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1、混凝土结构设计原理课程设计题目单跨11m简支空心板梁配筋设计学院（系）：交通学院专业班级：工程结构分析1002班学生姓名：葛翔指导教师：雷建平2013年1月7日目录、 总说明21、标准及规范22、横断面布置 23、空心板截面尺寸 3二、计算空心板截面几何特性31、毛截面面积计算 32、毛截面重心位置 33、毛截面惯性矩计算 4三、梁内力计算。41、永久作用效应计算 42、 可变作用效应计算53、内力组合8四、跨中截面纵向钢筋设计91、 截面设计92、 截面复核 11五、腹筋设计。121、弯矩图122、弯起钢筋123、箍筋设计 13六、挠度和裂缝验算。141、弯曲裂缝宽度计算 142、挠度计算
2、153、预拱度设置 18七、CAD制图简支空心板梁配筋设计一、总说明1、标准及规范标准桥梁跨径：11m计算跨径：10.4m设计荷载：公路-II级桥面宽度：净 13+2 0.50m结构重要性系数：1.0环境条件：n类一期恒载 qG1=10.4kN/m 二期恒载 qQ=5kN/m。可变作用按材料力学方法计算后，数值乘0.62。（车道荷载见规范）规范公路工程技术标准 JTG B01-2003公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004 （简称通规）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004 （简称预规）参考资料结构设计原理第二版（人民交通出版社2010.4 ）主要材料混凝土：
3、C40普通钢筋：主筋采用 HRB400钢筋，其他用 R235钢筋2、横断面布置3、空心板截面尺寸将板的横截面做成空心的称为空心板(kong xing ban) hollow slab )。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便。空心板截面形状(cm二、计算空心板截面几何特性1毛截面面积计算2 47.186 112A 70 99 83.7267 (83.7 7) 43 67 - 5 10 2 47 5 3448cm2360222、毛截面重心位置截面有一铅直对称轴，其形心必然在这一对称轴上，因而只需确定形心在对称轴上的位置就能确定截面形心的位置。把截面看成矩形减去内的部分，以底边作为参考轴，则
4、A 70 99 6930cm2N 70/2 35cm2 47.186 112A 83.7267 (83.7 7)43 67 5 10 2 47 53443cm2360221 Z2(707 8) 8 35.5cm2整个截面形心C的坐标为：AiN A2Z26930 35 3443 35.5Z34.5cmA6930 34433、毛截面惯性矩计算空心板截面对其重心轴的惯性矩为：（用有限元软件计算得）64I 4431255.20414.4 106cm4空心板截面对其中心轴的惯性矩为：（用有限元软件计算得）I 2035369.3778 cm4空心板截面的抗扭刚度可简化为下图所示的箱型截面进行近似计算抗扭刚
5、度为：It16 67169922224bh4 997017：8：b 丄 1 2h t199-72 705.44 106cm416三、梁内力计算。1、永久作用效应计算（1）空心板自重：G 10.4KN/m（期恒载）（2）桥面系自重Gn 5KN / m（二期恒载）所以空心板每米总重力为：G Gn G 10.4+5 15.4KN/m由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算结构见下表作用种 类作用/（KN/m计算跨径/m作用效应-弯矩M/KN- m作用效应-剪力V/KN跨中1/4跨支点1/4跨跨中G10.410.4140.61105.4654.0827.040G n510.467.650.726130
6、G15.410.4208.21156.1680.0840.0402、可变作用效应计算设计荷载为公路一n,车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值 pk为:qk 7.875KN/m计算弯矩时：Pk360 180 (10.4 5) 180 0.75 160.2KN50 5计算剪力时:P 1.2 160.2 192.24N(1)冲击系数计算2 10.42(其中，mc.3 1010 4.4 10 V2064.29Hz11.61Hz由于，1.5 HzG 浮 1032064.29kg/m)g 9.8f 14 Hz，故可按下式计算汽车荷载的冲击系数:0.17671n f 0.01570.1767 In
7、11.610.01570.417车道为单车道，取折减系数 1.0给出横向分布系数，m=0.62(2)可变作用效应计算计算车道荷载引起的空心板跨中及14l处截面的效应时，均布荷载标准值%应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值大影响线峰值处Pk只作用于影响线中一个最a、跨中截面血 2q=7. 875ill111! TTT. 1riP司払朕旷人8在1 I 1 丨.I I一一3. 51-fa 5i按跨中弯矩影响线，计算得出弯矩影响线的面积为：1 2 1 2 2-1- 10.413.52m8 81 1沿桥垮纵向与Pk位置对应的内力影响线最大坐标值yk110.4 2.644故得：Mi
8、汽(1) m (Pkyk2qk)1.417 1.0 0.62 (160.2 2.67.875 13.52)剪力影响线面积：1110.40.51.3 ,22故得：V!(1) m(Pkyk qk )1.417 1.0 0.62 (192.24 0.5 7.875 1.3)7汽293.43 KN弯矩影响线的面积为：3 2322l210.42 10.14m2323233沿桥垮纵向与Pk位置对应的内力影响线最大坐标值ykl10.4 1.951616故得：My (1) m(Pkyk qk )1.417 1.0 0.62 (160.2 1.95 7.875 10.4)7汽4346.4KN .m1剪力影响线面
9、积：7.8 0.75 2.925，故：2V,(1) m (Pkyk qk ) 1.417 1.0 0.62 (192.24 0.75 7.875 2.925)4汽146.9kNc、支点截面剪力考虑横向分布系数沿空心板跨径的方向的变化，均布荷载标准值应满布于使结构产 生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只能作用于相应影响线最大竖标处。荷 载布置如下图示：q=7.875p-192, 240. 32_0. 4210. ImVo汽(1 0.417) 7.875 0.6210.4 -27.875 - (0.42 0.62) 104 0.9824192.24 1.0 0.42 147.5kN可变作用
10、效应汇总表项目弯矩m( kN m)剪力V ( kN)跨中L/4处跨中L/4处支点车道何载计入冲击系数459.47346.493.43146.9147.53、内力组合按JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范应按承载能力极限 状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式 为：0SJd0(1.2SGK 1.4SQ1k )(2-6)式中：0结构重要性系数，本桥属大桥，0=1.0 ；Sud效应组合设计值；SGk永久作用效应标准值；SQ1k 汽车荷载效应(含汽车冲击力)的标准值。按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采
11、用以下两种效应组合作用短期效应组合表达式：Ssd Sgk 0.7 SQ1k(2-7)式中：Ssd 作用短期效应组合设计值;Sbk 永久作用效应标准值；Sqi k 不计冲击的汽车荷载效应标准值。作用长期效应组合表达式：Sd Sgk 0.4 Soik(2-8)式中：Ssd 作用短期效应组合设计值；Sgk永久作用效应标准值；Sqi k 不计冲击的汽车荷载效应标准值。序 号荷载类型弯矩 M( kN/m)剪力V(kN)支点L/4跨中支点L/4跨中恒载Sk0156.16208.2180.0840.040汽车载何So1k0346.4459.47147.5146.993.43QSud =1.20+1.4 Q0
12、672.35893.11302.60253.71130.80QSsd =Q+0.7 0398.64529.84183.33142.8765.40QSd= Q+0.4Q0294.72392.0139.0898.837.38四、跨中截面纵向钢筋设计1、截面设计由持久状况承载能力极限状态要求的条件来确定受力主筋数量， 空心板截面可换算成等 效工字形截面来考虑。换算原则是面积相等、惯性矩相同，空心板中面积及惯性矩与工字形 截面开口部分面积和惯性矩相同。即：2bA23448cm，丄794821cm42解得：hk 52.6CCm, bk 32.80cmi111152. 6111I32. 833. 432-899bp8. 4因此，等效工字形截面的上下翼缘板厚度为:g70取as 35mm,则截面有效高度hhf yi 号hyhkhfy2 2腹板厚度为：b bf 2bk（1）判断T型截面的类型134.7 52.6 cm 8.4cm2135.352.6 cm 9cm299 2 32.8 cm 33.4cm700 35 665mm跨中截面的最大计算弯矩 M0Md 1.0 893.11 893.1KNgm2混凝土采用C30,混凝土强度设计值 fcd 13.8N/mm11.01 f
