于亞東鋼混課設

1、 課 程 設 計 （2014-2015學年第二學期）課程名稱：水工鋼筋混凝土結構學學生姓名： 于亞東 專業(yè)班級： 11級水利工程1班 學 院： 水利學院 學 號： 150140029 學生成績： 水閘工作橋課程設計工作橋的設計內容工作橋及剛架設計,包括結構尺寸選擇及配筋設計兩個方面，這兩個方面又包括四個內容:活動鋪板、橫梁與機墩、縱梁、鋼架。工作橋的設計資料 1、工作橋橋面高程為31.45m 2、閘墩頂高程24.0m； 3、五孔閘,每孔凈寬7.0m,中墩寬度1.0m,邊墩寬度0.9m 4、平板閘門,自重200KN；5、采用QPQ-2160KN型啟閉機,每臺自重35KN；6、閘門吊點中心距5.1

2、6m 7、荷載： 人群荷載:3.0KN/m 欄桿重： 1.5KN/m 每個繩鼓重:6.54KN（著地面積350350mm） 施工荷載:4.0KN/m2 基本風壓:0.35 KN/m 8、建筑物等級3級； 9、環(huán)境條件二類； 10.建筑材料：混凝土:C25 鋼筋:縱筋HRB335，其余HPB235整體效果圖 活動鋪板機墩縱梁35一、擬定工作橋尺寸（一）工作橋縱向布置 1、工作橋長度：為便于安裝,工橋橋長度兩閘墩中心線距離2030mm 7000500500207980mm但計算時工作橋長度仍用8000mm計算。圖1-1工作橋示意圖2、橫梁位置:為簡化計算,我們將地螺栓安裝在橫梁與縱梁相交處,不考慮

3、其偏移。橫梁尺寸初步擬定為，高:400mm；寬:250mm。橫梁上面的機墩取，高:400mm；寬:250mm。3、活動鋪板：為減輕吊裝重量,面板做成活動鋪板,簡支在縱梁上?；顒愉伆鍖挾鹊挠嬎悖?) 吊點中心距4.00+0.04295.16m5160mm2）吊點間鋪板寬度:=5160-（1350-638）*2/6=622.7mm 取鋪板長度為600mm3）橋總鋪板寬度:=5160+638*2+600*2=7636mm8000mm橋兩邊鋪板長度取600mm，滿足要求。因此,活動鋪板選用：寬600mm；長度1500+2*100=1700mm；高度:100mm。中間共6塊面板。橋兩邊每邊一塊板?？偟臋M

4、向布置圖及個尺寸如圖所示：圖1-2 工作橋面俯視圖(二）工作橋橫向布置1、縱梁尺寸：高度：800mm,寬度：400mm。2、懸臂板：高度：端部取100mm,根部取200mm,寬度：600mm 圖1-3 縱梁尺寸布置圖(三) 剛架布置 1、剛架高度 工作橋橋面高程=30+0.05*29=31.45計算用的高度： H=31.4524.00.8=6.65m 2、實際高度： HH1=6650+500=7150 其中：H1為柱插+入杯口的高度。 H1需滿足： a.大體為1.20.8倍柱長邊尺寸； b.大于0.05H。 取h=0.8m，H=6.65m， 圖1-4 鋼桁架布置二、配筋（一）面板配筋設計1、活

5、動鋪板（1）安裝檢修工況：a 荷載計算板自重:一個繩鼓重:,施工荷載：橋面活荷載不考慮。b 計算簡圖和內力計算因此計算跨度取1380mm安裝或檢修啟閉機時,板的荷載為板的自重，橋面活荷載（可不計）以及一個繩鼓重量的集中荷載。集中荷載應置于板的跨徑中部。 圖2-1 活動鋪板受力圖c.跨中彎矩：（2)正常使用工況,按持久狀況計算 正常使用時,板上無集中荷載,應計入橋面活荷載。a.荷載：板自重： 標準值:0.60.1251.5KN/m 設計值:g1.051.51.575KN/m 人群荷載:b.跨中彎矩： 從以上兩種狀態(tài)可知，安裝工況下的彎矩更大，因此取安裝工況下的彎矩進行計算。（3） 配筋計算： 面

6、板縱筋：查表得(二類環(huán)境),估計鋼筋直徑為查表得:k=1.2,采用C25混凝土，查表，面板用HRB335的鋼筋，查表 查附錄3表1,選用 48, 在受力鋼筋內側布置與受力鋼筋垂直的分布鋼筋，按要求取6300配筋圖如圖所示：圖2-2 活動鋪板配筋圖兩側鋪板： 只計算正常使用工況，持久狀況（1）荷載與內力計算a:荷載計算板自重:人群荷載:b: 跨中彎矩M=(q+g)l0/8= (2.16+1.575)1.62/8=1.2KNm配筋計算：選配46（As=113mm2）的受力鋼筋在受力鋼筋內側布置與受力鋼筋垂直的分布鋼筋，按要求取6300配筋圖如下：.2、懸臂板 圖2-3 懸臂板受力情況挑出縱梁以外部

7、分按懸臂板計算，沿橋跨方向取1m寬的板帶由根部的最大彎矩計算板的鋼筋用量。其計算也分為兩種情況:安裝檢修啟閉機時正常使用時。安裝檢修啟閉機時：當板上作用有安裝或檢修的集中荷載，可不計橋面活荷載，板上作用的P1為欄桿荷載，P為安裝或檢修的集中荷載，為面板自重荷載，按受彎構件配筋計算。（1)安裝與檢修工況a.荷載與彎矩計算自重： （人群荷載不計） 對根部產生的彎矩： 欄桿重: 對根部產生的彎矩： 繩鼓重:P,將集中力放置離縱梁最遠處。取c為繩鼓集中力P到懸壁的距離每個繩鼓重：6.54KN，根部的距離c=600-350/2=425mm，繩鼓的著地面積350350mm則P對根部的彎矩為Pc=6.540

8、.425=2.7795，由寬度為b=a+2c的板帶承受，繩鼓為可控可變荷載，分項系數(shù)為1.1則其對根部產生的彎矩：總彎矩：（2)正常使用工況，持久狀況荷載與彎矩計算自重： 對根部產生的彎矩：欄桿重：產生的彎矩：人群荷載：3KN/m，產生的彎矩：總彎矩：從以上兩種狀態(tài)可知，安裝工況下的彎矩更大，取安裝工況下的彎矩進行計算。實際上，橋面板的配筋往往以安裝檢修時集中荷載為依據(jù)，使用時的均布荷載影響較小，僅為復核性質。橋面板的斜截面承載力可不必計算。配筋計算只計算正截面,采用HRB335鋼筋,估計鋼筋直徑為=10mm,按規(guī)定，懸臂板的受力鋼筋每米不少于 58(252mm2).則懸臂板的配筋就取8200

9、 HPB235鋼筋的來布置。分布鋼筋按要求取,直徑不小于6mm,間距不大于300.這里我們取6200來布置懸臂板配筋如圖所示：圖2-4 懸臂板配筋圖（2） 橫梁配筋設計設計橫梁時，只需設計繩鼓下面的橫梁，位于橋跨中部僅起聯(lián)系縱梁作用的橫梁，所受外力很小無需計算橫梁與縱梁澆筑在一起，計算彎矩時按簡支結構計算，橫梁計算跨徑： 計算跨徑按1575mm計。1、荷載計算橫梁自重設計值：機墩自重設計值：地腳螺栓傳來的設計力: 2、計算簡圖及內力計算 橫梁以兩根縱梁為支座，計算跨度取為梁肋中線之間的距離，橫梁實際為半固定狀態(tài)，精確計算應采用有限單元法。為簡化計算起見，橫梁的跨中彎矩可按簡支梁跨中彎矩的0.7

10、倍計算，支座彎矩可按簡支梁跨中彎矩的0.5倍計算。根據(jù)跨中與支座的彎矩值，分別確定跨中及支座的鋼筋用量。當計算受力鋼筋面積很小時，可在梁頂和梁底分別配置兩根直徑不小于12mm的直鋼筋。一般情況，橫梁不必按計算配置抗剪鋼筋，可按構造要求配置直徑6mm或8mm間距150至200mm的雙肢箍筋。圖2-5 橫梁彎矩圖支座彎矩較大，取0.7M0 進行計算，最終上下截面配置相同鋼筋查表得：C35mm (二類環(huán)境)，估計為一層鋼筋,按最小配筋率進行配筋 查附錄3表1，受力鋼筋取212（） 圖2-6橫梁配筋圖按規(guī)定取直徑為6mm，間距200的雙肢箍筋橫梁上下緣布置相同的鋼筋。配筋圖如圖所示： （3） 縱梁配筋

11、計算作用在縱梁上的荷載可分為兩部分：(1)永久荷載。包括縱梁自重、欄桿重、橋面板重以及由橫梁傳給它的集中荷載。前三項可以合并成一項均布永久荷載g,以KN/m計；后一項為橫梁自重、機墩重以及啟閉機重量（通過地腳螺栓）傳遞給縱梁的集中荷載G1和G2，以KN計。若在橋跨中部設橫梁，則還有傳遞給縱梁的集中荷載G3(2)可變荷載。包括兩項：一是有橫梁傳遞給縱梁或者由啟閉機機座（通過地腳螺栓）直接作用在縱梁上的集中啟門力P1和P2，以KN計；二是橋面活荷載P，以KN/m計，可由荷載強度（3KN/m）以及活荷載活動寬度計算得出。根據(jù)啟門力分布情況，為安全起見，取兩根縱梁中受力大的一根縱梁進行計算，然后，兩根

12、縱梁配置同樣數(shù)量的鋼筋?？v梁是以鋼架的柱頂為支座的單跨簡支梁。彎矩計算跨度取兩支座中心間距，在設計時，先按受彎構件進行正截面承載力計算，確定縱向受力鋼筋的用量。同時，還必須進行斜截面承載力計算，確定橫向鋼筋的用量。此外，尚應驗算撓度及裂縫的開展寬度。縱向受力鋼筋和橫向鋼筋的布置，應符合有關梁的構造要求。1、荷載計算恒載：均布荷載g : 縱梁自重標準值： 一邊欄桿重標準值： 一半面板重標準值： 均布荷載設計值：集中荷載G（橫梁自重、機墩重、啟閉機重量傳遞給縱梁的集中荷載） 一半橫梁自重：一半機墩重： 啟閉機傳遞的集中荷載P ： 啟閉機重量（通過地腳螺栓）傳遞給縱梁的集中荷載，各地腳螺栓的設計值如

13、下： 圖2-7 螺栓布置圖 圖2-8 縱梁受力圖（2）可變荷載分布荷載人群荷載：取一半橋面的人群荷載(取欄桿占用寬度一側為100mm考慮欄桿后的一半橋寬為1.75m，橋面總寬在3.2-3.7m之間，為方便施工，取3.5m）2、內力計算計算跨徑：計算跨徑按7350mm計，縱梁受力如圖： 跨中彎矩：縱向鋼筋配置HRB335的鋼筋，彎矩值較大，估計配置雙層鋼筋，確定翼緣計算寬度所以屬于第一種T型截面，按寬度為1000mm的矩形截面進行計算預計配置622（）的HRB335的受力鋼筋。橫向全梁拉通布置。3、抗剪計算（1）支座邊緣剪力設計值：（2）截面尺寸驗算截面尺寸滿足抗剪要求（3） 抗剪腹筋計算以支座

14、邊緣截面為驗算截面，則不需要進行斜截面抗剪配筋計算，按構造要求配置腹筋。箍筋應取滿足要求條件下的最小直徑和最大間距，因為梁高為800mm，所以，箍筋選取雙肢箍筋8200 故不需要配置彎起鋼筋。考慮到箍筋的綁扎固定，我們在縱梁上緣配置兩根架立鋼筋，直徑按規(guī)范取的12的HPB235鋼筋，縱梁高大于450，在中部布置兩根腰筋，直徑取12mm。整個縱梁配筋圖如圖所示圖2-9縱向鋼筋配筋圖（4） 橫梁處附加鋼筋計算取較大力G2進行計算選318鋼筋（As=763mm2）圖2-10 橫梁附加鋼筋示意圖三、吊裝驗算為了便于橋身吊裝，需在每根縱梁的兩端預埋吊環(huán)，吊點位置可設在距端點約橋長的0.2倍處,取工作橋長

15、度為8m。（一）荷載計算分布荷載： 集中荷載： 圖2-11 橫梁受力圖（2） 抗剪腹筋計算：A截面配筋滿足抗剪要求（三）A點彎矩：屬于第一類T型梁根據(jù)圖進行跨中彎矩計算： 圖3-1 縱梁受力圖跨中彎矩：小于縱筋所配鋼筋面積，滿足要求。四、吊環(huán)計算：工作橋為整體式，由2根縱梁、4根橫梁和懸臂梁組成。自重標準值：每個吊環(huán)2個截面，4個吊環(huán)按3個吊環(huán)計算。吊索傾角選擇為：圖4-1 吊環(huán)受力圖選用132的HPB235鋼筋,AS=804.2mm2 滿足要求 五、剛架橫向計算在多孔水閘中，當閘門比較高時，工作橋可支于閘墩頂?shù)匿摷苌?。鋼架由立柱與橫梁組成。圖5-2 鋼架計算簡圖（一）荷載計算：1、水平荷載：

16、作用于工作橋、立柱和閘門上的風壓力。風壓體型系數(shù)s=1.3,風壓高度變化系數(shù)z=0.9工作橋的受風面積：A0.8HL=0.80.80.41.08814.592工作橋上總風壓力：立柱風壓力：閘門風壓力：由等效條件得，水平荷載：等效荷載： 2、垂直荷載：（1）工作橋自重：1縱梁、2橫梁、2機墩、1面欄桿、活動鋪板、懸臂板縱梁自重250.40.8864kN橫梁自重0.40.25251.527.5kN懸臂板自重250.150.6818kN機敦自重 0.250.425(0.161.48528.22kN欄桿重 1.5812KN活動鋪板自重 250.11.740.610.2kN工作橋自重 P=1.05647

17、.5188.2212+10.2)=125.92KN 閘門和啟閉機自重： （3）作用于工作橋上的風壓力形成的，橫梁間距 （4）鋼架自重，轉化成結點力 圖5-3 鋼架受力圖 由結構力學求解軟件，將荷載代入后得到相應內力 表5-1 鋼架內力計算表格內力計算桿端內力值 ( 乘子 = 1)- 桿端 1 桿端 2 - - 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩- 1 -185.899687 12.8309122 -9.66260900 -185.899687 12.8309122 4.96463093 2 -177.683222 6.48316357 -2.90758323 -177.683222 6

18、.48316357 4.48322324 3 -6.64683643 -4.98677749 4.48322324 -6.64683643 -4.98677749 -4.49297623 4 -196.756777 6.64683643 -4.49297623 -196.756777 6.64683643 3.08441730 5 -222.360312 12.2190877 -4.69173182 -222.360312 12.2190877 9.23802826 6 -5.57225136 -8.69353515 7.87221416 -5.57225136 -8.69353515 -7.77614912反力計算約束反力值 ( 乘子 = 1)- 結點約束反力 合力支座 - - 結 點 水平 豎直 力矩 大小 角度 力矩- 6 -12.2190877 222.360312 9.23802826 222.695789 93.1453397 9.238028261 -12.8309122 185.899687 9.66260900 186.341960 93.9483285 9.662609005-4鋼架剪力圖與軸