渡槽設(shè)計(jì)部分計(jì)算書

1、渡槽設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)課題 某灌區(qū)輸水渠道上裝配整體式鋼筋混凝土矩形帶橫桿渡槽 設(shè)計(jì)資料根據(jù)初步設(shè)計(jì)成果，提出設(shè)計(jì)資料及有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 該輸水渡槽跨越 142m 長(zhǎng)的低洼地帶見(jiàn)下圖，需修建通過(guò) 15m3/s 設(shè) 計(jì)流量及 16m3/s 校核流量，渡槽無(wú)通航要求。經(jīng)水力計(jì)算結(jié)果，槽 身最大設(shè)計(jì)水深H二，校核水深為。支承結(jié)構(gòu)采用剛架，槽身及剛架 均采用整體吊裝的預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)一節(jié)槽身及一個(gè)最大高度的剛 架。建筑物等級(jí) 4 級(jí)。建筑材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)槽身及剛架采用C25級(jí)；鋼筋槽身及剛架受力筋為HRB335分布筋、箍筋、基礎(chǔ)鋼筋HPB235。鋼筋混凝土重力密度25KN/m3;人行道人群荷載m2欄

2、桿重m2使用要求：槽身橫向計(jì)算迎水面裂縫寬度允許值 Wsmax=,WLmax=槽身縱向計(jì)算底板有抗裂要求。 槽身縱向允許撓度f(wàn)s=lo/5OO,fL=lo/55O。采用：水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（SL/T191-2008。設(shè)計(jì)要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立完成下列成果：設(shè)計(jì)計(jì)算書一份。包括：設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)資料，結(jié)構(gòu)布置及尺寸簡(jiǎn)圖;槽身過(guò)水能力計(jì)算、槽身、剛架的結(jié)構(gòu)計(jì)算（附必要的計(jì)算草圖）。設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。包括對(duì)計(jì)算書中沒(méi)有表達(dá)完全部分的說(shuō)明。施工詳圖，一號(hào)圖紙一張。包括：槽身、剛架配筋圖、鋼筋表及必要 說(shuō)明。圖紙要求布局合理，線條粗細(xì)清晰，尺寸、符號(hào)標(biāo)注齊全，符合制圖 標(biāo)準(zhǔn)要求。槽底高程（M）附圖洼地長(zhǎng)

3、（M20.00MJlTIb渠道進(jìn)口段渠道進(jìn)口段5.00M渡槽計(jì)算書水力計(jì)算，擬定渡槽尺寸初步選取每節(jié)槽身長(zhǎng)度，槽身底坡i= 1000，取該渡槽槽壁糟率n=，設(shè)底寬b=,按設(shè)計(jì)水深h=過(guò)水面積:h 2.5 2.7526.875m濕周：X2h2.5 2 2.758m水力半徑:1C 二 R6nQ10.0130.859m10.85975m2/s75 嚴(yán)859 1000 15“滿足設(shè)計(jì)要求按校核水深h=過(guò)水面積：Abh 2.5 2.97.25m濕周：Xb2h2.5 2 2.98.3mRA0.873m水力半徑：XaciRT6.8752流量：1C丄R6n10.01310.87375.2m2/sQ AC VR

4、T流量：核要求7.25 75.2 宀873 1000 値1滿足校1、槽身計(jì)算縱向受拉鋼筋配筋計(jì)算（滿槽水 +人群荷載）1、內(nèi)力計(jì)算：（1）、半邊槽身（見(jiàn)下圖）每米長(zhǎng)度的自重值g1g ? gkg S A RC g 欄桿 g 橫桿1.052 25 0.713 1.552.213%r I i I每米內(nèi)：g 橫桿 0.3 2.520.6 0.1 25 0.713K%半邊槽身面積：S 0.8 0.1 0.3 1.15 2 0.4 0.4 2 (0.30.4) 0.12 2.8 0.3 0.08 0.345 220.16 0.070.84 0.16 0.345 2滿槽水時(shí)半邊槽身每米長(zhǎng)度承受水重設(shè)計(jì)值（忽

5、略托乘長(zhǎng)度）q水Q2qk2 Q2 V w1.10 0.5 2.52.9 1 10 39.875KN m半邊槽身每米長(zhǎng)度承受人群荷載設(shè)計(jì)值：qkqqk21.20 2.5 113KN m總的均布荷載：P 80-088KN m槽身跨度取7m（2）、槽身縱向受力時(shí)，按簡(jiǎn)支梁處理計(jì)算跨度：ln 5.6m,l7m,1.05ln 5.88m,ln a 6.3ml05.88m（3）跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值（四級(jí)建筑物k=）M KSm 1.15-p lo 294KN ? M82、配筋計(jì)算:119N mm2，fy 300N mm2承載力計(jì)算中,由于側(cè)墻受拉區(qū)混凝土?xí)_裂，不考慮混凝土承受b 300, hf 400 50

6、0450mm拉力，故把側(cè)墻看做T型梁：H選為校核水深,按短暫情況的基本組合考慮，估計(jì)鋼筋需排成兩排hfbfbfa=90mm,500mmI0313940h0 h a 370090 3610mm,確定bfhf500h036104647mm12hf 300 12 5000.1，為獨(dú)立T型梁：6300mm上述兩值均大于翼緣實(shí)有寬度，取bf400mm 鑒別T形梁所屬類型KM 1.15294338KN ?mhcbfhf hhf11.9400 5003610 誣27996.8KN ?mKM故為第一類T型截面x hf ，按寬度為400mm的單筋矩形截面KM338 1060.054s計(jì)算，fcbf h11.9

7、400 361021.12 s 0.056 0.85 b 0.468As 0 11.9 .56 400 3610 3207mm2300Asbho 300 361032070.3%0.2%，滿足要求，故可配置6B18 和 6B20A3411mm2 抗裂驗(yàn)算:y。bh2bbbf b 2 fbh牛EAshbf b hf1826mmE AsI。.3bf y3IIbf bybfE As2114h0y05.2 10 mmWI 0h-y0277.5mm3查附錄表3得截面抵抗矩塑性系數(shù)m =考慮截面高度的影響對(duì) m值進(jìn)行修正，得:0.7 戲01.5030001.2，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下ct 0.85m Jtk

8、W330KN ?m294KN ?m，故槽身抗裂滿足要求。 槽身?yè)隙闰?yàn)算:荷載標(biāo)準(zhǔn)值在槽身縱向跨中產(chǎn)生的彎矩值：M 294KN ?m，槽身縱向抗彎剛度:Bs 0.85EcI01.24 1016N ?mm2B 0.65Bs 8.06 1015N ?mm2匹 0.13mm fLlo500 11.76mm48BL 500故槽身縱向撓度驗(yàn)算滿足要求。槽身縱向斜截面受剪承載力計(jì)算75-3KN/riKVmax 1.15 301.51 346.7KN0.7ftbh00.7 1.27 300 3610 962.8KN滿足抗剪要求，故不需要由計(jì)算配置抗剪腹筋,槽身橫向計(jì)算腰筋按構(gòu)造要求配筋。框架內(nèi)力計(jì)算沿槽身縱向

9、取單位長(zhǎng)度脫離體進(jìn)行計(jì)算。 側(cè)墻與底板為整體連接，交 接處為剛性節(jié)點(diǎn)。橫桿與側(cè)墻也是整體連接，但因橫桿剛度遠(yuǎn)比側(cè)墻 剛度小，故可假設(shè)與側(cè)墻鉸接。作用在矩形槽身上的荷載有槽身結(jié)構(gòu)自重，包括人行道板自重ga,底板自重gc,側(cè)墻自重可略去不計(jì)； 人行道板上的人群荷載gk；槽內(nèi)側(cè)向水壓力及水重丫 h,h為最大水 深，水位可近似取至橫桿中心線處。O橫桿、人群荷載傳給側(cè)墻頂?shù)募辛Φ脑O(shè)計(jì)值P1gga 1 卷Q1qk1 丨.05 10.1 0.8 25 佃 3 5 258.79KN /m每米槽身承受的P1為m側(cè)墻底部壓力值為wH 10 3.7137KN /mq2為單位長(zhǎng)度水重+底板自重g2q2q 水 gb

10、2.9 10 1 0.3 125 36.5KN/mJrh.u r1?35KN.hn-i.3r側(cè)墻的Fq圖心心側(cè)墻計(jì)算簡(jiǎn)圖2、側(cè)墻的配筋計(jì)算底部最大負(fù)彎矩截面配筋，迎水面位于水位變化區(qū)，環(huán)境類別為第三類，取 c=30mm,a=40mm ,則：hh a30040260mmhwh0260mmhw260wb10000.264.0KVmax1.1553 60.95KN0.25fcbh00.2511.91000260773.5KNKVmax，故截面尺寸滿足抗剪要求。計(jì)算受彎鋼筋:0.0351、1 2 s 0.036KM 1.15 24.36 106fcbho 11.9 1000 260211.9 1000

11、 0.036 260300371.28mm22選取 4B12 ( As實(shí) 452mm), B12200(As 565mm) A襄 min bh00.15%1000 260390mm2跨中最大正彎矩截面配筋背水面按二類環(huán)境，c=25mm,a=35mm,h 0=h-a=300-35=265mm,半15 仇8 1062 0.016fcbho11.9 1000 26521 J 2 s 0.016 0.85 b 0.468Asg 仆 1000 0.016 265168.2mm 23002min bh0397.5mmy2 2取 asmin bh0 397.5mm，選取 B12280(As實(shí) 404mm)，

12、受力筋總面積為856mm 2/m,分布筋面積應(yīng)大于2 215% 856mm / m 128.4mm / m側(cè)墻底部迎水面限裂驗(yàn)算:有效配筋率:AsteAs2ab0.7sk0.87h0As2126.7N /mmmax旦30Es0.072te0.21mmmax0.25mm,滿足限裂要求。3、底板計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖34KN/m4/ XffV卜 -，- j 一h-iKN.nITiJ.J學(xué)一丿2d.36KNBr按端部截面配筋，背水面 a =35mm,c=25mm迎水面 a=40mm,c=30mmhha 260mm460mm h a2,M=作用于縱向鋼筋范圍之外，屬于大偏拉構(gòu)件，上側(cè)迎水面受拉，下側(cè)受壓，eha

13、 4602型 40 350mm2AsKNe 仁 sbbh；fy h a1.15 53 103 350 0.358 1000 2602。300260 35 2取 Asmin bh0 015% 1000 260 390mm，選配 B12280 2As 404mm /mminbh0KNe fyAs h a 1.15 53 103 350 300 390 225011.9 1000 2602s230fcbh。所以應(yīng)該按最小配筋率配筋A(yù)smin bh00.15% 10002260390mm 選取B12280A螟 404mmte底板端部限裂驗(yàn)算：sk 2 1 1吆僉 0505325.4N /mm2-Jma

14、xlmax 0.20mm0.070.19mmte滿足抗裂要求?？缰凶畲髲澗亟孛?.IlZ乂7丄|-1-1丄丄-r-147K71取 a=35mm, h 0 h a 265mm hw h。265mmhwhW 0.265 4.0 KVmax1.154754.05KN0.25fcbh00.25 11.91000265 788.4KNKVmax故截面尺寸滿足抗剪要求1.15 12106KM11.9 1000 26520.02As0.02 0.85 b0.468仁b h11.9 1000 0.022653002mm2min bho 397.5mm故按最小配筋率配筋，選取 B12280404mm2)斜截面受

15、剪承載力計(jì)算：KV max54.05KN0.7ftbh00.7 1.27 1000 265 235.585KVmax54.05KN故不需要由計(jì)算確定抗剪腹筋3、橫桿計(jì)算橫桿間距s=,ga qa ?S 0.08 1 25 2.5 12.310.35KN /mNd Rd S 15.3 2.335.19KNgb0.3 0.3 252.25KN /m” K 11 1L:Z_KN.r-梁端彎矩與nd組合配筋計(jì)算 2選配 2B10(As實(shí) 157mmmin bho)AsMhe。128mma110mma=40mm,a 35mm,M=N2作用在1h1eamAs與As之外，為大偏拉，2

16、he e0 a 128 1504018mm0 2j KNe fc sbbho1.1535.19103 1811.90.358 300 2602 一As0fy h a300 2252按最小配筋率配筋min bh00.15%300 260117mm300 2602KNe fyAs h a 1.15 35.19 103 18 300 157260 3511.9按最小配筋率配筋min bh0.15%300260117mm2 2選配 2B10(As實(shí) 157mmmin bho)0.7ftbh00.7 1.27 300260 69.342KVmax 40.5KN 滿足截SfE面尺寸抗剪要求。跨中最大彎矩與

17、Nd組合配筋計(jì)算：a=35mm,a 40mmMeo T7M= N小偏拉34.4mma 110mm2,N作用在As與As之間，為ee34.4 150 40144.4mmhe ae02 0150 35 34.480.6mmAs上匚fy h0a1.15 35.19 103 144.4300 220288.54mm2Asminbh。117mmAs-Kf y h0 a1.15 35.19 103 80.6300 220249.4mmAsmin bh0，故按最小配筋率配筋A(yù)s min bh00.15%300 260 117mm2As選取2B10(As實(shí)IAs選取2B10(As實(shí)157mm157mm2min

18、 bh0)min bh0)4、人行道板計(jì)算ln 1.6m，h100mm，a=0.1m,ln a 1.7m, lnh 1.7m1.1ln 1.76m 取l01.7m板自重：gk0.80.1 252 KN人群何載：qk125 25KN/mM11.05gk1.2qk跨中彎矩：8c25mm, a cd配筋計(jì)算：2/m35mm h0 h al01.84KN ?m65mm800mmKM cbhoI. 15 1.84 10；0.053II. 9 800 652As1.12 s 0.054fcb ho11.9 8000.85 b 0.468300沁僉 111.4mm22min bh 78mm2故可以選配：2B

19、10，（As實(shí)157mm），分布鋼筋選擇B6250經(jīng)分析鋼筋布置，為了方便板的安裝鋪設(shè)和接頭填縫，板的構(gòu)造長(zhǎng)度比標(biāo)志長(zhǎng)度小20mm。剛架計(jì)算剛架縱向計(jì)算剛架縱向計(jì)算取單根立柱，按柱頂和柱底兩個(gè)截面進(jìn)行。分為正常運(yùn) 行和施工時(shí)兩種情況進(jìn)行配筋計(jì)算。考慮縱向彎曲影響，立柱視為下 端固定，上端槽身對(duì)立柱有一定支承作用，因此立柱的計(jì)算長(zhǎng)度 Io 取=x =.LI支撐剛架采用三層單剛架。高度為15.25m,兩立柱中心距為2.8m。剛架立柱縱向、橫向尺寸如左 圖所示。為加大槽身和剛架頂部的支承面積，剛架頂部沿縱向設(shè)有牛腿，尺寸如圖所示。橫梁與立柱連接處設(shè)有 100mmx 100mm托承以 改善交角處的應(yīng)力

20、狀態(tài)。(1)正常運(yùn)行時(shí)，左右跨槽身傳來(lái)的垂直力相等，按軸心受壓構(gòu)件 計(jì)算(邊剛架除外)。柱頂截面配筋計(jì)算：承受軸向壓力設(shè)計(jì)值為N=N=px |X6=-35.6 8,需考慮縱立柱截面形狀為300 X 500的矩形，長(zhǎng)細(xì)比b向彎曲的影響，查表得0.42AsKNfcA1.15 480.53 103 0.42 11.9 300 5000.42 300說(shuō)明柱頂截面的受壓筋將不能達(dá)到屈服，按構(gòu)造配筋即可 2取 Asmin A 0.6% 150000 900mm，選配 4B18As 1017mm柱底截面配筋計(jì)算:柱底承受的軸向壓力除槽身傳下來(lái)的荷載外，還有剛架自重P1=+ 2P2= +P1、P2、P3為剛架

21、自重化成的節(jié)點(diǎn)力,承受軸向壓力設(shè)計(jì)值為：N=N1 + X P1+X P2+X P1= KNfcA 1.15 558.65 103 0.42 11.9 300 500 小A=0sfy0.42 300說(shuō)明柱頂截面的受壓筋將不能達(dá)到屈服，按構(gòu)造配筋即可。同柱頂配筋計(jì)算，選配4B18 2As 1017mm(2)施工過(guò)程中，當(dāng)一跨槽身吊裝完畢，而臨跨尚未吊裝的情況下,剛架頂作用一偏心荷載，應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。由于左右跨槽身都 有可能先吊裝，故采用對(duì)稱配筋柱頂截面配筋計(jì)算： 承受壓力設(shè)計(jì)值為N=Ni/2二2=，按剛架頂部反力為三角形分布，偏心距 e0=-a= x 700=o33bx h=300mm x

22、500mm , a=a30mm, ho=h-3O=47Omm甩 47015.7 e。3030，故按實(shí)際偏心距計(jì)算0.5KN0.5 .9 300 500 3.23 1,取1.15 240.27 1031.150.0110 h1.150.01遊 0.945001.3140e1.3 466.67606.7mm0.3h00.3 470141mm故按大偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。sb b 10.5 b 0.4ee0 - a 826.7 mm0 2KNe sbfcbh1.15 240.27 103 826.7 0.4 11.9 300 470As$ 00fy h0 a300470 30按最小配筋率配筋A(yù)s min

23、A 900mm,選配4B18 ,AKV max 105KN不需要由計(jì)算確定抗剪腹筋。牛腿配筋計(jì)算按正常運(yùn)行滿槽時(shí)荷載計(jì)算，其荷載組合為滿槽水重+槽身自重+活荷 重。荷載分布按三角形分布。由剛架內(nèi)力計(jì)算結(jié)果可知 F/=，F(xiàn)vk=fVk=mm2，取混凝土保護(hù)層厚度 a=30mm，ho=h-a=770mmo驗(yàn)算牛腿截面尺寸：ftkbho813.9N0.5aho所以截面尺寸滿足要求。a剪跨比ho0.3FvaAs K?0.85fyho375mm22min bh0616mm選配 3B20 As 942mm說(shuō)明書槽身縱向鋼筋的布置設(shè)計(jì)： 槽身縱向配筋計(jì)算時(shí)按簡(jiǎn)支梁處理， 側(cè)墻縱向受拉鋼筋均位于正彎矩 區(qū)，不

24、宜切斷。 又因?yàn)閺澠鹂v向受力鋼筋時(shí)必須滿足自充分利用點(diǎn)以 外不小于 h0 的要求，而槽身高度較大，不能通到截面頂部抵抗負(fù)彎， 故另加 2B18 的斜筋來(lái)滿足抵抗負(fù)彎和斜截面抗剪需要。 箍筋的選配： 槽身高h(yuǎn) 800mm且KV 乂,選配箍筋為雙肢 A8300。架立筋的選配： 槽身l=7m，架立筋直徑選為2A10,槽身下側(cè)由受彎鋼筋充當(dāng)架立 筋。因?yàn)椴凵砀拱甯叨容^大，在槽身縱向沿高度設(shè)置分布筋，腹板面 積bhw 0.1%200 3420 0.001684mm2為分布筋截面面積的最小值，故選分布筋為7A12， As 791mm2。拉筋取為A8600。槽身橫向鋼筋的布置設(shè)計(jì)：側(cè)墻鋼筋布置：由配筋計(jì)算結(jié)

25、果，側(cè)墻迎水面配筋為B12280,背水面配筋為B1220d通到側(cè)墻頂部和底部的鋼筋在縱向架立筋處做彎鉤錨固。 底板鋼筋布置： 由配筋計(jì)算結(jié)果， 選端部和跨中配筋的較大值作為底板配筋， 上側(cè)受 力筋為B12280 ,下側(cè)為B12280 ,受力鋼筋的總面積為 1570mm 2/m ,分布鋼筋截面面積不應(yīng)少于15%的受力鋼筋面積，為 m，選擇A8200,分布筋截面面積為252mm 2/m。人行道板鋼筋的布置：由配筋計(jì)算結(jié)果， 選兩種荷載組合配筋的較大值作為底板配筋， 選配As 為 B6250 鋼 筋 ( As =565mm2/m )， 選配 As 為 B6250 ( As 565mm2/m )。剛架的鋼筋布置設(shè)計(jì)： 綜合剛架縱橫向配筋計(jì)算， 得剛架立柱選配鋼筋選為 8B22(As = As=1520 mm2),因每邊受力筋多于三根，除基本箍筋外還用 配置連系拉筋?；竟拷钸x為雙肢A8300,連系拉筋也選為2A8300。剛架橫梁為一偏壓構(gòu)件，選配鋼筋A(yù)s和As為4B20( As AS 1256mm2 )。同樣由于每邊受力筋多于三根，基本箍筋選 為雙肢A8300,連系拉筋也選為2A8300。剛架橫梁2按受彎構(gòu) 件處理，選配鋼筋為 5B2