許營渡槽設(shè)計說明書樣本

摘要本次設(shè)計作為水利水電工程專業(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計，重要目在于運用所學(xué)關(guān)于專業(yè)課，專業(yè)基本知識及基本課等理論；理解并初步掌握水利工程設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計辦法和設(shè)計環(huán)節(jié)；熟悉水利工程設(shè)計規(guī)范；提高編寫設(shè)計闡明書和各種計算及制圖能力。依照設(shè)計任務(wù)書，闡明書分為四章。第一章，基本資料。第二章，整體布置，擬定渡槽線路和槽身總長度，進行水利計算，擬定槽底縱坡以及進出口高程。第三章，槽身構(gòu)造設(shè)計，擬定槽身橫斷面尺寸，進行槽身縱橫斷面內(nèi)力計算及構(gòu)造計算。第四章，支承構(gòu)造設(shè)計，擬定支承構(gòu)造尺寸，進行支承構(gòu)造構(gòu)造計算，渡槽基本構(gòu)造計算及渡槽整體穩(wěn)定性計算。AbstractThisdesignisagraduationprojectofundergraduation.Itsmainaimistoapplywhathavebeenlearnedinclass，suchasspecializedcourses，specializedbasiccourses，basiccoursesandsoon，toinitiallymasterthecontentofdesign，themethodsofdesign，thestepsofdesignoftheirrigationproject；tohaveanintimateknowledgeofthedesignstandardoftheirrigationproject；toraisethecapacitytocompilethedesignexpositionandthecapacityofcalculationanddrawing.Accordingtothetask，thedesignexpositionismadeupoffourchapters.Chapteroneisthebasicmaterial.Chaptertwoisassignmentonthewhole，inwhichtheaqueductlineandtotallengtharedecided，andmakethehydraulicdesigntodecidetheslopeofbottomandthealtitudeofexitandentrance.Chapterthreeisthestructuredesignofaqueductbody，inwhichthecrosssectionofaqueductbodyisdecided，andcalculatetheinternalforceandthestructureofcrosssectionandverticalsection.Chapterfouristhestructuredesignofsupportstructure，inwhichthedimensionsofsupportstructurearedecided，andcalculatetheinternalforceandstructureofsupportstructure，andcalculatethestructureofaqueductfoundations，andcheckthestabilityofaqueductonthewhole.內(nèi)容摘要 ⅠAbstract Ⅱ第一某些設(shè)計闡明書 11基本材料 12地形地質(zhì)狀況 22.1地形資料 22.2地質(zhì)資料 22.3灌區(qū)規(guī)劃規(guī)定 22.4氣象資料 32.5其她資料 33輸水方案及建筑物型式論證 33.1方案論證 34整體布置 44.1渡槽位置選取 44.2槽身水力設(shè)計 44.3槽身支承構(gòu)造型式選取和布置 44.4跨度、跨數(shù)及輪廓尺寸擬定 54.5進出口段型式選取及布置 55槽身構(gòu)造設(shè)計 55.1身槽橫剖面型式及尺寸擬定 55.2槽身縱向內(nèi)力計算及配筋計算 65.3橫向內(nèi)力計算及配筋計算 76支承構(gòu)造設(shè)計 106.1支承構(gòu)造型式及尺寸擬定 106.2槽墩與槽架構(gòu)造計算 116.2.1槽墩構(gòu)造計算 116.2.2槽墩基本構(gòu)造 126.2.3渡槽整體穩(wěn)定性驗算 12第二某些計算書 131．槽身水力設(shè)計 131.1擬定槽身縱坡i、凈寬B0和凈深H0 131.2渡槽進出口高程計算 132．槽身縱向內(nèi)力計算及配筋計算 142.1荷載計算 152.2內(nèi)力計算 162.3正截面配筋計算 162.4槽身縱向抗裂驗算 182.5斜截面抗剪計算 193．槽身橫向內(nèi)力計算及配筋計算 193.1底板構(gòu)造計算 203.1.1短跨方向 213.1.2長跨方向3.2側(cè)墻構(gòu)造計算 223.3肋構(gòu)造計算 223.3.1內(nèi)力計算 233.3.2側(cè)墻與肋所構(gòu)成T形梁配筋計算3.3.3底板與肋所構(gòu)成T形截面梁構(gòu)造計算 303.4槽身穩(wěn)定驗算 323.4.1槽身計算簡圖及荷載計算 323.4.2抗滑穩(wěn)定驗算 333.4.3抗傾覆穩(wěn)定驗算 344支承結(jié)構(gòu)設(shè)計 354.1設(shè)計闡明 354.2邊墩構(gòu)造計算 354.2.1荷載計算 364.2.2抗滑穩(wěn)定計算 374.2.3抗傾覆穩(wěn)定計算 374.2.4基地正應(yīng)力驗算 374.3槽墩設(shè)計 394.3.1基本尺寸擬定 394.3.2應(yīng)力計算 404.3.3基本應(yīng)力驗算 414.3.4墩頂應(yīng)力驗算 444.3.5墩底應(yīng)力驗算 455細部構(gòu)造設(shè)計 485.1伸縮縫與止水 485.2支座 495.3兩岸連接 506工程量計算 51謝辭 52參照文獻 53英文文獻及中文翻譯 54第一某些設(shè)計闡明書1基本材料本設(shè)計取材于實際工程許營渡槽，許營渡槽是陸渾灌區(qū)東一干渠上跨越伊河上建筑物.陸渾灌區(qū)是河南省較大灌區(qū)之一,灌區(qū)處在半山區(qū)和丘嶺地區(qū),跨越洛陽、開封、鄭州市三個地區(qū)六個縣,灌區(qū)灌溉面積134畝。整個灌區(qū)是由總干渠和東一、東二、西干三條干渠構(gòu)成,全長290.5m,建筑物1134座渡槽32座，全長9.8Km.東一干渠規(guī)劃灌溉面積57.61畝，東一灌區(qū)內(nèi)多為丘陵干旱地區(qū)，區(qū)內(nèi)崗?fù)菹嚅g，地面覆蓋為紅色和棕色黏土及黃土，水文地質(zhì)較差,缺少地下水源。許營渡槽規(guī)劃軸線長748.1m,該段為紫紅色、紅褐色礫巖和夾砂質(zhì)黏土，礫巖成分為石英砂巖、石英巖等，表面風(fēng)化嚴重，凸凹不平，肉眼可見溶蝕，直徑大小不一，洞內(nèi)均有滲水現(xiàn)象。許營渡槽是東一干渠上較大渡槽,因而,該渡槽建成與否關(guān)系到整個東一干渠規(guī)劃灌溉面積,甚至整個陸渾灌區(qū)規(guī)劃灌溉面積。本設(shè)計建筑物級別按三級考慮，設(shè)計烈度為80。本設(shè)計任務(wù)重要有兩項，一是依照東一干渠許營段地質(zhì)地形條件，初擬兩種不同類型跨越河流建筑物型式，并通過技術(shù)經(jīng)濟比較，從中選取經(jīng)濟合理，安全可靠可行性方案；二是依照選定方案，擬定構(gòu)造尺寸，經(jīng)指引教師承認后，進行水力與構(gòu)造計算。方案論證重要對拱式U形斷面渡槽和梁式矩形斷面渡槽進行了論證,最后選定了梁式矩形斷面渡槽。擬定方案設(shè)計重要涉及了槽身整體布置、縱剖面設(shè)計、槽身設(shè)計、支承構(gòu)造設(shè)計等。整個渡槽長748.1m,分為39跨，每跨17.5m，設(shè)計流量40m3/s，加大流量45m3/s。坡度為1/1300。槽身為普通鋼筋混凝土構(gòu)造，矩形斷面帶拉桿，槽身凈寬4.56m，凈深3.65m，側(cè)墻厚20cm,高4.2m，底板厚40cm,拉桿為20cm×20cm方形斷面，間距2m。在主河槽段由于離地面距離大又有過水規(guī)定采用空心圓矩形斷面混凝土墩，共40個，墩身最大高度48.5m，四周以20：1坡度向下擴展。渡槽兩端設(shè)重力式槽臺，縱剖面為一側(cè)直立梯形斷面，整個槽臺高本設(shè)計計算某些重要涉及渡槽水利計算、槽身規(guī)定工況下內(nèi)力配筋計算、在橫向風(fēng)壓下穩(wěn)定驗算、抗裂驗算；槽墩墩身應(yīng)力驗算、在橫向風(fēng)壓下基底穩(wěn)定和應(yīng)力驗算；槽架規(guī)定工況下內(nèi)力配筋計算、基本內(nèi)力配筋計算；槽臺基底應(yīng)力及穩(wěn)定驗算。本設(shè)計重要原則是：通過畢業(yè)設(shè)計，使所學(xué)到知識得到鞏固、擴大加深和系統(tǒng)化，同步加強運用理論知識來解決實際問題能力，提高對實際工程設(shè)計計算、繪圖等基本技能，培養(yǎng)和建立對的設(shè)計思想，實事求是，刻苦鉆研，通過自己努力從中受益，為盡快適應(yīng)將來工作和學(xué)習(xí)打下堅實基本。由于時間較短水平有限，有些地方難免做不到位，做不細致，望閱者予以指正。[核心詞]：渡槽槽身槽墩內(nèi)力計算地形地質(zhì)狀況2.1地形資料由地形圖可知本設(shè)計是東一干渠上一過水建筑物，橫跨瀏間河，此灌區(qū)內(nèi)多為低山丘陵干旱區(qū)，區(qū)內(nèi)崗?fù)菹嚅g，地面覆蓋為紅色和棕紅色黏土及黃土。在龍門以東偃師、鞏縣半山區(qū)和丘陵區(qū)水文地質(zhì)較差，缺少地下水源。地表溝壕大某些為南北向，對于排除地面徑流與灌區(qū)滲水有利，不會產(chǎn)生鹽堿化和沼澤化威脅。2.2地質(zhì)資料跨越過水建筑物起止樁號為70+294~70+776.4，河底高程為235米，河槽某些覆蓋層厚度約為5~20米，表層為中、重粉質(zhì)壤土（厚度為1~5米）。其中，中粉質(zhì)壤土為人工造田，下面為卵石（厚度為10~20米），卵石層透水性較小。重粉質(zhì)壤土含少量礫石，鉆進中孔壁普通穩(wěn)固，構(gòu)造密實?；鶐r為白云質(zhì)灰?guī)r，夾泥質(zhì)灰?guī)r?；鶐r埋深10~20米，百云質(zhì)灰?guī)r多呈灰和深灰色。河槽段風(fēng)化溶蝕嚴重，風(fēng)化溶蝕限度不一，最大深達10~19米。左岸基巖裸露，巖石堅硬完整，有斷層兩條，充填密實，但上部巖石受斷層切割和風(fēng)化較破碎，但稍加解決即可作地基。右岸基巖埋藏較深，約5~12米，呈棕黃色，土質(zhì)較均一，構(gòu)造密實，具備發(fā)縫構(gòu)造，有風(fēng)易風(fēng)化剝蝕，邊坡易于變形。土平均干容重r=1.6g/cm3，飽和快剪=20°~22°,c=0.74~0.95㎏/㎝2，地下水位在219.4~224.7米2.3灌區(qū)規(guī)劃規(guī)定渠道設(shè)計流量Qd=40m3邊坡系數(shù)m=1.75出口渠底設(shè)計高程266.68渠道縱坡i=1/1200渠底寬2.85m進口渠底設(shè)計高程2容許總水頭損失0.80m2.4氣象資料本灌區(qū)屬于華北干旱區(qū)，平均近年降雨量只有500~600mm，并且分布很不均勻，有60～70％集中在汛期。作物生長浮現(xiàn)嚴重缺水狀況，年平均蒸發(fā)量為mm。2.5其她資料無論采用何等輸水方式，此工程按三等建筑物設(shè)計。灌區(qū)最大風(fēng)速為18m/s，最大凍土深度0.5m.依照洛陽地區(qū)地震局提供有關(guān)資料，灌區(qū)重要建筑物設(shè)計烈度為8°。若采用渡槽輸水，可不考慮交通規(guī)定和通航規(guī)定。附圖=1\*GB3①河南省陸渾灌區(qū)東一干渠地形圖一張，比例尺1/1000；=2\*GB3②河南省陸渾灌區(qū)東一干渠地質(zhì)縱剖面圖一張，比例尺1/1000。3輸水方案及建筑物型式論證3.1方案論證初步設(shè)計時擬定了繞山渠道、渡槽、倒虹吸管三種方案，如下為三種方案論證比較。繞山渠道，渠道選線普通規(guī)定在滿足輸水任務(wù)前提下，盡量使工程量小且造價低。對于灌溉渠道，渠線應(yīng)與地形等高線大體平行且盡量布置在灌區(qū)脊線，以爭取最大自流灌溉面積。依照本設(shè)計所給地形地質(zhì)資料，修建繞山渠道露于地面便于維護管理，但由于要繞過地形起伏較大處，故渠線過長，該地段風(fēng)化嚴重，增長了工期不擬定性。地質(zhì)資料還表白該地段溶蝕洞穴較多，透水性強，輸水量又難以保證。因以上因素排除繞山渠道方案。倒虹吸管，倒虹吸管是設(shè)立在渠道與河流谷地道路相交處壓力輸水建筑物，與渡槽相比，普通具備造價低，施工以便等長處，但水頭損失較大，運用管理不如渡槽以便。許營渡槽所處地段風(fēng)化嚴重，易淤積，地形復(fù)雜，竣工后虹吸管穩(wěn)定性差，地下溶蝕洞穴較多，采用此方案水量損失嚴重，大大減少了該工程經(jīng)濟效益，結(jié)合以上因素排除倒虹吸方案。渡槽，渡槽是渠道跨越河、渠、溪谷、道路明流輸水建筑物。雖施工要比渠道倒虹吸復(fù)雜，但由于其水頭損失小，受地形地質(zhì)條件影響小，在國內(nèi)灌區(qū)建筑物中應(yīng)用較為廣泛，在設(shè)計施工方面也已有了較豐富經(jīng)驗，運用管理也以便，不易淤積，又便于交通和通航。結(jié)合以上闡述依照許營段實際狀況修建渡槽適當(dāng)，故如下本設(shè)計選用渡槽方案。4整體布置4.1渡槽位置選取渡槽位置選取是選定渡槽中心線及槽身起止點位置。本設(shè)計渡槽中心線已選定。詳細選取時可以從如下幾方面考慮：（1）槽址應(yīng)盡量選在地質(zhì)良好、地形有利和便于施工地方，以便縮短槽身長度、減少工程量、減少墩架高度；（2）槽軸線最佳成始終線，進口和出口避免急轉(zhuǎn)彎，否則將惡化水流條件，影響正常輸水；（3）跨越河流渡槽，槽軸線應(yīng)與河道水流方向盡量成正交，槽址應(yīng)位于河床及岸坡穩(wěn)定、水流順直地段，避免位于河流轉(zhuǎn)彎處；（4）為了在渡槽或上、下游填方渠道發(fā)生事故時停水檢修，經(jīng)常在進口段或進口前恰當(dāng)位置設(shè)立節(jié)制閘，以便與泄水閘聯(lián)合運用，使渠水泄入溪谷或河道。4.2槽身水力設(shè)計（1）擬定槽身縱坡i、凈寬B0和凈深H0。渡槽縱坡取為0.00087，依照計算書中計算可得B0=4.565m，H0=3.652m。普通狀況下，渡槽總長度常不不大于進口前渠道20倍。槽中水流按明渠均勻流計算圖2—1渡槽水力計算圖(單位：cm)4.3槽身支承構(gòu)造型式選取和布置梁式渡槽槽身是直接擱置于槽墩或槽架之上。為適應(yīng)溫度變化及地基不均勻沉陷等因素而引起變形，必要設(shè)立變形縫將槽身分為獨立工作若干節(jié)，并將槽身與進出口建筑物分開。變形縫之間每一節(jié)槽身沿縱向是兩個支點因此既起輸水作用又起縱向梁作用。依照支點位置不同，梁式渡槽有簡支梁式雙懸臂梁式和單懸臂梁式三種型式。單懸臂梁式普通只在雙懸臂梁式向簡支梁式過渡或與進出口建筑物連接時使用。簡支梁式槽身施工吊裝以便，接縫止水構(gòu)造簡樸，但跨中彎矩較大，底板受拉對抗裂防滲不利。簡支梁式槽身慣用跨度為8-15m。由于該渡槽槽高較大，本設(shè)計采用簡支梁式槽身，跨度取為17.5m4.4跨度、跨數(shù)及輪廓尺寸擬定槽身段長度為686米，跨度為17.5米，共39跨。第1、27、28跨為臺槽，臺槽下為重力墩支承，其她各跨均由重力空心墩支承4.5進出口段型式選取及布置渡槽進出口均需設(shè)立漸變段，漸變段采用扭曲面形式，普通用素混凝土建造。漸變段長度L普通采用經(jīng)驗公式計算，即Lj≥（4～6）h（2—1）式中Lj——進口段取Lj≥4h，出口段取Lj≥6h；h——進出口渠道水深。則進口漸變段L1≥43.744=14.98m，取L1=15.6出口漸變段L2≥6×3.021=18.2m，取L2=18.55槽身構(gòu)造設(shè)計5.1身槽橫剖面型式及尺寸擬定槽身橫斷面最慣用是矩形和U形。大流量鋼筋混凝土梁式渡槽多采用斷面依照灌區(qū)規(guī)劃規(guī)定，渡槽無通航規(guī)定，且渡槽槽身上不設(shè)人行道，故為了改進槽身橫向受力條件，沿槽頂每隔2m設(shè)一根拉桿，為了減薄側(cè)墻和底板厚度槽身每隔2m加設(shè)一根橫肋。槽頂設(shè)人行橋，擱置于拉桿之上，以便檢修。側(cè)墻厚度為20cm，底板厚為20cm，詳細形式如下：圖3—1槽身橫斷面型式圖5.2槽身縱向內(nèi)力計算及配筋計算圖3—2槽身縱向計算簡圖依照支承形式，跨寬比及跨高比大小以及槽身橫斷面形式等不同，槽身應(yīng)力狀態(tài)與計算辦法也不同，對于梁式渡槽槽身，跨寬比普通都不不大于4.0，跨高比也比較大，故可以按梁理論計算。計算簡圖見圖2—2。槽身縱向普通按滿槽水，即水深與拉桿下緣齊平狀況設(shè)計?？v向計算中荷載普通按勻布荷載考慮，涉及槽身重力（拉桿等小量集中荷載也換算為勻布）、槽中水體重力及人群荷載。其中槽身自重、水重為永久荷載,而人群荷載為可變荷載。依照梁支承形式計算縱向梁內(nèi)力，彎矩及剪力求出后，即可按受彎構(gòu)件進行正截面及斜截面強度計算以及抗裂度驗算。經(jīng)計算（詳細計算過程見《計算書》2），槽身縱向配筋面積As=9099mm，選用4φ36+4φ40，鋼筋布置見圖3—3圖3—3槽身縱向配筋圖5.3橫向內(nèi)力計算及配筋計算由于在設(shè)計中選用了有拉桿加肋矩形槽，因此橫向計算時沿槽長取肋間距長度上槽身進行分析。作用于單位長脫離體上荷載除q（自重力加水重力）外，，兩側(cè)尚有剪力Q1及Q2，其差值ΔQ與荷載q維持平衡。ΔQ在截面上分布沿高度呈拋物線形，方向向上，它絕大某些分布在兩邊側(cè)墻截面上。工程設(shè)計中普通不考慮底板截面上剪力。側(cè)墻與底板均按四邊固定支承板設(shè)計，計算條件為滿槽水，則其荷載為滿槽水時水壓力。計算簡圖如圖3—4。圖3—4中l(wèi)1為肋間距，q1為作用于側(cè)墻底部水壓力，q2為底板重力與按滿槽水計算槽內(nèi)水壓力之和。（a）計算簡圖（b）沿槽身寬度方向（c）沿槽身高度方向圖3—4槽身橫向構(gòu)造計算簡圖經(jīng)計算（詳細計算見《計算書》），底板配筋為，順槽向內(nèi)側(cè)為φ10＠250，外側(cè)為φ14＠250，橫槽向內(nèi)側(cè)為φ8/10＠250，外側(cè)為φ14＠250。側(cè)墻配筋均按最小配筋率配筋，順槽向、橫槽向內(nèi)側(cè)配筋均為φ8/10＠250，順槽向外側(cè)為φ12/14＠250、橫槽向外側(cè)為φ10/12＠250。肋所承受是肋間距長度上荷載，按有拉桿矩形框架計算。肋和側(cè)墻、肋和底板構(gòu)成T形截面（側(cè)墻和底板是肋翼緣），頂部是一根拉桿，順槽向長度為肋間距（肋兩側(cè)各取半個肋間距）。計算時由于拉桿剛度較小，故桿端作絞接考慮，因而圖示構(gòu)造為一次超靜定，不計軸力及剪力對變位影響，用力法可求解贅余力X1。圖3—5肋構(gòu)造計算圖圖3—2中P0為槽頂荷載，M0為槽頂荷載對側(cè)墻中心所產(chǎn)生力矩。求出贅余力X1后，再計算各項橫向內(nèi)力，計算時，彎矩以外側(cè)受拉為正，軸力以拉力為正。作出側(cè)墻及肋、底板及肋彎矩圖、剪力圖和軸力圖（圖3—6）。圖3—6肋各項內(nèi)力圖求出肋內(nèi)力之后即可進行側(cè)墻肋和底板肋配筋計算。依照內(nèi)力圖選用最不利荷載組合，分別按偏心受壓構(gòu)件和偏心受拉構(gòu)件計算側(cè)墻肋和底板肋配筋，再進行肋抗裂計算。通過計算最后擬定，側(cè)墻肋內(nèi)側(cè)鋼筋選用2φ12，As＇=226mm2；側(cè)墻肋外側(cè)鋼筋選用2φ12，As=226mm2，并按構(gòu)造規(guī)定配備φ6＠200箍筋。底板肋內(nèi)側(cè)鋼筋選用4φ18+4φ20，As=2275mm2，底板肋外側(cè)鋼筋選用2φ14，As=308mm2，并按構(gòu)造規(guī)定配備φ圖3—7底板肋配筋圖圖3—8側(cè)墻肋配筋圖6支承構(gòu)造設(shè)計6.1支承構(gòu)造型式及尺寸擬定梁式渡槽支承墩、架有重力式槽墩、鋼筋混凝土槽架、混合式墩架和柱樁式槽架等型式。重力式實體墩墩身可用石料、混凝土等材料建造，頂部順渡槽水流方向?qū)挾壬圆徊淮笥诓凵碇С忻嫠枰獙挾龋胀ú徊淮笥?.8～1.0m，垂直渡槽水流方向長度約等于槽身寬度。墩頭普通采用圓形。墩身頂部用100號到200號混凝土作成墩帽，厚度不不大于0.3m，四周比墩身頂部外伸5～10cm。為滿足墩體強度和地基承載力規(guī)定，墩身四側(cè)常以20：1～40：1坡度比向下擴大，基地面則依照地質(zhì)條件恰當(dāng)擴大。梁式渡槽邊墩常采用入土所示擋土墻式實體重力墩，也稱槽臺，除承受承受槽身傳來荷載外，還承受背面填土壓力，是擋土墻式構(gòu)造，故高度普通不超過5～6m。背面坡坡度系數(shù)普通為m=0.25～0.5。頂部也需要設(shè)立墩帽。墩下部設(shè)排水孔，孔徑4～6cm，可設(shè)1～2排，孔進口設(shè)反濾層，出口高出地面10～30cm。梁式渡槽槽架是鋼筋混凝土構(gòu)造，有單排架、雙排架和A字形架等幾種型式。單排架適應(yīng)高度普通在15m以內(nèi)，雙排架是空間構(gòu)造，在較大豎向及水平向荷載作用下，其強度、穩(wěn)定及地基應(yīng)力較單排架容易得到滿足，適應(yīng)高度普通在15～25m左右。（a）邊墩斷面圖（b）重力式槽墩斷面圖圖4—1槽墩和槽墩構(gòu)造構(gòu)造與尺寸圖6.2槽墩與槽架構(gòu)造計算6.2.1對于重力式槽墩，普通只驗算水平截面（重要是墩身與墩帽結(jié)合面和墩身與基本結(jié)合面）上正應(yīng)力，規(guī)定不浮現(xiàn)拉應(yīng)力。墩身應(yīng)力驗算普通應(yīng)考慮如下幾種狀況：①滿槽水加橫向風(fēng)荷載；②空槽加橫向風(fēng)荷載；③施工過程中槽墩兩側(cè)（順槽向）荷載不對稱作用時。由于時間關(guān)系，本設(shè)計只進行邊墩構(gòu)造計算。邊墩計算條件取滿槽水。計算簡圖見圖4—2。圖4—2邊墩計算簡圖邊墩構(gòu)造計算重要涉及：抗滑穩(wěn)定計算，抗傾覆穩(wěn)定計算，以及基地正應(yīng)力計算，最后擬定邊墩及支座構(gòu)造及尺寸。經(jīng)計算，前面設(shè)計邊墩尺寸是合理，構(gòu)造是穩(wěn)定。但基本尺寸偏小，應(yīng)改為5.86×3.5m26.2.2槽墩基本構(gòu)造槽墩基本采用整體板式鋼筋混凝土基本。由于這種基本設(shè)計時需考慮彎曲變形，故又稱為柔性基本。它能在較小埋置深度下獲得較大基底面積，故體積小施工以便，適應(yīng)不均勻沉陷能力強，但需一定數(shù)量鋼材。對于槽墩構(gòu)造，普通都采用這種基本?；景宄叽鐢M定重要涉及：橫槽向長度L、順槽向?qū)挾菳和基本底板有效厚度h0?；景迕娣e應(yīng)滿足地基承載力規(guī)定?；镜装逵行Ш穸仁怯苫静牧蠜Q定，應(yīng)滿足沖切強度規(guī)定。6.2.3渡槽整體穩(wěn)定性驗算選定了各個某些形式和布置尺寸后需驗算渡槽及其地基穩(wěn)定性，如不滿足規(guī)定，應(yīng)修改布置方案。位于大風(fēng)區(qū)渡槽，輕型殼體槽身也許被風(fēng)荷掀下來。因而需驗算槽身整體穩(wěn)定性。槽中無水為最不利計算條件。槽墩或槽架及其基本在水平荷載作用下，也許沿基底面產(chǎn)生水平滑動。因而需進行渡槽抗滑穩(wěn)定性驗算與抗傾覆穩(wěn)定性驗算。計算條件：當(dāng)小時，對抗滑穩(wěn)定是不利條件，故計算槽中無水狀況。即中不涉及槽中水重。為了保證渡槽工程安全和正常運用，基底壓應(yīng)力及其分布須滿足：①σmax≤[σ]；②基底合力偏心距應(yīng)滿足《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，非巖石地基上槽墩（或架）基本，規(guī)定在基本組合荷載狀況下滿足e0≤0.1ρ。渡槽淺基本基底壓應(yīng)力演算按橫槽向和順槽向分別計算基底壓力而不疊加，并分別考慮各自不利條件。橫槽向驗算時，槽中通過設(shè)計流量或滿槽水、河道高水位加橫向風(fēng)壓力是驗算基底合力偏心距不利條件。通過驗算，渡槽整體穩(wěn)定性符合規(guī)定。第二某些計算書1．槽身水力設(shè)計1.1擬定槽身縱坡i、凈寬B0和凈深H0渡槽縱坡取為i=1/1250。依照計算書中計算可得B0=4.565m，H0=3.652渡槽容許水頭損失[⊿Z]=0.8m，扣除進出口水頭損失后余下約0.6m，槽身總長度L=686m，初選槽底縱坡i=1/1250。由于槽身跨度較大，宜采用較大寬深比值B0/H0值取0.8，經(jīng)試算，得B0=4.565m，H0=3.652m，h0=3.25m，因此通過設(shè)計流量時，槽中實有水面超高值為H0-h0=3.652-3.25=40.2cm,規(guī)定值為[（h0/12）+5]=[（325/12）+5]=31.7cm,故最后擬定i=1/1250，B0=4.565，1.2渡槽進出口高程計算進口段布置形式較復(fù)雜，本設(shè)計選用長扭曲面，則進口段水面降落⊿Z1=（1+ξ1）（1—4）式中v1、v——分別為上游渠道及渡槽內(nèi)平均流速；ξ1——進口段水頭損失系數(shù)。依照式（1—1）可以推求渠道試算公式如下：h=[]3/8（1—5）式中m——渠道邊坡系數(shù)；b、h——分別為渠道寬和高；其她符號意義與前相似。圖1—1渡槽水力計算圖已知上游渠道水力參數(shù)，Q=40m3/S，n=0.025，m=1.75，b=4.0m，i=1/1200，上游渠道正常水深h1=v1==0.886m/s已知下游渠道水力參數(shù)，Q=40m3/s，n=0.025，m=1.75，b=4.0m，i=1/1200，下游渠道正常水深h2=269.701-266.68=3.021m。所如下游渠道水流速度為v渡槽內(nèi)流速為v=2.70m/s。取ξ1=0.10，則依照式（1—4）可得⊿Z1=（1+0.10）=0.364（m）槽身段水面降落ΔZ2=iL=0.549m（1—6）式中L——槽身段長度。出口段水面降落值ΔZ3可用下式近似計算，即⊿Z3=（1-ξ2）（1—7）式中ξ2——出口段水頭損失。取ξ2=0.03，則依照式（1—7）可得⊿Z3=0.30（m）通過渡槽總水頭損失ΔZ可按下式計算，即⊿Z=⊿Z1+⊿Z2-⊿Z3（1—8）則⊿Z=0.364+0.549-0.30=0.613（m）依照圖1—1所示條件可擬定出如下各值（符號意義見圖1—1）：進口槽底高程▽1=▽上+H1-⊿Z1-H=267.61（m）進口槽底抬高y1=▽1-▽3=0.13（m）出口槽底高程▽2=▽1-iL=267.061（m）出口渠底降落y2=hs-⊿Z3–H=3.744-0.3-3.25=0.194m出口渠底高程▽下=▽2–y2=267.061-0.194=266.867m驗證：▽上–▽下=267.48-266.867=0.613m,計算無誤，滿足規(guī)定。2．槽身縱向內(nèi)力計算及配筋計算依照支承形式，跨寬比及跨高比大小以及槽身橫斷面形式等不同，槽身應(yīng)力狀態(tài)與計算辦法也不同，對于梁式渡槽槽身，跨寬比普通都不不大于4.0，跨高比也比較大，故可以按梁理論計算。槽身縱向普通按滿槽水，即水深與拉桿下緣齊平狀況設(shè)計。圖2—1槽身橫斷面型式（單位：cm）2.1荷載計算依照灌區(qū)規(guī)劃方案中擬定，渡槽設(shè)計原則為3級，因此渡槽安全級別Ⅱ級，則安全系數(shù)為γ0=1.0，混凝土重度為γ=25kN/m3，正常運營期為持久狀況，其設(shè)計狀況系數(shù)為ψ=1.0，荷載分項系數(shù)為：永久荷載分項系數(shù)γG=1.05，可變荷載分項系數(shù)γQ=1.20，構(gòu)造系數(shù)為γd=1.2?？v向計算中荷載普通按勻布荷載考慮，涉及槽身重力（拉桿等小量集中荷載也換算為勻布）、槽中水體重力及人群荷載。其中槽身自重、水重為永久荷載,而人群荷載為可變荷載。槽身自重原則值g1k=γ0ψγV1=25×[0.2×5.365+0.2×3.652×2+0.6×0.2×2+0.2×0.2×3+1.0×0.1+0.6×0.2×2+0.2×7×]=86.69（kN/m）設(shè)計值g1=γG。g1k=1.05×86.69=91.02（kN/m）水重原則值g2k=γ0ψγV29.81×[4.565×3.652-0.2×0.2×2]=162.76（kN/m）設(shè)計值g2=γG。g2k=1.05×162.76=170.90（kN/m）人群荷原則值qk=2.8×[1.21.0]=7.09（kN/m）設(shè)計值q=1.2×7.09=8.51（kN/m）2.2內(nèi)力計算梁式渡槽單跨長l=17.5m，槽高H=跨高比l/H=17.5/4.1=4.72≥4.0故可按梁理論計算，沿渡槽水流方向按簡支或雙懸臂梁計算應(yīng)力及內(nèi)力：圖2—2槽身縱向計算簡圖（單位：cm）計算長度l=l0-l=17.5-0.5×=17.17（m）跨中彎矩設(shè)計值為M=γ0ψ×（g1+g1+q）l2=1.0×1.0××270.921×17.172=9983.740（kN/m）跨端剪力設(shè)計值Qmax=γψ×（q+g1+g2）l=1.0×1.0××270.920×17.17=2325.857（kN）2.3正截面配筋計算對于簡支梁式槽身跨中某些底板處在受拉區(qū)，故在強度計算中不考慮底板作用，但在抗裂驗算中，只要底板與側(cè)墻接合能保證整體受力，就必要按翼緣寬度規(guī)定計入某些或所有底板作用。不考慮底板與牛腿抗彎作用，將渡槽簡化為由兩邊側(cè)墻構(gòu)成矩形截面。渡槽處在露天（二類環(huán)境條件），則依照規(guī)范查得混凝土保護層厚c=35mm，排兩排鋼筋，因此受拉鋼筋合力點至截面受拉邊沿距離a=80mm，則截面有效高度h0=h-a=4252-80=4172mm依照計算簡圖和截面內(nèi)力平衡條件，并滿足承載能力極限狀態(tài)計算規(guī)定可得兩個基本設(shè)計公式：（2—1） fcbx=fyAS（2—2）式中M——彎矩設(shè)計值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組共計算，并考慮構(gòu)造重要性系數(shù)γ0及設(shè)計狀況系數(shù)ψ在內(nèi)；Mu——截面極限彎矩值；γd————構(gòu)造系數(shù)，γd=1.20；fc——混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，混凝土選用C25，則fc=12.5N/mm；b——矩形截面寬度；x——混凝土受壓區(qū)計算高度；h0——截面有效高度；fy——鋼筋抗拉強度設(shè)計值；As——受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積；將ξ=x/h0代入式（1—14）、（1—15），并令αs=ξ（1-0.5ξ），則有（2—3）fcξbh0=fyAs（2—4）ξ≤ξb（2—5）ρ≤ρmin（2—6）依照以上各式，計算側(cè)墻鋼筋面積如下：==0.068＞ρmin=0.15%選4φ36+4φ40AS=9099（mm2）2.4槽身縱向抗裂驗算受彎構(gòu)件正截面在即將開裂瞬間，受拉區(qū)邊沿應(yīng)變達到混凝土極限拉伸值εmax，最大拉應(yīng)力達到混凝土抗拉強度ft。鋼筋混凝土構(gòu)件抗裂驗算公式如下：Ms≤γmαctftkW0（2—7）ML≤γMαctftkW0（2—8）式中αct——混凝土拉應(yīng)力極限系數(shù)，對荷載效應(yīng)短期組合αct取為0.85；對荷載效應(yīng)長期組合，αct取為0.70；W0——換算截面A0對受拉邊沿彈性抵抗距；y0——換算截面重心軸至受壓邊沿距離；I0——換算截面對其重心軸慣性距；ftk——混凝土軸心抗拉強度原則值。混凝土標(biāo)號為C55，鋼筋為Ⅱ級鋼，則Ec=3.55×104N/mm2，Es=2.0×105N/mm2。故==2547530.957（）依照《水工混凝土構(gòu)造設(shè)計規(guī)范》，選用γm值。由bf/b＞2，hf/h＜0.2，查得γm=1.40，在γm值附表中指出，依照h值不同應(yīng)對γm值進行修正。短期組合跨中彎矩值=1.0×（86.69+162.76+7.09）×=9229.361（kN.m）＞Ms長期組合跨中彎矩值（人群荷載準(zhǔn)永久系數(shù)ρ=0）＝1.0××（86.69+162.76）×17.172=9192.51（kN.m）＞Ml綜合上述計算可知，槽身縱向符合抗裂規(guī)定。2.5斜截面抗剪計算支座邊沿截面剪力設(shè)計值V=Qmax=2325.857（kN）截面有效高度hw=h0=4172mm，由于h0/b=4172/400＞6.0，故截面尺寸滿足抗剪規(guī)定?；炷两孛媸芗舫休d力＞因而，無需配箍筋。3．槽身橫向內(nèi)力計算及配筋計算由于在設(shè)計中選用了有拉桿加肋矩形槽，因此橫向計算時沿槽長取肋間距長度上槽身進行分析。作用于單位長脫離體上荷載除q（自重力加水重力）外，，兩側(cè)尚有剪力Q1及Q2，其差值ΔQ與荷載q維持平衡。ΔQ在截面上分布沿高度呈拋物線形，方向向上，它絕大某些分布在兩邊側(cè)墻截面上。工程設(shè)計中普通不考慮底板截面上剪力。（a）計算簡圖（b）沿槽身寬度方向（c）沿槽身高度方向圖3—1槽身橫向計算計算簡圖側(cè)墻與底板均按四邊固定支承板設(shè)計，計算條件為滿槽水。圖3—1中l(wèi)1為肋間距，q1為作用于側(cè)墻底部水壓力，q2為底板重力與按滿槽水計算槽內(nèi)水壓力之和，依照圖2—4所示條件可得（3—1）（3—2）以上各式中γ——水重度；γh——鋼筋混凝土重度；δ——底板厚度。3.1底板構(gòu)造計算q2=1.0×103×9.8×3.65+25×103×0.2=40.77（kN/m）短長邊之比l1/l2=2.25÷4.88=0.50查表[1]，按直線插值αx=0.0406，αy=0.0105，αx0=-0.0829，α0y=-0.0570其中αx、αy——分別為平行于短邊和長邊方向板中心點彎矩系數(shù)；αx0、αy0——分別為固定邊中點沿短邊方向和長邊方向彎矩系數(shù)。各彎矩值可按下式計算彎矩=系數(shù)×plx2（3—3）式中l(wèi)x——短邊邊長。則Mx=0.0406×40.77×2.252=8.380（kN.m）My=0.0105×40.77×2.252=2.167（kN.m）Mx0=-0.0829×40.77×2.252=-17.111（kN.m）M0y=-0.0570×40.77×2.252=-11.765（kN.m）依照《水工鋼筋混凝土構(gòu)造》，板厚200mm，受力鋼筋間距取為250mm3.1.1短跨方向：a=30mm，h0=170mm選用Ⅰ級鋼筋，則fC=210N/mm2，分別計算正彎矩方向和負彎矩方向配筋量：正彎矩Mx=8.308kN.m時，選φ10＠250，AS=314mm負彎矩MX0=-17.111kN.m時，選φ14＠250，AS=616mm23.1.2長跨方向：鋼筋位于短跨方向配備鋼筋內(nèi)側(cè)，故a=49mm，則板有效高度為h0=h-a=200-49=151mm，正彎矩My=2.167kN.m時，選φ8/10＠250，AS=258mm2負彎矩My0=-11.765kN.m時，選φ12＠250，AS=452mm23.2側(cè)墻構(gòu)造計算由于側(cè)墻受力為不均勻荷載，無法查表計算，故按最大值勻布荷載進行配筋，其成果更安全。q1=γh=9.8×103×3.65=35.807（kN.m）短長邊之比l1/h=2.25/3.65=0.616查表，按直線插值可得αx=0.0374，αy=0.0142，αx0=-0.0784，αy0=-0.0574依照式（3—3）可得，MX=0.0374×35.807×2.252=6.780（kN.m）My=0.0142×35.807×2.252=2.574（kN.m）MX0=-0.0784×35.807×2.252=-14.212（kN.m）M0Y=-0.0571×35.807×2.252=-10.351（kN.m）計算過程與底板相似，成果如下：短跨方向：正彎矩配筋為φ8/10＠250，AS=258mm2；負彎矩配筋為φ12/14＠250，AS=534mm2長跨方向：正彎矩配筋為φ8/10＠250，AS=258mm2負彎矩配筋為φ10/12＠250，AS=383mm3.3肋構(gòu)造計算肋所承受是肋間距長度上荷載，肋和側(cè)墻、肋和底板構(gòu)成T形截面（側(cè)墻和底板是肋翼緣），頂部是一根拉桿，順槽向長度為肋間距（肋兩側(cè)各取半個肋間距）。計算時由于拉桿剛度較小，故桿端鉸接考慮，因而圖示構(gòu)造為一次超靜定，不計軸力及剪力對變位影響，用力法可求解贅余力X1。3.3.1內(nèi)力計算圖3—2肋構(gòu)造計算簡圖圖3—2中P0為槽頂荷載，M0為槽頂荷載對側(cè)墻中心所產(chǎn)生力矩。依照構(gòu)造力學(xué)用力法解X1，列力法基本方程：δ11X1+Δ1P=0（3—4）式中δ11——基本體系在單位力X1方向產(chǎn)生位移；Δ1P——基本體系在荷載作用下產(chǎn)生位移。圖3—3中MP圖為所有荷載產(chǎn)生彎矩，M1圖為單位荷載產(chǎn)生彎矩，即令X1=1所得到彎矩圖。MP圖圖圖3—4X1計算簡圖圖3—5側(cè)墻及肋截面圖3—6底板及肋截面圖側(cè)墻及肋慣性矩計算如下：A1=2.25×0.2+0.2×0.25=0.50（m2）底板及肋慣性矩計算如下：A2=2.25×0.2+0.2×0.2=0.49（m2）將I1、I2、M0、q1l1、h求出贅余力X1后，可按如下各式計算各項橫向內(nèi)力，計算時，彎矩以外側(cè)受拉為正，軸力以拉力為正。拉桿拉力為NL=-X1=-2.71（3—5）由拉桿中心線到側(cè)墻計算截面距離為y處彎矩為My=-X1y+M0-γl1y3/6（3—6）離拉桿中心線距離為y處側(cè)墻及肋軸力Ny按下式計算（只近似考慮側(cè)墻截面承受剪力ΔQ）（3—7）式中ΔQ——作用于槽身橫截面上計算剪力，其值等于肋間距長度上總荷載，即縱向計算中勻布荷載q；t——側(cè)墻厚度；別的符號意義同前。離側(cè)墻中線距離為x處底板及肋彎矩按下式計算（3—8）底板及肋軸向拉力按下式計算Nd=γl1h2/2-X1（3—9）依照以上各式可作出側(cè)墻及肋、底板及肋彎矩圖、剪力圖和軸力圖（見圖3—7）。圖3—7肋內(nèi)力圖圖3—8側(cè)墻肋配筋計算圖3.3由于側(cè)墻與肋所構(gòu)成T形截面梁，翼緣受拉不考慮其抗彎作用，故可簡化成如圖3—8所示矩形進行配筋計算?！嗖豢紤]縱向彎矩影響。內(nèi)力組合：Mmax=-159.60kN.m，N=55.628kN計算η值：，故取偏心距為實際值=2869mm。，取ζ1=1.0∴判斷大小偏心，由于η=1.0061×2869=2886.51mm＞0.3h0=0.3×460=138mm計算AS＇及AS：對于Ⅱ鋼筋，αst=0.396按最小配筋率計算AS＇，ρmin=0.2%，因此AS＇=ρminbh0=0.2%×225×460=207（mm2）選用2φ12，AS=226mm2計算值。選用2φ12，AS=226mm斜截面受剪承載力計算：故截面尺寸滿足抗剪規(guī)定。故可不進行斜截面受剪承載力計算，而按構(gòu)造規(guī)定配備箍筋，配筋圖如下圖所示。圖3—9側(cè)墻肋配筋圖抗裂驗算：普通狀況需按荷載效應(yīng)短期組合及長期組合分別驗算，本設(shè)計由于是粗略計算，且可變荷載非常小，故只按荷載效應(yīng)長期組合進行抗裂驗算。抗裂演算對象為T形截面梁?；緮?shù)據(jù)：ES=2.0×105N/mm2，Ec=2.8×104N/mm2，ftk=1.75N/mm2,γd=1.12，γ偏壓=γd=1.12，αst=0.7。詳細計算如下：換算截面面積A0=bh+（bf-b）bf+αEAs+αEAs＇=225×500+（2250-225）×200+×（226+225）=520728.6（mm2）換算截面重心至受拉邊沿距離換算截面對其重心慣性矩+=（mm4）則通過以上驗算可知，側(cè)墻肋配筋滿足抗裂規(guī)定。3.3依照底板內(nèi)力圖，選用兩組內(nèi)力按偏心受拉構(gòu)件進行構(gòu)造計算。第一組內(nèi)力組合：M=159.6kN.m，N=67.99kN.m由于底板與肋所構(gòu)成T形截面梁，翼緣受拉不起抵抗彎矩作用，故可簡化成矩形截面進行配筋計算。l0/h=4880÷400=12.2＞8，故需考慮縱向彎曲影響。 ，故取偏心距e0=2347mm〉1.0，取ζ1=1.0。判斷大小偏心，由于ηe0=1.0268×2347=2386.3（mm）>0.3h0，因此按大偏心受拉構(gòu)件計算配筋。計算As＇及As：對于Ⅱ級鋼筋，αsb=0.396選用2φ14，As=308mm2。（偏心受拉構(gòu)件依照《水工鋼筋混凝土構(gòu)造》不需考慮ρmin選用4φ18+4φ20，AS=2275（mm2）第二組內(nèi)力組合：M=113.46kN.m，N=67.99kN在此組內(nèi)力組合伙用下，肋外側(cè)受拉，因此必要通過配筋計算來保證肋外側(cè)受拉強度。計算截面為T形，受拉翼緣寬度bf＇=2250mm，高度hf＇=200mm，肋寬b=200mm，故按大偏心計算。重心軸到受拉邊沿距離為對于Ⅱ級鋼筋，αst=0.396故按第一組內(nèi)力組合求得As=2275mm2滿足第二組內(nèi)力組合配筋規(guī)定，因此As＇=2275mm2。同理可得，第一組內(nèi)力組合As＇=308mm2抗裂驗算：已知：Es=2.0×105N/mm2，Es=2.8×104N/mm2，ftk=1.75N/mm2，γm=1.12αct=0.7，則換算截面面積A0=bh+（bf-b）hf+αEAs+αEAs＇=200×400+（2250-200）×200+×（2275+308）=508442.62（mm2）換算截面重心到受壓邊沿距離換算截面對其重心慣性矩通過上述計算可驗證所配鋼筋混凝土截面滿足抗裂規(guī)定。3.4槽身穩(wěn)定驗算3.4.1位于大風(fēng)區(qū)渡槽，輕型殼體槽身也許被風(fēng)荷掀下來。因而需驗算槽身整體穩(wěn)定性。最不利荷載狀況為槽中無水，槽身豎向荷載僅有N1，水平向荷載為風(fēng)荷P1.(1)槽身自重N1N1=1593/2=796.4(2)風(fēng)壓力P1風(fēng)壓如下圖2.2所示:圖3—10風(fēng)壓圖計算公式為式中：—風(fēng)載體型系數(shù)，與建筑物體型、尺度等關(guān)于，槽身為矩形斷面時，?。詹廴⌒≈?，滿槽水取大值）本設(shè)計；—風(fēng)壓高度變化系數(shù)，本設(shè)計取;—基本風(fēng)壓(KN/米)。本地如果沒有風(fēng)速資料,則可參照《工業(yè)與民用建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》(TJ9-74)中全國基本風(fēng)壓分布圖上等壓線進行插值酌定=;則=3.4.2抗滑穩(wěn)定驗算穩(wěn)定分析，作用于渡槽上力盡管其類型、方向、大小各不相似，但依照它們在槽身沿支承構(gòu)造頂端發(fā)生水平滑動時所起作用看，可以歸納為兩大類：一類是促使槽身滑動力，如水平方向風(fēng)壓力、動水壓力等，稱為滑動力；另一類是維持槽身穩(wěn)定、制止渡槽滑動力，重要是在鉛直方向荷載作用下，槽身底部與支承構(gòu)造頂端之間產(chǎn)生摩擦力，稱之為阻滑力。槽身與否會產(chǎn)生沿其支承構(gòu)造頂端發(fā)生水平滑動，重要取決于這兩種力比值，這個比值反映了渡槽水平抗滑穩(wěn)定性，咱們稱之為穩(wěn)定安全系數(shù)=式中：—所有鉛直方向作用力總和（KN）；—所有水平方向作用力總和（KN），本設(shè)計中檔于半跨槽身風(fēng)壓總和，；f—摩擦系數(shù)，與兩接觸面物體材料性質(zhì)及它們表面粗糙限度關(guān)于，支座與支承都為鋼板時取鋼對鋼摩擦系數(shù)f=0.55；>因此滿足抗滑穩(wěn)定性規(guī)定3.4.3抗傾覆穩(wěn)定驗算（1）槽身受風(fēng)壓作用也許發(fā)生傾覆，抗傾覆穩(wěn)定性驗算目是驗算槽身空水受壓作用下與否會繞背風(fēng)面支承點發(fā)生傾覆，抗傾覆穩(wěn)定不利條件與抗滑穩(wěn)定不利條件是一致，因此抗傾覆穩(wěn)定性驗算計算條件及荷載組合與抗滑穩(wěn)定性驗算相似。（2）抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計算：式中：——鉛直力到槽身支承點距離；——基底面承受鉛直力總和；——水平力總和；——水平力到槽身支承點距離。在此=1.92=2.38>因此滿足抗傾覆穩(wěn)定性規(guī)定.4支承結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1設(shè)計闡明本設(shè)計采用圓矩形空心重力墩，邊墩常采用擋土墻式實體重力墩，既槽臺。重力墩墩身應(yīng)力普通只驗算水平截面上正應(yīng)力，并按《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定容許賺錢法驗算。其重要公式如下：軸心受壓偏心受壓壓應(yīng)力拉應(yīng)力式中：——計算截面上發(fā)向力總和；——計算截面上所有荷載對截面重心軸力矩總和；A——截面面積。,——曲平面內(nèi)偏心方向及非偏心方向截面抵抗矩；

——塑性影響系數(shù)，，對于矩形（涉及圓端形）截面=1.5，對于非矩形截面，y為截面重心到偏心方向截面邊沿距離：，——依照墩身材料選用。本設(shè)計中由于此墩受力狀況應(yīng)按偏心受壓公式計算。材料選用粗料石砌體，厚20—30厘米，寬度約為厚度1—1.5倍，長度為厚度2.5—4倍，表面凹陷深度不不不大于2厘米，外形為方正六面體，錯縫砌筑，縫寬不不不大于2厘米。預(yù)制快材料標(biāo)號初次選為600，沙漿標(biāo)號采用75#，安全系數(shù)為，容許軸心受壓應(yīng)力為對于重力式槽墩，普通只驗算水平截面（重要是墩身與墩帽結(jié)合面和墩身與基本結(jié)合面）上正應(yīng)力，規(guī)定不浮現(xiàn)拉應(yīng)力。墩身應(yīng)力驗算普通應(yīng)考慮如下幾種狀況：①滿槽水加橫向風(fēng)荷載；②空槽加橫向風(fēng)荷載；③施工過程中槽墩兩側(cè)（順槽向）荷載不對稱作用時。本設(shè)計中由于此墩受力狀況應(yīng)按偏心受壓公式計算。4.2邊墩構(gòu)造計算邊墩計算條件取滿槽水狀況。由于荷載在渡槽寬度方向上以為是勻布荷載，故構(gòu)造計算取對象為單位寬度邊墩。邊墩計算簡圖如圖4—1。4.2.1荷載計算以單位寬度計算。已知地基土剪切角ψ=24○，土體濕容重為γ=18.0kN/m3，浮容重為γ＇=11.0kN/m3。邊墩自重W=0.5×2.0×25+0.5×（3.0+2.0）×4.0×25+3.5×0.5×25=318.75（kN）邊墩所承受頂部半個槽身及水重壓力上部荷載揚壓力γmH=9.8×3.5=34.3kN圖4—1邊墩計算簡圖水平土壓力土重W1=[0.5×2.0+2.0×（1.0+0.5）×0.5]×18.0+0.5×0.5×2.0×11.0=41.5kNW2=0.5×0.5×18.0=4.5kN4.2.2抗滑穩(wěn)定計算（4—1）式中Kc——安全系數(shù)；ΣW——作用于邊墩滑動面以上鉛直力之和；f——邊墩與基本接觸面抗剪摩系數(shù)；PZV——作用于滑動面揚壓力；ΣP——作用于滑動面以上水平力之和。依照地基土體性質(zhì)，及荷載組合方式取Kc=1.05，f=0.45。ΣW=318.75+424.823+48.55×1.0+415+4.5=1211.624kNΣP=0.5×2.5×（20.428+39.406）+0.5×2.5×（39.406+51.004）=187.805kN4.2.3抗傾覆穩(wěn)定計算（4—2）式中Kc＇——抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；Mr——力繞傾覆點抗傾覆力矩；Ms——力繞傾覆點傾覆力矩。Mr=2.0×4.5×25×1.5+0.5×4.0×1.0×25×（2.5+1/3）+3.5×0.5×25×3.5/2+48.55×1.0×（2.5+0.5）+2.5×1.0×18×（2.5+0.5）-0.5×0.5×2.0×18×（2.5+0.5/3）+0.5×0.5×2.0×（3.5-0.5/3）×11+0.5×0.5×18×0.5/2+424.832×1.0=1226.945（kN.m）Ms=20.428×2.5×（2.5+2.5/2）+0.5×2.5×（51.004-39.406）×2.5/3+34.3×3.5×0.5×3.5×2/3=343.651（kN.m）4.2.4基地正應(yīng)力驗算按材料力學(xué)偏心受壓公式，上下邊沿正應(yīng)力σyu、σyd為（4—3）式中ΣW——單位寬度上所有荷載鉛直力總和（涉及或不涉及揚壓力）；ΣM——單位寬度上計算截面上所有荷載對于計算截面形心力矩總和（涉及或不涉及揚壓力），以使上游面產(chǎn)生正壓應(yīng)力為正；L——計算截面沿渡槽方向長度。取邊墩與土基相接觸截面為計算對象：涉及揚壓力狀況：L=3.5mΣW=1211.624-34.3=1177.324（kN/m）ΣM=2.0×4.5×25×（-0.25）+0.5×4.0×1.0×25×（0.75+1/3）+48.551×1.25+2.5×1.0×18×1.25-0.5×0.5×2.0×18×（0.75+0.5/3）+0.5×0.5×2.0×（1.75-0.5/3）×11+0.5×0.5×18×（-1.5）+424.823×0.25-20.428×2.5×（2.5+2.5/3）-0.5×2.5×（48.551-20.428）×（2.5+2.5/3）-39.406×2.52×0.5-0.5×2.5×（51.004-39.406）×2.5/3-34.3×3.5×0.5×（3.5×2/3-1.75）=-243.404（kN）不涉及揚壓力狀況：L=3.5m∑W=1211.624kN/m∑M=208.389kN為了保證渡槽工程安全和正常運用，基地壓應(yīng)力及其分布必要滿足：σmax≤[σ]，σmin≥0。由于地基土容許壓應(yīng)力為[σ]=250kN/m2，綜合以上計算，基本不滿足規(guī)定。將基本加寬至10.57m，即每側(cè)加寬2.5m，其她尺寸不變，則邊墩承受荷載可以看作不變，因此有B=10.57m，L=3.5m涉及揚壓力狀況：不涉及揚壓力狀況：4.3槽墩設(shè)計4.3槽墩形式為空心圓矩形，設(shè)計中墩最大高度為48.5米，墩四周坡度為20：1，在墩身內(nèi)沿高度每隔3米設(shè)立兩根鋼筋混凝土梁，本設(shè)計以最高墩為例來計算闡明。墩頂設(shè)立墩帽。頂部垂直渡槽水流方向?qū)挾炔徊淮笥诓凵碇С忻嫠枰獙挾鹊扔诓凵韺挾?，每邊寬?0厘米，在本設(shè)計中取5.6米。順渡槽水流方向長度約等于槽身支承面所需要寬度，普通不不大于0.8～1.0m，在本設(shè)計中取0.8米，墩璧厚0.2米4.3.2頂截面面積==1.33底截面面積==2.81中截面面積==2.07則墩身自重=48.5×2.07×25=2510KN一跨槽身重=1593KN一跨槽水重=2990KN槽受風(fēng)壓=0.609×5.6×17.5/2=29.841KN墩受風(fēng)壓=0.525×3.6×48.5=91.67KN——其中0.525為基本風(fēng)壓。4.3.3空槽及風(fēng)壓工況下抗滑抗傾驗算及基本應(yīng)力驗算抗滑穩(wěn)定驗算抗滑穩(wěn)定驗算計算公式為：式中：Kc——安全系數(shù)，取1.3；ΣN——作用于邊墩滑動面以上鉛直力之和；f——邊墩與基本接觸面抗剪摩系數(shù)；ΣP——作用于滑動面以上水平力之和。此處取1.3，f取0.5。ΣN=0.5×（1593+2510）=2051KNΣP=29.841+91.67=121.511KN==16.879=1.3因而滿足抗滑穩(wěn)定性。（2）抗傾覆穩(wěn)定驗算抗傾覆穩(wěn)定驗算計算公式為：式中：——承受最大壓應(yīng)力底面邊沿到此面重心軸距離；ΣN——底面承受鉛直力之和；——所有鉛直力及水平力對底面重心軸之和。=5.7ΣN=4103KN==6737.54==3.47=1.5因而滿足抗傾覆穩(wěn)定。（3）基本應(yīng)力驗算應(yīng)力驗算計算公式為：式中：——計算截面上發(fā)向力總和；——計算截面上所有荷載對截面重心軸力矩總和；——曲平面內(nèi)偏心方向截面抵抗矩；A——截面面積。ΣN=2990+1593+2510=7093KN==3352.3A=5.810.3=59.74因此：==118.73+32.69=151.42=118.73-32.69=86.04基本容許承受應(yīng)力為2770<2770滿足應(yīng)力規(guī)定。3順槽向施工工況，一跨以吊裝另一跨未吊裝時基本應(yīng)力驗算順槽向施工工況，一跨以吊裝另一跨未吊裝時應(yīng)力驗算按偏心受壓計算，但此時偏心方向為順槽內(nèi)水流方向，計算公式為：式中：——計算截面上發(fā)向力總和，此處為墩自重和及半跨槽身重；——計算截面上所有荷載對截面重心軸力矩總和；——曲平面內(nèi)偏心方向截面抵抗矩；A——截面面積。A=5.62=====1593+2510=4103==876.15===0.26=1+1.5=1+1.5=1.15壓應(yīng)力==762.07=0.762<==11.5拉應(yīng)力==-653則最小為壓應(yīng)力。<滿足應(yīng)力規(guī)定。4.3.4參數(shù)計算：=11.04==3.25空槽及風(fēng)壓工況下應(yīng)力驗算計算公式仍為：式中：——計算截面上法向力總和；——計算截面上所有荷載對截面重心軸力矩總和；——曲平面內(nèi)偏心方向截面抵抗矩；A——截面面積。A=2.07ΣN=1593KN=0.60970.442.07=88.8則==769.57+27.3=796.87=27.3-769.57=-742.27可見最小為壓應(yīng)力。同步<，滿足應(yīng)力規(guī)定。2滿槽水在風(fēng)壓狀況下應(yīng)力驗算計算公式：式中：——計算截面上發(fā)向力總和；——計算截面上所有荷載對截面重心軸力矩總和；——曲平面內(nèi)偏心方向截面抵抗矩；A——截面面積。A=2.07=3.25=1593+2990=4583KN=88.8則==2214.0+27.3=2241.3=27.3-2214.0=-2186.7可見最小為壓應(yīng)力。同步<，滿足應(yīng)力規(guī)定。4.3.51空槽及風(fēng)壓工況下墩底應(yīng)力驗算應(yīng)力驗算計算公式為：式中：——計算截面上發(fā)向力總和；——計算截面上所有荷載對截面重心軸力矩總和；——曲平面內(nèi)偏心方向截面抵抗矩；A——截面面積。ΣN=1593+2510=4103KN=6737.5A=2.81=28.212則==6.3因此：==1460.1+1069.4=2529.5=1144.4-1460.1=-390.7可見最小為壓應(yīng)力。=1.5×41=61.5=6027<滿足應(yīng)力規(guī)定。2滿槽水在風(fēng)壓狀況下墩底應(yīng)力驗算計算公式：式中：——計算截面上發(fā)向力總和；——計算截面上所有荷載對截面重心軸力矩總和；——曲平面內(nèi)偏心方向截面抵抗矩；A——截面面積。A=2.81=6.3=1593+2510+2990=7093KN=6737.5==2524.2+1069.4=3593.6=1069.4-2524.2=-1454.8則最小為壓應(yīng)力。<滿足應(yīng)力規(guī)定。3順槽向施工工況，一跨已吊裝另一跨未吊裝時應(yīng)力驗算順槽向施工工況，一跨已吊裝另一跨未吊裝時應(yīng)力驗算按偏心受壓計算，但此時偏心方向為順槽內(nèi)水流方向，計