渡槽設(shè)計(jì)大綱范本

1、FJD34200 FJD水利水電工程 技術(shù)設(shè)計(jì)階段渡槽設(shè)計(jì)大鋼范本 水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化信息網(wǎng)1998年12月 工程 技術(shù)設(shè)計(jì)階段渡槽設(shè)計(jì)大綱 主 編 單 位: 主編單位總工程師: 參 編 單 位: 主 要 編 寫(xiě) 人 員: 軟 件 開(kāi) 發(fā) 單 位: 軟 件 編 寫(xiě) 人 員: 勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 年 月目 次1. 引言42. 設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)范43. 基本資料44 水力計(jì)算65. 鋼筋混凝土矩形斷面槽身設(shè)計(jì)86. 鋼筋混凝土 U 形斷面槽身設(shè)計(jì)187. 鋼筋混凝土排架設(shè)計(jì)238. 重力式槽墩及槽臺(tái)設(shè)計(jì)269. 鋼筋混凝土變截面懸鏈線無(wú)鉸肋拱設(shè)計(jì)2810. 空腹變截面懸鏈線無(wú)鉸石拱設(shè)計(jì)3411.

2、鋼筋混凝土整體板式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3512. 鋼筋混凝土鉆孔樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3713. 工程量及材料量計(jì)算4314. 應(yīng)提供的設(shè)計(jì)成果431 引言提示：簡(jiǎn)要說(shuō)明：工程位置、設(shè)計(jì)規(guī)模等概況，前階段設(shè)計(jì)結(jié)論及審批意見(jiàn)，基本資料變動(dòng)情況，專題研究結(jié)論，有關(guān)會(huì)議或協(xié)議情況，對(duì)本階段設(shè)計(jì)要求及注意的問(wèn)題等。2 設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)范2.1 有關(guān)本工程的文件(1)灌區(qū)(或引水工程)初步設(shè)計(jì)書(shū)或有關(guān)本工程規(guī)劃成果的相應(yīng)資料；(2)初步設(shè)計(jì)或有關(guān)規(guī)劃成果的審查文件；(3)上級(jí)或委托單位有關(guān)本工程的批示或協(xié)議；(4)其它有關(guān)文件及會(huì)議紀(jì)要等。2.2 主要設(shè)計(jì)規(guī)范(1)SDJ 12-78 水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充規(guī)

3、定(山區(qū)、丘陵區(qū)部分)(試行)；(2)SDJ 217-87 水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(平原、濱海部分)(試行)；(3)SDJ 20-78 范本是按SDJ 20-78編寫(xiě)的，如采用新標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5057-1996，有關(guān)內(nèi)容應(yīng)作相應(yīng)修改。 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)；(4)SDJ 10-78 已有新標(biāo)準(zhǔn)DL 5073-1997。 水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)。2.3 參考規(guī)范(1)JTJ 021-89 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范；(2)JTJ 022-85 公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范；(3)JTJ 023-85 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范；(4)JTJ 024-85

4、 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范；(5)GBJ 9-87 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范。2.4 主要參考資料(1)趙文華等，渡槽，水利電力出版社，1985年；(2)趙文華等，渡槽，水利電力出版社，1989年；(3)華東水利學(xué)院等，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)下冊(cè)，水利電力出版社，1975年；(4)華東水利學(xué)院主編，水工設(shè)計(jì)手冊(cè)(第八卷)，水利電力出版社，1984年；(5)交通部公路設(shè)計(jì)院，拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)(第二版)，人民交通出版社，1971年；(6)湖南省革命委員會(huì)水利電力局，韶山灌區(qū)(第二分冊(cè))，水利電力出版社，1976年；(7)建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)編寫(xiě)組，建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1975年。3 基

5、本資料3.1 工程等別及渡槽級(jí)別根據(jù)SDJ 12-78及其補(bǔ)充規(guī)定(或SDJ 217-87)及規(guī)劃資料，本渡槽定為 等 級(jí)建筑物。3.2 設(shè)計(jì)流量及上下游渠道水力要素正常設(shè)計(jì)流量： 6.5 m3/s；加大流量： 8.1 m3/s。表3.1 渠道水力要素表項(xiàng)目上游渠道下游渠道底寬，m2.52.5內(nèi)邊坡1:11:1正常水深，m1.33加大水深，m1.50渠底高程，m8正常水位，m加大水位，m渠深，m堤頂寬左，m右，m正常流速，m/s0.863.3 渡槽長(zhǎng)度及進(jìn)出口水頭損失根據(jù)地形及規(guī)劃資料確定：槽身長(zhǎng)度：120 m；進(jìn)出口總水頭損失： m。3.4 地形資料(1)150012000地形圖。測(cè)繪范圍應(yīng)

6、滿足渡槽軸線的變更及施工場(chǎng)地布置要求。(2)對(duì)于小型渡槽，如缺大比例尺地形圖，應(yīng)測(cè)繪沿渡槽軸線的縱剖面圖及若干橫剖面圖，以及槽址處河谷縱橫剖面圖。3.5 地質(zhì)資料(1)沿渡槽軸線及軸線兩側(cè)(距軸線50 m左右)的地質(zhì)剖面圖；(2)地基土的物理力學(xué)指標(biāo)；(3)地基的基本容許承載力； 0.29 MPa；(4)地下水位高程： m；(5)對(duì)河谷兩岸岸坡穩(wěn)定性及其它有關(guān)工程地質(zhì)條件的評(píng)價(jià)與建議等。3.6 地震烈度(1)基本烈度根據(jù)國(guó)家地震部門(mén)提供資料，本渡槽所在地區(qū)的地震基本烈度為 度。(2)設(shè)計(jì)烈度根據(jù)SDJ 10-78規(guī)定，本渡槽工程的設(shè)計(jì)烈度為 度。3.7 水文氣象資料(1)槽址處河槽水文資料：設(shè)

7、計(jì)洪水重現(xiàn)期： a；校核洪水重現(xiàn)期： a；設(shè)計(jì)洪水流量： m3/s；校核洪水流量： m3/s。設(shè)計(jì)洪水位： m；校核洪水位： m；設(shè)計(jì)洪水流速： m/s；校核洪水流速： m/s。(2)基本風(fēng)壓： kNm2。(3)多年月平均氣溫及最高、最低氣溫：表3.2 多年月平均氣溫表 單位：月 份123456789101112多年月平均氣溫最高氣溫： ；最低氣溫： 。(4)最大凍土深度： m。3.8 建筑材料提示：(1)砂料、石料及混凝土骨料的儲(chǔ)量、質(zhì)量、產(chǎn)地及開(kāi)采運(yùn)輸條件；(2)鋼材、水泥、木材的供應(yīng)情況。3.9 交通要求提示：(1)槽上順槽身方向的交通要求及荷載標(biāo)準(zhǔn)；(2)槽上橫跨槽身(渡槽進(jìn)出口)的交

8、通要求及荷載標(biāo)準(zhǔn)；(3)槽下河道有無(wú)交通要求及要求的凈空高度。4 水力計(jì)算4.1 水力計(jì)算的基本步驟4.1.1 渡槽進(jìn)出口總水頭損失已定情況下的水力計(jì)算步驟(1)擬定槽身縱坡及相應(yīng)的沿程水頭損失Z3=iL，L為槽身長(zhǎng)；(2)計(jì)算確定槽身寬度B(槽內(nèi)水深h一般為給定值)；(3)根據(jù)槽身寬度B計(jì)算渡槽進(jìn)口水面降落值Z1；(4)根據(jù)進(jìn)口水面降落Z1確定出口水面回升值Z2；(5)計(jì)算渡槽進(jìn)出口總水頭損失Z；(6)如Z小于已定的總水頭損失值，則加大槽身縱坡，反之則減小槽身縱坡，重復(fù)(1)(5)步驟，直至Z與已定總水頭損失值相等時(shí)為止；(7)根據(jù)最后確定的槽身縱坡、過(guò)水?dāng)嗝婕斑M(jìn)出口水頭損失，確定進(jìn)出口槽底

9、高程及相應(yīng)的水面高程。4.1.2 渡槽進(jìn)出口總水頭損失未限定情況下的水力計(jì)算步驟(1)給定槽身縱坡i及水深h(或給定槽身寬度B及水深h)，相應(yīng)Z3=iL；(2)計(jì)算確定槽身寬度B(如給定槽身過(guò)水?dāng)嗝?，則計(jì)算確定槽身縱坡i及相應(yīng)的Z3=iL)；(3)根據(jù)槽身寬度B計(jì)算進(jìn)口水面降落值Z1；(4)根據(jù)進(jìn)口水面降落Z1確定出口水面回升值Z2；(5)計(jì)算渡槽進(jìn)出口總水頭損失Z；(6)確定進(jìn)出口槽底高程及相應(yīng)水面高程。4.2 槽身水力計(jì)算(1)在槽身水力計(jì)算中，槽內(nèi)水深多為給定值，一般略小于上下游渠道水深，必要時(shí)也可等于或略大于上下游渠道水深。(2)槽身水力計(jì)算采用明渠均勻流公式：Q=AR2/3i1/2/

10、n (4.1)式中：Q設(shè)計(jì)流量，m3/s；A槽身過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2；R水力半徑，m；i槽身縱坡；n糙率系數(shù)，混凝土槽身一般采用n=0.0130.014。4.3 總水頭損失計(jì)算(1)渡槽進(jìn)口流態(tài)與淹沒(méi)的開(kāi)敞式水閘相似，一般按淹沒(méi)式寬頂堰流量公式計(jì)算進(jìn)口水面降落值：Z1=Q2/(2g22A2)-V21/2g (4.2)式中：Z1進(jìn)口水面降落，m；側(cè)收縮系數(shù)，一般可采用0.95；流速系數(shù)，一般可采用0.95；V1上游渠道流速，m/s；g重力加速度。(2)出口水面回升Z2值一般根據(jù)進(jìn)口水面降落按下式計(jì)算：Z2=Z1/3 (4.3)(3)槽身沿程損失Z3計(jì)算：Z3=iL (4.4)式中：i槽身縱坡；L槽

11、身長(zhǎng)度。(4)槽身進(jìn)出口總水頭損失Z按下式計(jì)算：Z=Z1-Z2+Z3 (4.5)5 鋼筋混凝土矩形斷面槽身設(shè)計(jì)提示：(1)槽身過(guò)水?dāng)嗝嫔顚挶龋话悴捎胔/B=0.60.8。對(duì)于大流量的多縱梁式矩形槽，深寬比則不受經(jīng)驗(yàn)尺寸的限制。(2)槽身跨徑及支承型式(簡(jiǎn)支或雙懸臂)根據(jù)流量大小、地形地質(zhì)及施工條件等因素確定。簡(jiǎn)支梁式渡槽的跨徑一般為10 m15 m；雙懸臂梁式渡槽每節(jié)槽身長(zhǎng)度一般為20 m30 m，可根據(jù)實(shí)際情況布置為等跨雙懸臂式、等彎矩雙懸臂式或不等跨不等彎矩雙懸臂式。(3)槽身側(cè)墻及底板厚度，應(yīng)滿足強(qiáng)度及抗裂要求，由應(yīng)力分析確定。側(cè)墻一般兼作縱梁，還應(yīng)滿足縱向穩(wěn)定要求。對(duì)于帶橫桿的矩形槽

12、，側(cè)墻厚度t與墻高H之比值一般為t/H=1/121/16；對(duì)于無(wú)橫桿加肋式槽身，墻厚可適當(dāng)減小，但一般不小于15 cm；對(duì)于無(wú)橫桿無(wú)肋式槽身，側(cè)墻應(yīng)適當(dāng)加厚，一般采用變厚度，墻頂厚度一般不小于15 cm。槽底板厚度一般采用與側(cè)墻底部厚度相同，對(duì)于多縱梁式槽身，底板厚度可小于側(cè)墻底部厚。側(cè)墻與底板交接處加設(shè)補(bǔ)角，補(bǔ)角寬及高一般為20 cm30 cm。(4)帶橫桿矩形槽的橫桿間距采用1.5 cm2.5 m，截面邊長(zhǎng)為20 cm左右。(5)槽身縱向在支承處一般加設(shè)橫肋，以改善支座處的受力情況，肋寬約等于側(cè)墻厚度，肋凈厚等于或略大于肋寬。(6)無(wú)橫桿加肋式槽身的橫肋間距，應(yīng)滿足側(cè)墻及槽底板成為雙向板的

13、要求。側(cè)墻高H與肋距L1的比值H/L1及槽底板寬B與肋距L1的比值B/L1一般采用1.02.0。肋寬一般不小于側(cè)墻及槽底板厚，肋凈厚一般等于或略大于肋寬。如欲使側(cè)墻及槽底板均成為四邊固定支承板，側(cè)墻頂部及底部需局部加厚，并要求側(cè)墻頂部、底部及肋的剛度應(yīng)大于8倍板的剛度。(7)無(wú)橫桿矩形槽的側(cè)墻頂部一般設(shè)置外伸人行道懸臂板，板厚6 cm10 cm，板寬70 cm100 cm。帶橫桿的槽身人行道板一般擱置于橫桿上。(8)箱形槽身的側(cè)墻、頂板及底板多采用等厚，厚度一般不小于30 cm。(9)側(cè)墻超高根據(jù)流量大小及總體規(guī)劃要求確定，一般等于或略小于上下游渠道超高。5.1 槽身結(jié)構(gòu)尺寸擬定5.2 無(wú)橫桿

14、無(wú)肋斷面槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算5.2.1 計(jì)算參數(shù)(1)支承型式(簡(jiǎn)支或雙懸臂)： ；(2)每節(jié)槽身長(zhǎng)： m；(3)中跨凈跨長(zhǎng)： m；(4)懸臂段長(zhǎng)： m；(5)槽身凈寬： m；(6)底板厚： m；(7)側(cè)墻高： m；(8)側(cè)墻頂厚： m；(9)側(cè)墻底厚： m；(10)人行道懸臂板寬： m；懸臂板平均厚： m；(11)槽內(nèi)設(shè)計(jì)水深： m；槽內(nèi)校核水深： m；(12)人群荷載： kN/m2；(13)槽身混凝土標(biāo)號(hào)： ；(14)鋼筋混凝土容重： kN/m3；(15)混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度： MPa；(16)混凝土抗裂設(shè)計(jì)強(qiáng)度： MPa；(17)混凝土彎曲抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度： MPa；(18)鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度： MPa

15、；(19)截面抵抗矩的塑性系數(shù)： ；(20)安全系數(shù)見(jiàn)表5.1。表5.1 安全系數(shù)荷載組合鋼筋混凝土受彎鋼筋混凝土抗裂鋼筋混凝土斜截面受剪基本荷載組合特殊荷載組合5.2.2 橫向計(jì)算側(cè)墻按底部為固端的懸臂板計(jì)算；底板按兩端以豎向支承鏈桿支承于側(cè)墻底部的板計(jì)算，除承受水重及自重作用外，兩端還作用有側(cè)墻傳來(lái)的端彎矩及軸向拉力。5.2.2.1 側(cè)墻計(jì)算(1)側(cè)墻底部最大彎矩MA按下式計(jì)算：MA=h3/6+M0 (5.1)式中：水的容重；h水深，設(shè)計(jì)情況時(shí)用設(shè)計(jì)水深，校核情況時(shí)用校核水深；M0槽頂荷載(人行道板重及人群荷載等)對(duì)側(cè)墻底部中心產(chǎn)生的力矩。(2)側(cè)墻鋼筋計(jì)算時(shí)可不計(jì)軸向力影響，近似按受彎構(gòu)

16、件計(jì)算配置受力筋。(3)側(cè)墻臨水面均受拉，應(yīng)滿足抗裂要求，按下式驗(yàn)算抗裂：KfMRfW0 (5.2)式中：M計(jì)算彎矩；W0換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩；Kf抗裂安全系數(shù)；塑性系數(shù)；提示：抗裂驗(yàn)算不能滿足要求時(shí)，需加大側(cè)墻厚度或提高混凝土標(biāo)號(hào)重新計(jì)算。Rf混凝土抗裂設(shè)計(jì)強(qiáng)度。5.2.2.2 底板計(jì)算(1)底板軸向拉力NA按下式計(jì)算：NA=h2/2 (5.3)(2)距底板左端距離為x的截面彎矩Mx按下式計(jì)算：Mx=qx(b-x)/2-MA-NAt3/2 (5.4)(3)底板跨中彎距Mc按下式計(jì)算：Mc=qb2/8-MA-NAt3/2 (5.5)式中：b底板計(jì)算跨度，b=B+t2，B為槽身凈寬；t2

17、為側(cè)墻底厚；q均布荷載，水重及底板自重之和，q=h+ht3，t3為底板厚；h混凝土容重；其余符號(hào)同前。(4)底板跨中最大彎矩發(fā)生在槽內(nèi)水深等于槽半寬即h=B/2時(shí)，因此式(5.5)中q的水重部分為B/2，相應(yīng)軸向力NA=B2/8。(5)底板鋼筋按偏心受拉構(gòu)件計(jì)算配置。兩端以補(bǔ)角邊緣截面作為控制截面計(jì)算配置底板頂層受力筋。式(5.4)中q的水重部分及式(5.3)中的h，在設(shè)計(jì)情況時(shí)用設(shè)計(jì)水深，校核情況時(shí)用校核水深。底板底層受力筋以跨中截面作為控制條件進(jìn)行計(jì)算。(6)按下式分別驗(yàn)算底板兩端(頂面)及跨中(底面)抗裂要求：KfN(RfW0)/(e0W0/A0) (5.6)式中：N軸向拉力；A0換算截

18、面面積；e0偏心距，e0=M/N；其余符號(hào)同前。5.2.2.3 人行道板計(jì)算人行道板一般為支承在側(cè)墻頂部的外伸懸臂板，按受彎構(gòu)件計(jì)算配置面層受力筋。5.2.3 縱向計(jì)算5.2.3.1 計(jì)算假定(1)計(jì)算荷載按均布荷載考慮。均布荷載q包括槽身自重、水重及人群荷載等。設(shè)計(jì)情況時(shí)水重按設(shè)計(jì)水深考慮，校核情況時(shí)水重按校核水深考慮。(2)根據(jù)支承方式，縱向結(jié)構(gòu)分為簡(jiǎn)支梁式及三種雙懸臂梁式(等跨雙懸臂梁式、等彎矩雙懸臂梁式和不等跨不等彎矩雙懸臂梁式)。等跨雙懸臂及等彎矩雙懸臂的懸臂段計(jì)算長(zhǎng)分別為0.5 l及0.354 l，l為中跨計(jì)算跨徑。(3)根據(jù)槽身橫斷面布置型式，鋼筋計(jì)算及抗裂校核均近似采用工字形計(jì)

19、算截面。計(jì)算截面的梁肋寬為2倍側(cè)墻厚，上翼緣及下翼緣的計(jì)算寬度按規(guī)范采用。如人行道懸臂板與底板相比寬度及厚度均較小時(shí)，計(jì)算截面可不考慮上翼緣作用，即按倒T形截面計(jì)算。(4)縱向受力鋼筋按受彎構(gòu)件計(jì)算配置。側(cè)墻較高時(shí)，需沿側(cè)墻高配置912的縱向構(gòu)造筋，間距30 cm左右。5.2.3.2 內(nèi)力計(jì)算(1)簡(jiǎn)支梁式內(nèi)力按下式計(jì)算：跨中彎矩 M=ql2/8 (5.7)支座剪力 Q=ql/2 (5.8)式中：q均布荷載；l計(jì)算跨徑，l=1.05 l0，l0為凈跨。(2)等彎矩雙懸臂梁式內(nèi)力按下式計(jì)算：跨中及支座彎矩 M=0.0625 ql2 (5.9)支座兩側(cè)剪力 Q1=0.5 ql (5.10)Q2=0

20、.354 ql (5.11)式中：符號(hào)同前。(3)等跨雙懸臂梁式內(nèi)力按下式計(jì)算：支座彎矩 M=ql2/8 (4.12)支座兩側(cè)剪力 Q1=Q2=0.5 ql (4.13)式中：符號(hào)同前。(4)不等跨不等彎矩雙懸臂梁式內(nèi)力按下式計(jì)算：跨中彎矩 M=ql2/8-ql2s/2 (5.14)支座彎矩 M=ql2s/2 (5.15)支座兩側(cè)剪力 Q1=0.5 ql (5.16)Q2=qls (5.17)式中：ls懸臂段計(jì)算長(zhǎng)；其余符號(hào)同前。5.2.3.3 斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算(1)計(jì)算截面應(yīng)滿足如下要求：KQ0.3 Rabh0 (5.18)式中：Q剪力；K斜截面受剪強(qiáng)度安全系數(shù)；Ra混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；b

21、計(jì)算截面梁肋寬，即2倍側(cè)墻厚；提示：如不能滿足式(5.18)要求，應(yīng)增加側(cè)墻厚度或提高混凝土標(biāo)號(hào)。h0計(jì)算截面的有效高度。(2)計(jì)算截面符合下列要求時(shí)不需驗(yàn)算斜截面強(qiáng)度：KQ0.07 Rabh0 (5.19)式中：符號(hào)同前。(3)不設(shè)彎起鋼筋時(shí)，斜截面抗剪強(qiáng)度應(yīng)滿足下列要求：KQQkh (5.20)Qkh=0.07 Rabh0+1.5 RgAkh0/s (5.21)式中：Qkh斜截面上受壓區(qū)混凝土及側(cè)墻豎向鋼筋的抗剪強(qiáng)度；Ak配置在同一截面內(nèi)的豎向鋼筋面積。側(cè)墻橫向計(jì)算配置的橫向受力筋不能兼做承受主拉應(yīng)力的鋼筋，因此Ak應(yīng)為在所需截面配置在側(cè)墻內(nèi)外側(cè)或墻內(nèi)的附加豎筋；s順槽向附加豎筋的間距；R

22、g豎筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度；其余符號(hào)同前。(4)配置彎起鋼筋時(shí)，斜截面抗剪強(qiáng)度應(yīng)滿足下列要求：KQQkh+0.8 RaAwsin (5.22)式中：Aw配置在同一彎起平面內(nèi)的彎起鋼筋截面面積；彎起鋼筋與縱軸線的夾角；其余符號(hào)同前。5.2.3.4 抗裂驗(yàn)算(1)正截面抗裂按式(5.2)驗(yàn)算。(2)斜截面抗裂按下式驗(yàn)算：KfzlRf (5.23)zl=3 Q/(2bh) (5.24)式中：zl最大主拉應(yīng)力；b2倍側(cè)墻厚；h包括底板厚在內(nèi)的側(cè)墻高；Q剪力。5.3 帶橫桿無(wú)肋斷面槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算5.3.1 計(jì)算參數(shù)計(jì)算所需參數(shù)與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同(見(jiàn)5.2.1)。帶橫桿無(wú)肋斷面的人行道板一般擱置在橫桿上。結(jié)構(gòu)布置時(shí)需

23、確定橫桿間距及截面尺寸。5.3.2 橫向計(jì)算側(cè)墻與底板連接處為剛性結(jié)點(diǎn)，側(cè)墻頂部與橫桿的連接近似按鉸接考慮。5.3.2.1 內(nèi)力計(jì)算(1)槽頂荷載產(chǎn)生的彎矩對(duì)側(cè)墻及底板最大彎矩值影響很小(1 )，計(jì)算中可忽略不計(jì)。(2)側(cè)墻底部彎矩按下列公式計(jì)算：MA=MF-(MF-qb2/12) (5.25)MF=(h3/24)4-3h/H+3(h/H)2/5 (5.26)=(3I1/H)/(3I1/H+2I2/b) (5.27)式中：MA側(cè)墻底部彎矩。MA為正時(shí)側(cè)墻內(nèi)側(cè)受拉；MF側(cè)水壓作用的固端彎矩，當(dāng)水深按滿槽(h=H)考慮時(shí)，MF=H3/15；h槽內(nèi)水深；水的容重；H側(cè)墻高；b底板計(jì)算跨度，b=B+t

24、2；q均布荷載，水重及底板自重之和，q=h+ht3；h混凝土容重；I1側(cè)墻截面慣性矩，I1=t32/12；I2底板截面慣性矩，I2=t33/12；t2側(cè)墻厚，變截面時(shí)采用平均厚；t3底板厚。(3)水面以下側(cè)墻距底部為y的截面彎矩按下式計(jì)算：My=MA/H-h3/(6H)(H-y)+(h-y)3/6 (5.28)式中：符號(hào)同前，My為正時(shí)側(cè)墻內(nèi)側(cè)受拉。(4)側(cè)墻跨間最大負(fù)彎矩發(fā)生在距墻底為y0處，y0按下式計(jì)算：y0=h-4h3/(3H)-8MA/(H)1/2/2 (5.29)提示：如4h3/(3H)-8MA/(H)0，表示側(cè)墻無(wú)負(fù)彎矩，即側(cè)墻外側(cè)不產(chǎn)生拉應(yīng)力。(5)底板兩端彎矩與側(cè)墻底部彎矩相

25、等。距底板左端為x的截面彎矩Mx及底板跨中最大負(fù)彎矩Mc(底板底面受拉)分別按下列公式計(jì)算：Mx=MA-qx(b-x)/2 (5.30)Mc=MA-qb2/8 (5.31)式中：符號(hào)同前。(6)底板軸向拉力NA按下式計(jì)算：NA=h2/2-h3/(6H)+MA/H (5.32)提示：側(cè)墻與底板剛度相同時(shí)，如水深h與板跨b之比值h/b0.7時(shí)，橫桿為壓桿，側(cè)墻底部彎矩MA大于無(wú)橫桿無(wú)肋斷面的墻底彎矩，也就是說(shuō)當(dāng)側(cè)墻高H與槽身凈寬B之比值H/B0.7時(shí)，在滿槽及任何水深情況下，側(cè)墻底部彎矩均大于無(wú)橫桿無(wú)肋斷面的墻底彎矩。因此，如在H/B0.7的情況下設(shè)置橫桿，對(duì)側(cè)墻受力并不有利，而對(duì)減小底板跨中彎矩

26、有利。式中：符號(hào)同前。5.3.2.2 鋼筋計(jì)算配置與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同。側(cè)墻鋼筋計(jì)算時(shí)可不計(jì)軸向力影響，近似按受彎構(gòu)件計(jì)算。底板鋼筋按偏心受拉構(gòu)件計(jì)算。5.3.2.3 側(cè)墻及底板抗裂驗(yàn)算與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同(見(jiàn)5.2.2)。5.3.2.4 橫桿計(jì)算(1)橫桿軸向力N按下式計(jì)算：N=h3/(6H)-MA/HS (5.33)式中：S橫桿間距；其余符號(hào)同前。軸向力N值以拉力為正。(2)橫桿除承受軸向力外，還承受橫桿自重及人行道板傳來(lái)荷載，按單跨固端梁計(jì)算兩端及跨中彎矩。(3)按偏心受拉或偏心受壓構(gòu)件計(jì)算配置鋼筋。5.3.3 縱向計(jì)算縱相計(jì)算與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同。擱置于橫桿上的人行道板一般為簡(jiǎn)支預(yù)制板

27、，因此縱向計(jì)算截面為無(wú)上翼緣的倒T形截面。5.4 箱形斷面槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算5.4.1 計(jì)算參數(shù)計(jì)算所需參數(shù)與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同(見(jiàn)5.2.1)。5.4.2 橫向計(jì)算5.4.2.1 彎矩計(jì)算提示：箱形斷面為一閉合框架，利用截面與荷載的對(duì)稱性，可取一半框架采用彎矩分配法列表進(jìn)行彎矩計(jì)算。一般在側(cè)墻頂、底兩結(jié)點(diǎn)各進(jìn)行兩次彎矩分配即可滿足精度要求。5.4.2.2 軸向力計(jì)算(1)底板軸向拉力NA按下式計(jì)算：NA=h3/(6H)-(MA+MB)/H (5.34)式中：MA側(cè)墻底端彎矩；MB側(cè)墻頂端彎矩；H側(cè)墻高；h水深；水的容重。軸向力以拉力為正。(2)頂板軸向力NB按下式計(jì)算：NB=h2/2-NA (5.

28、35)式中：符號(hào)同前。5.4.2.3 鋼筋計(jì)算配置與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同。側(cè)墻鋼筋可不計(jì)軸向力影響，近似按受彎構(gòu)件計(jì)算。底板鋼筋按偏心受拉構(gòu)件計(jì)算。頂板鋼筋按偏心受拉或偏心受壓構(gòu)件計(jì)算(大約在水深與板跨之比值h/B0.65時(shí)，頂板軸向力為壓力)。5.4.2.4 側(cè)墻、頂板及底板抗裂驗(yàn)算與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同(見(jiàn)5.2.2)。5.4.3 縱向計(jì)算縱向計(jì)算與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同(見(jiàn)5.2.3)?？v向計(jì)算截面為工字形截面，當(dāng)頂板與底板厚度相同時(shí)，上下翼緣等寬。5.5 無(wú)橫桿加橫肋斷面槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算5.5.1 計(jì)算參數(shù)(1)肋凈距： m；(2)肋寬： m；(3)底肋凈厚： m；(4)側(cè)肋頂凈厚： m；(5)側(cè)

29、肋底凈厚： m；(6)墻頂加厚段(頂梁)高： m；其余計(jì)算所需參數(shù)與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同(見(jiàn)5.2.1)。5.5.2 橫向計(jì)算5.5.2.1 側(cè)墻彎距計(jì)算(1)根據(jù)墻頂局部加厚段的結(jié)構(gòu)尺寸，側(cè)墻可按底和兩端三邊固定、頂邊自由，或三邊固定、頂邊簡(jiǎn)支，或四邊固定的雙向板計(jì)算。(2)在確定橫肋間距時(shí)，一般將肋間方向布置為雙向板的短邊。(3)計(jì)算跨徑確定如下：橫向 b0.1 l0時(shí)，l1=l0+b (5.36)b0.1 l0時(shí)，l1=1.1 l0豎向 (t3+d)/20.1(H-d/2)時(shí)，H1=H+(t3-d)/2 (5.37) (t3+d)/20.1(H-d/2)時(shí)，H1=1.1H-0.55d式中：

30、l1橫向計(jì)算跨徑；l0橫肋凈距；b肋寬；H1豎向計(jì)算跨徑；t3底板厚；d墻頂加厚段高度。(4)計(jì)算荷載按滿槽三角形水壓力考慮：q1=H1 (4.38)式中：符號(hào)同前。(5)彎矩計(jì)算根據(jù)板的支承情況，分別查建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)表4-26(三邊固定頂邊自由)，或表421(三邊固定頂邊簡(jiǎn)支)，或表4-22(四邊固定)，計(jì)算各控制點(diǎn)(見(jiàn)各表附圖)彎距。泊桑比采用=1/6。5.5.2.2 底板彎矩計(jì)算(1)底板按四邊固定板計(jì)算。計(jì)算跨徑確定如下：橫向計(jì)算跨徑與側(cè)墻相同。豎向 t20.1 B時(shí)，l2=B+t2 (5.39)t20.1 B時(shí)，l2=1.1B式中：B槽身凈寬；t2側(cè)墻底部厚。(2)計(jì)算均布荷載

31、為：q2=h+ht3 (5.40)式中：h水深；t3底板厚；其余符號(hào)同前。(3)彎距計(jì)算各控制點(diǎn)彎距查建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)表4-4計(jì)算。5.5.2.3 橫肋內(nèi)力計(jì)算(1)橫肋為一矩形敞口框架結(jié)構(gòu)，框架立柱截面為側(cè)肋與側(cè)墻組成的T形截面，框架底梁截面為底肋與底板組成的T形截面。T形截面的翼緣寬度按水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表15規(guī)定確定。(2)框架立柱高采用側(cè)墻高，底梁計(jì)算跨徑采用與底板豎向計(jì)算跨徑相同。(3)框架承受橫肋間距l(xiāng)1范圍內(nèi)的荷載，其值為：q3=hl1 (5.41)q4=(h+ht3)l1 (5.42)式中：q3立柱承受三角形水壓；q4底梁承受均布荷載；其余符號(hào)同前。(4)彎矩計(jì)算與

32、無(wú)橫桿無(wú)肋斷面的橫向計(jì)算相同(見(jiàn)5.2.2)。計(jì)算底梁彎距時(shí)，跨中最大彎距同樣應(yīng)按水深為半槽時(shí)的水深(h=B/2)計(jì)算。(5)底梁軸向力NA按下式計(jì)算：NA=h2l1/2 (5.43)5.5.2.4 鋼筋計(jì)算(1)側(cè)墻及底板鋼筋，根據(jù)各控制點(diǎn)彎距按受彎構(gòu)件計(jì)算配置。(2)側(cè)肋鋼筋按翼緣位于受拉區(qū)的T形截面受彎構(gòu)件計(jì)算。所需受力筋布置在翼緣計(jì)算寬度范圍內(nèi)的側(cè)墻內(nèi)側(cè)。(3)底肋鋼筋按T形截面偏心受拉構(gòu)件計(jì)算。兩端所需受拉鋼筋布置在翼緣計(jì)算寬度范圍內(nèi)的底板頂層，跨中所需鋼筋集中布置在肋的底層。5.5.2.5 抗裂驗(yàn)算(1)側(cè)墻與底板均按受彎構(gòu)件驗(yàn)算抗裂，計(jì)算公式同式(5.2)。(2)側(cè)肋按受彎構(gòu)件式

33、(5.2)驗(yàn)算抗裂。底肋按偏心受拉構(gòu)件式(5.6)驗(yàn)算抗裂。式中A0及W0均按相應(yīng)的T形截面計(jì)算。5.5.3 縱向計(jì)算縱向計(jì)算與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面相同，見(jiàn)5.2.3。5.6 多縱梁斷面槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算5.6.1 結(jié)構(gòu)布置(1)多縱梁斷面適用于大流量的寬淺式槽身。一般不帶橫桿，可加橫肋或不加橫肋。(2)縱梁間距一般為1.5 m3 m，梁高及梁寬不小于底板厚。(3)其余結(jié)構(gòu)尺寸的擬定見(jiàn)5.1。5.6.2 計(jì)算參數(shù)(1)縱梁凈高： m；(2)縱梁寬： m；(3)縱梁凈距： m；其余計(jì)算所需參數(shù)見(jiàn)5.2.1及5.5.1。5.6.3 橫向計(jì)算5.6.3.1 側(cè)墻計(jì)算(1)無(wú)橫肋時(shí)，側(cè)墻計(jì)算與無(wú)橫桿無(wú)橫肋斷面相同

34、，見(jiàn)5.2.2.1。(2)加橫肋時(shí)，側(cè)墻計(jì)算與無(wú)橫桿加橫肋斷面相同，見(jiàn)5.5.2。5.6.3.2 底板計(jì)算(1)底板按支承于縱梁的單向連續(xù)板計(jì)算。(2)底板兩端承受由側(cè)墻傳來(lái)的端彎距MA及軸向拉力NA，其值按式(5.5)及式(5.3)計(jì)算。(3)無(wú)橫肋時(shí)，各支座彎距M1及各跨中彎距M2按下式計(jì)算：M1=1qL2-MA (5.44)M2=2qL2-MA (5.45)式中：1、2為各支座彎距和各跨中彎矩的彎距系數(shù)，由建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)或其它有關(guān)手冊(cè)的彎距系數(shù)表查??；q均布荷載，水重及底板自重之和，q=h+ht3；L計(jì)算跨徑，L=1.1l，l為縱梁凈距；其余符號(hào)同前。彎距符號(hào)以底板底面受拉為正，頂

35、面受拉為負(fù)。(4)加橫肋時(shí)，側(cè)墻傳來(lái)的端彎距及軸向拉力由橫肋框架的T形截面底梁承受(見(jiàn)5.5.2.3)，按式(5.44)及式(5.45)計(jì)算支座及跨中彎距時(shí)不計(jì)MA值。(5)無(wú)橫肋時(shí)，底板按偏心受拉構(gòu)件計(jì)算配置鋼筋及按式(5.6)驗(yàn)算抗裂。(6)加橫肋時(shí)，底板按受彎構(gòu)件計(jì)算配置鋼筋及按式(5.2)驗(yàn)算抗裂。5.6.4 縱向計(jì)算(1)縱向計(jì)算與無(wú)橫桿無(wú)肋斷面基本相同(見(jiàn)5.2.3)，不同者為側(cè)墻與各縱梁共同作用，承受縱向彎距。各自承受彎距的比例可根據(jù)斷面布置尺寸具體確定。(2)側(cè)墻部分及縱梁部分的計(jì)算截面分別為工字形及T形。側(cè)墻計(jì)算截面的肋寬為2倍側(cè)墻厚，下翼緣的寬度按規(guī)范規(guī)定及所分擔(dān)的彎距值確

36、定。底部縱梁計(jì)算截面的肋寬為各縱梁寬之和，翼緣寬為底板總寬減去縱梁計(jì)算截面的下翼寬度。(3)槽身跨中為底部受拉，抗裂不滿足要求時(shí)，再計(jì)算裂縫寬度，要求最大裂縫寬度應(yīng)不超過(guò)規(guī)范允許值。6 鋼筋混凝土U形斷面槽身設(shè)計(jì)6.1 槽身結(jié)構(gòu)尺寸擬定及計(jì)算參數(shù)6.1.1 槽身結(jié)構(gòu)尺寸擬定(1)槽身凈寬2R0及凈深(R0f)由水力計(jì)算確定。提示：槽身的深寬比一般采用：(R0f)/(2R0)=0.70.9。(2)渡槽跨徑及支承形式(簡(jiǎn)支或雙懸臂)根據(jù)流量大小、地形地質(zhì)及施工條件等因素確定。對(duì)于近似按梁理論計(jì)算的形薄殼槽身，要求跨寬比l0/(2R0)3。提示：各部位尺寸根據(jù)槽寬按下述關(guān)系式確定：t=(1/101/

37、15)R0f=(0.40.8)R0a=(1.52.5)tb=(12)tc=(12)t(3)槽身橫截面型式參見(jiàn)參考資料3圖15-43a，各部位尺寸根據(jù)槽寬確定。提示：加厚部分的尺寸如下：d0=(0.50.6)R0t0=(11.5)t為了加大縱向剛度及滿足抗裂要求，必要時(shí)可適當(dāng)加厚槽底。(4)槽頂橫桿間距1 m3 ，邊長(zhǎng)15 cm20 cm。(5)槽身支座處設(shè)端肋，肋寬30 cm左右，肋中截面高(包括槽壁厚)為(56)t。6.1.2 計(jì)算參數(shù)(1)支承型式(簡(jiǎn)支或雙懸臂)： ；(2)每節(jié)槽身長(zhǎng)：l= m；(3)計(jì)算跨長(zhǎng)：l0= m；(4)槽壁厚：t= cm；(5)槽殼內(nèi)半徑：R0= cm；(6)槽

38、殼直段高：f= cm；(7)槽頂加厚部分(頂梁)尺寸：a= cm；b= cm；c= cm；(8)槽底加厚部分尺寸：t0= cm；d0= cm；s0= cm；(9)園心至橫桿中心高：h= cm；(10)園心至水面高：設(shè)計(jì)水深時(shí)，h1= cm；校核水深時(shí)，h1= cm；(11)橫桿間距： m；橫桿截面尺寸(寬高)； cm；(12)人行便橋板尺寸(寬高)： cm；(13)端肋寬： cm；端肋跨中截面高： cm；端肋計(jì)算跨徑： cm；(14)人群荷載： kN/m2；(15)槽身混凝土標(biāo)號(hào)： ；(16)鋼筋混凝土容重： kN/m3；(17)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：軸心抗壓Ra= MPa；彎曲抗壓Rw= MPa；

39、抗裂Rf= MPa；(18)鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度：Rg= N/cm2；(19)安全系數(shù)見(jiàn)表6.1。表6.1 安全系數(shù)荷載組合鋼筋混凝土受彎鋼筋混凝土抗裂混凝土受拉基本荷載組合特殊荷載組合6.2 槽身縱向計(jì)算6.2.1 槽殼截面重心及慣性矩計(jì)算槽殼截面重心軸位置及截面慣性矩按下列公式計(jì)算：y1=Aiyi/A (6.1) y2=H-y1 (6.2) K=y1-f (6.3)I=Aiy2+Ii (6.4)式中：y1截面重心軸至槽頂距離；y2截面重心軸至槽底距離；K截面重心軸至槽殼園心軸距離；I截面慣性矩；Ai槽殼各分塊面積；yi各分塊面積重心至槽頂距離；A各分塊面積總和；H槽殼總高；f槽殼直段高；y各分塊重

40、心至截面重心軸距離，y=y1-yi；Ii各分塊面積對(duì)自身重心軸的慣性矩。提示：槽殼截面重心及慣性矩列表計(jì)算。6.2.2 荷載及其組合作用于槽殼的均布荷載q包括槽身自重、人群荷載及水重。按設(shè)計(jì)水深考慮水重時(shí)為基本荷載組合；按校核水深考慮水重時(shí)為特殊荷載組合。一般控制條件多為校核水深情況。6.2.3 縱向應(yīng)力計(jì)算及抗裂校核(1)按下式計(jì)算最大拉應(yīng)力：=My2/I (6.5)式中：最大拉應(yīng)力；M跨中(簡(jiǎn)支時(shí))或跨中及支座處(雙懸臂支承時(shí))彎矩；其余符號(hào)同前。(2)按下式驗(yàn)算抗裂：Rf/KZ，需在靠近支座附近的L槽段配置附加的橫向鋼筋，L=l01-Rf/(KZZl)/2。需附加橫向鋼筋承受的主拉應(yīng)力K

41、為：K=0.775Zl (.12)附加橫向鋼筋的直徑及間距按下式確定：KnaKRg/(SbK) (.13)式中：aK每根鋼筋面積；S鋼筋間距；n在槽壁內(nèi)外側(cè)對(duì)稱布置環(huán)向筋時(shí)，n=4；僅在槽壁一側(cè)布置環(huán)向筋時(shí)，n=2；b槽壁總厚，b=2t；其余符號(hào)同前。(4)在槽殼橫向配筋計(jì)算中，由于構(gòu)造需要，一般在槽壁兩側(cè)均布置環(huán)向鋼筋，其中上部的內(nèi)側(cè)鋼筋及下部的外側(cè)鋼筋不承受橫向拉應(yīng)力，可用來(lái)承受斜截面上的主拉應(yīng)力，在這種情況下用式(6.13)驗(yàn)算時(shí)，式中n=2。6.4.2 斜截面抗裂驗(yàn)算斜截面應(yīng)滿足下列抗裂要求：ZlRf/Kf (.14)式中：符號(hào)同前。6.5 橫桿計(jì)算(1)橫桿按偏心受拉或偏心受壓構(gòu)件計(jì)算配筋。(2)橫桿承受荷載包括自重、人行橋板重及人群荷載，按兩端固定梁計(jì)算固端及跨中彎矩。(3)作用于橫桿的軸向力為N=aX1，a為橫桿間距，X1為槽身橫向計(jì)算