渡槽設(shè)計部分計算書

...wd......wd......wd...渡槽設(shè)計任務(wù)書設(shè)計課題某灌區(qū)輸水渠道上裝配整體式鋼筋混凝土矩形帶橫桿渡槽設(shè)計資料根據(jù)初步設(shè)計成果，提出設(shè)計資料及有關(guān)數(shù)據(jù)如下：該輸水渡槽跨越142m長的低洼地帶見以以下圖，需修建通過15m3/s設(shè)計流量及16m3/s校核流量，渡槽無通航要求。經(jīng)水力計算結(jié)果，槽身最大設(shè)計水深H=2.75m，校核水深為2.90m。支承構(gòu)造采用剛架，槽身及剛架均采用整體吊裝的預(yù)制裝配構(gòu)造。設(shè)計一節(jié)槽身及一個最大高度的剛架。建筑物等級4級。建筑材料：混凝土強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、根基鋼筋HPB235。荷載鋼筋混凝土重力密度25KN/m3;人行道人群荷載2.5KN/m2欄桿重1.5KN/m2使用要求：槽身橫向計算迎水面裂縫寬度允許值[Wsmax]=0.25mm,[WLmax]=0.20mm。槽身縱向計算底板有抗裂要求。槽身縱向允許撓度[fs]=l0/500,[fL]=l0/550。采用：水工混凝土構(gòu)造設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)〔SL/T191-2008〕。設(shè)計要求在規(guī)定時間內(nèi)，獨立完成以下成果：設(shè)計計算書一份。包括：設(shè)計題目、設(shè)計資料，構(gòu)造布置及尺寸簡圖；槽身過水能力計算、槽身、剛架的構(gòu)造計算〔附必要的計算草圖〕。設(shè)計說明書一份。包括對計算書中沒有表達(dá)完全局部的說明。施工詳圖，一號圖紙一張。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)注齊全，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)要求。附圖渡槽計算書水力計算，擬定渡槽尺寸初步選取每節(jié)槽身長度14.2m，槽身底坡i=，取該渡槽槽壁糟率n=0.013，設(shè)底寬b=2.5m，①按設(shè)計水深h=2.75m過水面積：濕周：水力半徑：流量：滿足設(shè)計要求②按校核水深h=2.9m過水面積：濕周：水力半徑：流量：滿足校核要求二、槽身計算縱向受拉鋼筋配筋計算〔滿槽水+人群荷載〕1、內(nèi)力計算：〔1〕、半邊槽身(見以以下圖)每米長度的自重值每米內(nèi)：半邊槽身面積：滿槽水時半邊槽身每米長度承受水重設(shè)計值〔忽略托乘長度〕半邊槽身每米長度承受人群荷載設(shè)計值：總的均布荷載：槽身跨度取7m(2)、槽身縱向受力時，按簡支梁處理計算跨度：〔3〕跨中截面彎矩設(shè)計值〔四級建筑物k=1.15〕2、配筋計算：，①承載力計算中，由于側(cè)墻受拉區(qū)混凝土?xí)_裂，不考慮混凝土承受拉力，故把側(cè)墻看做T型梁：H選為校核水深，按短暫情況的根本組合考慮，估計鋼筋需排成兩排取a=90mm,,確定，，，為獨立T型梁：故，上述兩值均大于翼緣實有寬度，?、阼b別T形梁所屬類型，故為第一類T型截面，按寬度為400mm的單筋矩形截面計算，，，，,滿足要求，故可配置6B18和6B20,③抗裂驗算:,,查附錄表3得截面抵抗矩塑性系數(shù)=1.50考慮截面高度的影響對值進展修正，得：，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，，故槽身抗裂滿足要求。④槽身撓度驗算：荷載標(biāo)準(zhǔn)值在槽身縱向跨中產(chǎn)生的彎矩值：，槽身縱向抗彎剛度：故槽身縱向撓度驗算滿足要求。槽身縱向斜截面受剪承載力計算滿足抗剪要求，故不需要由計算配置抗剪腹筋，抗剪腹筋，架立筋，腰筋按構(gòu)造要求配筋。槽身橫向計算框架內(nèi)力計算沿槽身縱向取單位長度脫離體進展計算。側(cè)墻與底板為整體連接，交接處為剛性節(jié)點。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①槽身構(gòu)造自重，包括人行道板自重ga,底板自重gc,側(cè)墻自重可略去不計；②人行道板上的人群荷載gk;③槽內(nèi)側(cè)向水壓力及水重γH，H為最大水深，水位可近似取至橫桿中心線處。H|ΓHP1H|ΓH每米槽身承受的P1為8.79KN/m側(cè)墻底部壓力值為q2為單位長度水重+底板自重g2H=3700H=3700|ΓH側(cè)墻的FQ圖側(cè)墻計算簡圖2、側(cè)墻的配筋計算底部最大負(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：，，，，，故截面尺寸滿足抗剪要求。計算受彎鋼筋：，，選取4B12〔〕，B12@200>跨中最大正彎矩截面配筋背水面按二類環(huán)境，c=25mm,a=35mm,h0=h-a=300-35=265mm,,,取，選取B12@280，受力筋總面積為856mm2/m,分布筋面積應(yīng)大于側(cè)墻底部迎水面限裂驗算：有效配筋率：，，滿足限裂要求。3、底板計算計算簡圖按端部截面配筋，背水面a’=35mm,c=25mm迎水面a=40mm,c=30mm,,M=24.36KN.m,N=53KNN作用于縱向鋼筋范圍之外，屬于大偏拉構(gòu)件，上側(cè)迎水面受拉，下側(cè)受壓，取，選配B12@280，所以應(yīng)該按最小配筋率配筋，選取B12@280底板端部限裂驗算:滿足抗裂要求。跨中最大彎矩截面取a=35mm,,,,故截面尺寸滿足抗剪要求，，故按最小配筋率配筋，選取B12@280〔〕斜截面受剪承載力計算：，故不需要由計算確定抗剪腹筋3、橫桿計算橫桿間距s=2.3m,,,梁端彎矩與ND組合配筋計算a=40mm,a’=35mm,N作用在As與As’之外，為大偏拉，，，按最小配筋率配筋選配2B10按最小配筋率配筋，選配2B10滿足截面尺寸抗剪要求?？缰凶畲髲澗嘏cNd組合配筋計算：a=35mm,a’=40mmM=1.21KN.m,,N作用在As與As’之間，為小偏拉，，，，故按最小配筋率配筋，選取2B10選取2B104、人行道板計算，，a=0.1m,,,取板自重：人群荷載：跨中彎矩：配筋計算：，，，故可以選配：2B10，，分布鋼筋選擇B6@250經(jīng)分析鋼筋布置，為了方便板的安裝鋪設(shè)和接頭填縫，板的構(gòu)造長度比標(biāo)志長度小20mm。剛架計算剛架縱向計算剛架縱向計算取單根立柱，按柱頂和柱底兩個截面進展。分為正常運行和施工時兩種情況進展配筋計算?？紤]縱向彎曲影響，立柱視為下端固定，上端槽身對立柱有一定支承作用，因此立柱的計算長度l0取0.7l=0.7×15.25=10.675m.支撐剛架采用三層單剛架。高度為15.25m，兩立柱中心距為2.8m。剛架立柱縱向、橫向尺寸如左圖所示。為加大槽身和剛架頂部的支承面積，剛架頂部沿縱向設(shè)有牛腿，尺寸如以下圖。橫梁與立柱連接處設(shè)有100mm×〔1〕正常運行時，左右跨槽身傳來的垂直力相等，按軸心受壓構(gòu)件計算〔邊剛架除外〕。①柱頂截面配筋計算：承受軸向壓力設(shè)計值為N=N1=p×l=80.088×6=480.53kN立柱截面形狀為300×500的矩形，長細(xì)比，需考慮縱向彎曲的影響，查表得，說明柱頂截面的受壓筋將不能到達(dá)屈服，按構(gòu)造配筋即可。取，選配4B18②柱底截面配筋計算：柱底承受的軸向壓力除槽身傳下來的荷載外，還有剛架自重。P1、P2、P3為剛架自重化成的節(jié)點力，P1=[1.550.5+2.150.3+(0.3+0.4)0.1/2]0.525=18.2KNP2=[0.35+1.150.5+(0.7+0.5)0.1/2]250.5=28.9KNP3=[0.35.175+1.150.5+(0.7+0.5)0.1/2]0.525=27.3KN承受軸向壓力設(shè)計值為:N=N1+1.05×P1+1.05×P2+1.05×P1=308.8KN說明柱頂截面的受壓筋將不能到達(dá)屈服，按構(gòu)造配筋即可。同柱頂配筋計算，選配4B18〔2〕施工過程中，當(dāng)一跨槽身吊裝完畢，而臨跨尚未吊裝的情況下，剛架頂作用一偏心荷載，應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計算。由于左右跨槽身都有可能先吊裝，故采用對稱配筋。②柱頂截面配筋計算：承受壓力設(shè)計值為N=N1/2=480.53kN/2=240.27kN，按剛架頂部反力為三角形分布，偏心距e0=a=×700=466.67mm。b×h=300mm×500mm，a=a’=30mm，h0=h-30=470mm，故按實際偏心距計算。故按大偏心受壓構(gòu)件計算。按最小配筋率配筋，選配4B18，故也按最小配筋率配筋，選配4B18，②柱底截面配筋計算：承受壓力設(shè)計值為N=N1/2+1.05×P1+1.05×P2+1.05×P1=308.8kN，按剛架頂部反力為三角形分布，偏心距e0=a=×700=466.67mm。b×h=300mm×500mm，a=a‘=30mm，h0=h—30=470mm，，故按實際偏心距計算。故按大偏心受壓構(gòu)件計算。按最小配筋率配筋，選配4B18，故也按最小配筋率配筋，選配4B18，。剛架橫向計算P為滿槽水、有人群荷載時槽身傳給剛架的荷載，P=444.66kN。P’為作用于槽身的水平風(fēng)壓力T0通過槽身支座，轉(zhuǎn)化為作用于立柱頂?shù)囊焕粔捍怪陛S向力，T1=T0+T’=0.35×7×3.7+0.35×2.75×0.5=9.55kNT2=0.35×5×0.5=0.875kNT3=0.35×5×0.5=0.875kN其余荷載同槽身縱向計算。剛架橫向內(nèi)力計算剛架所受外荷載中，垂直的節(jié)點荷載只使立柱產(chǎn)生軸力，對剛架不產(chǎn)生彎矩和剪力；剛架所受的剪力和軸力主要由水平風(fēng)荷載產(chǎn)生。將水平節(jié)點荷載分解為正對稱和反對稱，對稱荷載只引起橫梁軸力，反對稱荷載使整個剛架產(chǎn)生彎矩、剪力及軸力。按“無剪力分配法〞計算。KNKNKNKNKN剛架橫向配筋計算〔1〕立柱配筋計算由剛架內(nèi)力圖可知，立柱控制配筋的截面為柱底截面，彎矩M=81.7kN·m，剪力為52.1kN，軸力為496.5kN。由于風(fēng)向不定，采用對稱配筋。b×h=500mm×400mm，取。計算一節(jié)立柱時，按兩端接點為不移動鉸支座考慮其計算長度,需要考慮縱向彎曲的影響。故按實際偏心距e0=164.6mm計算。，故按大偏心受壓構(gòu)件計算。，，，故按最小配筋率配筋，選取4B12剪力較小，不進展抗剪計算?！?〕橫梁的配筋計算：由內(nèi)力計算圖可知，橫梁控制配筋的截面為橫梁1和橫梁2,1承受最大的軸向壓力，2承受最大的彎矩和剪力。同樣由于風(fēng)壓力來自左右兩個方向，橫梁的配筋也采用對稱配筋。：b=400mmh=500mm，①橫梁1配筋計算〔按偏壓構(gòu)件計算〕梁端截面M=65.4kN·m，N=40.6kN橫梁兩端接點按固定端考慮，其計算長度，不需要考慮縱向彎曲的影響取=1。，故按大偏心受壓構(gòu)件計算。選配4B14②橫梁2配筋計算〔按受彎構(gòu)件計算〕受彎鋼筋配筋控制截面為梁端截面，M=93.2kN,，選配4B18斜截面承載力計算：驗算截面尺寸：故截面尺寸滿足抗剪要求。不需要由計算確定抗剪腹筋。牛腿配筋計算按正常運行滿槽時荷載計算，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。由剛架內(nèi)力計算結(jié)果可知FV=240.27kN，F(xiàn)Vk=240.27/1.1=218.4kNfVk=1.78N/mm2,取混凝土保護層厚度a=30mm，h0=h-a=770mm。驗算牛腿截面尺寸:所以截面尺寸滿足要求。剪跨比，選配3B20說明書槽身縱向鋼筋的布置設(shè)計：槽身縱向配筋計算時按簡支梁處理，側(cè)墻縱向受拉鋼筋均位于正彎矩區(qū)，不宜切斷。又因為彎起縱向受力鋼筋時必須滿足自充分利用點以外不小于0.5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,選配箍筋為雙肢A8@300。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。因為槽身腹板高度較大，在槽身縱向沿高度設(shè)置分布筋，腹板面積為分布筋截面面積的最小值，應(yīng)選分布筋為7A12，。拉筋取為A8@600。槽身橫向鋼筋的布置設(shè)計：側(cè)墻鋼筋布置：由配筋計算結(jié)果，側(cè)墻迎水面配筋為B12@280，背水面配筋為B12@200。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B12@280，下側(cè)為B12@280，受力鋼筋的總面積為1570mm2/m，分布鋼筋截面面積不應(yīng)少于15%的受力鋼筋面積，為235.5mm2/m，選擇A8@200，分布筋截面面積為252mm2/m。人行道板鋼筋的布置：由配筋計算結(jié)果，選兩種荷載組合配筋的較大值作為底板配筋，選配為B6@250鋼筋〔=565mm2/m〕，選配為B6@250〔565mm2/m〕。剛架的鋼筋布置設(shè)計：綜合剛架縱橫向配筋計算，得剛架立柱選配鋼筋選為8B22〔==1520mm2〕，因每邊受力筋多于三根，除根本箍筋外還用配置連系拉筋。根本箍筋選為雙肢A8@300，連系拉筋也選為2A8@300。剛架橫梁為一偏壓構(gòu)件，選配鋼筋4B20〔〕。同樣由于每邊受力筋多于三根，根本箍筋選為雙肢A8@300，連系拉筋也選為2A8@300。剛架橫梁2按受彎構(gòu)件處理，選配鋼筋為5B28〔。箍筋選為A8@300。橫梁3所受軸力與橫梁2一樣，彎矩比2略小，應(yīng)選用與2一樣配筋牛腿的鋼筋布置：牛腿豎向受力筋選配4B20〔，水平箍筋選用A8@100。另外設(shè)置彎起筋4A16〔。其中，豎向受力筋及彎起鋼筋沿牛腿外邊緣深入柱下150mm后截斷。彎起鋼筋與荷載作用中心到牛腿斜邊下端點連線的