渡槽設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、一、設(shè)計(jì)基本資料1.1工程綜合說明根據(jù)豐田灌區(qū)渠系規(guī)劃，在灌區(qū)輸水干渠上需建造一座跨越小禹河的渡槽，由左岸向右岸輸水。渡槽槽址及渡槽軸線已由規(guī)劃選定（見渡槽槽址地形圖）。渡槽按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。1.2氣候條件槽址地區(qū)位于大禹鄉(xiāng)境內(nèi)，植被良好。夏季最高氣溫36，冬季最低氣溫32，最大凍層深度1.7m。地區(qū)最大風(fēng)力為9級(jí)，相應(yīng)風(fēng)速v = 24 m / s。1.3水文條件根據(jù)水文實(shí)測(cè)及調(diào)查，槽址處小禹河平時(shí)基流量在0.20.4 m3/S之間，有時(shí)斷流。洪水多發(fā)生在每年7、8月份；春汛一般發(fā)生在每年3月上旬，但流量不大。經(jīng)水文計(jì)算，槽址處設(shè)計(jì)洪水位為1242.41m，相應(yīng)流量 Q = 698 m3/S；

2、最高洪水位為1243.83m，相應(yīng)流量 Q = 1075 m3/S。據(jù)調(diào)查，洪水中漂浮物多為樹木、牲畜，最大不超過400 kg。在春汛中無流冰發(fā)生。槽址處小禹河兩岸表層為壤土分布；表層以下及河床為砂卵石分布（見渡槽軸線斷面圖）。地基基本承載力壤土為34 t / m2；砂卵石為43 t / m2。1.4工程所需材料要求在建材方面，距槽址50km大禹鎮(zhèn)有縣辦水泥廠一座，水泥質(zhì)量合格，可滿足渡槽建造水泥需要；槽址附近有大量砂石骨料分布，質(zhì)量符合混凝土拌制需要，運(yùn)距均在5km以內(nèi)；槽址東北禹王山有石料可供開采，運(yùn)距350km。1.5上、下游渠道資料根據(jù)灌區(qū)渠系規(guī)劃，渡槽上下游渠道坡降均為1/5000。

3、渠道底寬按設(shè)計(jì)流量計(jì)算 2.7 m，邊坡1：1.5，采用混凝土板襯砌。渠道設(shè)計(jì)流量6立方米每秒, 加大流量7.5立方米每秒。渠道堤頂超高0.5m。根據(jù)灌區(qū)渠系規(guī)劃，上游渠口（左岸）水面高程加大流量時(shí)為1251.04m。下游渠口（右岸）水面高程加大流量時(shí)為1250.54m。渠口位置見渡槽槽址地形圖。1.6設(shè)計(jì)要求1、學(xué)生須在規(guī)定期限內(nèi)獨(dú)立完成下述畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容并提交紙質(zhì)版和電子版畢業(yè)設(shè)計(jì)各一份。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)說明書要敘述簡(jiǎn)明，計(jì)算正確，符合編寫規(guī)程要求。設(shè)計(jì)圖紙繪制正確；細(xì)致、全面。3、設(shè)計(jì)格式要符合內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))規(guī)范。1.7畢業(yè)設(shè)計(jì)參考書目1、灌區(qū)水工建筑

4、物叢書渡槽，水利水電出版社；2、河海大學(xué)等水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)，中國水利水電出版社；3、清華大學(xué)出版結(jié)構(gòu)力學(xué)；4、水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T 5057-1996）；5、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ7-89）；6、水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范（DL5077-19977、灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范二、渠道的水力計(jì)算2.1渠道斷面水力計(jì)算由已知資料可知此渡槽設(shè)計(jì)流量Q設(shè)=6 m3/s進(jìn)出口渠道斷面取m=1.5,i=1/5000，n=0.014。按照明渠均勻流計(jì)算，根據(jù)公式 式中Q為渡槽的過水流量（m3/s）A過水?dāng)嗝婷娣e（m2）C謝才系數(shù)R水力半徑（m）X濕周（m）i-為槽底比降 n-為槽身糙率，鋼

5、筋混凝土槽身可取n=0.0142.1.1設(shè)計(jì)流量時(shí)水深計(jì)算假設(shè)渠道底寬B=2.7m渠道進(jìn)出口尺寸試算表如下表表21 渠道進(jìn)出口試算表 （Q設(shè)=6m3/s）B（m）H（m）A（m2）R（m）CX（m）nQ （m3/s）2.71.46.720.86769.757.7480.0146.1722.71.36.0450.81869.0777.3870.0145.3412.71.356.3790.84369.4247.5670.0145.752.71.376.5140.85369.5617.640.0145.9182.71.386.5830.85869.6287.6760.0146.0004通過Q與Q設(shè)對(duì)

6、比得出當(dāng)B=2.7，H=1.38時(shí)Q=6.0004Q設(shè)=6且約大于Q設(shè)，此時(shí)通過渠道的流速V=Q/A=0.911m/s,并且B/H=1.96符合規(guī)范（B/H=12）。2.1.2加大流量時(shí)水深計(jì)算由灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范可查的此工程級(jí)別為4級(jí)且加大流量系數(shù)為1.251.20，由水工建筑物初步設(shè)計(jì)規(guī)程此工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為2010年一遇。取加大系數(shù)=1.25則Q加大=1.25Q設(shè)=1.25×6=7.5m3/s同理可算得加大流量時(shí)的水深如下表表 22 加大流量時(shí)的水深試算（Q加大=7.5 m3/s）B（m）Hb（m）A（m2）R（m）CX（m）nQ （m3/s）2.71.68.160.96470

7、.9938.4690.0148.0442.71.557.7890.9470.6968.2890.0147.552.71.547.7150.93570.6338.2530.0147.4522.71.5467.7590.93870.6718.2740.0147.51由Q與Q加大對(duì)比可知當(dāng)Hb=1.546m時(shí)Q與Q加大最接近且前者略大于后者。 此時(shí)通過渠道的流速V=Q加大/A=0.911m/s由水工建筑物初步設(shè)計(jì)規(guī)范可查的4、5級(jí)渠道岸頂超高可由下式求的Hb渠道加大流量時(shí)的水深所以襯砌超高可查規(guī)范知h=0.30.8m本設(shè)計(jì)取h=0.5m2.1.3渠道底高程的計(jì)算由已知資料上游渠口（左岸）水面高程加大

8、流量時(shí)為1251.04m。下游渠口（右岸）水面高程加大流量時(shí)為1250.54m因此：2.2槽身過水能力計(jì)算渡槽選用矩形渡槽，由渠道到底高程可在地形圖上初選出渡槽的起始點(diǎn)（見地形圖），并量得渡槽長(zhǎng)度為199.8m。由渡槽可知對(duì)于長(zhǎng)渡槽其坡度i的選擇，可按進(jìn)出口渠底高程差減去0.2m，再除以槽身總長(zhǎng)度作為槽身坡度的初擬值。故 2.2.1加大流量時(shí)渡槽水深試算由規(guī)范知當(dāng)渡槽長(zhǎng)度時(shí)渡槽過流能力計(jì)算公式 其中A渡槽過水面積（m2）X濕周（m）R水力半徑（m）初擬渡槽底寬為2.44m，由規(guī)范知H/B=0.60.8。渡槽尺寸試算如下表表23加大流量時(shí)槽內(nèi)水深試算（Q加大=7.5m3/s）B（m）H（m）A（

9、m2）R（m）H/BX（m）nQ （m3/s）2.441.53.660.6730.625.440.0147.782.441.43.4160.6520.575.240.0147.1092.441.453.5380.6630.595.340.0147.4462.441.463.5620.6650.605.360.0147.5112.441.4653.5750.6660.65.370.0147.546通過Q與Q加大對(duì)比得出當(dāng)B=2.44，H=1.46m時(shí)Q=7.511 m3/sQ加大=7.5 m3/s且約大于Q，并且H/B=0.6符合規(guī)范（B/H=0.60.8）2.2.2設(shè)計(jì)流量時(shí)渡槽水深試算表24

10、設(shè)計(jì)流量時(shí)水深試算（Q設(shè)=6m3/s）B（m）H（m）A（m2）R（m）X（m）nQ （m3/s）2.441.33.1720.6295.040.0146.4452.441.2333.0090.6134.9060.0146.012.441.22.9280.6054.840.0145.797通過Q與Q設(shè)對(duì)比得出當(dāng)B=2.44，H=1.233m時(shí)Q=6.01 m3/s=Q設(shè)=6 m3/s且等于于Q，此時(shí)通過渡槽的流速V=Q設(shè)/A=1.994m/s符合規(guī)范（V=12m/s）。 渡槽的頂部超高由規(guī)范知2.2.3渡槽水頭損失計(jì)算已知數(shù)據(jù)渡槽上游渠道斷面平均流速（m/s）V1=0.911渡槽下游渠道斷面平均

11、流速（m/s）V2=0.911 槽內(nèi)平均流速（m/s）V=1.994 渡槽長(zhǎng)度（m）L=200 渡槽底坡i=0.001502允許水頭損失Z=0.5m由灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范可查知進(jìn)口段局部水頭損失系數(shù)：1=0.1出口段局部水頭損失系數(shù)：2=0.1故進(jìn)口段的水頭損失Z1為：槽身段的水頭損失Z2為：:出口端的水頭損失Z3為：因此渡槽的總水頭損失Z為：因?yàn)?，所以滿足要求。2.2.4渡槽進(jìn)出口漸變段布置上游渠道水面寬度（m）：下游渠道水面寬度（m）：渡槽的水面寬度（m）：上游渠道與渡槽水面寬度的差值（m）：下游渠道與渡槽水面寬度的差值（m）：查渡槽可知進(jìn)出口漸變段長(zhǎng)度可用下式計(jì)算L進(jìn)出口漸變段的長(zhǎng)度

12、B1、B2上下游渠道與渡槽水面寬度的比值故： 進(jìn)口漸變段長(zhǎng)度（m）： 出口漸變段長(zhǎng)度（m）：取進(jìn)口漸變段長(zhǎng)度（m）：取出口漸變段長(zhǎng)度（m）：2.2.5進(jìn)出口槽底高程計(jì)算已知數(shù)據(jù)：進(jìn)口前渠底高程：出口前渠底高程： 上游渠道水深： 下游渠道水深： 槽中水深：進(jìn)口水面降落：沿程水面降落：出口水面回升：故：進(jìn)口槽底高程：進(jìn)口槽底抬高：出口槽底高程：出口渠底降低：出口渠底高程：三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算3.1、縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算3.1.1、槽身剖面形式及尺寸擬定參考已建工程，初定槽身結(jié)構(gòu)尺寸如下圖3.1所示，渡槽長(zhǎng)200m，每跨長(zhǎng)度選定10m，共20跨，支撐結(jié)構(gòu)選取簡(jiǎn)支梁式，按簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)中槽身橫斷面采用

13、的是矩形。渡槽無通航要求。為改善橫向受力條件槽頂設(shè)置拉桿，每隔2m設(shè)置一根拉桿，于渡槽拉桿上布置人行道，底板寬80cm，高10cm。對(duì)于帶橫桿的矩形槽，側(cè)墻厚度t與墻高H之比值一般為t/H=1/121/16，取側(cè)墻厚度t=16cm，側(cè)墻高為H=1.97m，底板地面高于側(cè)墻底緣，以減少底板的拉應(yīng)力，底板厚度為16cm，側(cè)墻和底板的連接處加設(shè)角度為的貼角。根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，槽內(nèi)凈寬B=2.44m，高H=1.71m（拉桿0.1m,超高0.15m），拉桿斷面尺寸：高×寬=10cm×10cm。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-1所示。 槽身橫斷面圖槽身縱斷面圖（-斷面）圖3-1 槽身結(jié)構(gòu)尺寸圖（單

14、位：mm）3.1.2、各類系數(shù)的確定 該渡槽級(jí)別為4級(jí)，結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為級(jí)水工建筑物，采用C25混凝土，級(jí)鋼筋。結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)，承載能力極限狀態(tài)使得結(jié)構(gòu)系數(shù)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)。3.1.3、荷載計(jì)算 縱向計(jì)算中的荷載一般按均布荷載考慮，包括槽身重力（拉桿等是少量集中荷載也換算為均布荷載）、槽中水體的重力及人群荷載，其中槽身自重、水重為永久荷載，人群荷載為可變荷載。表31 槽身荷載計(jì)算：（單位：GKN；gKN/m）荷載類型標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值計(jì)算式大小大小1、側(cè)墻重7.888.27沿水流方向7.888.27垂直水流方向49.2551.712、拉桿重0.9450.992沿水流方向

15、0.9450.992垂直水流方向0.4730.4973、人行板重22.1沿水流方向22.1垂直水流方向2.52.6254、底板重11.211.76沿水流方向11.211.76垂直水流方向5.65.885、校核水重34.4136.13沿水流方向34.4136.13垂直水流方向17.2118.076、設(shè)計(jì)水重28.9830.43沿水流方向28.9830.43垂直水流方向14.4915.217、人群重33.6沿水流方向33.6垂直水流方向3.754.58、欄桿重1.81.89沿水流方向1.81.89垂直水流方向2.252.363.1.4、縱向內(nèi)力計(jì)算如圖所示渡槽的單跨長(zhǎng)度，槽身每邊支座寬50cm，取

16、計(jì)算跨度，槽身寬度，寬跨比，因此可按梁法計(jì)算槽身內(nèi)力?？v向結(jié)構(gòu)計(jì)算可將矩形槽身截面概化為工字型，槽身側(cè)墻為工字梁的腹板，側(cè)墻厚度之和即為腹板厚度，；槽身底板構(gòu)成工字梁的下翼緣（由于簡(jiǎn)支梁槽身底板處于受拉區(qū)，故在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗(yàn)算中加以考慮）；側(cè)墻加大部分和人行道板構(gòu)成工字梁的上翼緣，翼緣的高度為，工字梁高，翼緣的計(jì)算寬度等于腹板厚度即。考慮到側(cè)墻頂部和人行道寬度擴(kuò)大較小，可近似的將側(cè)墻看作矩形截面，故計(jì)算簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化為的矩形截面（如圖3.2所示）縱向計(jì)算簡(jiǎn)圖橫截面計(jì)算簡(jiǎn)圖圖32 槽身縱向計(jì)算圖作用在渡槽上的最大分布荷載為跨中最大彎矩：跨中彎矩設(shè)計(jì)值：跨端剪力設(shè)計(jì)值：3.1.

17、5、正截面配筋計(jì)算 對(duì)于簡(jiǎn)支梁式槽身的跨中部分底板處于受拉區(qū)，故在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗(yàn)算中，只要底板與側(cè)墻的接合能保證整體受力，就必須按翼緣寬度的規(guī)定計(jì)入部分或全部底板的作用。不考慮底板與牛腿的抗彎作用，將渡槽簡(jiǎn)化為由兩邊側(cè)墻組成的矩形截面。渡槽處于露天（二類環(huán)境條件），則根據(jù)規(guī)范查得混凝土保護(hù)層厚c=35mm，排兩排鋼筋，所以受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的距離a=80mm，則截面的有效高度根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖和截面內(nèi)力的平衡條件，并滿足承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算要求可得兩個(gè)基本設(shè)計(jì)公式： 式中 M彎矩設(shè)計(jì)值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合計(jì)算，并考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)在內(nèi)；

18、Mu截面極限彎矩值； d結(jié)構(gòu)系數(shù)，d=1.20； fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土選用C25，則fc=12.5N/mm2； b矩形截面寬度； x混凝土受壓區(qū)計(jì)算高度； h0截面有效高度； fy鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，； As受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積； 將代入式上式，并令，則有根據(jù)以上各式，計(jì)算側(cè)墻的鋼筋面積如下：選 3.1.6、槽身縱向抗裂驗(yàn)算受彎構(gòu)件正截面在即將開裂的瞬間，受拉區(qū)邊緣的應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉伸值，最大拉應(yīng)力達(dá)到混凝土軸心抗拉強(qiáng)度。鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算公式如下：式中 分別由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載效應(yīng)短期組合及長(zhǎng)期組合計(jì)算的彎矩值。ct混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)，對(duì)荷載效應(yīng)的短期組合，ct

19、取為0.85；對(duì)長(zhǎng)期組合，ct取為0.70;混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；換算截面面積，其中為剛彈性模量與混凝土彈性模量之比，既；為鋼筋截面面積，由承載力計(jì)算確定；為混凝土截面面積。W0換算截面對(duì)受拉邊緣的彈性抵抗距； 換算截面重心軸至受壓邊緣的距離； 換算截面對(duì)其重心軸的慣性距；混凝土的標(biāo)號(hào)為，鋼筋為級(jí)鋼，則，。圖33 抗裂驗(yàn)算截面圖 （單位：cm） 根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，選取值。由，查得，在值附表中指出，根據(jù)h值的不同應(yīng)對(duì)值進(jìn)行修正。短期組合的跨中彎矩值 長(zhǎng)期組合的跨中彎矩值（人群荷載的準(zhǔn)永久系數(shù)）綜合上述計(jì)算可知，槽身縱向符合抗裂要求。3.1.7、斜截面抗剪計(jì)算支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值

20、截面有效高度，由于，故截面尺寸滿足抗剪要求?；炷两孛媸芗舫休d力因此，需配箍筋。由于在以后的橫截面配筋時(shí)也要配置箍筋，所以按橫截面受力進(jìn)行配筋計(jì)算。 3.2、槽身橫向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算3.2.1、人行板配筋（按受彎構(gòu)件配筋）跨中彎距： 按單排架單筋計(jì)算，取a25mm，b800m，h100mm，rd1.2，h075mm。 選配3.2.2、計(jì)算值及值由于在設(shè)計(jì)中選用了有拉桿的矩形槽，所以橫向計(jì)算時(shí)沿槽長(zhǎng)取1m間距長(zhǎng)度上的槽身進(jìn)行分析。作用于單位長(zhǎng)脫離體上的荷載除q（自重力加水的重力）外，兩側(cè)還有剪力Q1及Q2，其差值Q與荷載q維持平衡。Q在截面上的分布沿高度呈拋物線形，方向向上，它絕大部分分布在兩

21、邊的側(cè)墻截面上。工程設(shè)計(jì)中一般不考慮底板截面上的剪力。橫向計(jì)算時(shí)，近似認(rèn)為設(shè)置拉桿斷面槽身的橫向內(nèi)力與不設(shè)拉桿處相差不多，因此將拉桿均勻化；為了簡(jiǎn)化計(jì)算，認(rèn)為所有的荷載均勻槽壁和底板厚度的中心線上（偏于安全），并且槽身對(duì)稱可取一半計(jì)算，分析的3點(diǎn)處剪力為0只有軸力和彎矩。按以上簡(jiǎn)化圖示結(jié)構(gòu)為一次超靜定結(jié)構(gòu)不記軸力及剪力對(duì)變位的影響，用力法求解X1。M0M0M02301cm3ql1255cm23q2l11P0P01P0x1圖34有拉桿矩形槽計(jì)算圖槽內(nèi)水位取至拉桿中心作為控制條件，槽頂荷載產(chǎn)生集中力P0和力矩M0。按標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算分別為：按設(shè)計(jì)荷載計(jì)算分別為：3.2.2.1、 拉桿軸向力計(jì)算簡(jiǎn)化后結(jié)

22、構(gòu)為一次超靜定結(jié)構(gòu)，用力法計(jì)算拉桿拉為X1，亦可按下式直接計(jì)算，按標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算分別為： （31） 式中 單位槽長(zhǎng)拉桿軸向拉力，KN； 拉桿中心線至底板距離，H1.74m； 側(cè)墻底部靜水壓強(qiáng)，KPa； 兩側(cè)墻中心線間距之半，（2.44+0.16）/2=1.3(m)； 底板上均勻荷載強(qiáng)度，KN/m。 、底板和側(cè)墻壁截面慣性矩，m4； 拉桿間距為時(shí)，一根拉桿的軸向拉力。按設(shè)計(jì)荷載計(jì)算為： （32） 拉桿距離為S時(shí)，一根拉桿的軸向拉力。3.2.2.2、拉桿的配筋計(jì)算人行板作用與拉桿的荷載，其對(duì)跨中彎距等效荷載： 10米長(zhǎng)一跨渡槽共5根拉桿，作用在每根拉桿上的荷載為： 跨中彎距： 支座剪力： Nc6.9

23、4（KN）（拉） 取25mm，h0h75mm，b100mm，按偏心受拉構(gòu)件計(jì)算： eeo0.5h14100.5×100251385mm 選配512，As565mm2，則 則 選514，As770mm23.2.2.3、拉桿斜截面計(jì)算 故截面尺寸滿足抗剪條件。 需按計(jì)算配箍筋： 故 選用雙肢6箍筋，AsV112.6，n2代入式得s376m，取s200mm。 則配6200。 則。滿足斜截面抗剪要求。3.2.3、底板的內(nèi)力計(jì)算及配筋3.2.3.1內(nèi)力計(jì)算離側(cè)墻中心線X處的底板彎距計(jì)算，為底板荷載計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算為： （33）令X0，底板斷臂彎距令設(shè)計(jì)荷載計(jì)算為：令X0，M底11.43（KN

24、·m）令XL1.3，M底217.26（KN·m）令X0.1，M底31.33（KN·m）令X1，M底416.26（KN·m）表32 底板彎距計(jì)算表：X00.111.3Mx1.431.3316.2617.26底板的軸向拉力的計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算為： (拉) 設(shè)計(jì)荷載計(jì)算為： 側(cè)墻、底板彎距軸力圖見附圖一。3.2.3.2、底板配筋采用混凝土，fc12.5N/mm2，級(jí)鋼筋，fy=fy=310N/mm2，M17.26（KN·m）。N12.11（KN·m）。設(shè) Mr0··M1×1×17.2617.26（KN

25、·m） Nr0··N1×1×12.1112.11（KN·m） e0M/N=17.26/12.11=1.43(m)>h/2-a=50mm 故按大偏心受拉構(gòu)件配筋：（查表） 計(jì)算表明不需要配筋，但仍應(yīng)按構(gòu)造要求配筋。 As min0.002×1000×130260mm2 配置10300，As As min262mm2 如不考慮As 的承壓作用，As 0 由 則 仍要按唯一公式進(jìn)行配筋選12160，As707 mm2。3.2.4 、側(cè)墻內(nèi)力計(jì)算及配筋3.2.4.1、側(cè)墻彎矩由拉桿中心線到側(cè)墻計(jì)算截面的距離為y的彎距

26、。按標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算為： （34）當(dāng)y0時(shí)，Mk側(cè)11.41KN·m當(dāng)y1時(shí)，Mk側(cè)22.89KN·m當(dāng)y1.5時(shí)，Mk側(cè)30.59KN·m當(dāng)y0.96時(shí)，Mk側(cè)42.95KN·m當(dāng)y1.74時(shí)，Mk側(cè)4-1.75KN·m當(dāng)時(shí)，彎距最大為：表33 標(biāo)準(zhǔn)荷載彎距計(jì)算表：Yx011.50.961.74Mkx1.412.890.592.95-1.75按設(shè)計(jì)荷載計(jì)算為： （35） 表34 設(shè)計(jì)荷載彎距計(jì)算表：My011.51.011.74M側(cè)y1.573.3250.973.3-1.433.2.4.2、側(cè)墻軸力軸力只近似考慮側(cè)墻截面承受剪力。標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算：

27、（45）式中 作用在槽身截面上的計(jì)算剪力。其值等于1.0m槽身長(zhǎng)的總荷載，及縱向計(jì)算中的均布荷載q。 （46）故 當(dāng)y0時(shí)，N13.87KN當(dāng)y1.71時(shí)，N287.79（拉）令 則 解之得 y11.67 y20.069 當(dāng)y1.67時(shí)，N376.64（KN）（拉） 當(dāng)y0.069時(shí)，N44.14（KN）（壓）當(dāng)按設(shè)計(jì)荷載計(jì)算時(shí)： （47） 式中 Q作用在槽身截面上的計(jì)算剪力，其值等于1.0m槽身長(zhǎng)的總荷載，即縱向計(jì)算中的均布荷載。 （48）故當(dāng)y0，N1P04.29KN（壓）當(dāng)y=1.74時(shí)，（拉）令 既 解之得 y11.67 y20.068 當(dāng)y1.67時(shí)，N380.87KN（拉） 當(dāng)y0

28、.068時(shí)，N44.57KN（壓）表44 軸力計(jì)算表：Y011.251.74單位：KNNy4.2911.329.1192.663.2.4.3、側(cè)墻配筋計(jì)算對(duì)側(cè)墻最大彎距處（y1m）的配筋，計(jì)算如下： 30mm，b1000mm，h160mm，h0130mm，fc12.5KN/mm2 fyfy310 KN/mm2，r01，1.0 Mm3.325r0·=3.325×1×13.33 故 按大偏心受拉構(gòu)件計(jì)算。 x=b·h00.544×13070.72（mm）故外側(cè)不需要配筋，但需要配置構(gòu)造鋼筋 As min0.002×1000×13

29、0260（mm2)選配8200，As As min251（mm2)內(nèi)側(cè)配筋為：選配6250，As 113（mm2)對(duì)側(cè)墻拉力最大處（y1.74m）配筋。N392.66r0·92.66×1×192.66（KN）（拉） 當(dāng)y=1.74m時(shí)，Mmax按小偏心受拉構(gòu)件計(jì)算。 eh/2eo=80302030mmx=b·h00.544×13070.72（mm） 計(jì)算得之 所以按構(gòu)造要求 AsAsAs min0.002×1000×130260（mm2) 選配8190，AsAs265mm2 最后側(cè)墻配8190，AsAs265（mm4 排架計(jì)

30、算4.1 排架布置 布置等跨間距10m的單排架共20跨，矩形渡槽采用簡(jiǎn)支梁，上游漸變段4m下游漸變段6m與梯形混凝土渠首相連。渡槽全長(zhǎng)200m，拱墩臺(tái)及排架基礎(chǔ)墩均采用漿砌石重力墩。槽下兩岸墩間用漿砌石護(hù)坡?？傮w布置。 布置單排架優(yōu)點(diǎn)：體積小, 重量輕, 可現(xiàn)澆或預(yù)制吊裝, 再渡槽工程中被廣泛應(yīng)用。4.2 排架尺寸擬定 排架高度計(jì)算表5-1 排架高度計(jì)算表：（單位：m）名稱排架頂部高程排架埋置高程排架底部高程排架高1#1249.21401249.21421247.21422#1249.1992.0231247.17621245.1764.0233#1249.1844.1711245.01321

31、243.0136.1714#1249.1697.4591241.7121239.719.4595#1249.1549.9371239.21721237.21711.9376#1249.13911.2021237.93721235.93713.2027#1249.12410.8691238.25521236.25512.8698#1249.1099.9531239.15621237.15611.9539#1249.0948.8921240.20221238.20210.89210#1249.0798.3751240.70421238.70410.37511#1249.0646.9961242.0

32、6821240.0688.99612#1249.0493.5721245.47721243.4775.57213#1249.0342.9441246.0921244.094.94414#1249.0192.71246.31921244.3194.715#1249.0042.4751246.52921244.5294.47516#1248.9892.2961246.69321244.6934.29617#1248.9741.9411247.03321245.0333.94118#1248.9591.5831247.37621245.3763.58319#1248.9441.2111247.733

33、21245.7333.21120#1248.9290.7551248.17421246.1742.75521#1248.91401248.91421246.9142 排架分組計(jì)算見表4-2。表42 排架分組及底部高程計(jì)算表分組編號(hào)排架頂高程排架底高程排架高調(diào)整后高調(diào)整后底高程一1#1249.2141247.214221247.21421#1248.9141246.914221246.914二2#1249.1991245.1764.0234.51244.69915#1249.0041244.5294.4754.51244.50416#1248.9891244.6934.2964.51244.48

34、917#1248.9741245.0333.9414.51244.47418#1248.9591245.3763.5834.51244.459三14#1249.0191244.3194.751244.01913#1249.0341244.094.94451244.034四19#1248.9441245.3763.2113.51245.08720#1248.9291246.1742.7553.51245.429五4#1249.1691239.719.459101239.16911#1249.0641240.0688.996101239.064六5#1249.1541237.21711.93713

35、.51235.6546#1249.1391235.93713.20213.51235.6397#1249.1241236.25512.86913.51235.6248#1249.1241237.15611.95313.51235.6099#1249.0941238.20210.89213.51235.59410#1249.0791238.70410.37513.51235.579七3#1249.1841243.0136.1716.51242.68412#1249.0491243.4775.5726.51242.5494.2.3 尺寸擬定分組五六七排架號(hào)4# 11#5# 6# 7# 8# 9#

36、10#3# 12# 高度H10m13.5m6.5m支柱b1(1/201/30)H400mm500mm300mmh1常用450mm450mm450mm橫梁h2(1/61/8)L350mm350mm350mmb2(1/1.51/2) h2200mm200mm200mm牛腿C= b1/2200mm250mm150mmhb1400mm500mm300mma1000mm1000mm1000mm圖4-1最高排架尺寸圖：（單位：mm）4.2.4尺寸擬定：黃家溝渡槽離地面在15m以下,可采用單排架支撐槽身, 排架固定于墩座上, 考慮排架不宜過高, 對(duì)穩(wěn)定不利。同時(shí)為了便于施工，先將渡槽歸納成七種高度：1號(hào)、2

37、1號(hào)2m；2號(hào)、15-18號(hào)排架高4.5m；13號(hào)、14號(hào)排架高5m；19號(hào)、20號(hào)高為3.5m；4號(hào)、11號(hào)排架高為10m;510號(hào)高為13.5m；3號(hào)、12號(hào)高為6.5m。排架橫梁間距為2m, 最下層為2.5m。現(xiàn)以最高的排架（6號(hào)）為計(jì)算示例，其他排架計(jì)算相同，故略去。為使立柱在豎向荷載作用下為軸心受壓構(gòu)件，立柱中心線與槽身支撐中心線相重合。選最高的一根打敗排架作為計(jì)算對(duì)象，單排架的適應(yīng)高度一般在15m以內(nèi)，按按最高13.5m計(jì)算，計(jì)算條件為滿槽水加風(fēng)荷載。計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖（42）圖42 排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖4.3排架的內(nèi)力計(jì)算與配筋4.3.1荷載計(jì)算作用于排架上的鉛直荷載有：槽身傳給排架的鉛直荷

38、載槽身在風(fēng)荷載P0的作用下傳遞給的鉛直力P：W=KKZW0g （31） 式中 W單位面積上的風(fēng)壓力，N/m2；K風(fēng)載體型系數(shù)；Kz風(fēng)壓高度變化系數(shù)；W0基本風(fēng)壓，kgf/m2；風(fēng)振系數(shù)。對(duì)于矩形槽身，滿槽水時(shí)取K=1.3；由于槽身的形心距離地面約12.19m，故取Kz=1.18；W0=36kgf/m2。值與排架的自振周期有關(guān)，其自振周期T（s）可近似按下列公式計(jì)算 （32） 式中 H排架的高度，m；M擱置于排架頂部的槽身質(zhì)量（空槽情況）或槽身及槽中水體的總質(zhì)量，kg；E排架材料的彈性模量，N/m2；J排架橫截面的慣性矩，m4。由于T值很小，故取=1.0。則W=1.18×1.3

39、5;36×9.8×1.0=0.541（kN/m2）P0=WLh=0.541×12×2.8=18.12（kN）單排架的重力，計(jì)算時(shí)將排架重力化為節(jié)點(diǎn)荷載，每一節(jié)點(diǎn)的荷載等于相鄰上半柱和下半柱的重力以及橫梁的重力之和。立柱重G1=2.0×0.5×0.4×25=10（kN） G2=4.0×0.5×0.4×25=20（kN）橫梁重G=1.96×0.35×0.2×25=3.43（kN）作用于排架的水平荷載有：通過摩阻作用傳至立柱頂部的槽身橫向風(fēng)壓P1，近似按P1=P0/2計(jì)算

40、。P1=10.66÷2=5.33（kN）作用于排架立柱上的橫向風(fēng)壓力Pi（i=1，2，）：根據(jù)式（52），取K=1.3，Kz=1.15，W0=36kgf/m2，=1.0，得W=1.15×1.3×36×9.8×1.0=0.541（kN/m2）P1=0.541×（0.2×0.35+0.5×0.4）=0.146（kN）P2=P3=0.541×0.5×4.5=1.217（kN）4.3.2內(nèi)力計(jì)算因鉛直向節(jié)點(diǎn)荷載只使立柱產(chǎn)生軸向力，水平向節(jié)點(diǎn)荷載是反對(duì)稱的，而結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，故可取一半按圖42，用“無剪力分

41、配法”計(jì)算排架的內(nèi)力。 圖43 排架內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖抗彎剛度系數(shù)：固端彎矩：計(jì)算分配系數(shù)：BA=0.21，BC=0.21，BG=0.58。同理可得CB=CD=0.21，CF=0.58；DC=0.27，ED=0.73力矩分配與傳遞計(jì)算如下：表44ABBABGBCCBCFCDDCDE0.210.580.210.210.580.210.270.73C0.5-10.5-1-10.5-1-10.5M-17.798-17.798-15.059-15.059-12.321-12.321D-3.3273.3278.994C-5.7505.75015.88045.7498-5.750B-6.9006.90019.0

42、576.900-6.900-24.698-10.89819.057-13.909-16.20915.88-9.898-14.7448.99 kNkN34.63KN.m20.75KN.m34.63KN.m19.06KN.m19.9KN.m16.505KN.m14.74KN.m8.99KN.m9.9KN.m38.03KN.m15.88KN.m16.21KN.m15.88KN.m8.46KN.m1906KN.m16.21KN.m14.742KN.mkNkNkNNkN M圖 Q圖 N圖 圖44 排架內(nèi)力圖 4.3.3排架的配筋計(jì)算根據(jù)內(nèi)力計(jì)算所得內(nèi)力（M，N，V），按最不利情況進(jìn)行組合后，即可進(jìn)行排架

43、的承載力計(jì)算，以確定截面尺寸和配置鋼筋。橫梁的配筋計(jì)算：為施工方便所有梁的配筋情況相同，按最不利荷載布置，即根據(jù)CC梁的彎矩圖進(jìn)行計(jì)算，Mmax=24.7kN.m。取a=35mm，則h0=350-35=315mm選312，As=339mm2。由于橫梁上下均受彎，故需在上下兩邊緣都配筋。4.3.4立柱的配筋計(jì)算：滿槽水加橫向荷載條件下，背風(fēng)面肢柱承受的軸向壓力最大，應(yīng)分別對(duì)橫槽向及順槽向進(jìn)行計(jì)算。橫槽向按排架內(nèi)力計(jì)算成果配置受力鋼筋，順槽向按單柱并考慮縱向彎曲影響進(jìn)行承載能力驗(yàn)算。立柱的橫槽向抗彎計(jì)算：Mmax=27.123kN.ma=35mm，h0=400-35=365（mm）選214，As=

44、308mm2。由于風(fēng)向是可以改變的，故立柱需雙面配筋。立柱的縱槽向抗壓承載力計(jì)算：Nmax=323.7+20×3+6.53×3/2+4.45=397.945kN因?yàn)閘0/h=13.5/0.4=33.75，故縱向彎曲影響系數(shù)=0.445。故 只需按構(gòu)造配置鋼筋選配，箍筋選配 圖44 立柱截面配筋圖4.3.5立柱的縱向強(qiáng)度復(fù)核：排架施工時(shí)順槽向的計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖45。 圖45 排架施工時(shí)順槽向的計(jì)算簡(jiǎn)圖圖45中，N3代表排架自重，N2為半跨槽身自重，N2為施工荷載，N3為柱頂鉛直荷載，M0為兩側(cè)荷載不對(duì)稱而產(chǎn)生的力矩。 ，取=1.0e0=1.77×281.15=497.6

45、4（mm）0.3h0=138mm對(duì)稱配筋則故418，即As=1018mm2 滿足要求。4.3.6牛腿的抗剪復(fù)核：取=0.80，ftk=1.75，b=400mm，a=500×2/3-250+20=103.33（mm），h0=500-35=465（mm）,取a=0.3h0=139.5mm 選412，As=452mm2。 五、排架基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計(jì)算5.1排架基礎(chǔ)尺寸的擬定基礎(chǔ)半的面積應(yīng)滿足地基承載力要求，橫槽向的長(zhǎng)度L和順槽向的寬度B，可按以下經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)邊和短邊的邊長(zhǎng)。s=2.36m，b1=0.5m，h1=0.4m，則B3×0.5=1.5m，取B=1.7m。L2.36+5×0.4=4.36m，取L=6.0m。5.2排架基礎(chǔ)的荷載組合基礎(chǔ)底板的最小厚度是由基礎(chǔ)材料的沖切強(qiáng)度決定的。底板的有效高度h0應(yīng)滿足按下式計(jì)算的沖切強(qiáng)度要求K