矩形渡槽設計計算說明書

1、工程名稱: 哈密市五堡鎮(zhèn)五堡大橋渡槽工程設計階段：施工階段渡 槽 計 算 書 計 算： 日 期：20哈密托實水利水電勘測設計有限責任公司2011 基本資料五堡大橋渡槽定為4級建筑物，設計流量Q設=1.2m³/s ，加大流量Q m=1.56m³/s。，渡槽總長25.6m，進口與上游改建梯形現(xiàn)澆砼渠道連接，出口與下游改建矩形現(xiàn)澆砼渠道連接。2 渡槽選型與布置2.1 結構型式選擇梁式渡槽的槽身是直接擱置于槽墩或槽架之上的。為適應溫度變化及地基不均勻沉陷等原因而引起的變形，必須設置變形縫將槽身分為獨立工作的若干節(jié)，并將槽身與進出口建筑物分開。變形縫之間的每一節(jié)槽身沿縱向是兩個支點所

2、以既起輸水作用又起縱向梁作用。根據(jù)支點位置的不同，梁式渡槽有簡支梁式雙懸臂梁式和單懸臂梁式三種型式。單懸臂梁式一般只在雙懸臂梁式向簡支梁式過渡或與進出口建筑物連接時使用。簡支梁式槽身施工吊裝方便，接縫止水構造簡單，但跨中彎矩較大，底板受拉對抗裂防滲不利。簡支梁式槽身常用的跨度為8-15m。本設計采用簡支梁式槽身，跨度取為12.8m。梁式渡槽的槽身采用鋼筋混凝土結構。2.2 總體布置渡槽的位置選擇是選定渡槽的中心線及槽身起止點的位置。本設計的渡槽的中心線已選定。具體選擇時可以從以下幾方面考慮：（1）槽址應盡量選在地質(zhì)良好、地形有利和便于施工的地方，以便縮短槽身長度、減少工程量、降低墩架高度；（2

3、）槽軸線最好成一直線，進口和出口避免急轉彎，否則將惡化水流條件，影響正常輸水；（3）跨越河流的渡槽，槽軸線應與河道水流方向盡量成正交，槽址應位于河床及岸坡穩(wěn)定、水流順直的地段，避免位于河流轉彎處；2.3 結構布置根據(jù)渠系規(guī)劃確定，選用鋼筋混凝土簡支梁式渡槽進行輸水，槽身采用帶拉桿的矩形槽，支承結構采用單排架型式，兩立柱之間設橫梁，基礎采用整體板式基礎支撐排架。渡槽全長25.6m，采用等跨布置方案，一跨長度為12.8m。進出口均用混凝土建造。3 水力計算3.1 計算依據(jù)、公式及參數(shù)選擇(1)渠道水力要素渡槽上游渠道梯形斷面，設計流量1.2m3/s，設計底寬1.2m，設計水深0.33m，設計渠高0

4、.85m，渠道邊坡1:0.75，采用現(xiàn)澆砼形式。渡槽下游渠道矩形斷面，設計流量1.2m3/s，設計底寬1.2m，設計水深0.245m，設計渠高0.85m，采用現(xiàn)澆砼形式。水力要素見表3-1表3-1 渠道水力要素表渠段底寬（m）邊坡m水深h（m）糙率n縱坡I流速v（m/s）流量（m³/s）備注上游游梯形渠道1.20.750.33 0.0151/1002.511.2 設計流量下游游梯形渠道1.200.2450.0151/254.081.2設計流量(2)渡槽過水能力計算由于，故根據(jù)明渠均勻流公式：式中 A過水斷面積（m2）；R水力半徑（m）；i槽身縱坡；n槽身糙率（取n=0.015）。初步

5、擬定坡度，經(jīng)試算底寬，通過設計流量時水深h=0.71m，流速，超高，則渡槽凈深，取H=0.9m。 當渡槽加大流量時，經(jīng)試算得水深，則渡槽凈深，故取H=1.0。水力要素見表3-2表3-2 渡槽水力要素表渠段底寬B（m）水深h（m）糙率n縱坡I流速v（m/s）流量（m³/s）備注渡槽1.20.71 0.0151/5001.408 1.2設計流量渡槽1.20.870.0151/5001.1491.56加大流量3.2 水面銜接驗算.3.3.1渡槽總水頭損失計算 進口水面降落值式中：渡槽進口漸變段損失系數(shù)，取0.1；渡槽流速，1.408m/s；渡槽上游梯形混凝土渠流速，2.51m/s； 可計算

6、得，進口水面降落值為-0.242m。 槽身段水面降落值式中：渡槽槽底比降，取0.002；槽身長度，25.6m；可計算得，槽身段水面降落值Z2=0.051m。 出口段水面回升值式中：渡槽出口漸變段損失系數(shù)，取0.3；渡槽流速，1.408m/s；渡槽下游矩形混凝土渠流速，4.08m/s； 可計算得，出口水面回升值為-0.524m。因此，可計算得總水頭損失為 0.333m。3.3.2渡槽進出口底部高程的確定已知：進口前渠底高程 =465.461m則渡槽進出口槽底高程確定如下：進口槽底高程 =465.258m；出口槽底高程 =465.207m；3.3.3進口漸變段長度的確定式中 B1進口前渠道水面寬度

7、，1.695m；B槽身水面寬度，1.2m；可計算得，選取3.0m。進口選取3.0m的漿砌石扭面與上游混凝土梯形渠道相接。4 槽身結構計算4.1槽身尺寸擬定根據(jù)前面水力計算可知，水深h=0.71m，凈深H=1.0m，寬度B=1.2m。簡支梁式渡槽的跨徑一般為8m15m，選取12.8m；側墻高度選取1.4m，側墻厚度一般為t=1225cm，選取15cm；側墻與底板交接處加設補角，補角寬及高選取10cm；矩形槽的拉桿間距采用1.9m，截面邊長為10cm。具體尺寸如圖4-1所示。圖4-1 槽身橫斷面圖4.2荷載與組合4.2.1荷載根據(jù)方案擬定，渡槽的設計標準為4級，所以渡槽的安全級別級，混凝土重度為=

8、25kN/m3，荷載分項系數(shù)為：永久荷載分項系數(shù)G=1.05，可變荷載分項系數(shù)Q=1.20，結構系數(shù)為d=1.2。沿槽身縱向取單位長度脫離體進行計算。側墻與底板為整體連接，交接處為剛性節(jié)點。橫桿與側墻也是整體連接，但因橫桿剛度遠比側墻剛度小，故可假設與側墻鉸接。1結構重力側墻標準值 設計值 底板標準值 設計值 拉桿標準值 設計值 槽內(nèi)水重 滿槽標準值 設計值 設計水深標準值 設計值 一節(jié)槽身自重：（13.65+3.94+2.625）×12.8=258.72 KN2風壓力作用于一節(jié)槽身的橫向風荷載標準值（見水工建筑物荷載設計規(guī)范DL5077-1997）式中 風載體形系數(shù),根據(jù)渡槽設計和

9、電算程序規(guī)定，滿槽時取1.3，空槽時取1.7；風壓高度變化系數(shù)，根據(jù)渡槽設計和電算程序規(guī)定，渡槽離地面高度8m時取0.89；風振系數(shù)，取1.0；基本風壓值，取0.25KN/m2； 可計算得：滿槽情況下風荷載強度KN/m2，因此，作用于槽身上的橫向風壓力標準值為，設計值為；空槽情況下風荷載強度KN/m2，因此，作用于槽身上的橫向風壓力標準值為，設計值為；因風荷載所引起的內(nèi)力較側向水壓力引起的內(nèi)力小得多，故這里忽略風荷載的影響。荷載組合渡槽按承載能力極限狀態(tài)設計時，應考慮兩種荷載組合： 基本組合（持久設計狀況或短暫設計狀況下永久荷載與可能出現(xiàn)的可變荷載的效應組合） 偶然組合（設計狀況下永久荷載、可

10、變荷載與一種偶然荷載的效應組合）表1 渡槽按承載能力極限狀態(tài)設計荷載組合荷載組合荷 載基本組合持久狀況槽中為設計水深、有風工況下作用于槽身或支承結構的各種荷載短暫狀況1槽中無水、有風工況下作用于槽身或支承結構的各種荷載2槽中為滿槽水、無風工況下作用于槽身或支承結構的各種荷載偶然組合1槽中無水、有風、漂浮物撞擊工況下作用于槽身或支承結構的各種荷載4.3槽身橫向及縱向結構計算槽身橫向結構計算1、滿槽水、無風工況內(nèi)力計算圖4-2 槽身橫向結構計算簡圖簡化后，圖示結構為一次超靜定，不計軸力及剪力對變位的影響，可求得贅余力X1為式中 水的重度，10kN/m3； 混凝土的重度，25kN/m3； 底板厚度，

11、0.15m； 側墻厚度，0.15m；側墻的截面慣性矩；底板的截面慣性矩；槽頂荷載對側墻中心所產(chǎn)生的力矩。（1）側墻內(nèi)力計算取計算截面距拉桿中心線為y，該處的側墻彎矩My為最大彎矩產(chǎn)生在yym處，即，因此，。此截面處的軸力式中 作用于槽身橫截面上的計算剪力；槽頂豎向荷載；（2）底板計算距側墻中線x處的底板彎矩為令，得底板端部彎矩； 令，得底板跨中彎矩。 底板軸向拉力；對底板左邊緣點取矩，可得底板剪力為。（3）拉桿計算圖4-3 拉桿計算簡圖拉桿間距為1.9m，則一根拉桿的拉力為。拉桿除承受軸向力外，還承受拉桿自重，則彎矩、剪力。計算結果見表4-2所示。表4-2 槽身橫向結構內(nèi)力計算表（滿槽水+無風

12、工況）部位內(nèi)力設計值基本參數(shù)X1(KN)0.627 側墻y(m)1.125 彎矩M(KN.m)-1.404 剪力(KN)-5.137 軸力(KN)11.119 底板端部彎矩(KN.m)-1.668 跨中彎矩(KN.m)1.749 軸力(KN)5.701 端部剪力(KN)5.987 拉桿跨中彎矩(KN.m)0.598 軸力(KN)1.191 剪力(KN)1.772 2. 槽中為設計水深、有風工況內(nèi)力計算計算結果見表4-3。表4-3 槽身橫向結構內(nèi)力計算表（設計水深+有風工況）部位內(nèi)力設計值基本參數(shù)X1(KN)-0.372 側墻y(m)1.125 彎矩M(KN.m)-1.446 剪力(KN)-3.

13、788 軸力(KN)9.919 底板端部彎矩(KN.m)-1.225 跨中彎矩(KN.m)1.418 軸力(KN)3.453 端部剪力(KN)4.445 拉桿跨中彎矩(KN.m)0.598 軸力(KN)-0.707 剪力(KN)1.772 3. 槽中無水、有風工況內(nèi)力計算計算結果如表4-4。表4-4 槽身橫向結構內(nèi)力計算表（槽中無水+有風工況）部位內(nèi)力設計值基本參數(shù)X1(KN)-0.325 側墻y(m)1.125 彎矩M(KN.m)-0.366 剪力(KN)-0.618 軸力Ny(KN)6.319 底板端部彎矩(KN.m)-0.366 跨中彎矩(KN.m)0.488 軸力(KN)0.325 端

14、部剪力(KN)1.148 拉桿跨中彎矩(KN.m)0.598 軸力(KN)-0.618 剪力(KN)1.772 4.3.2 槽身縱向結構計算根據(jù)支承形式，跨寬比及跨高比的大小以及槽身橫斷面形式等的不同，槽身應力狀態(tài)與計算方法也不同，對于梁式渡槽的槽身，跨寬比、跨高比一般都比較大，故按簡支梁理論計算縱向彎矩和剪力。圖4-4 槽身縱向結構計算簡圖彎矩 剪力 式中，L為計算跨度。由于此梁屬于深受彎構件（），因此，計算跨度取和之中的較小值（和分別為支座中心線之間的距離、凈跨），取12.4m。表4-5 槽身縱向結構內(nèi)力計算表工況滿槽+無風設計水深+有風無水+有風計算跨度L(m)12.412.412.4均

15、布荷載q（KN/m）34.37330.29320.213最大彎矩M（KN.m）660.640582.222388.485最大剪力Q(KN)213.110187.8135125.3184.4槽身配筋計算4.4.1橫向結構配筋計算1、側墻配筋計算側墻取最大彎矩處，近似按受彎構件進行配筋計算，鋼筋、混凝土等級的選取參照水工混凝土結構設計規(guī)范表4.4.2。采用HPB300鋼筋，?；炷敛捎肅25，。取保護層厚度（水工混凝土結構設計規(guī)范 表9.2.1），=120mm。根據(jù)側墻內(nèi)力計算結果，取側墻底部最大負彎矩截面計算配筋，M=1.45 KN·m，V=3.79KN，（1）截面尺寸驗算：mm，KV

16、=1.4×3.79=5.306KN0.25fcbh0=0.25×11.9×1000×120=357KN>KV故截面尺寸滿足抗剪要求。（2） 抗剪腹筋計算,因此，不需要進行斜截面抗剪配筋計算。（3）計算受彎鋼筋：<0.85b=0.522（為防止發(fā)生超筋，對于HPB300，取0.85b=0.522）選用配筋為10200對應單位墻寬中鋼筋面積為393mm2。配筋率=Ag/ h0/b=393/120/1000=0.33%>最小配筋率0.20%，滿足要求。2、拉桿配筋計算拉桿取跨中最大彎矩截面按受彎構件進行配筋計算，最大彎矩M=0.60 KN&#

17、183;m<0.85b=0.522（為防止發(fā)生超筋，對于HPB300，取0.85b=0.522）選用配筋為8200對應單位墻寬中鋼筋面積為251mm2。配筋率=Ag/ h0/b=251/700/1000=0.36%>最小配筋率0.20%，滿足要求。3、底板配筋計算 底板為一偏心受拉構件，應按下列兩種情況進行配筋計算：1）兩端最大負彎矩及相應的拉力N（支座截面），2）跨中最大正彎矩及相應的拉力N（跨中截面），采用HPB300鋼筋，?；炷敛捎肅25，。取保護層厚度，（水工混凝土結構設計規(guī)范 表9.2.1），=120mm。a、支座截面配筋計算根據(jù)底板內(nèi)力計算結果，支座截面內(nèi)力M=1.6

18、7 KN·m，N=5.70KN，（1）判別類型 e0=M/N=1.67×103/5.70=293.0mmh/2 a=150/230=45mm屬大偏心受拉。 （2）配筋計算h 0=15030=120mm，e=e0h/2+a =293.0150/2+30=248.0mm，按構造要求配置mm2，選用鋼筋10200（A's=393mm2）。按構造要求配置mm2，選用鋼筋10200（As=393mm2）。b、跨中截面配筋計算根據(jù)底板內(nèi)力計算結果，跨中截面內(nèi)力M=1.75 KN·m，N=5.70KN，（1）判別類型 e0=M/N=1.75×103/5.70=

19、307.02mmh/2 a=150/230=45mm屬大偏心受拉。 （2）配筋計算h 0=15030=120mm，e=e0h/2+a =307.02150/2+30=262.02mm，按構造要求配置mm2，選用鋼筋10200（A's=393mm2）。按構造要求配置mm2，選用鋼筋10200（As=393mm2）。4.4.2縱向結構配筋計算對于簡支梁式槽身的跨中部分底板處于受拉區(qū)，故在強度計算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗算中，只要底板與側墻的接合能保證整體受力，就必須按翼緣寬度的規(guī)定計入部分或全部底板的作用。不考慮底板的抗彎作用，將渡槽的側墻簡化為h=1.4m、b=0.25m的矩形梁，

20、按單筋矩形截面進行配筋，每個側墻承受總荷載的一半，根據(jù)槽身縱向內(nèi)力計算結果，側墻作為簡支梁，取跨中最大彎矩截面計算配筋，M=660.64/2=330.32 KN·m，支座剪力Vmax=213.11/2=106.56KN，矩形截面按雙層配筋，保護層厚度a=70mm，h0=1400-70=1330mm，K=1.4。（1）截面尺寸復核：mm，mm，KVmax=1.4×106.56=147.84KN0.22fcbh0=0.22×11.9×250×1330=870.48KN>KVmax故截面尺寸滿足抗剪要求。（2）抗剪腹筋計算,因此，不需要進行斜截

21、面抗剪配筋計算，按構造配置腹筋。（3）計算受彎鋼筋： fcbx=fyAS式中 M彎矩設計值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應組合計算，并考慮結構重要性系數(shù)0及設計狀況系數(shù)在內(nèi)； Mu截面極限彎矩值； K結構系數(shù)，K=1.40； fc混凝土軸心抗壓強度設計值，混凝土選用C25，則fc=11.9N/mm； b矩形截面寬度； x混凝土受壓區(qū)計算高度； h0截面有效高度； fy鋼筋抗拉強度設計值； As受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積； 將=x/h0代入上式并令s=（1-0.5），則有fcbh0=fyAs 0.85b 根據(jù)以上各式，計算側墻的鋼筋面積如下：<0.85b=0.522（為防止發(fā)生超筋，對于HPB30

22、0，取0.85b=0.522）選420+218 ， AS=1257+509=1766mm2。配筋率=Ag/ h0/b=1766/250/1330=0.53%>最小配筋率0.20%，滿足要求。按受力計算側墻不需要配置腹筋，考慮到側墻的豎向受力筋可以起到腹筋作用，但為固定縱向受力筋位置，仍在兩側配置8150的封閉箍筋。同時沿墻高布置10200的縱向鋼筋。4.5抗裂驗算橫向抗裂驗算側墻按受彎構件進行抗裂驗算，底板按偏心受拉構件進行抗裂驗算，拉桿按軸心受拉構件進行抗裂驗算。受彎構件，偏心及軸心受拉構件在荷載效應的短期組合及長期組合下，按下列公式分別進行抗裂驗算：受彎構件短期組合 長期組合 偏心受

23、拉構件：短期組合 長期組合 軸心受拉構件：短期組合 長期組合 （1）側墻抗裂驗算本設計按因為可變荷載比較小，故只按長期荷載效應組合進行抗裂驗算?；緮?shù)據(jù)：ES=2.1×105N/mm2，Ec=2.8×104N/mm2， ftk=1.78N/mm2,m=1.55，st=0.7。具體計算如下：按受彎構件抗裂公式計算：通過以上驗算，側墻配筋滿足抗裂要求。（2）拉桿抗裂驗算按軸心受拉構件抗裂公式計算：通過以上驗算，拉桿配筋滿足抗裂要求。（2）底板抗裂驗算基本數(shù)據(jù)：ES=2.1×105N/mm2，Ec=2.8×104N/mm2， ftk=1.78N/mm2,m=1

24、.55，st=0.7。Mk=1.75 KN·m，Nk=5.70 KN。具體計算如下：按偏心受拉構件抗裂公式計算：通過以上驗算，底板配筋滿足抗裂要求?？v向抗裂驗算（1）抗裂驗算按受彎構件進行抗裂驗算，受彎構件在荷載效應的短期組合及長期組合下，按下列公式分別進行抗裂驗算式中 由荷載標準值按荷載效應短期組合計算的彎矩值；由荷載標準值按荷載效應長期組合計算的彎矩值；截面抵抗矩的塑性系數(shù)；混凝土拉應力限制系數(shù)，對荷載效應的短期組合，；對荷載效應的長期組合，；混凝土軸心抗拉強度標準值；換算截面A0對受拉邊緣的彈性抵抗矩，；基本數(shù)據(jù)：ES=2.1×105N/mm2，Ec=2.8×

25、;104N/mm2， ftk=1.78N/mm2,m=1.55，st=0.7。具體計算如下：按受彎構件抗裂公式計算：通過以上驗算，槽身縱向配筋不滿足抗裂要求。（2）裂縫寬度驗算按受彎構件進行裂縫寬度驗算，計算公式如下：式中 考慮構件受力特征和荷載長期作用的綜合影響系數(shù)，對受彎構件取=2.1； 最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)邊緣的距離，c=25mm；縱向受拉鋼筋的有效配筋率，當時，?。挥行芾摻罱孛婷娣e，對受彎構件；按荷載標準值計算的縱向受拉鋼筋應力，N/mm2，對受彎構件：；基本數(shù)據(jù)：ES=2.1×105N/mm2，Ec=2.8×104N/mm2， ftk=1.78N/

26、mm2,a=45mm，c=25mm。由附錄表查得，具體計算如下：通過以上驗算，槽身縱向配筋滿足裂縫寬度要求。4.6撓度驗算槽身使用階段的撓度主要是由外荷載產(chǎn)生的，為控制槽身變形，對其進行撓度驗算。撓度驗算公式（見水工混凝土結構設計規(guī)范）為：對應于荷載效應的短期組合（并考慮部分荷載的長期作用的影響）時：對應于荷載效應的長期組合時：為簡化計算，根據(jù)現(xiàn)行水工混凝土結構設計規(guī)范采用對于矩形截面，受彎構件的短期剛度式中 混凝土彈性模量換算截面慣性矩；考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)。（1）簡支梁抗彎剛度計算（2）撓度度計算經(jīng)計算，槽身縱向撓度滿足要求。4.7槽身整體穩(wěn)定性驗算當槽中無水時，為防止槽身

27、在風荷載作用下沿支承面滑動或被掀落，需進行槽身整體穩(wěn)定性驗算。 抗滑穩(wěn)定驗算槽身抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)式中 槽身自重；作用于槽身的水平向風壓力；支座的摩擦系數(shù)，取0.3；槽身抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，取1.05；可計算得槽身抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，滿足抗滑穩(wěn)定要求。 抗傾覆穩(wěn)定驗算槽身抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)式中 繞背風面支點轉動的傾覆力矩；抗傾覆力矩；槽身抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，取1.1；可計算得，滿足抗傾覆穩(wěn)定要求。5排架設計5.1排架的布置采用單排架形式，混凝土采用C25。排架高度6.532m，立柱斷面尺寸選擇如下：長邊：一般為排架總高的，取0.4m；短邊h1：，取0.35m；立柱間距：與上部對應，取1.35m；橫梁

28、間距：等于或略大于立柱間距，取2.0m；橫梁高h2：為立柱間距的，取0.25m；梁寬b2：為，取0.20m；承托：為1020cm，取0.15m；具體尺寸如圖5-1所示。圖5-1 排架結構圖5.2最主要荷載的計算（1）垂直荷載1.側墻標準值 設計值 2.底板標準值 設計值 3.拉桿標準值 設計值 一跨槽身自重：P1=（13.65+3.94+2.625）×12.8=258.72 KN4.槽內(nèi)水重 滿槽標準值 P2=設計值 P2= 設計水深標準值 P3=設計值 P3=5.球墨鑄鐵管自重標準值 設計值 6.管內(nèi)水自重標準值 設計值 管重+水重：P4=（8.69+11.67）=20.36 KN

29、7.排架自重排架相鄰兩結點間的立柱自重：標準值P5= 設計值 P5=半根橫梁自重：標準值P6= 設計值 P6=（2）水平荷載：主要考慮風荷載，動水壓力以及漂浮物的撞擊力1風荷載作用于排架的的橫向風荷載標準值（見水工建筑物荷載設計規(guī)范DL5077-1997）式中 風載體形系數(shù),根據(jù)渡槽設計和電算程序規(guī)定，空槽時取1.7；風壓高度變化系數(shù)，根據(jù)渡槽設計和電算程序規(guī)定，渡槽離地面高度8m時取0.89；風振系數(shù)，取1.0；基本風壓值，取0.25KN/m2；可計算得，排架橫向風荷載強度標準值，設計值。2動水壓力作用于排架上的動水壓力式中 水的重度，10；水流的設計平均流速，2.0m/s；槽架的阻水面積，

30、0.8m2；槽架的形狀系數(shù)，取1.3；可計算得動水壓力標準值為，設計值為。3漂浮物的撞擊力作用于排架上的漂浮物撞擊力：式中 樹木，浮物等漂浮物重力，根據(jù)提供數(shù)據(jù)，取G=400kg×9.8=3.92；水流的設計平均流速，2.0m/s；撞擊時間(s)，無實際資料時一般可取1.0(s)；重力加速度，取9.8(m/s2)；可計算得漂浮物撞擊力標準值為，設計值為。5.3排架的橫向內(nèi)力計算單排架內(nèi)力計算時應考慮：滿槽水+滿管水+橫向風壓力；空槽+滿管水+橫向風壓力；空槽+滿管水+橫向風壓力、動水壓力、漂浮撞擊力等。5.3.1作用于排架節(jié)點上的荷載（1） 槽身傳遞給排架頂部的荷載作用于槽身的橫向風

31、壓力通過支座的摩阻作用，以水平力形式傳到排架頂部；同時，距排架頂高度0.7m，對排架頂高程所產(chǎn)生的力矩將轉化為一對方向相反的集中力，分別作用于兩立柱頂部，迎風面力的方向向上，背風面力的方向向下。槽身自重及槽內(nèi)水重也通過支座傳到排架頂部。排架受力如圖5-2所示。圖5-2 排架橫向計算圖 滿槽水加橫向風壓力一跨槽身自重，滿槽水重,滿管水重。 空槽加橫向風壓力 空槽加橫向風壓力、動水壓力、漂浮物撞擊力（2） 作用于排架結點上的水平荷載 滿槽加橫向風壓力 結點1、5 結點2、3、6、7 空槽加橫向風壓力 結點1、5 結點2、3、6、7 空槽加橫向風壓力、動水壓力 結點1、5 結點2、6 結點3、7 （

32、3） 作用于排架結點上的垂直荷載 結點1 結點5 結點2、6 結點3、7 結點4、8 5.3.2排架內(nèi)力計算排架的內(nèi)力可以分解為豎向荷載作用及橫向荷載作用兩種情況，然后再疊加。豎向荷載作用下，只在排架中柱產(chǎn)生軸向力；水平向節(jié)點荷載是反對稱的，而結構是對稱的，故可取一半按圖，可采用“無剪力分配法”。彎矩、軸力、剪力計算結果分別見表5-1，表5-2，表5-3。(1) 計算固端彎矩滿槽加橫向風壓力 空槽加橫向風壓力 空槽加橫向風壓力、動水壓力(2) 計算抗彎勁度對于立柱 對于橫梁 取相對勁度，則橫梁各桿端的相對勁度為。(3) 計算分配系數(shù)和由結構力學書中查取傳遞系數(shù)，計算得分配系數(shù)：，傳遞系數(shù)：(3

33、) 采用力矩分配法計算排架彎矩反對稱荷載作用下的排架彎矩計算表滿槽加橫向風壓力表5-1 反對稱荷載作用下的排架彎矩計算表結點1234桿端151221262332373443分配系數(shù)0.3510.6490.3940.2130.3940.3940.2130.394傳遞系數(shù)0-1-10-1-10-1-1固端彎矩-3.519-3.519-3.82-3.82-4.121-4.1211.2352.284-2.284-3.1293.1291.6913.129-3.129-5.0245.0242.7165.024-5.024分配與傳遞1.7633.261-3.261-1.9791.9791.071.979-1

34、.979-2.0652.0651.1162.065-2.0650.7251.34-1.34-0.8140.8140.440.814-0.8140.8490.4590.8493.723-3.723-2.4664.291-1.804-4.9873.2011.801-10.043根據(jù)反對稱荷載作用下的彎矩計算成果，截取桿件和結點脫離體，按力和力矩平衡可求出反對稱荷載作用下的剪力和軸力。與正對稱結點荷載產(chǎn)生的軸向力疊加，即得排架承受荷載的內(nèi)力。繪制的內(nèi)力圖見圖5-3；圖5-3 排架橫向內(nèi)力分布圖 空槽加橫向風壓力表5-2 反對稱荷載作用下的排架彎矩計算表結點1234桿端1512212623323734

35、43分配系數(shù)0.3510.6490.3940.2130.3940.3940.2130.394傳遞系數(shù)0-1-10-1-10-1-1固端彎矩-4.603-4.603-4.996-4.996-5.389-5.3891.6162.987-2.987-4.0924.0922.2124.092-4.092-6.5716.5713.5526.571-6.571分配與傳遞2.3064.265-4.265-2.5892.5891.42.589-2.589-2.72.71.462.7-2.70.9481.752-1.752-1.0641.0640.5751.064-1.0641.110.61.114.87-4.

36、87-3.2265.612-2.36-6.5224.1872.356-13.134繪制的內(nèi)力圖見圖5-4；圖5-4 排架橫向內(nèi)力分布圖 空槽加橫向風壓力、動水壓力表5-3 反對稱荷載作用下的排架彎矩計算表結點1234桿端151221262332373443分配系數(shù)0.3510.6490.3940.2130.3940.3940.2130.394傳遞系數(shù)0-1-10-1-10-1-1固端彎矩-4.603-4.603-4.996-4.996-8.503-8.5031.6162.987-2.987-5.3195.3192.8755.319-5.319-7.0557.0553.8147.055-7.05

37、5分配與傳遞2.4764.579-4.579-2.782.781.5032.78-2.78-2.8992.8991.5672.899-2.8991.0181.881-1.881-1.1421.1420.6171.142-1.1421.1910.6441.1915.11-5.11-2.9056.125-3.092-5.7094.9950.738-17.744繪制的內(nèi)力圖見圖5-5；圖5-5 排架橫向內(nèi)力分布圖5.4排架的配筋計算由于荷載可以從相反方向作用，而使同一截面上出現(xiàn)相反的彎矩，所以采用對稱配筋。橫向配筋計算（1）橫梁配筋略去軸向力影響，按純受彎構件計算配筋。為施工方便所有梁的配筋情況相同

38、，按最不利荷載布置計算。根據(jù)不同工況下的排架內(nèi)力計算成果可知，空槽加橫向風壓力、動水壓力、漂浮物撞擊力工況下2-6梁的彎矩最大，最大彎矩M=6.13 KN·m，V=8.93KN。1 截面尺寸驗算：mm，KV=1.2×8.93=10.72KN0.25fcbh0=0.25×11.9×200×215=127.92KN>KV故截面尺寸滿足抗剪要求。 2 抗剪腹筋計算,因此，不需要進行斜截面抗剪配筋計算。3 計算受彎鋼筋：<0.85b=0.522（為防止發(fā)生超筋，對于HPB300，取0.85b=0.522）選用配筋為310，鋼筋面積為236m

39、m2，箍筋選用6150。配筋率=Ag/ h0/b=236/215/200=0.55%>最小配筋率0.20%，滿足要求。（2）排架立柱配筋排架柱一般以彎矩最大及軸力最小的柱底截面作為全柱的配筋依據(jù)，按對稱偏心受壓構件計算配筋。根據(jù)不同工況下的排架內(nèi)力計算成果可知，滿槽加橫向風壓力工況下柱底截面軸力最小，空槽加橫向風壓力、動水壓力、漂浮物撞擊力工況下柱底截面彎矩最大。因此選取最不利的兩個荷載組合就算排架立柱配筋，兩個組合為：1、滿槽加橫向風壓力工況下柱底截面軸，M=10.04KN·m，N=248.26KN。2、空槽加橫向風壓力、動水壓力、漂浮物撞擊力工況柱底截面軸，M=17.74

40、KN·m，N=121.93KN。1) 基本資料：采用HPB300鋼筋，。混凝土采用C25，。取保護層厚度（水工混凝土結構設計規(guī)范 表9.2.1），=315mm。2）計算值 ；式中：軸向壓力對截面重心的偏心距， 構件的計算長度， 截面高度， 截面有效高度， 構件的截面面積， 考慮截面應變對截面曲率的影響系數(shù)，對于大偏心受壓構件，直接 取，=1.0. 考慮構件長細比對截面曲率的影響系數(shù)，當L0/h<15時，取，=1.0.3)判斷受壓情況4) 對稱配筋偏心受壓構件計算公式如下： 1、大偏心受壓如x=h0>2a,則 ，如x=h0<2a,則 2、小偏心受壓,5)計算配筋1、滿

41、槽加橫向風壓力工況下柱底截面軸，M=10.04KN·m，N=248.26KN。計算的As為負值可按構造配筋，取最小配筋率 =0.2%配筋，則鋼筋面積為：選用配筋為214，鋼筋面積為303mm2。配筋率=Ag/ h0/b=303/315/400=0.25%>最小配筋率0.20%，滿足要求。2、空槽加橫向風壓力、動水壓力、漂浮物撞擊力工況柱底截面軸，M=17.74 KN·m，N=121.93KN。按構造配筋，取最小配筋率 =0.2%配筋，則鋼筋面積為：選用配筋214，鋼筋面積為308mm2，箍筋選用8150。配筋率=Ag/ h0/b=308/315/400=0.25%&g

42、t;最小配筋率0.20%，滿足要求。5.4.2縱向配筋計算排架縱向最不利情況為排架上一跨槽身已施工完畢，而另一跨槽身尚未施工，排架受偏心荷載，見圖5-6，見圖5-6 排架縱向計算簡圖荷載計算：每根立柱承受半跨槽身自重G0，柱的計算長度柱的截面尺寸：b=350mm，h=400mm ，排架橫向配筋計算中立柱每邊已選用配筋214鋼筋面積為303mm2，不滿足縱向配筋要求，再增加114，每邊配314，鋼筋面積為461mm2，箍筋選用8150。配筋率=Ag/ h0/b=461/365/350=0.36%>最小配筋率0.20%，滿足要求。5.5牛腿的配筋計算和尺寸驗算5.5.1牛腿尺寸的擬定牛腿高度

43、取H=550mm；牛腿外援高度h11/3h，切不小于200mm，取h1=200mm；立柱最外邊緣至牛腿外緣的距離c不應小于100mm，取c=350mm；牛腿邊緣混凝土保護層取a=35mm，則h0=550-35=515mm；鋼筋選用HRB335；5.5.2牛腿截面尺寸的驗算牛腿高度驗算公式如下F v有荷載標準值按荷載短期組合計算的作用于牛腿頂部的豎向力；F h由荷載標準值按荷載效應短期組合計算的作用于牛腿頂部的水平拉力；裂縫控制系數(shù)，對水電站廠房立柱的牛腿，取=0.7；對承受靜荷載作用的牛腿，取=0.8；a豎向力作用點至柱下邊緣的水平距離，應考慮安裝偏差20mm，豎向力作用點位于下柱以內(nèi)時，取a

44、=0；b牛腿寬度；h0牛腿與下柱交界處的垂直截面有效高度；5.5.3牛腿配筋計算a、當空槽有側向風壓力，按短暫狀況考慮：牛腿截面高度滿足要求。當a/ho>0.2,配筋計算公式如下：根據(jù)已知數(shù)據(jù)計算得：b、當滿槽有側向風壓力，按短暫狀況考慮：牛腿截面高度滿足要求。當a/ho>0.2,配筋計算公式如下：根據(jù)已知數(shù)據(jù)計算得： 根據(jù)計算成果，承受豎向力所需要的縱向受力鋼筋選用配筋416，鋼筋面積為804mm2，配筋率=Ag/ h0/b=804/515/350=0.46%>最小配筋率0.20%，滿足要求。承受水平荷載所需要的錨筋選用414，鋼筋面積為615mm2，水平箍筋選用6150。

45、5.6 排架基礎計算排架基礎尺寸的擬定基礎板的面積應滿足地基承載力要求，橫槽向的長度L和順槽向的寬度B，可按以下經(jīng)驗公式初步擬定B3b1，Ls+5h1 （51） 式中： s兩肢柱間的凈距；b1，h1肢柱橫截面長邊和短邊的邊長。s=1.0m，b1=0.4m，h1=0.35m，則B3×0.4=1.2m，B=2.4m。L1.0+5×0.35=2.75m，取L=3.7m。圖5-6 條形基礎結構圖5.6.2條形基礎底板地基反力驗算計算基礎地基反力的最不利情況就是水平荷載大，鉛直荷載也較大，故計算滿槽、河中無水的情況。條形基礎基底反力可按下列公式計算：排架兩立柱傳到基礎截面的軸力；單位面積上基礎板重力和回填土重力，基礎埋深d=30m，回填土重度取20KN/m3；基礎總高度，見圖5-7；底板中點至立柱中心的距離見圖5-7；立柱中心至基礎邊緣的距離見圖5-7；基礎短邊長度見圖5-7；基礎長邊長度見圖5-7；基礎底板計算簡圖：圖5-7 基礎底板內(nèi)力計算簡圖根據(jù)排架內(nèi)力計算的成果，故基礎底板地基反力滿足要求。5.6.3基礎底板內(nèi)力計算計算條件為滿槽水加橫向荷載。在此條件下，底板右邊懸臂段，跨中段及左邊懸臂段的彎矩M1x，M2x和M3x，計算公式如下cxL