渡槽設(shè)計(jì)部分計(jì)算書

1、渡槽設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 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2. 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：1）該輸水渡槽跨越142m長的低洼地帶見下圖，需修建通過15m/s設(shè)計(jì)流量及16nVs校核流量，渡槽無通航要求。經(jīng) 水力計(jì)算結(jié)果，槽身最大設(shè)計(jì)水深H=2.75m校核水深為2.90m。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)槽身及一個最大高度的剛架。2）建筑物等級4級。3）建筑材料：混凝土強(qiáng)度等級槽身及剛架采用C25級；鋼筋槽身及剛架受力筋為HRB335分布筋、箍筋、基礎(chǔ)鋼筋 HPB2354）荷載鋼筋混凝土重力密度25KN/m人行道

2、人群荷載2.5KN/m欄桿重1.5KN/m5）使用要求:槽身橫向計(jì)算迎水面裂縫寬度允許值WSmax=0.25mm,WLmax=0.20mrniof s=l 0/5OO,f l=I 0/550。6）采用：水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)（SL/T191-2008 ）。3. 設(shè)計(jì)要求在規(guī)定時間，獨(dú)立完成下列成果：1）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 及尺寸簡圖；槽身過水能力計(jì)算、槽身、剛架的結(jié)構(gòu)計(jì)算（附必要的計(jì)算草圖）。2）設(shè)計(jì)說明書一份。包括對計(jì)算書中沒有表達(dá)完全部分的說 明。3）施工詳圖，一號圖紙一。包括：槽身、剛架配筋圖、鋼筋 表及必要說明。圖紙要求布局合理，線條粗細(xì)清晰，尺寸、符號標(biāo)

3、注齊全，符 合制圖標(biāo)準(zhǔn)要求。4. 附圖渠道進(jìn)口段槽底高程（M）洼地長（M20.00M1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)槽身長度14.2m,槽身底坡i= 1000，取該渡槽槽壁糟率n=0.013，設(shè)底寬b=2.5m.按設(shè)計(jì)水深h=2.75m過水面積:h 2.5 2.756.875 m2濕周：X2h2.5 2 2.758m水力半徑:1R60.01310.85975m 2/s0.859m設(shè)計(jì)要求按校核水深h=2.9m過水面積：Abh 2.5 :2.97.25m：濕周：Xb2h2.5 22.9 8.3mAR0.873m水力半徑：X1C 1 R611-0.87375.2

4、m2/AC RiQ6.87575流量:20.013ns0.85915.11000滿足Q AC VRT流量：7.25 75.20.873116.1滿足校核要求二、槽身計(jì)算縱向受拉鋼筋配筋計(jì)算（滿槽水 +人群荷載）1、力計(jì)算:（1）、半邊槽身（見下圖）每米長度的自重值9g?gkRCg欄桿g橫桿1.05225 0.7131.552.213每米:g橫桿0.32.5 0.60.1250.713kN/半邊槽身面積:S 0.8 0.1 0.3 1.15 2 0.40.42（34）2 2.8 0.3 0.08 0.345 20.16 0.070.84 0.16 0.345 2滿槽水時半邊槽身每米長度承受水重設(shè)

5、計(jì)值（忽略托乘長度）q水Q2 qk2Q2 V w 1.10 0.5 2.5 2.9 1 10 39.875KN m半邊槽身每米長度承受人群荷載設(shè)計(jì)值：qkQ qk2 1.20 2.5 1 1 3kn mP 80.088KN總的均布何載： m槽身跨度取7m（2）、槽身縱向受力時，按簡支梁處理計(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(四級建筑物 k=1.15 )M KSm 1.15-p lo 294KN?M82、配筋計(jì)算：c1-9N 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

6、b 300, hf400 5002450mm取a=90mm,h0 h a 3700 903610mm,確定bf ，hf500小“1 0.1hf500mmh。3610，為獨(dú)立T型梁：故bfl0139404647mm33bfb12hf300 12 500 6300mm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I上述兩值均大于翼緣實(shí)有寬度，取bf 400mm鑒別T形梁所屬類型KM 1.15 294338 KN ?mhcbfhf hhf211.9 400 5003610 殛 7996.8KN ?m2KMx h故為第一類T型截面f ，按寬度為400mm的單筋矩

7、形截面計(jì)算,KM338 10611.9 400 361020.0541 J 2 s 0.056 0.85 b 0.468Asfc bfh。11.9 0.056 400 361030023207mmAsbh3207300 36100.3%min0.2%,滿足要求，故可配置6B18和 6B20As實(shí)23411mmbh2bf bhf2E Ash0y 22y011bhbf bhfE Asbf y。1 0 亠13bf by0bf33抗裂驗(yàn)算:1826mm2114EAs h0y05.2 10 mmIoW0 277.5mmh-y。m值進(jìn)行修正，得：300m0.71.501.23000，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下c

8、t 0.85m ct ftk%330KN ?m294KN ?m，故槽身抗裂滿足要求。查附錄表3得截面抵抗矩塑性系數(shù)m=1.50考慮截面高度的影響對槽身撓度驗(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 0.85Ecl1.24 1016N ?mm2B 0.65Bs8.06 1015NMl：0.13mm48 BL11.76mm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KVmax 1.15 301.51 346.7KN0.7ftbh00.7 1.27 300 3610962.8KN滿足抗剪要求，故不需要由計(jì)算配置抗剪腹筋,抗剪腹筋，架立筋，腰筋

9、按構(gòu)造要求配筋槽身橫向計(jì)算1、框架力計(jì)算 沿槽身縱向取單位長度脫離體進(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。P1為人行道板、橫桿、人群荷載傳給側(cè)墻頂?shù)募辛Φ脑O(shè)計(jì)值。P1gga 1 專 Q1 q* 1 1.05 1 0.1 0.8 25 1.05 0.3（：5 0.8） 0.1 258.79KN /m每米槽身承受

10、的P1為8.79KN/m側(cè)墻底部壓力值為wH 10 3.7 1 37KN /mq2為單位長度水重+底板自重g2q2 q水 gb 2.9 10 10.3 1 25 36.5KN /m側(cè)墻的fq圖斗J4F W側(cè)墻計(jì)算簡圖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:h0h a300 40 260mmhwh260mmhw 260b 10000.264.0KVmax1.15 5360.95KN0.25 fcbh00.2511.9 1000 260773.5KNKVmax，故截面尺寸滿足抗剪要求。計(jì)算受彎鋼筋:KM 1.15 24.36

11、 106fcbho 11.9 1000 2602 * * *0.03511 2 s 0.036Asfcb hfy11.9 1000 0.036 260300371.28mm2sKM0.0162 s 0.016 0.85 b 0.468As 辿 119 1000 0.016 265 168.2mm2皿何397.5mm3002 2取 Asmin bh0 397.5mm ,選取 Bi2280(As實(shí) 404mm)受力筋總面積為856mmm,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:te有效配筋率:skmaxMk0.87h0As126.7N /mm

12、2旦30Es-Jc 0.07 te0.21mmmax0.25mm滿足限裂要求。3、底板計(jì)算計(jì)算簡圖EG -1/r.:2II按端部截面配筋，背水面 a =35mm,c=25mmh0 h a 260mm h a迎水面 a=40mm,c=30mm265mm , M=24.36KN.m,N=53KN110mmMh460mm aN2N作用于縱向鋼筋圍之外，屬于大偏拉構(gòu)件，上側(cè)迎460 空 40 350mm2Asfy h1a30026035min bh00.15%10002602390mm，選配B122802404mm/mminbhKNe fyA1 1ha1.1553103350300390 225fcb

13、ho11.910002602水面受拉，下側(cè)受壓,KNe 仁 Ah：1.15 530s所以應(yīng)該按最小配筋率配筋取As103350 0.358 1000 2602Asmin bh00.15%10002260 390mm 選取2B12280As 實(shí) 404mmte底板端部限裂驗(yàn)算：AsAte僉 0-505sk1As1.1空 h325.4N / mm2maxskEs30 c0.07“te0.19mml max0.20mm滿足抗裂要求?？缰凶畲髲澗亟孛鍶I、h aI47KN取 a=35mm, h 0121i/7/丨丨H4.3G265mm hw h 0 265mmhw旦 0.265 4.0 bKVmax1

14、.15 4754.05KN0.25fcbh0.2511.91000 265 788.4KNKVmax故截面尺寸滿足抗剪要求AsKMfcbhg10611.9 1000 26521.15 1210.020.85 bfcb h011.9 1000 0.023000.020.4682652mm2min bh0397.5mm斜截面受剪承載力計(jì)算：KVmax54.05KN54.05KN0.7ftbh00.7 1.27 1000 265235.585 KVmax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=2.3m,40.3 0.3 25 2.25KN /m_. 2 _ lKV max 105KN故截面

15、尺寸滿足抗剪要求。0.7ftbh 167KNKVmax105KN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。由剛架力計(jì)算結(jié)果可知 Fv=240.27kN, Fvk=240.27/1.仁218.4kNf Vk=1.78N/mm,取混凝土保護(hù)層厚度 a=30mm ho二h-a=770mm 驗(yàn)算牛腿截面尺寸：0.5 - h0所以截面尺寸滿足要求。0.3剪跨比hoAs K?0f375mm22min bho 616mm選配3B20 As942mm說明書槽身縱向鋼筋的布置設(shè)計(jì)：槽身縱向配筋計(jì)算時按簡支梁處理，側(cè)墻縱向受拉鋼

16、筋均位于正 彎矩區(qū)，不宜切斷。又因?yàn)閺澠鹂v向受力鋼筋時必須滿足自充分利用 點(diǎn)以外不小于0.5 ho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 0.001684mm 2235.5mm/m，選擇A8200,分布筋截面面積為252mn/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

17、筋的較大值作為底板配筋,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A860Q 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)果，側(cè)墻迎水面配筋為B12280,背水面配筋為B1220O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21570mnr/m，分布鋼筋截面面積不應(yīng)少于15%的受力鋼筋面積，為2選配 As 為 B6250 鋼筋(As =565mrr/m ),選配 為 B6250 (As 565mm/m)。剛架的鋼筋布

18、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 mrr)，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5B28 ( As 3079mm2)。箍筋選為A8300。橫梁3所受軸力與橫梁2相同，彎矩比2略小，故選用與2相同配筋 牛腿的鋼筋布置：2牛腿豎向受力筋選配4B20( As 1256mm )，水平箍筋選用A8100b 另外設(shè)置彎起筋4A16 ( Asb 804mm2人/2 628mm2)。其中，豎向受 力筋及彎起鋼筋沿牛腿外邊緣深入柱下 150mn后截?cái)唷澠痄摻钆c荷 載作用中心到牛腿斜邊下端點(diǎn)連線的交點(diǎn)位于牛腿上部 丨/6至1/2之 間的圍，I為該連線的長度。設(shè)計(jì)體會通過這一個多月的課程設(shè)計(jì)，自己感覺真是獲益匪淺，水工鋼筋 混凝土設(shè)計(jì)學(xué)是水利水電專業(yè)、 水工建設(shè)的基礎(chǔ)學(xué)科，也是最重要的 學(xué)科之一，通過本次設(shè)計(jì)實(shí)例，讓我們更深刻的體會到了這門學(xué)科對 于建筑物的建設(shè)、設(shè)計(jì)等的重要性，水工鋼筋混凝土作為我們必須掌 握的最基礎(chǔ)的一門學(xué)科，為我們對專業(yè)知識的了