应力损失按张拉控制预应力的20%估算,则可得需要预应力钢筋的面积为A p=N pe(1−0.2)σcon=77044510.8×1395=6798mm2采用8束7Φs15.2预应力(低松弛)钢绞线,预应力钢筋的截面积为A p=8×7×139=7784mm2。
预应力混凝土课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解预应力混凝土的基本概念、分类及特点;2. 学生能够掌握预应力混凝土的基本设计原理和计算方法;3. 学生能够了解预应力混凝土结构的施工工艺及质量控制要点。
技能目标:1. 学生能够运用预应力混凝土设计原理,进行简单预应力混凝土构件的计算和设计;2. 学生能够分析预应力混凝土结构在实际工程中的应用,并提出合理化建议;3. 学生能够运用所学知识,解决实际工程中预应力混凝土结构的相关问题。
情感态度价值观目标:1. 学生通过学习,培养对预应力混凝土结构工程的兴趣,增强对建筑行业的热爱;2. 学生能够认识到预应力混凝土技术在现代工程建设中的重要性,增强环保意识和创新精神;3. 学生在学习过程中,培养合作、探究、批判性思维等综合素质,形成良好的学术素养。
课程性质:本课程为工程专业课程,以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点:学生具备一定的力学基础和混凝土结构知识,具有一定的分析问题和解决问题的能力。
教学要求:结合课程性质和学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和工程素养。
通过课程学习,使学生能够达到上述课程目标,为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 预应力混凝土基本概念- 预应力技术的起源与发展- 预应力混凝土的定义、分类及特点2. 预应力混凝土设计原理- 预应力混凝土构件的受力分析- 预应力损失的计算与控制- 预应力混凝土构件的承载力计算3. 预应力混凝土计算方法- 张拉控制应力及预应力筋的布置- 预应力混凝土构件的截面设计- 构件的裂缝控制与耐久性设计4. 预应力混凝土施工工艺- 预应力混凝土的配合比设计- 预应力钢筋的张拉与锚固- 预应力混凝土构件的浇筑、养护与运输5. 预应力混凝土质量控制- 施工过程中的质量控制要点- 预应力混凝土构件的验收标准- 常见质量问题及处理方法教学内容安排与进度:第一周:预应力混凝土基本概念第二周:预应力混凝土设计原理第三周:预应力混凝土计算方法第四周:预应力混凝土施工工艺第五周:预应力混凝土质量控制教材章节关联:《混凝土结构设计规范》相关章节《预应力混凝土结构设计》全书内容三、教学方法为了提高教学效果,激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用以下多样化的教学方法:1. 讲授法:教师通过系统讲解,使学生掌握预应力混凝土的基本理论、设计原理和计算方法。
预应力混凝土简支梁设计交通1202 神之设计资料按部分预应力A类构件设计1.桥梁跨径与桥宽标准跨径:40m(墩中心距离)主梁全长:39.96m计算跨径:39.0m桥面净空:净14+2×1.75m=17.5m。
2.设计荷载公路-I 级车辆荷载,人群荷载3.0kN/m,结构重要性指数γ0=1.1。
3.材料性能参数(1)混凝土强度等级为C50,主要强度指标为:强度标准值f ck=32.4MPa,f tk=2.65MPa强度设计值f cd=22.4MPa,f td=1.83MPa弹性模量E c=3.45×104MPa(2)预应力钢筋采用l×7标准型-15.2-1860-II-GB/T5224-1995钢绞线,其强度指标为:抗拉强度标准值f pk=1860MPa抗拉强度设计值f pd=1260MPa,f’pd=390MPa弹性模量E p=1.95×105MPa相对界限受压区高度ξb=0.4,ξpu=0.2563(3)预应力锚具采用OVM 锚具相关尺寸参见附图(4)普通钢筋①纵向抗拉普通钢筋采用HRB400 钢筋,其强度指标为抗拉强度标准值f sk=400MPa抗拉强度设计值f sd=330MPa弹性模量E s=2.0×105MPa相对界限受压区高度ξb=0.53,ξpu=0.1985②箍筋及构造钢筋采用HRB335 钢筋,其强度指标为抗拉强度标准值f sk=335MPa抗拉强度设计值f sd=280MPa弹性模量E s=2.0×105MPa4.主要结构构造尺寸主梁高度h=2300mm,主梁间距S=2500mm,其中主梁上翼缘预制部分宽为1600mm,现浇段宽为900mm,全桥由7 片梁组成,设7 道横隔梁。
桥梁结构尺寸参见任务书附图。
5.内力计算结果摘录预制主梁(包括横隔梁)的自重g1p=24.46kN/m主梁现浇部分的自重g1m=4.14kN/m二期恒载(包括桥面铺装、人行道及栏杆)g2p=8.16kN/m恒载内力计算结果表1截面位置距支点截面的距离x(mm)预制梁自重现浇段自重二期恒载弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力MG1PK(kN·m)VG1PK(kN) M G1mK(kN·m)VG1mK(kN) M G2K(kN·m)VG2K(kN) 支点0 0 476.97 0 80.73 0 159.12 变截面2000 905.02 428.05 153.18 72.45 301.92 142.80 L/4 9750 3487.84 238.49 590.34 40.37 1163.57 79.56 跨中19500 4650.46 0 787.12 0 1551.42 0活载内力计算结果表2截面位置距支点截面的距离x(mm)车道荷载人群荷载最大弯矩最大剪力最大弯矩最大剪力M(kN·对应剪力V(kN)对应弯矩M(kN·对应剪力V(kN)对应弯矩支点0 0 251.93 251.93 0 0 32.69 32.69 0 变截面2000 472.44 235.79 215.71 1335.65 59.86 32.56 37.13 135.65 L/4 9750 1762.50 173.23 175.32 1675.25 230.67 32.46 17.71 183.68 跨中19500 2427.66 21.68 90.43 1724.75 307.57 14.26 7.89 155.26内力组合①基本组合(用于承载能力极限状态计算)②短期组合(用于正常使用极限状态计算)③长期组合(用于正常使用极限状态计算)各种情况下的组合结果见表3荷载内力计算结果部分预应力混凝土A 类梁设计(一)预应力钢筋数量的确定及布置首先,根据跨中截面正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。
预应力混凝土简支梁设计交通1202 神之设计资料按部分预应力A类构件设计1.桥梁跨径与桥宽标准跨径:40m(墩中心距离)主梁全长:39.96m计算跨径:39.0m桥面净空:净14+2×1.75m=17.5m。
2.设计荷载公路-I 级车辆荷载,人群荷载3.0kN/m,结构重要性指数γ0=1.1。
3.材料性能参数(1)混凝土强度等级为C50,主要强度指标为:强度标准值f ck=32.4MPa,f tk=2.65MPa强度设计值f cd=22.4MPa,f td=1.83MPa弹性模量E c=3.45×104MPa(2)预应力钢筋采用l×7标准型-15.2-1860-II-GB/T5224-1995钢绞线,其强度指标为:抗拉强度标准值f pk=1860MPa抗拉强度设计值f pd=1260MPa,f’pd=390MPa弹性模量E p=1.95×105MPa相对界限受压区高度ξb=0.4,ξpu=0.2563(3)预应力锚具采用OVM 锚具相关尺寸参见附图(4)普通钢筋①纵向抗拉普通钢筋采用HRB400 钢筋,其强度指标为抗拉强度标准值f sk=400MPa抗拉强度设计值f sd=330MPa弹性模量E s=2.0×105MPa相对界限受压区高度ξb=0.53,ξpu=0.1985②箍筋及构造钢筋采用HRB335 钢筋,其强度指标为抗拉强度标准值f sk=335MPa抗拉强度设计值f sd=280MPa弹性模量E s=2.0×105MPa4.主要结构构造尺寸主梁高度h=2300mm,主梁间距S=2500mm,其中主梁上翼缘预制部分宽为1600mm,现浇段宽为900mm,全桥由7 片梁组成,设7 道横隔梁。
桥梁结构尺寸参见任务书附图。
5.力计算结果摘录预制主梁(包括横隔梁)的自重g1p=24.46kN/m主梁现浇部分的自重g1m=4.14kN/m二期恒载(包括桥面铺装、人行道及栏杆)g2p=8.16kN/m恒载力计算结果表1截面位置距支点截面的距离x(mm)预制梁自重现浇段自重二期恒载弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力MG1PK(kN·m)VG1PK(kN) M G1mK(kN·m)VG1mK(kN) M G2K(kN·m)VG2K(kN) 支点0 0 476.97 0 80.73 0 .12 变截面2000 905.02 428.05 .18 72.45 301.92 142.80 L/4 9750 3487.84 238.49 590.34 40.37 1163.57 79.56 跨中19500 4650.46 0 787.12 0 1551.42 0活载力计算结果表2截面位置距支点截面的距离x(mm)车道荷载人群荷载最大弯矩最大剪力最大弯矩最大剪力M(kN·对应剪力V(kN)对应弯矩M(kN·对应剪力V(kN)对应弯矩支点0 0 251.93 251.93 0 0 32.69 32.69 0 变截面2000 472.44 235.79 215.71 1335.65 59.86 32.56 37.13 .65 L/4 9750 1762.50 .23 175.32 1675.25 230.67 32.46 17.71 .68 跨中19500 2427.66 21.68 90.43 1724.75 307.57 14.26 7.89 155.26力组合①基本组合(用于承载能力极限状态计算)②短期组合(用于正常使用极限状态计算)③长期组合(用于正常使用极限状态计算)各种情况下的组合结果见表3荷载力计算结果部分预应力混凝土A 类梁设计(一)预应力钢筋数量的确定及布置首先,根据跨中截面正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。
为满足抗裂要求,所需的有效预加应力为:M s 为短期效应弯矩组合设计值,由表3查得M s =8815.48kN ·m ;估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几性质。
按下图给定的截面尺寸计算: A c =0.96875×106mm 2 , y cx =1467.12mm , y cs =832.88mm , I c = 0.662833×1012mm 4 , W x =0.451793×109mm 3 。
图1e p 为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,e p = y cx - a p ,假设a p = 150mm ,则e p =1467.12-150=1317.12mm 。
由此得:687pe 88995.9310/4.52100.7 2.654.571011317.12968750 4.5210N N ⨯⨯-⨯≥=⨯+⨯ 拟采用15.2j φ钢绞线,单根钢绞线的公称截面面积A pl =139mm 2抗拉强度标准值1860pk f MPa =,拉控制应力取0.750.7518601395con pk f MPa σ==⨯=,预应力控制拉损失拉控制应力的20%估算。
所需预应力钢绞线根数:29.48,()pep con l pN n A σσ==-取30根。
采用5束615.2j φ预应力钢筋束,156OVM -型锚具,供给的预应力筋截面面积2301394170p A mm =⨯=,采用70φ金属波纹管,预留管道外径为75mm 。
对于跨中截面,在保证布置预留管道构造要求的前提下,尽可能使钢束群重心的偏心距大些。
本算例采用径70mm ,外径75mm 的预留铁皮波纹管,根据《公预规》9.1.1条规定,管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm 及管道直径1/2。
根据《公预规》9.4.9条规定,水平净距不应小于4cm 及管道直径的0.6倍,在竖直向可叠置。
对于锚固端截面,钢束布置通常考虑下述两个面:一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心,是截面均匀受压;二是考虑锚头布置的可能性,以满足拉操作便的要求。
按照上述锚头布置的“均匀”“分散”原则,锚固端截面所布置的钢束如图2所示。
预应力钢筋束的布置见图2:图2预应力筋束布置(单位:mm)预应力筋束曲线要素表表4注:表中所示曲线程以截面底边线为x坐标,以过起弯点垂线为y坐标。
各计算截面预应力筋束的位置与倾角表5合力点 932.00 898.29 711.38 269.50 168.00 钢束与水平线夹角(度)1号束9.8414 9.6808 8.7039 4.8752 0.0000 2号束9.8448 9.6144 8.2111 2.6940 0.0000 3号束7.3658 7.1437 5.7933 0.5129 0.0000 4、5号束1.1656 1.1265 0.8894 0.0000 0.0000 平均值 5.8766 5.7383 4.8974 1.4437 0.0000 累计角度(度)1号束0.00 0.16 1.14 4.97 9.84 2号束 0.00 0.23 1.63 7.15 9.84 3号束 0.00 0.22 1.57 6.85 7.37 4、5号束0.000.040.281.171.17注:钢束到梁底距离由曲线程得出,钢束与水平面夹角由曲线程求导取反正切函数得出,累积角度由锚固截面位置与所求截面角度之差得出。
(2)普通钢筋数量的确定及布置设预应力筋束和普通钢筋的合力点到截面底边的距离为120ps a mm ,则上翼缘厚度为150mm,若考虑承托影响,其平均厚度为=150+[2×1/2×500×100/﹙2500-200﹚]=171.74mm上翼缘有效宽度取下列数值中较小者:①②③,因承托坡度h h b h /〈1/3,所以不计承托影响,f b '按上翼缘平均厚度计算:f b '≤200+12×171.74=2260.88mm综合上述计算结果,取f b '=2260.88mm 。
由公式'00()2d cd f xM f b x h γ≤-,求解x:解得则"HRB钢筋,提供钢筋截面面积。
在梁底布置成一查表采用7根25mm的400排,其间距为50mm,边缘钢筋至两侧距离为,钢筋重心到截面底边距离为,并经检验完全符合截面尺寸要求。
(二)截面几性质计算截面几性质的计算应根据不同的受力阶段分别计算。
本算例中,主梁从施工到运营经历了如下几个阶段:1.主梁混凝土浇筑,预应力筋束拉(阶段Ⅰ)混凝土浇筑并达到设计强度后,进行预应力筋数的拉,但此时管道尚未灌注,因此其截面几性质为记入普通钢筋的换算截面,但应扣除预应力管道的影响。
该阶段顶板宽度为1600mm。
2.灌浆封锚,吊装并现浇顶板900mm的连接段(阶段Ⅱ)预应力筋束拉完成并进行管道灌浆封锚后,预应力束参与全截面受力。
然后将主梁吊装到位,并现浇顶板900mm连接段时,现浇的自重荷载由上一阶段的截面承受。
该阶段顶板宽度为1600mm。
截面几性质应为记入普通钢筋,预应力钢筋的换算截面性质。
3.二期恒载及活载作用(阶段Ⅲ)4.该阶段主梁截面全部参与工作,顶板的宽度为2500mm,截面几性质记入普通钢筋计预应力钢筋的换算截面性质5.各阶段截面几性质如表6。
6.将预应力钢筋转化成对应混凝土面积214170 1.951023569.63.45p pc cA E A mm E ⨯⨯⨯===7. 将普通钢筋转化成对应混凝土面积全预应力构件各阶段截面几性质表6(三)承载能力极限状态计算1.跨中截面正截面承载力计算预应力束合力点到截面底边距离为:1203200280a 1685p mm⨯++==预应力束到截面底边的距离为:由上述已知:b =200mm ,上翼缘板厚度为150mm ,=171.74mm , f b '=2260.88mm 。
首先按公式判断截面类型,代入数据计算得:所以属于第一类T 形,按宽度的矩形截面计算其承载力。
由0X =∑的条件,计算混凝土受压区的高度:将代入下式,计算界面承载能力为计算结果表明,跨中截面的抗弯承载力满足要求。
2.斜截面抗剪承载力计算选取距离支点h/2和变截面点处进行斜截面抗弯承载力复核。
预应力筋束的位置及弯起角度按表5采用。
箍筋采用HRB335钢筋,直径为8mm ,双肢箍,间距;距离支点相当于一倍梁高度围,箍筋间距。
(1)距支点h/2截面斜截面抗剪承载力计算 首先,进行截面抗剪强度上下限复核:ok cu d d o td bh f V V bh f ,300231051.0105.0--⨯≤≤≤⨯γγα为验算截面处剪力组合设计值,按插法求得距支点/22300/21150h mm ==处的为预应力提高系数取1.25;验算截面(距支点h/2=1150mm )处截面的腹板宽度b=550mm 。