2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計</p><p>  ――裝配式鋼筋混凝土簡支T形梁橋主梁</p><p>  指導(dǎo)教師: 肖金梅 </p><p>  班 級: 14土木工程6班 </p><p>  學(xué)生姓名: 鄺佛偉 </p><p&g

2、t;  設(shè)計時間: 2017年5月1號 </p><p>  題目:裝配式鋼筋混凝土簡支T形梁橋主梁設(shè)計</p><p><b>  一、設(shè)計資料</b></p><p>  1、設(shè)計荷載:公路Ⅰ級,人群荷載:3.5KN/m2。</p><p>  2、橋面凈空:凈-7 + 2×0.5<

3、/p><p><b>  主要尺寸</b></p><p><b>  標(biāo)準(zhǔn)跨徑 =20m</b></p><p>  計算跨徑 =20.50m</p><p>  梁 長 =20.96m </p><p><b>  3、材料規(guī)格</b></

4、p><p><b>  混凝土C 40</b></p><p><b>  HRB400鋼筋,</b></p><p>  直徑12mm以下者采用R235級鋼筋 梁橫斷面圖(圖1)(單位:cm)</p><p> ?、耦惌h(huán)境條件,安全等級為一級。</p><p><

5、;b>  4、設(shè)計規(guī)范</b></p><p>  《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2004)</p><p>  5、橋梁橫斷面布置情況(見圖1)</p><p>  圖2、T粱尺寸圖(單位:mm)</p><p><b>  二、設(shè)計荷載</b></p>

6、<p>  1、承載能力極限狀態(tài)下,作用效應(yīng)為:</p><p>  跨中截面: </p><p><b>  截面:</b></p><p>  支點截面: </p><p>  2、施工期間,簡支梁吊點設(shè)在距梁端,梁自重在跨中截面引起的彎矩。</p><

7、;p>  3、使用階段,T梁跨中截面汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩為(未計入沖擊系數(shù)),人群荷載產(chǎn)生的彎矩為,永久作用產(chǎn)生的彎矩為。</p><p><b>  三、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>  截面尺寸擬定(參照已有的設(shè)計資料或見圖2);</p><p>  跨中截面正截面強度計算及復(fù)核(選擇鋼筋并復(fù)核截面強度);</p>

8、<p>  斜截面強度計算及復(fù)核(剪力鋼筋設(shè)計及截面復(fù)核); </p><p><b>  裂縫及變形計算;</b></p><p>  繪制鋼筋圖,編制鋼筋明細表、總表。</p><p><b>  四、主要參考資料</b></p><p>  1

9、、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2004)人民交通出版社,2004</p><p>  2、公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖《裝配式鋼筋混凝土T形橋梁》 T形梁截面尺寸(圖2)(2000) </p><p>  3、賈艷敏主編《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》, 人民交通出版社,2004</p><p

10、>  4、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D60-2004),人民交通出版社,2004</p><p>  取值分組情況:1-9號b=180mm H=1200mm</p><p>  10-18號b=180mm H=1300mm</p><p>  19-27號b=180mm H=1400mm</

11、p><p>  28-36號b=200mm H=1200mm</p><p>  37-45號b=200mm H=1300mm</p><p>  46-55號b=200mm H=1400mm</p><p><b>  解: </b></p><p><b&

12、gt;  1,截面尺寸擬定</b></p><p>  設(shè)腹板寬度:b=180mm,T形截面梁高:H=1400mm</p><p>  由圖2所示T形截面受壓翼板的厚度尺寸,得平均厚度</p><p>  故受壓翼板的有效寬度 </p><p> ?。▓D3鋼筋布置圖中,1580mm為預(yù)制梁翼板寬度) </p>&l

13、t;p>  2,跨中截面正截面強度計算及復(fù)核</p><p><b> ?。?)截面設(shè)計</b></p><p>  1)因保護層厚度,設(shè)aS=130mm</p><p>  則截面有效高度:h0=1400-130=1270mm</p><p>  跨中截面彎矩計算值:</p><p>&l

14、t;b>  判定T形截面類型</b></p><p>  故屬于第一類T形截面</p><p><b>  求受壓區(qū)高度</b></p><p>  4)求受拉鋼筋面積As</p><p>  將各已知值及x=68mm代入,得</p><p>  現(xiàn)選擇鋼筋為8Φ28+4Φ25,

15、截面面積為As=6890mm2。鋼筋疊高層數(shù)為</p><p><b>  6層。</b></p><p>  混凝土保護層厚度取35mm>d=28mm,及規(guī)定的30mm,鋼筋間橫向凈矩</p><p>  Sn=180-2×28-2×31.6=61mm>40mm,及1.25d=1.25×28=35mm

16、</p><p>  故滿足構(gòu)造要求。 </p><p><b> ?。?)截面復(fù)核</b></p><p>  已設(shè)計的受拉鋼筋中,8Φ28的面積為4926mm2,4Φ22的面積為1964mm2,</p><p><b>  ??汕蟮腶S為:</b></p><p> 

17、 則實際有效高度: </p><p>  1)判定T形截面類型</p><p>  由于,故為第一類T 形截面。</p><p><b>  2)求受壓區(qū)高度x</b></p><p>  3)正截面受彎承載力</p><p>  由 求得正截面抗彎承載力為:</p&

18、gt;<p>  故截面復(fù)核滿足要求。</p><p>  3,斜截面強度計算及復(fù)核</p><p><b>  (1)腹筋設(shè)計</b></p><p><b>  1)截面尺寸檢查</b></p><p>  根據(jù)構(gòu)造要求,梁最底層鋼筋2Φ28通過支座截面,支點截面有效高度</

19、p><p>  截面尺寸符合設(shè)計要求。</p><p>  檢查是否需要根據(jù)計算配置箍筋</p><p><b>  跨中段截面 </b></p><p><b>  支座截面 </b></p><p>  因,故可在梁跨中的某</p><p>  長

20、度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋,其余區(qū)段應(yīng)按計算配置腹筋。</p><p><b>  3)計算剪力圖分配</b></p><p>  在圖4所示的剪力包絡(luò)圖中,支點處剪力計算值,跨</p><p><b>  中處剪力計算值</b></p><p>  的截面矩跨中截面的距離可由剪 </p>

21、<p><b>  力包絡(luò)圖按比例求得</b></p><p>  在l1長度內(nèi)可按構(gòu)造要求布置箍筋。</p><p>  同時,根據(jù)《公路橋規(guī)》(JTG D62-2004)規(guī)定,在支座中心線附近h/2=650mm</p><p>  范圍內(nèi),箍筋的間距最大為100mm。</p><p>  距支座中心線h/

22、2處的計算剪力值V’,由剪力包絡(luò)圖按比例求得</p><p>  其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力計算值至少為;應(yīng)由彎起鋼筋(包括斜筋)承擔(dān)的剪力計算值最多為,設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長度長度為4505mm(圖4)</p><p><b>  4)箍筋設(shè)計</b></p><p>  采用直經(jīng)為8mm的雙肢箍筋,箍筋截面積。</p><

23、;p>  在等截面鋼筋混凝土簡支梁中,箍筋盡量做到等距離布置。為計算簡便,斜截面內(nèi)縱筋配筋百分率p及截面有效高度h0可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用,計算如下:</p><p><b>  跨中截面 取</b></p><p><b>  支點截面 </b></p><p><b>  則平均值分別為

24、 </b></p><p>  箍筋間距Sv計算為:</p><p>  確定箍筋間距Sv的設(shè)計值尚應(yīng)考慮《公路橋規(guī)》(JTG D62-2004)的構(gòu)造要求。</p><p>  若箍筋間距計算值取Sv=400mm≦1/2h=700mm及400mm,是滿足規(guī)范要求的,但采用Φ8雙肢箍筋,箍筋配筋率</p><p> ?。≧235

25、鋼筋時),故不滿足規(guī)范規(guī)定。現(xiàn)取Sv=250mm計算箍筋配筋率</p><p>  ρSV=0.22%>0.18%,且小于1/2h=700mm和400mm。</p><p>  綜合上述計算,在支座中心向跨徑長度方向的1400mm范圍內(nèi),設(shè)計箍筋間距Sv=100mm;而后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取Sv=250mm。</p><p><b>  彎起鋼

26、筋及斜筋設(shè)計</b></p><p>  設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋為2Φ22,鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離。</p><p>  彎起鋼筋的彎起角度為45°,彎起鋼筋末端與架立鋼筋焊接。為了得到每對彎起鋼筋分配的剪力,要由各排彎起鋼筋的末端點應(yīng)落在前一排彎起鋼筋彎起點的構(gòu)造規(guī)定來得到各排彎起鋼筋的彎起點計算位置,首先要計算彎起鋼筋上、下彎點之間垂直距離</p&

27、gt;<p>  現(xiàn)擬彎起N1--N5鋼筋,計算的各排彎起鋼筋彎起點截面的以及至支座中心距離、分配的剪力計算值、所需的彎起鋼筋面積值列入表1.</p><p>  根據(jù)《公路橋規(guī)》(JTG D62-2004)規(guī)定,簡支梁的第一排彎起鋼筋(對支座而言)的末端彎折點應(yīng)位于支座中心截面處。這時計算為:</p><p>  所需要提供的彎起鋼筋截面Vsb1為:</p>

28、<p><b>  其中</b></p><p>  彎起的彎起角為45°,則第一排彎筋(2N5)的彎起點1距支座中心距離為1230mm。彎筋與梁縱軸線交點1‘距支座中心距離為:</p><p>  對與第二排彎起鋼筋:</p><p>  彎起鋼筋(2N4)的彎起點2距支點中心距離為:</p><p&g

29、t;  分配給第二排彎起鋼筋的計算剪力 值Vsb2 ,由比例關(guān)系計算:</p><p>  得 Vsbi=142.86kN</p><p>  其中,,設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長為4050mm。</p><p>  所需要提供的彎起鋼筋截面Vsb2為:</p><p>  第二排彎起鋼筋與梁軸線交點2´距支座中心距離為:</p

30、><p>  其他各排彎起鋼筋的計算方法與第二排彎起鋼筋計算方法相同。</p><p>  由表1可見,原擬定彎起鋼筋的彎起點距支座中心距離為,已大于,即在欲設(shè)置彎筋區(qū)域長度之外,故暫不參加彎起鋼筋的計算,圖6中以截斷鋼筋表示,但在實際工程中,往往不截斷而彎起,以加強鋼筋骨架施工時的剛度。</p><p>  按照計算剪力初步布置彎起鋼筋如圖6。</p>

31、<p>  現(xiàn)在按照同時滿足梁跨間各截面和斜截面抗彎要求,確定彎起鋼筋的彎起點位置。由已知跨中截面彎矩計算值,支點中心處,按式作出梁的計算彎矩包絡(luò)圖(圖6)。在截面處,因,則彎矩計算值為:</p><p>  將表2的正截面受彎承載能力Mui在圖6上用各平行直線表示出來,它們與彎矩包絡(luò)圖的交點分別為i、j、…、q,并以各Mui值代入中,可求得i、j、…、q跨中截面距離x值(圖6)。</p>

32、<p>  現(xiàn)在以圖6中所示彎起鋼筋彎起點初步位置,來逐個檢查是否滿足《公路橋規(guī)》(JTG D62-2004)的要求。</p><p>  第一排彎起鋼筋(2N5):</p><p>  其充分利用點“m”的橫坐標(biāo),而的彎起點1的橫坐標(biāo),說明1點位于m點左邊,且,滿足要求。</p><p>  其不需要點“n”點的橫坐標(biāo),而鋼筋與梁中軸線交點的橫坐標(biāo),滿

33、足要求。</p><p>  第二排彎起鋼筋():</p><p>  其充分利用點“l(fā)”的橫坐標(biāo),而的彎起點2的橫坐標(biāo)</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  且,滿足要求。</b></p><p>  其不需要點“m”點的橫坐標(biāo),而鋼筋與梁中軸

34、線交點的橫坐標(biāo),滿足要求。</p><p><b>  第三排彎起鋼筋()</b></p><p>  其充分利用點“k”的橫坐標(biāo),而的彎起點3的橫坐標(biāo)</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  且,滿足要求。</b></p><p

35、>  其不需要點“l(fā)”點的橫坐標(biāo),而鋼筋與梁中軸線交點的橫坐標(biāo),滿足要求。</p><p>  由上述檢查結(jié)果可知圖6所示彎起鋼筋彎起點初步位置滿足要求。</p><p>  由鋼筋彎起點形成的抵抗彎矩圖遠大于彎矩包絡(luò)圖,故進一步調(diào)整上述彎起鋼筋的彎起點位置,在滿足規(guī)范對彎起鋼筋彎起點要求前提下,使抵抗彎矩圖接近彎矩包絡(luò)圖;在彎起鋼筋之間,增設(shè)直徑為16mm的斜筋(圖7),即為調(diào)整后

36、主梁彎起鋼筋、斜筋的布置圖</p><p>  斜截面抗剪承載能力的復(fù)核</p><p><b>  選定斜截面頂端位置</b></p><p>  由 圖7(b)可得到距支座中心為處截面的橫坐標(biāo),正截面有效高度?,F(xiàn)取斜截面投影長度,則得到選擇的斜截面頂端位置(圖8),其橫坐標(biāo)。</p><p>  7)斜截面受剪承載力

37、復(fù)核</p><p>  A處正截面上的剪力Vx及相應(yīng)及的彎矩Mx計算如下:</p><p>  A處正截面有效高度(主筋為),則實際廣義剪跨比m及斜截面投影長度c分別為:</p><p>  將要復(fù)核的斜截面是圖8中所示AA’斜截面,斜角:</p><p>  斜截面內(nèi)縱向受拉主筋,相應(yīng)的主筋配筋率為:</p><p&g

38、t;  箍筋的配筋率(取時)為:</p><p>  與斜截面相交的彎起鋼筋有;斜筋有。</p><p>  按規(guī)定的單位要求,則得到AA’斜截面抗剪承載力為:</p><p>  故距支座中心為h/2處的斜截面抗剪承載力滿足設(shè)計要求。</p><p><b>  4,裂縫及變形計算</b></p><

39、;p>  施工吊裝時的正應(yīng)力驗算</p><p>  1)梁跨中截面的換算截面慣性矩計算</p><p>  根據(jù)《公路橋規(guī)》(JTG D62-2004)規(guī)定計算得到梁受壓翼板的有效寬度為,而受壓翼板平均厚度為120mm。有效高度。</p><p>  由式計算截面混凝土受壓高度為:</p><p>  得到 </

40、p><p>  故為第二類T形截面。</p><p>  這時,換算截面受壓高度x為</p><p><b>  故 </b></p><p>  則計算開裂截面的換算截面慣性矩為:</p><p><b>  正應(yīng)力驗算</b></p><p&

41、gt;  吊裝時動力系數(shù)為1.2(吊裝時主梁超重),則跨中截面計算彎矩為。 </p><p>  得受壓區(qū)混凝土邊緣正應(yīng)力為:</p><p>  得受拉鋼筋的面積重心處的應(yīng)力為:</p><p>  最下面一層鋼筋重心距受壓邊緣高度為,則鋼筋應(yīng)力為:</p><p>  驗算結(jié)果表明,主梁吊裝時混凝土正應(yīng)力和鋼筋拉應(yīng)力均小于規(guī)范限值,故可

42、取吊點位置為距梁端處。</p><p><b>  裂縫寬度的驗算</b></p><p><b>  1)系數(shù)</b></p><p><b>  帶肋鋼筋</b></p><p>  荷載短期效益組合彎矩計算值為:</p><p>  荷載長期效益組

43、合彎矩計算值為:</p><p><b>  系數(shù)</b></p><p>  對于非板式受彎構(gòu)件系數(shù)</p><p><b>  2)鋼筋應(yīng)力的計算</b></p><p><b>  3)換算直徑</b></p><p>  因為受拉區(qū)采用不同的鋼筋

44、直徑,按要求,應(yīng)取換算直徑,則可得到</p><p><b>  對于焊接鋼筋骨架</b></p><p>  4)縱向受拉鋼筋配筋率</p><p><b>  取。</b></p><p><b>  5)最大裂縫寬度</b></p><p><

45、;b>  由計算可得到</b></p><p><b>  滿足要求。</b></p><p><b>  梁跨中撓度的驗算</b></p><p>  在進行梁變形計算時,應(yīng)取梁與相鄰梁橫向連接后截面的全寬度受壓翼</p><p><b>  板計算,即為。</b

46、></p><p>  1)T形梁換算截面的慣性矩和計算</p><p>  對T形梁的開裂截面,可得到</p><p>  梁跨中截面為第二類T形截面。這時,受壓區(qū)高度確定為</p><p><b>  故 </b></p><p>  開裂截面的換算截面慣性矩為:</p&

47、gt;<p>  T梁的全截面換算截面面積為:</p><p><b>  受壓區(qū)高度x為:</b></p><p>  全截面換算慣性矩的計算為:</p><p>  2)計算開裂構(gòu)件的抗彎剛度</p><p><b>  全截面抗彎剛度:</b></p><p&

48、gt;<b>  開裂截面抗彎剛度:</b></p><p>  全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性地抗矩為:</p><p>  全截面換算截面的面積矩為:</p><p><b>  塑性影響系數(shù)為:</b></p><p><b>  開裂彎矩:</b></p>

49、<p>  開裂構(gòu)件的抗彎剛度為:</p><p>  受彎構(gòu)件跨中截面處的長期撓度值</p><p>  短期荷載效應(yīng)組合下跨中截面彎矩標(biāo)準(zhǔn)值,結(jié)構(gòu)自重作用下跨中截面彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。對混凝土,撓度長期增長系數(shù)。</p><p>  受彎構(gòu)件在使用時階段的跨中截面的長期撓度值為:</p><p>  在結(jié)構(gòu)自重作用下跨中截面的長期撓度

50、值為:</p><p><b>  長期撓度計算值為:</b></p><p>  符合《公路橋規(guī)》(JTG D62-2004)的要求。</p><p><b>  預(yù)拱度設(shè)置</b></p><p>  在荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長期效應(yīng)影響下梁跨中處產(chǎn)生的長期撓度為:</p>&

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