渡槽槽身縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)講義（51PPT）

任務(wù)務(wù)1:槽槽身身橫橫向向結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算任務(wù)務(wù)2:槽槽身身縱縱向向結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算項(xiàng)目目四四:渡渡槽槽槽槽身身結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)一、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)資資料料1.基基本本資資料料某灌灌溉溉渠渠道道上上有有一一鋼鋼筋筋混混凝凝土土排排架架式式渡渡槽槽，，屬屬4級(jí)級(jí)建筑筑物物。。渡渡槽槽排排架架為為單單層層門門形形剛剛架架，，立立柱柱高高度度為為5m，，立立柱柱基基礎(chǔ)礎(chǔ)采采用用條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)；；渡渡槽槽槽槽深深為為等等跨跨簡簡支支矩矩形形槽槽，，跨跨長長L=12m，槽槽內(nèi)內(nèi)凈凈尺尺寸寸Bn×Hn=3.0m××2.5m，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)水水深深H1=2.0m，最最大大水水深深H2=2.5m；槽槽頂頂外外側(cè)側(cè)設(shè)設(shè)1m寬寬人人行行橋橋，，人人行行道道外外側(cè)側(cè)設(shè)設(shè)1.2m高高欄欄桿桿。。為為減減小小應(yīng)應(yīng)力力集集中中，，在在槽槽身身內(nèi)內(nèi)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角處處及及排排架架立立柱柱與與橫橫梁梁連連接接處處加加設(shè)設(shè)補(bǔ)補(bǔ)角角（（設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)忽忽略略其其影影響響））結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)布布置置圖圖如如圖圖1所所示示。。2.荷載載（1）荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值：鋼筋混混凝土重重度γ砼=25kN/m3；水的重重度γ水=10kN/m3欄桿自重重g1k=0.5kN/m2（折算均均布荷載載）；人群荷載載q1k=2kN/m2；風(fēng)荷載載q2k=0.25kN/m2，施工荷荷載q3k=4.0kN/m2。（2）荷載分項(xiàng)項(xiàng)系數(shù)：永久荷載載：結(jié)構(gòu)自自重荷載載分項(xiàng)系系數(shù)γG=1.05；可變荷載載：除滿槽槽時(shí)水重重及水壓壓力荷載載分項(xiàng)系系數(shù)取γQ=1.10外，其他他可變荷荷載分項(xiàng)項(xiàng)系數(shù)均均取γQ=1.20。3.材料料選用C20混凝凝土，ⅠⅠ級(jí)和ⅡⅡ級(jí)鋼筋筋。4.使用用要求（1）槽槽身橫向向臨水面面和縱向向進(jìn)行抗抗裂驗(yàn)算算（2）槽槽身縱向向撓度允允許值：：[f]=l0/5005.設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)容（1）對(duì)對(duì)渡槽槽槽身進(jìn)行行橫向和和縱向計(jì)計(jì)算，按按照強(qiáng)度度、裂縫縫、撓度度以及構(gòu)構(gòu)造要求求配筋。。（2）繪繪制槽身身及排架架配筋圖圖，并編編制鋼筋筋表6.設(shè)計(jì)計(jì)成果（1）設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算書一份份，包括括設(shè)計(jì)所所依據(jù)的的基本資資料、計(jì)計(jì)算圖圖表、、計(jì)算過過程和結(jié)結(jié)果。要求內(nèi)容容完整、、數(shù)據(jù)準(zhǔn)準(zhǔn)確、書書寫整潔潔。（2）槽槽身及排排架配筋筋圖，包包括結(jié)構(gòu)構(gòu)輪廓尺尺寸、配配筋圖、、鋼筋表表，要求求布局適適當(dāng)、圖圖面整潔潔、字體體規(guī)范。。設(shè)計(jì)計(jì)步步驟驟槽身橫向向計(jì)算人行橋設(shè)設(shè)計(jì)側(cè)墻設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)底板板設(shè)計(jì)計(jì)槽身縱向向設(shè)計(jì)尺寸擬定定計(jì)算簡圖圖荷載計(jì)算算內(nèi)力計(jì)算算配筋計(jì)算算尺寸擬定定計(jì)算簡圖圖荷載計(jì)算算正截面承承載力計(jì)計(jì)算抗裂驗(yàn)算算尺寸擬定定計(jì)算簡圖圖內(nèi)力計(jì)算算配筋計(jì)算算計(jì)算簡圖圖荷載計(jì)算算內(nèi)力計(jì)算算正截面受受彎承載載力計(jì)算算斜截面受受剪承載載力計(jì)算算抗裂、變變形驗(yàn)算算繪制MR圖抗裂驗(yàn)算算任務(wù)1:槽身橫橫向結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算（1）人人行橋設(shè)設(shè)計(jì)按受彎構(gòu)構(gòu)件計(jì)算算1）尺寸寸擬定取h外=80mm，h內(nèi)=100mm。2）計(jì)算算簡圖3）荷載載計(jì)算板自重及及欄桿重重：標(biāo)準(zhǔn)值g3k=γ砼b＋g1kb=25××1×0.09＋0.5××1=2.75kN/m設(shè)計(jì)值g3=γGg3k=1.05×2.75=2.89kN/m人群荷載載：標(biāo)準(zhǔn)值q3k=q1kb=2×1=2kN/m設(shè)計(jì)值q3=γQq3k=1.2×2=2.4kN/m4）內(nèi)力力計(jì)算取l0=1.1l=1.1×0.8=0.88mM=γ0ψ[(g3＋q3)l02/2]=0.9×1.0×[(2.89＋＋2.4)×0.882/2]=1.84kN·m5）配筋筋計(jì)算（（按單筋設(shè)設(shè)計(jì)）C20混混凝土，，fc=10N/mm2,Ⅰ級(jí)鋼鋼筋，fy=210N/mm2，取as=30mm,h0=h－as=100－30=70mm＞ρminbh0=0.0015×1000××70=105mm2選配Φ12300（實(shí)配鋼鋼筋面積積As=377mm2）（2）側(cè)側(cè)墻設(shè)計(jì)計(jì)按受彎構(gòu)構(gòu)件計(jì)算算1）尺寸寸擬定取側(cè)墻頂頂部厚度度為h上=200mm（按規(guī)范范要求不小于80mm和l/30=2950/30=98mm）；側(cè)墻底部部厚度為為h下=300mm（要求不小于150mm）；縱向向取單位位寬度b=1000mm。2）計(jì)算算簡圖：：按固接于于底板上上的懸臂臂板計(jì)算算見圖4。當(dāng)側(cè)墻較較高時(shí)，，彎矩M變化較大大，為了了節(jié)約材材料，取取墻底1-1斷面及其其上x=1m處2-2截面來進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算。圖示返回3）荷載載計(jì)算（因風(fēng)荷荷載所引引起的內(nèi)內(nèi)力較側(cè)側(cè)向水壓壓力、人人群荷載載等引起起的內(nèi)力力小得多多，故這這里忽略略風(fēng)荷載的影響））側(cè)向水壓壓力：持久狀況況(正常常水深)標(biāo)準(zhǔn)值q4k=γ水bH1=10××1×2=20kN/m設(shè)計(jì)值q4=γQq4k=1.2×20=24kN/m短暫狀況況(滿槽槽水深)標(biāo)準(zhǔn)值q5k=γ水bH2=10××1×2.5=25kN/m設(shè)計(jì)值q5=γQq5k=1.1×25=27.5kN/m人行橋傳傳來彎矩矩M橋=1.84kN·m1-1斷斷面：4）正截截面承載載力計(jì)算算=27.34+1.96=29.30kN·m2-2斷斷面：=5.91+1.96=7.87kN··m1-1截截面配筋筋計(jì)算取as=30mm，h0=h－as=300－30=270mm＜0.85ξb=0.468mm2＞ρminbh0=0.0015×1000×270=405mm2選配鋼筋筋12150（實(shí)配鋼鋼筋面積積As=754mm2）（內(nèi)側(cè)側(cè)受拉））。2-2截截面配筋筋計(jì)算因側(cè)墻頂頂部厚度度為200mm，側(cè)墻墻底部厚厚度為300mm，側(cè)側(cè)墻高度度為2.5m，，2–2截面距距底部距距離為1m，可可以得出出2–2截面處處的側(cè)墻墻厚度為為260mm。。取as=30mm，h0=h－as=300－30=270mm＜ρminbh0=0.0015×1000×230=345mm2選配鋼筋筋實(shí)配鋼鋼筋選選配Φ12300（實(shí)配鋼鋼筋面積積As=377mm2）＜0.85ξb=0.468截面厚度h（mm）彎矩M（kN·m）計(jì)算鋼筋面積（mm2）實(shí)配鋼筋面積（mm2）1–130029.3463?12150（As=754）2–22607.87143?12300（As=377）計(jì)算結(jié)果果見表5–1。表5–1側(cè)墻橫向向配筋計(jì)計(jì)算5）抗裂裂驗(yàn)算側(cè)墻內(nèi)側(cè)側(cè)受拉且且處于臨臨水面，，應(yīng)進(jìn)行行抗裂驗(yàn)驗(yàn)算。按荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)計(jì)算的彎彎矩值：：=26.04+1.84=27.88kN·m查表得：：混凝土土拉應(yīng)力力限制系系數(shù)αct=0.85，HRB335級(jí)級(jí)鋼筋的的彈性模模量Es=2.0×105N/mm2，C30混凝土土的彈性性模量Ec=3.00×104N/mm2。受拉鋼筋筋的配筋筋率：ρ=As/（bh0）=754/（1000××270）=0.0028鋼筋與混混凝土的的彈性模模量之比比：αE=Es/Ec=2.0×105/（3.00××104）=6.67y0=（0.5+0.425αEρ）h=（0.5+0.425×6.67×0.0028）×300=152.4mmI0=（0.0833+0.19αEρ）bh3=（0.0833+0.19×6.67××0.0028）×1000×30032.34×109mm4W0=I0/（h–y0）=2.34××109/（300–152.4）=1.59×107mm3Mk=27.88kN··m＜γmαctftkW0=1.55×0.85×2.01××1.59×107=42.1kN·m滿足抗裂裂要求。。（3）底底板設(shè)計(jì)計(jì)底板為一一偏心受拉拉構(gòu)件，應(yīng)按下下列兩種種情況進(jìn)進(jìn)行配筋筋計(jì)算：：①兩端最最大負(fù)彎彎矩（發(fā)生在在最大水水深且人人行橋上上有人群群荷載時(shí)時(shí)）及相相應(yīng)的拉拉力N；②跨中最最大正彎彎矩（發(fā)生在在水深為為槽寬的一一半，即H3=B/2=3.3/2=1.65m，且人行行橋上無無人群荷荷載時(shí)））及相應(yīng)應(yīng)的拉力力N。1）尺寸寸擬定底板厚度度應(yīng)為側(cè)側(cè)墻厚度度的（2/3-1）倍倍，取底底板厚度度h=300mm，寬度取取單位寬寬度b=1000mm。2）計(jì)算算簡圖計(jì)算簡圖圖見圖5所示，，圖中，，B=3＋0.3=3.3m底板計(jì)算算簡圖3）內(nèi)力力計(jì)算和和配筋計(jì)計(jì)算支座截面面：支座截面面配筋計(jì)計(jì)算：取a=a′=30mm，h0=h–a=300–30=270mme0=MA/NA=34.22/32.81=1.04m＞h/2–a=0.3/2––0.03=0.12m屬于大偏偏心受拉拉構(gòu)件e=e0–h/2+a=1040–300/2+30=920mm設(shè)x=0.85ξbh0，對(duì)HRB335級(jí)鋼筋，，αsmax=0.358，則配筋計(jì)算算：取as=30mm，h0=h－as=300－30=270mm取As′=ρminbh0=0.0015×1000××270=405mm2，實(shí)配鋼鋼筋14300（實(shí)際鋼鋼筋面積積As′=513mm2），則x=ξh0=0.0011×270=0.3mm＜＜2a′=60mme′=h/2–a+e0=300/2––30+1040=1160mm＞0.0015××1000×270=405mm2選配鋼筋筋12/14150（實(shí)際鋼鋼筋面積積As=890mm2）（上表表面受拉拉）?？缰薪孛婷鎯?nèi)力計(jì)計(jì)算：底板自重重標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值g4k=γ砼bh=25××1×0.3=7.5kN/m計(jì)算值g4=g4k=7.5kN/m側(cè)向水壓壓力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值q4k=γ水bH3=10××1×1.65=16.5kN/m計(jì)算值q4=1.15q4k=1.15××16.5=18.98kN/m槽內(nèi)水重標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值q5k=γ水bH3=10×1××1.65=16.5kN/m計(jì)算值q5=1.15q5k=1.15××16.5=18.98kN/m跨中內(nèi)力計(jì)算算值為：Nc=q4H3/2=18.98×1.65/2=15.66kN=36.05–8.61–1.06=26.83kN·m跨中截面配筋筋計(jì)算：e0=Mc/Nc=26.83/15.66=1.71m＞h/2–a=0.3/2–0.03=0.12m屬于大偏心受受拉構(gòu)件e=e0–h/2+a=1710–300/2+30=1590mm取As′=ρminbh0=0.0015×1000×270=405mm2，實(shí)配鋼筋14300（實(shí)際鋼筋面面積As′=513mm2）。即：x＜2a′=60mme′=h/2–a+e0=300/2–30+1710=1830mm＞0.0015×1000×270=405mm2選配鋼筋12/14150（實(shí)際鋼筋面面積As=890mm2）（下面受拉拉）。結(jié)果見見表5–2。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）＜0?12/14150（890）14300（513）跨

中498（下表面）＜0?12/14150（890）14300（513）表5–2底底板支座與跨跨中計(jì)算鋼筋筋面積與實(shí)際際配筋面積4）抗裂驗(yàn)算算底板上部支托托邊臨水面受受拉，應(yīng)進(jìn)行行裂縫寬度驗(yàn)驗(yàn)算。①底板支座截截面取底板支座補(bǔ)補(bǔ)角邊緣截面面（x=0.15+0.2=0.35m））作為計(jì)算截截面，并按滿滿槽水深加人人群荷載的組組合按下式進(jìn)進(jìn)行抗裂驗(yàn)算算?；炷晾瓚?yīng)力力限制系數(shù)αct=0.85。A0=Ac+αEAs+αEAs′=1000×300+6.67×890+6.67××513=3.09×105I0=Ic+Ac（y0–yc′）+αEAs（h0–y0）2+αEAs′（y0–a′）=1000××3003/12+1000×300(151.2-150)2+6.67××890(270-151.2)2+6.67××513×(151.2-30)2=2.25××109+0.43××106+0.08××109+0.05××109=2.38××109mm4W0=I0/（h-y0）=2.38×109/（300-151.2）=1.6×107mm3底板與側(cè)墻補(bǔ)補(bǔ)角邊緣到側(cè)側(cè)墻中心的距距離x=0.35m。此截面的軸軸向力及彎矩矩為：=26.04+1.84+4.69–16.78=15.79kN··me0=Mk/Nk=15.79/31.25=0.505m=505mm＞h/2–a=300/2–30=120mm屬于大偏心受受拉構(gòu)件底板支座臨水水面滿足抗裂裂要求。②底板跨中截面面：跨中的軸向力力和彎矩為：：Nck=q4kH3/2=16.5×1.65/2=13.61kN=32.67-7.49-1.06=24.12kN·me0=Mk/Nk=24.12/13.61=1.77m=1770mm＞h/2–a=300/2–30=120mm屬于大偏心受受拉構(gòu)件滿足抗裂要求求。如果不滿滿足抗裂要求求，則需要進(jìn)進(jìn)行裂縫寬度度驗(yàn)算。任務(wù)2:槽身身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算側(cè)墻作為簡支梁，設(shè)計(jì)時(shí)忽略略人行橋板截面面的影響而按單單筋矩形截面面計(jì)算。（1）計(jì)算簡簡圖梁按側(cè)墻平均厚度計(jì)算，即b=（h1＋h2）/2=（（0.2＋＋0.3）/2=0.25m計(jì)算跨度l0=1.05ln=1.05××10.8=11.3m（ln=lc－a=12－1.2=10.8m）（2）荷載（每個(gè)側(cè)墻承承受總荷載的的一半）人行道板及欄欄桿自重標(biāo)準(zhǔn)值人行道板及欄欄桿自重計(jì)算算值g5=g5k=2.3kN/m側(cè)墻自重標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值g6k=γ砼bH2=25×0.25×2.5=15.6kN/m側(cè)墻自重計(jì)算算值g6=g6k=15.6kN/m底板自重標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值g7k=γ砼Bh3/2=25××3.6×0.3/2=13.5kN/m底板自重計(jì)算算值g7=g7k=13.5kN/m可變荷載：人群荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值q1k=2.0kN/m人群荷載計(jì)算算值q1=2.3kN/m槽內(nèi)水重標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值q6k=γ水BnH1/2=10××3×2/2=30kN/m（（正常常水深）q7k=γ水BnH2/2=10××3×2.5/2=37.5kN/m（滿滿槽水深）槽內(nèi)水重計(jì)算算值q6=1.15q6k=1.15××30=34.5kN/m（（正常水深深）q7=1.05q7k=1.05××37.5=39.4kN/m（（滿槽水水深）3.內(nèi)力計(jì)算算跨中彎矩計(jì)算算值支座邊緣剪力力計(jì)算值：（4）正截面面承載力計(jì)算算取as=100mm，h0=h－as=2950－－100=2850mm選配鋼筋620（實(shí)際際鋼筋面積為為1884mm2）＜0.85ξb=0.468（5）斜截面面受剪承載力力計(jì)算KV=1.25××394.8=493.5kN＞0.7ftbh0=0.7×1.1×200×2850=438.9kN＜0.2fcbh0=0.2×9.6×200×2850=1094kN需進(jìn)行斜截面面承載力計(jì)算算。選配單肢肢箍筋Φ8200，查表表得Asv=50.3mm2，則=438.9+188.2=627.1kN＞＞KV=1.25××394.8=493.5kN按計(jì)算不需要要設(shè)置彎起鋼鋼筋，為安全全起見按構(gòu)造造每端彎起220的縱縱筋。鋼筋的彈性模模量Es=2.0×105N/mm2，混凝土的彈性性模量Ec=3.00××104N/mm2，按倒T形截面面進(jìn)行驗(yàn)算，，如圖5–7所示。（6）抗裂驗(yàn)驗(yàn)算W0=I0/（h–y0）=1.8××1012/（2950–2073.8）=2.05×109mm3根