混凝土结构设计基本原理课程设计.doc
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1、目录设计资料 21 道碴槽板的设计 3 1.1 结构形式及基本尺寸 3 1.2 荷载与内力 3 1.2.1 恒载 3 1.2.2 活载 4 1.2.3 活载组合 5 1.2.4 内力组合 6 1.3 道碴槽板的设计与检算 7 1.3.1 板厚检算 7 1.3.2 配筋及检算 8 1.3.3 混凝土压应力、钢筋拉应力及混凝土拉应力检算 8 1.3.4 裂缝宽度检算102 主梁的设计12 2.1 结构形式及基本尺寸12 2.2 荷载与内力12 2.2.1 恒载及恒载内力计算12 2.2.2 活载及其内力计算13 2.2.3 内力组合15 2.3 梁的设计与检算16 2.3.1 跨中钢筋设计及检算1
2、6 2.3.2 主拉应力的检算18 2.3.3 剪应力计算及剪应力图19 2.3.4 箍筋设计20 2.3.5 斜筋设计20 2.3.6 弯矩包络图与材料图21 2.3.7 跨中截面裂缝宽度计算21 2.3.8 跨中截面挠度计算22参考文献23附图设计资料1 结构形式及基本尺寸采用分片形式T形截面梁梗中心距道碴槽宽每片梁顶宽计算跨度梁全长梁高跨中腹板厚180cm390cm192cm1600cm1650cm190cm30cm2 桥上线路与人行道桥上线路为平坡、直线、单线线路,道碴桥面;设双侧带栏杆的人行道。3 材料混凝土:250号钢筋:T20MnSi及A3。板内:受力钢筋;分布钢筋。梁内:纵向受
3、力钢筋;箍筋及纵向水平钢筋,架立钢筋。4 荷载活载:列车活载:中活载;人行道活载:距梁中心2.45米以内10kPa; 距梁中心2.45米以外4kPa;恒载:人行道板重1.75kPa; 栏杆及托架重0.76kN/m; 道碴及线路设备重10kPa; 道碴槽板及梁体自重,按容重25计算。 板重可近似按平均厚度计算。5 规范铁路桥涵设计规范TBJ285 梁体横截面图(单位:cm):1 道碴槽板的设计1.1 结构形式及基本尺寸采用分片式T形截面。梁梗中心距为180cm。道碴槽板宽390cm。每片梁顶宽192cm。跨中腹板厚30cm,距梁端3m范围内腹板厚50cm。其他尺寸见梁体横截面图1.设计时以1m长
4、度的道碴槽板进行计算。1.2 荷载与内力1.2.1 恒载(1) 道碴及线路设备重(2) 槽板自重 由CAD的面积查询功能可得 所以槽板的平均厚度 因此槽板自重(3) 挡碴墙重 挡碴墙的横截面尺寸如图1所示:图1 挡碴墙横截面尺寸(单位:mm) 由CAD的查询功能得: 挡碴墙面积:586.0500 挡碴墙周长:104.0535 边界框坐标:162.139407.139 :-107.593192.407 质心坐标:261.592,:317.000 因此可得, 受合力作用点距挡碴墙外缘距离为其质心与边界框边缘横坐标之差,即: 261.592-162.139=99.453(4) 人行道板重(5) 栏杆
5、及托架重 (作用点距栏杆内侧约0.04m处)综合(1)(5),得恒载计算图:图2 道碴槽板恒载计算图1.2.2 活载(1) 人行道活载 距梁中心2.45米以内,(至挡碴板墙边) 距梁中心2.45米以外, (至栏杆处的内侧)(2)列车活载(列车荷载以45角扩散) 普通列车产生“中活载”如下 特种列车产生的“中活载”如下 (道碴槽板的列车活载按特种活载计算,每一个集中荷载按45角扩散。)横向扩散宽度:纵向荷载宽度:所以动荷载需要考虑动力系数:,L为悬臂板的长度,所以 ,。故 1.2.3 活载组合(1) 有车 列车活载+2.45米以外的人行道活载,即 ,如下图:图3 有车时道碴槽板的荷载组合(2)无
6、车:全部人行道活载,即 如图所示图4 无车时道碴槽板的荷载组合1.2.4 内力组合取顺跨方向1米长的板进行计算,以A截面和C截面计算为例,其余点的计算结果见表1和表2。A截面:C截面:表1 道碴槽板剪力组合(单位:)恒载13.33917.34610.6026.6292.598活载125.29850.18466.40641.4902.240活载27.2407.2400.0000.0007.240控制剪力38.63767.53077.00848.1199.838表2道碴槽板弯矩组合 (单位:)恒载7.16911.3163.8171.4911.819活载16.04116.22923.9069.335
7、1.747活载27.5589.5130.0000.0002.997控制弯矩14.72727.54527.72310.8264.8161.3 道碴槽板的设计与检算1.3.1 板厚检算取板的保护层厚度为20mm,板的受力钢筋取 ,查表知;混凝土取250号,查表知,。根据平衡设计的有关原理检算板厚是否合理,检算公式如下:(1) 确定理想受压区高度:(2) 确定混凝土截面尺寸b及h:,取,列表计算如下:表3板厚检算EABCD4.81614.72727.54527.71610.8269.63229.45455.0955.43221.652269182281538915485604952911241247
8、877116149150103120150240240150由上表可知,所以板厚均满足要求。1.3.2 配筋及检算板各截面的配筋按如下公式计算: ,计算结果见下表表4 道碴槽板的配筋及检算EABCD4.81614.72727.54527.71610.82612015024024015095125215215125330.289767.601834.7099839.8918564.273配筋4627709249246160.004860.006160.004300.004300.00493板的最小配筋率,所以满足要求1.3.3 混凝土压应力、钢筋拉应力与混凝土主拉应力检算采用以下公式,利用查表法
9、计算: ,,其中。计算结果如下表5 混凝土压应力检算EABCD4.81614.72727.54527.71610.826951252152151259.02515.62546.22546.22515.6257.0856.517.407.407.05()3.86.14.44.44.9()9.59.59.59.59.5结论合格合格合格合格合格表6钢筋拉应力的检算EABCD4.81614.72727.54527.71610.826951252152151259.02515.62546.22546.22515.625230.48183.6258.6258.6226.912317315415515718
10、0180180180180结论合格合格合格合格合格表7.混凝土主拉应力的检算EABCD9.83838.65967.53076.99048.119951252152151250.8950.8850.9000.9000.89485.025110.625193.5193.5111.75850251106251935001935001117500.120.350.350.400.430.660.660.660.660.66结论合格合格合格合格合格1.3.4 裂缝宽度检算桥规中对受弯构件截面受拉的裂缝宽度:,的计算公式如下:,这里计算裂缝宽度(mm),钢筋表面形状系数,对光钢筋=1.0,带肋钢筋=0.8
11、活载作用下的弯矩恒载作用下的弯矩全部计算荷载作用下的弯矩对梁和板,可分别取1.1或1.2受拉钢筋直径受拉钢筋的有效配筋率表8道碴槽板各控制截面的裂缝宽度的检验EABCD2.9977.55816.22923.8989.3351.8197.16911.3163.8181.4914.81614.72727.54527.71610.8260.80.80.80.80.81.3761.3971.3821.3281.3281.21.21.21.21.2123.0173.1154.1155.1157.20.00920.01540.01850.01850.01230.160.200.160.160.180.20
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