公路简支梁设计任务书

《混凝土梁课程设计》任务书
（公路混凝土简支梁）
一设计目的
《混凝土梁课程设计》是为土木工程专业的学生在完成专业基础必修课《混凝土结构设计原理》后安排的一个必修的实践教学环节。

通过本课程设计的锻炼，培养学生运用专业基础课（混凝土结构）的知识进行实际工程结构初步设计，使学生初步具备对桥梁结构的分析及设计能力。

本课程设计要求学生参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）的计算方法，完成普通钢筋混凝土梁的初步设计。

通过课程设计，学生要（1）熟悉公路桥规混凝土受弯构件的计算方法。

（2）了解公路桥梁的恒载和汽车荷载（作用）；荷载（作用）在梁中产生的效应；以及针对这些效应如何检算梁的安全性，并依据检算结果适当修改设计。

（3）熟悉桥梁工程图纸的表现手法和重点表现内容。

（4）增强资料查询、图纸绘制、设计说明书及计算书编写等方面的能力，巩固学生结构设计的基本概念和基础知识。

二设计基础
1 先修课程
为了完成任务书规定的内容，必须完成以下专业基础必修课
（1）《工程制图》
（2）《材料力学》、《结构力学》
（3）《混凝土结构设计原理》
2 基本要求
通过前续课程的学习，在进行本课程设计之前，学生应掌握结构受力分析，混凝土结构设计的基本原理。

了解荷载组合及相关的结构及配筋构造，掌握绘制工程图纸的相关知识。

三设计任务
1 设计名称：钢筋混凝土简支T梁/空心板梁设计
2 设计基本条件
公路钢筋混凝土简支梁桥的桥跨结构通常采用多片装配式的空心板梁或T梁，典型的横截面布置如图1所示。

沥青混凝土2cm
图1 中小跨度公路桥梁常用横截面布置示意
本次设计任务以双车道桥梁为设计背景，取其中一片梁进行设计。

由于同学目前还没有学习桥梁专业课，本次设计在荷载、截面设计、检算项目等环节进行适当简化。

（1）每个同学按给定的横断面和计算跨度（两支座中心线间的距离）进行设计。

空心板梁跨度6-13m;T梁跨度在10-18.5m。

详见附表。

（2）只考虑结构自重、桥面二期恒载、汽车荷载、汽车冲击力、人群荷载五种荷载。

（3）汽车荷载和人群荷载实际上要在横向多片梁之间进行横向分布，每片梁承担的荷载是不同的，通过计算各片梁的横向分布系数来体现。

本次设计，我们直接给定梁的横向分布系数。

（4）汽车荷载
公路－Ⅰ级
q K=10.5kN/m
P K=180kN L≤5m
P K=360kN L≥50m
5m＜L＜50m P K内插得到。

计算剪力效应时乘1.2。

要考虑活载影响线最不利布载。

（5）横向分布系数取值
本设计T梁以边梁为设计对象，空心板以中间板为设计对象，横向分布系数按下面假定取值。

空心板：汽车荷载引起的梁端剪力0.5，1/4跨、跨中弯矩0.28；
人群荷载引起的梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21；
人行道板及栏杆引起梁端剪力0，1/4跨、跨中弯矩0.21。

T梁：汽车荷载引起的梁端剪力0.33，1/4跨、跨中弯矩0.51；
人群荷载引起的梁端剪力1.22，1/4跨、跨中弯矩0.61；
人行道板及栏杆引起梁端剪力1.22，1/4跨、跨中弯矩0.40。

（6）桥面二期恒载
人行道板及栏杆：单侧7kN/m;
空心板梁桥面铺装及铰接缝自重（每片梁）：4kN/m
T梁桥面铺装（每片梁）：5kN/m
（7）汽车荷载的冲击系数
跨度6m取0.45, 跨度18.5m取0.3,中间跨度按线性内插计算。

（8）人群荷载
3kN/m2
（9）材料及使用环境
钢筋：主筋用HRB335钢筋,其他用R235钢筋
混凝土：C40
使用环境：II类，裂缝宽度限制0.2mm
（10）作用组合
承载能力极限状态检算时：
恒载作用效应的分项系数取1.2
汽车荷载（含冲击力）的分项系数取1.4
正常使用极限状态检算时：
恒载作用效应的系数取1.0
汽车荷载（不计冲击力）的系数取0.7
挠度计算中的挠度长期增长系数取1.6
3 设计内容及要求
（1）依据给定资料，对混凝土梁进行纵、横断面设计，确定主梁的主要尺寸。

（2）荷载及内力计算
根据选定的主梁形式和尺寸，确定跨中、支点、及1/4截面最不利荷载组合。

（3）主梁截面的配筋设计及检算
1）计算主梁各控制截面(L/2、L/4、支座截面)的内力。

2）对梁截面进行配筋（主筋、斜筋、箍筋）设计。

3）依据设计规范，进行截面强度和应力检算，梁体挠度和裂缝宽度的计算。

如有不满足规范情况，修改设计，继续检算，直到各项指标合格。

4）进行主梁挠度及裂缝宽度验算。

（4）桥面板配筋设计（本次不要求做，时间精力充足的同学可选作）
计算桥面板沿纵向每延米最大弯矩，进行配筋设计。

（5）绘制混凝土梁的结构图、主梁截面配筋布置图。

重点：主梁的各项检算
难点：梁截面配筋设计
4设计步骤
设计步骤基本上应按照主梁截面尺寸拟定→混凝土梁纵截面设计→主梁内力计算→截面配筋→各项指标检算→修改设计直至满足各项要求→绘制工程图纸及编写设计计算书的顺序进行。

课程设计进行中须注意以下几点。

（1） 主梁梁高在合理范围内选择，可参考标准梁高。

通常空心板的板厚为跨度的
1/15左右，T 梁的梁高为跨度的1/12左右。

（2） 内力计算时，活载要考虑冲击系数和横向荷载分布系数。

（3） 钢筋的布置要符合构造要求，计算用到的钢筋布置图要标明主要尺寸。

（4） 斜筋设计可以采用计算公式，但宜用作图法校合。

（5） 检算项目要依据相关规范的要求，不要只参考某个算例。

因为，限于篇幅，算
例往往检算项目不全。

（6） 图纸绘制要注意尺寸标注的比例、字体格式及大小等。

5相关计算公式
详见JTGD60-2004及JTGD62-2004 部分简介如下：
抗剪承载力u V
u c s v s b
V V V V =++ u cs sb V V V =+
3012330.4510)(0.7(510)sin s d u d sb s
V V a a bh f a A γθ--≤=⨯+⨯∑
最大裂缝宽度
123
30(
)
0.2810ss
fk s
d
W c c c E σρ+=+
抗弯刚度为
220()[1()]cr cr s s cr
B B M M B M M B =
+-
6 设计时间安排
12月 日 上交设计计算书及图纸。

同时进行质疑。

7分组安排
本课程设计分组详见学生分组设计名单。

8 设计依据及参考文献
（1）公路桥涵梁设计通用规范（JTG D60-2004）；
（2）公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（JTG D62-2004）；
（3）以公路规范为背景的混凝土结构设计类书籍，多为交通出版社出版的。

（4）包含公路桥梁的桥梁工程书等
四考核
1 能力培养要求
本课程设计主要培养学生在混凝土梁设计方面的实践能力。

培养学生综合应用所学知识，分析问题和解决问题的能力。

培养严肃认真的科学态度，严谨求实的工作作风。

学生完成本课程设计后，应该对相关的结构设计规范和标准图集的框架和内容有所深入了解，能够熟练运用已学的专业知识，借助结构设计规范和标准图集，独立完成混凝土梁的结构设计和计算，并绘制规范、明晰的图纸，图纸的内容能够清晰表达自己的设计思路和设计意图。

2 设计说明书的要求
按照前面所述的设计步骤，完成一份完整的混凝土梁的设计计算书，计算书所要包含的主要内容有：
2.1设计资料
2.2 混凝土梁的全长结构布置及主梁截面尺寸拟定
2.3 主梁的荷载、内力计算
2.4 主梁截面配筋计算及各项检算
3 设计图纸的要求
要求图纸能够清晰表达设计者的设计思路和设计意图，图面干净整洁，内容丰富，图面布置丰满美观，符号和标注符合制图的一般规定。

所有图纸均采用A3图纸绘制。

图纸至少包括以下内容：
混凝土梁的立（剖）面图，平（剖）面图；主梁跨中及支座截面的结构配筋图；L/2内的弯起钢筋布置图。

以上工程图纸可以手绘或计算机绘制，绘图比例自定。

4 考核方法
要求勤学好问、遵守纪律、独立完成；计算正确，书写工整。

总评成绩分为优、良、中、及格和不及格五个等级，按照计算书成绩、图纸成绩以及
质疑三个方面综合评定。

计算书占30％，图纸成绩占30％，质疑占40%。

质疑方式：当面质疑。

优：良：中：及格与不及格的比例原则上为15%：30%：30%：25%。

注意：一旦发现抄袭现象，或图纸绘制形式、内容等明显未达到制图标准和设计内容的要求，当事人没有权利获得本课程设计的学分。