混凝土结构设计原理m钢筋混凝土简支梁设计
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教材P97习题1:钢筋混凝土简支梁,计算跨度为m 7.50=l ,承受均布荷载为kN/m 5.26 (已考虑和在分项系数,但不包括梁自重)。
混凝土强度等级为C20,环境类别为一类,采用HRB400钢筋。
试确定梁的截面尺寸并计算受拉钢筋截面面积和选择钢筋。
提示:(1)根据梁的跨度初选截面尺寸;(2)钢筋混凝土容重为25kN/m 3;(3)本题的计算结果有多种答案。
解:(1)初选截面 根据梁的高跨比和高宽比,查表4-1,初选梁的截面尺寸为250mm ⨯500mm 。
(2)设计参数 查附录1、附录6可知,C20混凝土f c =9.6N/mm 2,f t =1.1N/mm 2,HRB400级钢筋f y =360N/mm 2;查表4-5,α1=1.0,ξb =0.518。
查附录16,一类环境,c =25mm ,假定钢筋单排布置,则a s =c +d s +d /2=45mm ,h 0=h –45=455mm%138.03601.145.045.0%2.0min =⨯=>=y t f f ρ。
(3)内力计算梁上均布荷载设计值:由可变荷载效应控制的组合kN/m 25.305.265.025.0252.1k Q k G =+⨯⨯⨯=+=q g p γγ由永久荷载效应控制的组合kN/m 77.225.267.05.025.02535.1k Q k G =⨯+⨯⨯⨯=+=q g p ψγγ跨中最大弯矩设计值:m kN 85.1227.525.30810.1812200⋅=⨯⨯⨯==pl M γ (4)计算钢筋截面面积由式(4-11)可得mm 7.235mm 5.1312506.90.11085.122245545520b 62120=<=⨯⨯⨯⨯--=--=h b f M h h x c ξα由式(4-11)可得2min 2y c 1s mm 250500250%2.0mm 7.8763605.1312506.90.1=⨯⨯=>=⨯⨯⨯==bh f bx f A ρα符合适用条件。
第三章习题3-1 某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值 N=14X 104N,楼层高H=5.4m,计算长度l o =1.25H ,混凝土强度等级为 C20, HRB4O0级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
3-2 由于建筑上使用要求,某现浇柱截面尺寸为 250 mmx 250 mm,柱高4.0m ,计算高度l o =O.7H=2.8m ,配筋为4叟16 (As ' =804 m )。
C30混凝土,HRB400级钢筋,承受轴向力设 计值N=950KN 试问柱截面是否安全?3-3 已知一桥下螺旋箍筋柱, 直径为d=500 m,柱高5.0m ,计算高度10=0.7H=3.5m ,配HRB4002钢筋10①16(As ' =2010 m ) , C30混凝土,螺旋箍筋采用 R235,直径为12 m,螺距为s=50 m 。
试确定此柱的承载力。
3- 4 编写轴心受拉与轴心受压构件截面承载力计算程序。
第四章习题4- 1 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸b X h=250 mx 500 mm,混凝土强度等级 C25, HRB335钢筋,弯矩设计值 M=125KN m 试计算受拉钢筋截面面积,并绘配筋图。
4-2 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸 b X h=200 mx 500 m,弯矩设计值 M=120 KN- m 混凝 土强度等级C25o 试计算下列三种情况纵向受力钢筋截面面积As : (1)当选用HPB235钢筋时;(2)改用HRB335钢筋时;(3) M=180KN m 时。
最后,对三种结果进行对比分析。
解:①当HRB235钢筋按一排布置: h °=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于混凝土强度等级 C25可得f c =11.9N/mm.f y =210N/mm.b=0.614, -::1=1.0.对于:,=亠=10 —:[fcbh 。
1.0 二• m=I- 1 -2" = 1 一 1 一2 0.2332 =0.2695 :: b =0.614.A = bh 0卩二10n :9匚:貯「二:二:mmf y 2102A :min bh =0.2 % m =「:-:-mm选用 6::」18(A s =1527mm 钢筋. ②当HRB335钢筋时, 选假定受力钢筋按一排布置 h °=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于 HRB335钢筋.f y =300N/mr r i ;b =0.550.: 1=1.0.M1.0 勺 06:s=2 =-:-fcbh0 1.0 二 m —=I-汨-2 : s =0.2695 :: b =0.550.=0.2332.对于 =0.2332.10 11.9A= ;bh0^=0.2695 ' O'=994.18mmf y 3002A:minbh =0.2= "mm选用5:G 16(A s =1005m 怡 钢筋.③当M=180kN 时,选假定受力钢筋按一排布置 .查表得 f c =11.9N/mm2,f y =210N/mm2,;b =0.614,爲 1=1.0.M对于:S=2 :180H06=2 =0.3498.1.0 . . •工=1 一 . 1「2 : s=1-J - 2 0.3498 =0.452 ::: b =0.614.f cA= ;bh 0=0.452f y_ 2A 、'min bh =0.2 % m 7 =]二二 mm选用 8:G 20 钢筋(A s=2513mrf ).由上述①③②可知:⑴由其它条件不变,仅改变受拉钢筋等级,则受拉钢筋强度高时,钢筋面 积小,否则,钢筋面积大;⑵其它条件不变,荷载太小,钢筋面积大,否则,钢筋面积小.4-3 某大楼中间走廊单跨简支板(图 4-50 ),计算跨度1=2.18没,承受均布荷载设计值 g+q=6KN •怦(包括自重),混凝土强度等级 C20, HRB235钢筋。
3-1某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值N=140×104N,楼层高H =5.4m,计算长度L0=1.25H,混泥土强度等级为C20,HRB400级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
『解』查表得:1α=1.0 , cf =9.6N/2mm ,y f '=360N/2mm 0l =1.25⨯5.4=6.75m按构造要求取构件长细比::15l b = 即b=l 0=6.75⨯103/15=450mm设该柱截面为方形,则b ⨯h=450mm ⨯450mm 查表3-1得:ϑ=0.895S A '=(N-0.9ϑcf A )/0.9ϑy f '=4140100.90.8959.64504500.90.895360⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯mm<0.1943按照构造配筋取00min0.6P=(00000.63≤P ≤)∴SA '=00.6bh =000.64504501215⨯⨯=2mm选配钢筋,查附表11-1得,420(SA '=12562mm ) 箍筋按构造要求选取,取s=250mm ,d=6mm 3-2 由于建筑上使用要求,某现浇柱截面尺寸为250mm ×250mm ,柱高4.0m ,计算高度L0=0.7H=2.8m,配筋为416(As/=804mm2)。
C30混泥土,HRB400级钢筋,承受轴向力设计值N=950KN 。
试问柱截面是否安全?『解』查表得:1α=1.0 , cf =14.3N/2mm ,y f '=360N/2mm 计算长度0l =0.7H =2.8m/ 2.8/0.2511.2l b == 查表3-1得:ϑ=0.962考虑轴心受压∴R =0.9ϑ(yf 'Sc SA f A '+) =0.90.926(36080414.30.8250250)831.7950KN N KN ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==p ∴该柱截面在承受轴心受压时是不安全的。
一、设计题目:钢筋混凝土简支T形梁桥一片主梁设计。
二、设计资料1、某公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸。
标准跨径:20.00m;计算跨径:19.50m;主梁全长:19.96m;梁的截面尺寸如下图(单位 mm):梁高1500。
2、计算内力(1)使用阶段的内力 T形梁截面尺寸跨中截面计算弯矩(标准值)结构重力弯矩:M1/2恒=820.82+46=866.82 KN.m汽车荷载弯矩:M1/2汽=549.29+46=595.29 KN.m人群荷载弯矩:M1/2人=78.04 KN.m1/4跨截面弯矩:(设计值)Md.1/4=1867.00 KN.m;(已考虑荷载安全系数)支点截面弯矩Md0=0 KN.m,支点截面计算剪力(标准值)结构重力剪力:V恒=162+46=208 KN;汽车荷载剪力:V汽=129+46=175 KN;人群荷载剪力:V人=18 KN;跨中截面计算剪力(设计值)V j1/2=76.50KN;(已考虑荷载安全系数)主梁使用阶段处于一般大气条件的环境中。
结构安全等级为二级。
汽车冲击系数1+μ=1.192.(2)施工阶段的内力简支梁在吊装时,其吊点设在距梁端a=400mm处,而梁自重在跨中截面的弯矩标准值结构重力剪力:Mk.1/2=585.90KN.m,在吊点的剪力标准值结构重力剪力:V0=110.75KN.m。
3、材料主筋用HRB335级钢筋fsd=280 N/m㎡;fsk=335 N/m㎡。
箍筋用R235等级钢筋fsd=195N/m㎡;fsk=235N/m㎡;ES=2.1×510N/2mm。
采用焊接平面钢筋骨架混凝土为C30fcd=13.8N/m㎡;fck=20.1N/m㎡; ftd=1.39N/m㎡;ftk=2.01N/m㎡;Ec=3.00×10N/m㎡.三、设计要求1、进行T形梁正截面设计计算;2、进行T形梁斜截面设计计算;3、进行T形梁的变形及裂缝宽度验算;4、计算书要程序分明,文字流畅,书写工整,引出资料来源;5、图面整洁、紧凑,符合工程制图要求。
绪论钢筋与混凝土能共同工作的原因:(1)钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力,在荷载作用下,可以保证两种材料协调变形,共同受力;(2)钢筋与混凝土具有相近的温度线膨胀系数(钢材为 1.2×10-5,混凝土为(1.0~1.5)×10-5),因此当温度变化时,两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏;(3)混凝土对钢筋具有一定的保护作用。
第一章钢筋混凝土材料的物理力学性能1.立方体抗压强度fcu,k>轴心抗压强度fck>轴心抗拉强度ftk2.双向应力状态或三向应力状态:(1)双向压应力作用下,一向的抗压强度随另一向压应力的增加而增加;双向拉应力作用下,混凝土一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的大小无关。
即双向受拉的混凝土强度与单向受强度基本一样:一向受拉一向受压时,无论是抗拉强度还是抗压强度都要降低。
(2)在三向受压状态中,由于侧向压应力的存在,混凝土受压后的侧向变形受到了约束,延迟和限制了沿轴线方向的内部微裂缝的发生和发展,因而极限抗压强度和极限压缩应变均有显著的提高,并显示了较大的塑性。
2.混凝土在荷载的长期作用下,其变形随时间而不断增长的现象称为徐变。
3.徐变的影响因素(1)内在因素是混凝土的组成和配比。
骨料的刚度(弹性模量)越大,体积比越大,徐变就越小。
水灰比越小,徐变也越小。
构件尺寸越大,徐变越小。
(2)环境影响包括养护和使用条件。
受荷前养护的温湿度越高,水泥水化作用越充分,徐变就越小。
采用蒸汽养护可使徐变减少(20~35)%。
受荷后构件所处的环境温度越高,相对湿度越小,徐变就越大。
4.收缩:混凝土在空气中硬化时体积会缩小,这种现象称为混凝土的收缩。
5.钢筋按力学性能分为:一类是具有明显的物理屈服点的钢筋(软钢)另一种是无明显的物理屈服点的钢筋(硬钢)。
6.混凝土结构对钢筋性能的要求:○1强度:钢筋应具有可靠的屈服强度和极限强度,钢筋的强度越高,钢材的用量越少。
钢筋混凝土梁设计制作与加载量测实验一、试验目的1、掌握制定混凝土结构构件试验方案的原则,设计钢筋混凝土简支梁的制作方案、受弯破坏的加荷方案和测试方案。
2、通过本试验,掌握钢筋混凝土基本构件的设计方法、施工方法及检测方法。
3、熟悉常用钢筋混凝土构件制作及测试系统的组成,能根据试验设计量程和精度要求正确选择试验设备和测量仪器。
4、初步掌握试验测量数据的整理和分析技术,能正确撰写试验报告。
5、深化所学知识,培养学生动手能力和创新能力,提高学生的科研兴趣。
二、试验要求1、钢筋混凝土简支梁设计、制作和受弯全过程试验,应在运用《混凝土结构设计原理》课程理论知识的基础上独立完成。
2、利用试验中心提供的试验设备及材料,设计并制作钢筋混凝土简支梁,使之在提供的加载条件下能按照加荷方案预定的形态被破坏。
3、预测自制试件的开裂荷载、破坏荷载以及受力性能,通过加载试验,验证预测结果,并分析实测结果与预测值相符程度的原因。
4、试验重要环节应注意留存图像资料。
5、学生自主分组,以5-6人为一组,各班班长把分组情况于9月2日前报给生产实习指导教师。
以组为单位到实验大厅和工程训练中心联系材料申领和工具借用。
2010年9月1日至2010年9月26日完成试件的设计及制作,2010年11月1日前完成试件加载试验,2010年11月10日提交设计计算书和试验报告。
三、可供选择的试验设备及材料请在土木工程学院和工程训练中心提供的试验场地、试验设备及材料等实际条件限制下,设计试件和开展试验。
表1 试验场地一览表表2 可选试验材料一览表表3 可选试验仪器设备一览表四、试验步骤及内容1、搜集相关的知识材料,查找相关信息,制作初步设计计算书;计算书包括钢筋混凝土简支梁的制作方案(包括构件截面设计、采用的材料参数(配合比和材料用量)、配筋量等)、受弯破坏的加荷方案(包括荷载分级、加荷制度等)和测试方案(包括测点布置以及加载设备、试验数据采集系统的选用等)。
《钢筋混凝土结构设计原理》复习资料第一章混凝土结构用材料的性能1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。
2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类:受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋,不仅要强度高,而且要具有良好的塑性、可焊性,同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多,其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作,其主要原因是:钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用。
7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。
其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形,混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
第二章混凝土结构的设计方法1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构,在规定的时间内能够在具有足够的前提下,完成全部功能的要求。
2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作,称为结构,反之则称为,结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用极限状态来衡量。
3、国际上一般将结构的极限状态分为三类:“破坏一安全”极限状态。
4、正常使用极限状态的计算,是以弹性理论或塑性理论为基础,主要进行以下三个方面的验算:应力计算、裂缝宽度验算和变形验算。
5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类:和6、结构的7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因,它分为作用和用两种。
直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等,间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因,如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等。
8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类:变作用和偶然作用。
9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况,规定了结构设计的三种状况:持久状况、短暂状况和偶然状况。
钢筋混凝土梁设计制作与加载量测实验指导书一、试验目的1、掌握制定混凝土结构构件试验方案的原则,设计钢筋混凝土简支梁的制作方案、受弯破坏的加荷方案和测试方案。
2、通过本试验,掌握钢筋混凝土基本构件的设计方法、施工方法及检测方法。
3、熟悉常用钢筋混凝土构件制作及测试系统的组成,能根据试验设计量程和精度要求正确选择试验设备和测量仪器。
4、初步掌握试验测量数据的整理和分析技术,能正确撰写试验报告。
5、深化所学知识,培养学生动手能力和创新能力,提高学生的科研兴趣。
二、试验要求1、钢筋混凝土简支梁设计、制作和受弯全过程试验,应在运用《混凝土结构设计原理》课程理论知识的基础上独立完成。
2、利用试验中心提供的试验设备及材料,设计并制作钢筋混凝土简支梁,使之在提供的加载条件下能按照加荷方案预定的形态被破坏。
3、预测自制试件的开裂荷载、破坏荷载以及受力性能,通过加载试验,验证预测结果,并分析实测结果与预测值相符程度的原因。
4、试验重要环节应注意留存图像资料。
5、试验容量540人,共分90组,6人为一组(注明组长、组员姓名、学号及手机号,按表1的样式制作成EXCEL表格)。
各班班长把分组情况于2018年9月30日前发到邮箱Wjunwen2901@。
以组为单位到结构实验北大厅(从土木楼南门东的通道进入院内,由东门进入)申领和借用工具。
2018年10月01日至20日完成试件的设计及制作,2018年11月20日前完成试件加载试验,2018年11月30日提交设计计算书和试验报告。
三、试验场地及需要耗材请在土木工程学院提供的试验场地、试验设备及材料等实际条件限制下,设计试件和开展试验。
表2 试验场地一览表表3 可选试验材料一览表表4 可选试验仪器设备一览表四、试验步骤及内容1、搜集相关的知识材料,查找相关信息,制作初步设计计算书;计算书包括钢筋混凝土简支梁的制作方案(包括构件截面设计、采用的材料参数(配合比和材料用量)、配筋量等)、受弯破坏的加荷方案(包括荷载分级、加荷制度等)和测试方案(包括测点布置以及加载设备、试验数据采集系统的选用等)。
桥梁结构课程设计钢筋混凝土简支梁设计姓名:学号:组别:第 3 组所选参数:序号 26一、基本设计资料1.跨度和桥面宽度1)标准跨径:24.00m(墩中心距)。
2)计算跨径:23.50m。
3)主梁全长:23.96m。
4)桥面宽度(桥面净空):净7m(行车道)2×1m(人行道)。
2.技术标准设计荷载:公路-Ⅱ级,人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m计算,人群荷载为3kN/m2。
环境标准:Ⅰ类环境。
涉及安全等级:二级。
3.主要材料1)混凝土:混凝土简支T形梁及横梁采用C40混凝土;桥面铺装上层采用0.03m沥青混凝土,下层为厚0.06~0.13m的C30混凝土,沥青混凝土重度按23 kN/m2计,混凝土重度按25 kN/m2计。
2)钢材:采用R235钢筋、HRB335钢筋。
4.构造形式及截面尺寸(见图1)图1,桥梁横断面和主梁纵断面图全桥共由5片T形梁组成,单片T形梁高为1.4m,宽1.8m;桥上横坡为双向2%,坡度由C30混凝土桥面铺装控制;设有五根横隔梁。
二、主梁的计算1.主梁荷载横向分布系数计算1)跨中荷载横向分布系数计算如前所述,本桥跨内设有五道横隔梁,具有可靠的横向联系,且承重结构宽跨比为:B/l=9/23.5=0.383<0.5,故可以按修正的偏心压力法来绘制横向影响线,并计算横向分布系数m c 。
[1] 计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I 和I T : [1] 求主梁截面的重心位置x (见图1-1)翼缘板厚按平均厚度计算,其平均厚度为图1-1,主梁细部尺寸h =12×(10+16)=13cm 则, x =(180−18)×13×13÷2+140×18×140÷2(180−18)×13+140×18=41.09cm[2] 抗弯惯性矩I 为I =[112×(180−18)×133+(180−18)×13×(41.09−132)2+112×18×1403+18×140×(1402−41.09)2]=8771607cm 4对于T 形截面,抗扭惯性矩近似按下式计算:I T =∑c i b i t i 3mi=1式中,b i ,t i ——单个矩形面的宽度和高度;c i ——矩形截面抗扭刚度系数;m ——梁截面划分为单个矩形截面个数。
钢筋混凝土简支梁桥预制T形主梁设计学院:土木工程与力学学院专业班级:学生姓名:学号:课程名称:结构设计原理任课老师:钢筋混凝土简支梁桥T形主梁设计目录第一章钢筋混凝土简支梁桥预制T形主梁设计资料 (2)1.1 主要概况 (2)1.2 计算参数 (2)1.3 材料要求 (2)第二章作用效应组合 (2)2.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合 (2)第三章截面尺寸拟定 (3)3.1 1f'h、2f'h、h的拟定 (3)3.2 翼缘板的计算宽度b′f (4)第四章主梁正截面抗弯承载力计算 (4)4.1 截面设计 (4)4.2 截面复核 (5)第五章主梁斜截面抗剪承载力计算 (6)5.1 截面尺寸检查 (6)5.2 检查是否需要根据计算配置箍筋 (6)5.3 设计剪力图分配 (7)5.4 箍筋设计 (8)5.5 弯起钢筋及斜筋设计 (8)第六章全梁承载力复核 (11)6.1 正截面和斜截面抗弯承载力校核 (11)6.2 斜截面抗剪承载力复核 (13)第一章 钢筋混凝土简支梁桥T 形主梁设计资料1.1 主要概况标准尺寸:20.00m ;计算跨径:L =19.50m ;主梁全长:L 0=19.96m ; 结构安全等级:二级;Ⅰ类环境等级。
γ0 =1.0。
1.2 计算参数(1)弯矩包络图满足曲线方程:)41(222/,,d Lx M M l d x -= 跨中截面计算弯矩(标准值):结构重力弯矩:m k 72.8102/1⋅=N M 恒 汽车荷载弯矩:m k 28.6972/1⋅=N M 汽 (已计入汽车冲击系数) 人群荷载弯矩:m k 08.752/1⋅=N M 人(2)剪力包络图满足直线方程:Lx V V V V l d d l d x 2)(2/,0,2/,,d -+= 支点截面计算剪力(标准值):结构重力剪力:N V k 75.172=恒 汽车荷载剪力:N V k 80.165=汽(已计入汽车冲击系数) 人群荷载剪力:N V k 60.18=人 跨中截面计算剪力(设计值):N V l d k 50.762/,=汽车冲击系数1+μ=1.2921.3 材料要求主筋:HRB335级 f sd =280MPa ;箍筋:R235级 f sd =195MPa ;%18.0)(min sv =ρ;焊接骨架;混凝土:C30 f cd =13.8MPa f td =1.39MPa ;f cu,k =30MPa ;第二章 作用效应组合2.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)4·1·6条规定:按承载力极限状态计算时采用的基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其效应组合表达式为:)(211100∑∑==++=nj QjK Qj C K Q Q m i GiK Gi d S S S S γψγγγγ跨中截面弯矩组合设计值:)(211100∑∑==++=nj QjK Qj C K Q Q m i GiK Gi d S S S M γψγγγγ=1.0×(1.2×810.72+1.4×697.28+0.8×1.4×75.08)=2033.15kN ·m带入方程: )41(222/,,d Lx M M l d x -= 可得:(x 指任意截面至跨中截面距离) 4/,l d M =1524.86kN ·m ; 0,d M =0 ;支座中心处截面的剪力组合设计值:)(211100,0∑∑==++=nj QjK Qj C K Q Q m i GiK Gi d S S S V γψγγγγ=1.0×(1.2×172.75+1.4×165.80+0.8×1.4×18.60)=460.25kN带入方程: Ll V V V V l d d l d l 4/2)(2/,0,2/,4/,d ⋅-+= =76.5+(460.25-76.5)×2×l/4÷l=268.38kN所以跨中截面:2/,l d M =2033.15kN ·m ; 2/,l d V =76.50kN ;4/l 跨截面:4/,l d M =1524.86kN ·m ; 4/,l d V =268.38kN ; 支座中心截面:0,d M =0 ;0,d V =460.25kN ;第三章 截面尺寸拟定3.1 1f 'h 、2f 'h 、h 的拟定梁肋宽度b 常取150~200mm,所以可取b=190mm ;预制的T 形截面梁,其截面高度h 与跨径L 之比一般为h/L=1/11~1/16,所以可取h=1/15L=1300mm ;T 形截面梁翼缘悬臂端厚度1f 'h 不应小于100mm ,所以可取1f 'h =100mm ; 梁肋处翼缘厚度不宜小于梁高h 的1/10,所以可取2f 'h =140mm ;3.2 翼缘板的计算宽度b′f根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第4·2·2条规定:T 形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度,应按下列三者中最小值取用。
《混凝土结构设计原理》结构设计实训题目:20m钢筋混凝土简支梁设计姓名 x x学号 2010 xxxx班级 x x指导老师 xx x西南交通大学峨眉校区土木系2012年7月13日钢筋混凝土简支梁设计任务书题目: 20m 钢筋混凝土简支梁设计1. 设计资料某钢筋混凝土简支梁,构件处于正常坏境(环境类别为一类),安全等级为二级,试设计该梁并绘制其配筋详图。
每位同学的跨度取值为:根据学号尾数在11m~20m 之间选取。
(如:学号尾数为7的同学,其选用跨度为17m )材料:采用C30混凝土,纵筋采用HRB335钢筋;箍筋采用HPB300钢筋。
荷载:活载标准值25/kq kN m,恒载仅考虑自重,其标准值按照325/kN m的容重进行计算。
截面尺寸:取翼缘宽度b ′f=1000mm ,其他尺寸根据荷载大小自行拟定。
2.设计内容(1)拟定梁的截面尺寸。
(2)进行内力(M 、V )计算,作内力图。
(3)正截面承载力计算,选配纵向受力钢筋并复核。
(4)腹筋设计,要求必须设置不少于两批弯起钢筋。
(5)斜截面抗剪、正截面抗弯和斜截面抗弯承载力的复核,必要时对腹筋进行修改或调整。
ƒy =ƒy ’=300N/mm 2 ξb =0.550 ƒyv =270N/mm 2(6)作配筋图,并列出钢筋统计表。
3.设计要求(1)完成计算书一套,计算书应包含设计任务书,设计计算过程。
(2)绘制梁的配筋图及抵抗弯矩图一张A3,比例适当。
(3)计算书统一采用A4白纸纸张,字迹工整,符号书写正确,计算应有必要的数据及计算过程;采用专用绘图纸绘图,图纸布局合理,线条清晰,线型适当。
(4)时间:7月14号20:00之前上交。
设计内容如下:已知:混凝土强度等级C30,α1=1.0,fc=14.3N/mm ,ft=1.43N/mm ;HRB335级钢筋, , ;HPB300级钢筋, 1、拟定梁的截面尺寸。
①截面尺寸拟定:取高跨比h/L=1/22,则h=900mm ,按宽高比的一般规定,取b=420mm ,h/b=2.14。
混凝土结构设计原理公式
设计混凝土结构时,需要考虑结构的安全性、经济性和耐久性等因素,以下是常用的混凝土结构设计原理公式:
1. 承载力设计公式:
- 弯矩设计公式:M = f_b * W * d^2
- 剪力设计公式:V = f_v * A_s
- 拉力设计公式:T = f_t * A_s
2. 受压区高度设计公式:
- 受压区高度 h = 0.85 * d
- 其中,h为受压区高度,d为截面深度
3. 截面配筋率设计公式:
- 配筋率ρ = A_s / A_c
- 其中,A_s为钢筋面积,A_c为截面面积
4. 抗剪强度设计公式:
- 抗剪强度 V_c = 0.6 * f_c * b * d
- 其中,V_c为抗剪强度,f_c为混凝土抗压强度,b为截面宽度,d为截面深度
5. 钢筋强度设计公式:
- 强度设计f_s = f_y / γ_s
- 其中,f_s为钢筋强度,f_y为钢筋屈服强度,γ_s为钢筋的安全系数
6. 混凝土抗拉强度设计公式:
- 抗拉强度 f_t = f_c tm / γ_c
- 其中,f_t为混凝土抗拉强度,f_ctm为混凝土抗拉强度设计值,γ_c为混凝土的安全系数
需要根据具体情况和设计要求,使用上述公式进行混凝土结构的设计计算。
以上公式仅为常用公式,实际设计中还需考虑其他因素,并与相关设计规范相结合。
钢筋混凝土简支梁设计任务书题目: 12 m 钢筋混凝土简支梁设计 1. 设计资料某钢筋混凝土简支梁,构件处于正常坏境(环境类别为一类),安全等级为二级,试设计该梁并绘制其配筋详图。
每位同学的跨度取值为:根据学号尾数在11m~20m 之间选取。
(如:学号尾数为7的同学,其选用跨度为17m ) 其他条件及要求:① 材料:采用C30混凝土,纵筋采用HRB335钢筋;箍筋采用HPB300钢筋。
② 荷载:活载标准值30/k q kN m =,恒载仅考虑自重,其标准值按照325/kN m 的容重进行计算。
③ 截面尺寸:取翼缘宽度'1000f b mm =,(跨度13m 以下取700mm )其他尺寸根据荷载大小自行拟定。
2.设计内容1.拟定梁的截面尺寸。
2.进行内力(M 、V )计算,作内力图。
(梁端伸缩缝取6cm,支座宽度取40cm)3.正截面承载力计算,选配纵向受力钢筋并复核。
4.腹筋设计,要求必须设置不少于两批弯起钢筋。
5.斜截面抗剪、正截面抗弯和斜截面抗弯承载力的复核,必要时对腹筋进行修改或调整。
6.作配筋图,并列出钢筋统计表。
3.设计要求1.完成计算书一套,计算书应包含设计任务书,设计计算过程。
2.绘制梁的配筋图及抵抗弯矩图一张A4,比例适当。
3.计算书统一采用A4白纸纸张,字迹工整,符号书写正确,计算应有必要的数据及计算过程;绘图图纸布局合理,线条清晰,线型适当。
4.时间:8月21号20:00之前上交。
设计书内容一、已知条件混凝土强度等级C30:1 1.0α= 214.3/c f N mm = 21.43/t f N mm = HRB335级钢筋: 0.550b ξ= ƒy =ƒy ’=300N/mm 2HPB300级钢筋:2270/yv f N mm =30/k q kN m =, 容重325/kN m(梁端伸缩缝取6cm,支座宽度取40cm)二、截面尺寸拟定'f b =700mm ,'f h =250mm 。
12l m =,00.5(20.0620.4)0.4611.54l l m m l m m =-⨯⨯-⨯=-=,设高跨比0115h l =, 净距10.520.0620.40.8611.14l l m m l m m =-⨯⨯-⨯=-= 所以h =750mm 。
设 3.4hb=,所以b=220mm 。
60s mm α=,075060690s h h mm α=-=-=。
'0690250440w f h h h mm =-=-=三、内力计算(内力图绘制见附页)k g =25×(0.7×0.25+0.22×(0.75-0.25))=7.125kN/m按永久荷载控制考虑:取永久荷载分项系数G γ=1.35,可变荷载分项系数Q γ=1.4,此时0.7G k Q k g q γγ+=39.02KN/M;取永久荷载分项系数G γ=1.2,可变荷载分项系数Q γ=1.4,此时G k Q k g q γγ+=50.55KN/M 取较大值则 支座截面剪力11()2G k Q k V g q l γγ=+=0.5⨯39.02N ⨯11.14=281.564kN跨中截面弯矩200()d G Gk Q Qk M M M l γγγ=+=1.0×50.55⨯211.54=841.478kN/m四、正截面承载力计算配筋最小配筋率min 1.43max{0.45,0.2%} 2.145%300ρ=⨯= 10250() 1.014.3700250(690)22f c f f h f b h h '''-=⨯⨯⨯⨯-α 6601413.91210mm 841.47810mm d N M N γ=⨯⋅>=⨯⋅属于第一类T 形截面。
00()2d cd f x M f b x h γ'=-=6841.47810mm N ⨯⋅6'2210841.478100.1771.014.3700690s c f M f b h ⨯α===α⨯⨯⨯10.196ξ==0b 0x h 0.196690mm 135.047mm h 379.5mm ξξ=⨯=⨯=<⨯=故该梁不超筋。
所以214.3700135.0474506300c f s yf b x A mm f '⨯⨯===采用412436ФФ+(245240724524s A mm =+=)正截面抗弯复核配筋率min 04524 2.58%0.450.215%220690s td sdA f bh f ρρ===>==⨯ 配筋率满足要求。
因为 33250310135710c f f y s f b h N f A N ''=⨯>=⨯所以 可以按宽度'f b 来计算受压区高度:3004524135.58425014.3700y s f c f f A x mm h mm f b ⨯'===<='⨯所以正截面抗弯承载力0135.584()14.3700135.584(690)22u c f x M f b x h '=-=⨯⨯⨯-66844.46010841.47810d N mm M N mm =⨯⋅>=⨯⋅正截面承载力满足要求。
五、腹筋设计(1)设计截面检验:max V = 281.564kN 。
w h /b 440mm /220mm 24==<属于一般梁。
c 00.25b h c f ⨯⨯⨯⨯=β2max 0.2514.3N /mm 220mm 690mm 542.685kN V ⨯⨯⨯=>故截面尺寸满足要求。
2c t 0V 0.7b h 0.71.43N /mm 220mm 690mm 151.518kN 281.564kNf =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=< 故应按计算配置腹筋。
(2)腹筋设计:由以上计算得知剪力设计值1V =281.564 KN1.验算可否按照配箍。
2010.70.7 1.43/220690151.518V t f bh N mm mm mm =⨯⨯⨯=<2.配置箍筋和弯起筋。
箍筋选用Ф6@300mm 双肢箍两根sv 113/(220*300)0.1712%sv A b sρ===⨯>ρ%163.024.0min ,==yv t sv f f取弯起钢筋45α=度000.7 1.25 239.668KN svcs t yvA V f bh f h s=+= αsin 8.01y cssb f V V A -==2246.9mm弯起钢筋选用1Ф36mm 2(1017.9mm )(3)计算是否需要第二批弯起钢筋:取s 1=200mm,计算弯起钢筋水平投影长度时,上下部纵向受力钢筋保护层厚度均取30mm,s b =750mm-60mm=690mmV 2=V 1×(1-°200mm 690tan 45)111400.5mm mm +⨯=⨯251.316KN > V cs 需要弯起第二排弯起筋220.8sin cssb y V V A f α-==68.62mm弯起钢筋选用1Ф12mm 2(113.1mm )六、斜截面抗剪、正截面抗弯和斜截面抗弯承载力的复核1、正截面抗弯的复核22''1300/*4524m 135.572f 1.0*14.3*700*250250.25KN c f f syN mm m KN b h f Aα==<== 属于第一类截面。
可按宽度为'f b =700mm 的单筋矩形截面积算6'2210841.478100.1771.014.3700690s c f M f b h ⨯α===α⨯⨯⨯b 10.196ξξ==<0b 0x h 0.196690mm 135.047mm h 379.5mm ξξ=⨯=⨯=<⨯='210/4512s c f y A f b h f mm ξ=α=2min min 2.145%220750353.927s A bh mm A =ρ=⨯⨯=<满足适用条件故正截面抗弯符合要求。
2、斜截面抗剪的复核要复核支座边缘处截面及受拉弯起钢筋弯起点处截面。
(1)支座边缘处截面V 边=1V =281.564 KNsv ,min 113/(220300)0.1712%0.240.163%sv t sv fvA fb s f ρρ==⨯=>==⨯ ()s 0/bh 4524/220690 2.98%A ρ==⨯=P=100ρ=2.98>2.5 所以取P=2.53130.45*10cs V bh αα-=30.4510 1.0 1.1220223.641 KN -=⨯⨯⨯⨯⨯=V sb =3sb 30.810300(254.5113.1)4560.8506.810sin KN y sin f A α--=+︒=⨯⨯⨯⨯⨯∑cs V =V +V sb =223.641KN +60.856kN=284.282KN > 1V =281.564KN符合要求(2)弯起钢筋弯起点处截面°21cs 200mm 690tan 30V V (1)251.316KN V +V 282.126KN115400.5sb mm mm +⨯=⨯-=<=⨯故斜截面抗剪满足要求。
3、斜截面抗弯设计复核(1)要求,弯起点与按计算充分利用该钢筋的截面之间的距离不小于. 0h /2 由于弯起两批钢筋,第一批弯起钢筋的充分利用剪力设计值1V =281.564 KN 箍筋选用Ф6@300mm 双肢箍两根,则sv ,min 113/(220300)0.1712%0.240.163%sv t sv fvA fb s f ρρ==⨯=>==⨯ 000.7 1.25 239.668KN svcs t yvA V f bh f h s=+= ()()2sb 1cs y A (V V )/(0.8sin )281564239668/0.8300sin45247mm f α>-=-⨯⨯︒=()()2sb22cs y A (V V )/(0.8sin )251316239668/0.8300sin4568mm f α>-=-⨯⨯︒=都选用1Ф18和1Ф12纵筋作弯起筋满足设计要求。
(2)由条件∑∑++≤sv sv sv sb sb sd S S sd d Z A f Z A f Z A f M 0γs Z =h-2/s a -x/2=652mmAs=4524 mm 2; Z=0.9 0h =621mm ; ad L =0.520h =358.8mmsb Z =ααcos sin Z L ad + =692.8 mm取sv Z =sb ZS S sd Z A f =300×4524×652=884.894310⨯N ·M =884.894KN ·M∑sb sb sdZ A f=300×(254.5113.1)+×692.8=76.402310⨯N ·M =76.402 kN ·M∑svsv sv Z A f =270×113×692.8=21.137310⨯N ·M =21.137 kN ·M ∑∑++sv sv sv sb sb sd S S sd Z A f Z A f Z A f =982.433 KN ·M > d M 0γ=841.478kN ·M符合要求故斜截面抗弯强度满足要求七、最终配筋情况(配筋图绘制见附页)。