渡槽槽身縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)講義（51頁(yè)P(yáng)PT）

1、任務(wù)1: 槽身橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算任務(wù)2: 槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算項(xiàng)目四: 渡槽槽身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料 1.基本資料 某灌溉渠道上有一鋼筋混凝土排架式渡槽，屬4級(jí)建筑物。渡槽排架為單層門(mén)形剛架，立柱高度為5m，立柱基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)；渡槽槽深為等跨簡(jiǎn)支矩形槽，跨長(zhǎng)L=12m，槽內(nèi)凈尺寸BnHn=3.0m2.5m，設(shè)計(jì)水深H1=2.0m，最大水深H2=2.5m；槽頂外側(cè)設(shè)1m寬人行橋，人行道外側(cè)設(shè)1.2m高欄桿。為減小應(yīng)力集中，在槽身內(nèi)轉(zhuǎn)角處及排架立柱與橫梁連接處加設(shè)補(bǔ)角（設(shè)計(jì)時(shí)忽略其影響）結(jié)構(gòu)布置圖如圖1所示。2.荷 載 （1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值：鋼筋混凝土重度砼=25kN/m3；水的重度水=10 kN/m3 欄

2、桿自重g1k=0.5 kN/m2（折算均布荷載）；人群荷載q1k=2 kN/m2；風(fēng)荷載q2k=0.25 kN/m2，施工荷載q3k=4.0 kN/m2。 （2）荷載分項(xiàng)系數(shù)：永久荷載：結(jié)構(gòu)自重荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.05；可變荷載：除滿槽時(shí)水重及水壓力荷載分項(xiàng)系數(shù)取Q=1.10外，其他可變荷載分項(xiàng)系數(shù)均取Q=1.20。3.材 料 選用C20混凝土，級(jí)和級(jí)鋼筋。4.使用要求 （1）槽身橫向臨水面和縱向進(jìn)行抗裂驗(yàn)算（2）槽身縱向撓度允許值： f = l0 /500 5.設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）對(duì)渡槽槽身進(jìn)行橫向和縱向計(jì)算，按照強(qiáng)度、裂縫、撓度以及構(gòu)造要求配筋。 （2）繪制槽身及排架配筋圖，并編制鋼筋表 6.

3、設(shè)計(jì)成果 （1）設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份，包括設(shè)計(jì)所依據(jù)的基本資料、計(jì)算 圖表、計(jì)算過(guò)程和結(jié)果。要求內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、書(shū)寫(xiě)整潔。 （2）槽身及排架配筋圖，包括結(jié)構(gòu)輪廓尺寸、配筋圖、鋼筋表，要求布局適當(dāng)、圖面整潔、字體規(guī)范。設(shè) 計(jì) 步 驟 槽身橫向計(jì)算 人行橋設(shè)計(jì) 側(cè) 墻 設(shè) 計(jì) 底 板 設(shè) 計(jì) 槽身縱向設(shè)計(jì) 尺寸擬定 計(jì)算簡(jiǎn)圖 荷載計(jì)算 內(nèi)力計(jì)算 配筋計(jì)算 尺寸擬定 計(jì)算簡(jiǎn)圖 荷載計(jì)算 正截面承載力計(jì)算 抗裂驗(yàn)算 尺寸擬定 計(jì)算簡(jiǎn)圖 內(nèi)力計(jì)算配筋計(jì)算 計(jì)算簡(jiǎn)圖 荷載計(jì)算 內(nèi)力計(jì)算 正截面受彎承載力計(jì)算 斜截面受剪承載力計(jì)算 抗裂、變形驗(yàn)算 繪制MR圖 抗裂驗(yàn)算 任務(wù)1:槽身橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算 （1）人行橋設(shè)

4、計(jì) 按受彎構(gòu)件計(jì)算 1）尺寸擬定 取h外=80mm，h內(nèi)=100mm。 2）計(jì)算簡(jiǎn)圖 3）荷載計(jì)算 板自重及欄桿重： 標(biāo)準(zhǔn)值 g3k=砼bg1kb=2510.09 0.51=2.75 kN/m 設(shè)計(jì)值 g3=G g3k=1.052.75=2.89 kN/m 人群荷載： 標(biāo)準(zhǔn)值 q3k=q1kb=21=2 kN/m 設(shè)計(jì)值 q3=Q q3k=1.22=2.4 kN/m 4）內(nèi)力計(jì)算 取l0=1.1l=1.10.8=0.88m M=0(g3q3)l02/2=0.91.0(2.892.4) 0.882/2=1.84 kNm 5）配筋計(jì)算（按單筋設(shè)計(jì)） C20混凝土，fc=10N/mm2,級(jí)鋼筋，fy

5、=210N/mm2， 取as=30mm,h0=has=10030=70mm minbh0=0.0015100070=105mm2 選配12300（實(shí)配鋼筋面積As=377mm2） （2）側(cè)墻設(shè)計(jì) 按受彎構(gòu)件計(jì)算 1）尺寸擬定 取側(cè)墻頂部厚度為h上=200mm（按規(guī)范要求 不小于80mm和l/30 =2950/30 = 98 mm）；側(cè)墻底部厚度為h下=300mm（要求不小于150mm）；縱向取單位寬度b=1000 mm。2）計(jì)算簡(jiǎn)圖：按固接于底板上的懸臂板計(jì)算見(jiàn)圖4。 當(dāng)側(cè)墻較高時(shí)，彎矩M變化較大，為了節(jié)約材料，取墻底1-1斷面及其上x(chóng)=1m處2-2截面來(lái)進(jìn)行計(jì)算。圖示返回 3）荷載計(jì)算 （因

6、風(fēng)荷載所引起的內(nèi)力較側(cè)向水壓力、人群荷載等引起的內(nèi)力小得多，故這里忽略風(fēng)荷載的影響）側(cè)向水壓力： 持久狀況(正常水深) 標(biāo)準(zhǔn)值 q4k=水bH1=1012=20 kN/m 設(shè)計(jì)值 q4= Qq4k=1.220=24 kN/m 短暫狀況(滿槽水深) 標(biāo)準(zhǔn)值 q5k=水bH2=1012.5=25 kN/m 設(shè)計(jì)值 q5= Qq5k=1.125=27.5 kN/m人行橋傳來(lái)彎矩 M橋=1.84 kNm 1-1斷面：4）正截面承載力計(jì)算=27.34+1.96=29.30kNm2-2斷面：=5.91+1.96=7.87 kNm 1-1截面配筋計(jì)算 取as=30mm，h0=has=30030=270mm0

7、.85b=0.468mm2minbh0 = 0.00151000270=405 mm2 選配鋼筋12150（實(shí)配鋼筋面積As=754mm2）（內(nèi)側(cè)受拉）。 2-2截面配筋計(jì)算 因側(cè)墻頂部厚度為200mm，側(cè)墻底部厚度為300mm，側(cè)墻高度為2.5m，22截面距底部距離為1m，可以得出22截面處的側(cè)墻厚度為260mm。取as=30mm，h0=has=30030=270mm minbh0 = 0.00151000230 =345 mm2 選配鋼筋實(shí)配鋼筋 選配12300（實(shí)配鋼筋面積As=377mm2） 0.85b=0.468 截面厚度h（mm）彎矩M（kNm）計(jì)算鋼筋面積（mm2）實(shí)配鋼筋面積（

8、mm2）1130029.346312150（As=754）222607.8714312300（As=377）計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表51。 表51 側(cè)墻橫向配筋計(jì)算 5）抗裂驗(yàn)算側(cè)墻內(nèi)側(cè)受拉且處于臨水面，應(yīng)進(jìn)行抗裂驗(yàn)算。按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的彎矩值： =26.04+1.84=27.88kNm 查表得：混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)ct=0.85，HRB335級(jí)鋼筋的彈性模量Es=2.0105N/mm2，C30混凝土的彈性模量Ec=3.00104N/mm2。 受拉鋼筋的配筋率：=As/（bh0）= 754/（1000270）=0.0028鋼筋與混凝土的彈性模量之比： E=Es/Ec =2.0105 /（3.00104）=

9、6.67 y0=（0.5+0.425E ）h=（0.5+0.4256.670.0028） 300=152.4mmI0=（0.0833+0.19E）bh3=（0.0833+0.196.670.0028）10003003 2.34109mm4W0=I0/（hy0）=2.34109/（300152.4）=1.59107mm3 Mk=27.88 kNmmctftkW0=1.550.852.011.59107=42.1kNm滿足抗裂要求。（3）底板設(shè)計(jì) 底板為一偏心受拉構(gòu)件，應(yīng)按下列兩種情況進(jìn)行配筋計(jì)算： 兩端最大負(fù)彎矩（發(fā)生在最大水深且人行橋上有人群荷載時(shí)）及相應(yīng)的拉力N； 跨中最大正彎矩（發(fā)生在水深

10、為槽寬的一半，即H3=B/2=3.3/2=1.65m，且人行橋上無(wú)人群荷載時(shí)）及相應(yīng)的拉力N。 1）尺寸擬定 底板厚度應(yīng)為側(cè)墻厚度的（2/3-1）倍，取底板厚度 h=300mm，寬度取單位寬度b=1000mm。 2）計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5所示，圖中，B=30.3=3.3m底板計(jì)算簡(jiǎn)圖 3）內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算 支座截面： 支座截面配筋計(jì)算：取a=a =30mm，h0=ha=30030=270mm e0=MA/NA=34.22/32.81=1.04 mh/2a=0.3/20.03=0.12m 屬于大偏心受拉構(gòu)件 e=e0h/2+a=1040300/2+30=920mm設(shè)x=0.85bh0，對(duì)HR

11、B335級(jí)鋼筋，smax=0.358，則 配筋計(jì)算：取as=30mm，h0=has=30030=270mm取As=minbh0=0.00151000270=405mm2 ，實(shí)配鋼筋14300（實(shí)際鋼筋面積As=513mm2），則 x=h0 =0.0011270 =0.3mm2a=60 mm e =h/2a+e0 =300/230+1040=1160 mm 0.00151000270=405mm2選配鋼筋12/14150（實(shí)際鋼筋面積As=890 mm2）（上表面受拉）?？缰薪孛鎯?nèi)力計(jì)算：底板自重 標(biāo)準(zhǔn)值 g4k=砼bh=2510.3=7.5 kN/m 計(jì)算值 g4=g4k=7.5 kN/m側(cè)向

12、水壓力 標(biāo)準(zhǔn)值 q4k=水bH3=1011.65=16.5 kN/m 計(jì)算值 q4=1.15q4k=1.1516.5=18.98 kN/m槽內(nèi)水重 標(biāo)準(zhǔn)值 q5k=水bH3=1011.65=16.5 kN/m 計(jì)算值 q5=1.15q5k=1.1516.5=18.98 kN/m跨中內(nèi)力計(jì)算值為： Nc=q4H3/2=18.981.65/2=15.66kN=36.058.611.06=26.83kNm跨中截面配筋計(jì)算：e0=Mc /Nc=26.83/15.66=1.71mh/2a=0.3/20.03=0.12m 屬于大偏心受拉構(gòu)件 e =e0h/2+a= 1710300/2+30 =1590mm

13、取As=minbh0=0.00151000270=405mm2 ，實(shí)配鋼筋14300（實(shí)際鋼筋面積As=513mm2）。即： x2a =60 mm e =h/2a+e0=300/230+1710 =1830 mm 0.00151000270=405 mm2選配鋼筋12/14150（實(shí)際鋼筋面積As=890mm2）（下面受拉）。結(jié)果見(jiàn)表52。 截面位置計(jì)算鋼筋面積（mm2） 實(shí)配鋼筋面積（mm2）受拉鋼筋受壓鋼筋受拉鋼筋受壓鋼筋 支 座661（上表面）012/14150（890）14300（513）跨 中498（下表面）012/14150（890）14300（513）表52 底板支座與跨中計(jì)算鋼

14、筋面積與實(shí)際配筋面積4）抗裂驗(yàn)算 底板上部支托邊臨水面受拉，應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 底板支座截面取底板支座補(bǔ)角邊緣截面（x=0.15+0.2=0.35m）作為計(jì)算截面，并按滿槽水深加人群荷載的組合按下式進(jìn)行抗裂驗(yàn)算?；炷晾瓚?yīng)力限制系數(shù)ct =0.85。A0=Ac+EAs+EAs =1000300+6.67890+6.67513=3.09105I0=Ic+Ac（y0yc ）+EAs（h0y0）2+EAs （y0a ）=10003003/12+1000300(151.2-150)2+6.67890(270-151.2)2+6.67513(151.2-30)2=2.25109+0.43106+0.0

15、8109+0.05109=2.38109mm4 W0=I0/（h-y0）=2.38109/（300-151.2）=1.6107mm3 底板與側(cè)墻補(bǔ)角邊緣到側(cè)墻中心的距離x=0.35m。此截面的軸向力及彎矩為： =26.04+1.84+4.6916.78=15.79kNm e0=Mk/Nk=15.79/31.25=0.505m =505mmh/2a=300/230 =120mm 屬于大偏心受拉構(gòu)件 底板支座臨水面滿足抗裂要求。 底板跨中截面：跨中的軸向力和彎矩為：Nck=q4kH3/2=16.51.65/2=13.61kN =32.67-7.49-1.06=24.12kNme0=Mk/Nk=24

16、.12/13.61=1.77m=1770mmh/2a=300/230 =120mm 屬于大偏心受拉構(gòu)件 滿足抗裂要求。如果不滿足抗裂要求，則需要進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 任務(wù)2:槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算側(cè)墻作為簡(jiǎn)支梁，設(shè)計(jì)時(shí)忽略人行橋板截面的影響而按單筋矩形截面計(jì)算。 （1）計(jì)算簡(jiǎn)圖 梁按側(cè)墻平均厚度計(jì)算，即 b =（h1h2）/2 = （0.20.3）/2= 0.25m 計(jì)算跨度 l0=1.05ln=1.0510.8=11.3m （ln=lca=121.2=10.8m）（2）荷載（每個(gè)側(cè)墻承受總荷載的一半） 人行道板及欄桿自重標(biāo)準(zhǔn)值 人行道板及欄桿自重計(jì)算值 g5 =g5k=2.3kN/m側(cè)墻自重標(biāo)準(zhǔn)值

17、g6k=砼bH2=250.252.5=15.6kN/m側(cè)墻自重計(jì)算值 g6=g6k =15.6 kN/m底板自重標(biāo)準(zhǔn)值 g7k= 砼Bh3 /2=253.60.3/2=13.5kN/m底板自重計(jì)算值 g7=g7k =13.5 kN/m可變荷載：人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值 q1k=2.0kN/m人群荷載計(jì)算值 q1=2.3kN/m槽內(nèi)水重標(biāo)準(zhǔn)值 q6k=水BnH1/2=1032/2=30kN/m （正常水深） q7k=水BnH2/2=1032.5/2=37.5kN/m （滿槽水深）槽內(nèi)水重計(jì)算值 q6=1.15q6k =1.1530=34.5 kN/m （正常水深） q7=1.05q7k =1.0537.5

18、=39.4 kN/m （滿槽水深）3.內(nèi)力計(jì)算 跨中彎矩計(jì)算值支座邊緣剪力計(jì)算值：（4）正截面承載力計(jì)算 取as=100mm，h0=has=2950100=2850mm選配鋼筋6 20（實(shí)際鋼筋面積為1884 mm2）0.85b=0.468（5）斜截面受剪承載力計(jì)算 KV=1.25394.8=493.5kN 0.7ftbh0=0.71.12002850=438.9 kN 0.2 fcbh0=0.29.62002850=1094 kN 需進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算。選配單肢箍筋8200，查表得Asv=50.3mm2，則 =438.9+188.2=627.1kN KV=1.25394.8=493.5kN 按計(jì)算不需要設(shè)置彎起鋼筋，為安全起見(jiàn)按構(gòu)造每端彎起2 20的縱筋。 鋼筋的彈性模量Es=2.0105N/mm2，混凝土的彈性模量 Ec=3.00104N/mm2，按倒T形截面進(jìn)行驗(yàn)算，如圖57所示。 （6）抗裂驗(yàn)算 W0=I0/（hy0）=1.81012/（29502073.8）=2.05109mm3根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范選取m值。查得m=1.55