《结构设计原理》课程设计任务书与指导书
结构教研室
2010．12
《结构设计原理》课程设计任务书
一、设计目的
运用钢筋混凝土结构的基本知识，通过一根主梁的设计计算，进一步掌握钢筋混凝土结构中受弯构件的构造、受力特点和设计要点，为以后桥梁施工中布置受弯构件的钢筋和进行中小桥涵设计计算及一般构件设计计算奠定基础。
二、设计内容
正截面承载力计算
斜截面抗剪承载力计算
全梁承载能力校核
水平纵向钢筋和架立钢筋设计
裂缝宽度及变形（挠度）验算
钢筋长度计算
三、课程设计题目
装配式钢筋混凝土简支T梁设计
（一）设计资料
1．桥面净空：净－7m＋2×1.5m
2．设计荷载：公路－Ⅱ级汽车荷载人群3.5KN/m2
结构安全等级为二级
内力计算结果见（二）
3．材料规格：
钢筋：主筋采用HRB400钢筋箍筋采用HRB335钢筋Ⅰ类环境
混凝土：采用C30混凝土
4．结构尺寸：
T形主梁：标准跨径L b=20.00m
计算跨径L j=19.50m
主梁全长L=19.96m
横断面及尺寸如图所示：
（二）内力计算（结果摘抄）
弯矩标准值M汇总表: kN·m
四、设计依据
中华人民共和国行业标准
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004 中华人民共和国行业标准
《公路桥涵设计通用规范》JTG D60－2004
五、提交成果及要求
1．设计说明书一份
要求：内容完整，设计合理，引用公式正确，计算准确，书写工整；2．一片主梁配筋图一张
内容：主梁配筋图、钢筋大样图、钢筋长度明细表及材料数量
要求：用白绘图纸，绘3号图(可加长)，作图规范，有图框、有标题栏，用铅笔绘图，写工程字；
3．必须自己独立完成设计，不得抄袭，一经发现抄袭者按零分处理。
六、参考文献
中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京：人民交通出版社，2004
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004
中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60—2004）
孙元桃主编.结构设计原理第二版.北京: 人民交通出版社,2005
张树仁主编.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京: 人民交通出版社,2004
叶见曙主编.结构设计原理.北京: 人民交通出版社,2002
公路桥涵设计标准图
七、设计时间
要求一周内完成。
注：提交成果可用计算机完成，但必须打印规范，作图正确。
《结构设计原理》课程设计指导书
一、计算弯矩和剪力组合设计值
根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条，进行荷载组合，求M d,L/2 、M d,L/4 、V d,0 、V d L/2
M d=1.2M GK+1.4M Q1K+0.8×1.4M Q2K（其L/2截面值用于正截面配筋设计，L/4截面值用于绘制弯矩包络图用）
V d=1.2V GK+1.4VQ1K+0.8×1.4V Q2K (求出支点截面和L/2截面值，用于斜截面抗剪配筋时绘制剪力分配图用)
二、截面承载力计算
（一）截面设计
1．确定Ｔ梁翼缘的有效宽度b f′
取下列三者较小值：计算跨径的1/3
（此题b h=0）
相邻两梁间距（见任务书图）
设mm左右
判别Ｔ形截面类型
若满足则为第一类T形，否则为第二类。
2．配筋设计
第一类公式：
第二类公式：
截面复核
检查钢筋布置并求s
判别Ｔ形截面类型
若满足则为第一类T形，否则为第二类。
求截面的承载能力M u
公式同上。
三、斜截面抗剪承载力计算
（一）截面抗剪配筋设计
1．检查截面尺寸（抗剪上限复核），支点截面的剪力应满足：
kN（h0可取支点截面值）2．检查是否需要根据计算配置箍筋
当跨间某长度范围内的剪力满足（kN），（h0
可取跨中截面值）则该长度范围内仅按构造配置箍筋，即：。其余
梁段应按计算配置腹筋。
3．计算剪力的分配
按《桥规》规定剪力分配图进行剪力分配。
4．箍筋设计
由式解出
，再由求，或将代入上式求，其中可先选择、
，则，取整并满足构造要求，确定箍筋间距。
式中：为距支座为h/2处的剪力值，,和?可取支点和跨中
截面的平均值。
5．弯起钢筋及斜筋设计
按斜截面抗剪强度的构造要求初步确定弯起钢筋的位置，即：
第一排弯起钢筋的弯终点应位于支座中心截面处；以后各排弯起钢筋的弯终点应落在或超过前一排弯起钢筋弯起点截面。
各排弯起钢筋的面积：（mm2）
计算第一排弯起钢筋时，取用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部
分剪力值；
计算以后每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋弯起点处由弯起钢筋承担
的那部分剪力值。如、…按弯起钢筋弯起点的位置，由三角形相似比及
几何关系确定。
各排弯起钢筋可由主筋提供或设置专门的斜筋。
（二）斜截面抗剪承载力复核（略）
四、全梁承载能力校核及构造要求
（一）全梁承载能力校核
绘制弯矩包络图和抵抗弯矩图
（二）构造要求
1．弯起钢筋的构造要求
1）保证正截面抗弯承载力
通过承载能力图和弯矩包络图的比较来完成全梁的正截面抗弯问题。若抵抗弯矩图将弯矩包络图完全包裹住，则全梁正截面抗弯承载力满足要求。
2）保证斜截面抗剪承载力
《桥规》规定：第一排弯起钢筋的弯终点应位于支座中心截面处，以后各排弯起钢筋的弯终点应落在或超过前一排弯起钢筋弯起点截面。以保证每个截面至少有一排弯起钢筋。
3）保证斜截面抗弯承载力
（1）弯起钢筋的弯起点应设在按正截面抗弯承载力计算该钢筋的强度被充分利用的截面以外，其距离不小于；
（2）弯起钢筋与梁中轴线的交点必须在其不需要点以外。
以上两项要求可通过计算或作图来完成。
2．不需要弯起的主筋可在其理论断点外伸一定的长度（锚固长度）后截断。
（五）水平纵向钢筋和架立钢筋的确定
水平纵向钢筋面积为（0.001～0.002）bh，直径8～10mm,对称、下密上疏布置在箍筋外侧。
架立钢筋可2φ20的钢筋。
（六）裂缝宽度及变形验算
1．裂缝验算
按公式（mm）≤0.2mm
C1——考虑钢筋表面形状的系数，光面钢筋取1.4，螺纹钢筋取1
C2——考虑荷载作用的系数，短期静荷载作用，C2=1.0,长期
C3——与构件形式有关的系数，梁C3=1.0
式中：，，，
长期效应组合：
短期效应组合：
2．变形计算
1）挠度验算
短期荷载效应组合计算的跨中截面挠度为：
式中：，经计算B＝982×1012N·mm2，也可自己计
算。
长期挠度：
消除结构自重产生的长期挠度：应（L为计算
跨径）
2）是否需设置预拱度
若长期挠度，则应设置预拱度。
预拱度值为按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度之和，即：
（mm）