渡槽設計部分計算書

1、渡槽設計任務書1. 設計課題某灌區(qū)輸水渠道上裝配整體式鋼筋混凝土矩形帶橫桿渡槽2. 設計資料 根據(jù)初步設計成果，提出設計資料及有關數(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15m3/s設計流量及16m3/s校核流量，渡槽無通航要求。經(jīng)水力計算結果，槽身最大設計水深H=2.75m，校核水深為2.90m。支承結構采用剛架，槽身及剛架均采用整體吊裝的預制裝配結構。設計一節(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、基礎鋼筋HPB235。4) 荷載鋼筋混凝土重力密

2、度 25KN/m3;人行道人群荷載 2.5KN/m2欄桿重 1.5KN/m25) 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。6) 采用：水工混凝土結構設計規(guī)范（SL/T191-2008）。3. 設計要求在規(guī)定時間內(nèi)，獨立完成下列成果：1) 設計計算書一份。包括：設計題目、設計資料，結構布置及尺寸簡圖；槽身過水能力計算、槽身、剛架的結構計算（附必要的計算草圖）。2) 設計說明書一份。包括對計算書中沒有表達完全部分的說明。3) 施工詳圖，一號圖紙一張。包括：槽身、

3、剛架配筋圖、鋼筋表及必要說明。圖紙要求布局合理，線條粗細清晰，尺寸、符號標注齊全，符合制圖標準要求。4. 附圖渡槽計算書一、 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，設底寬b=2.5m，按設計水深h=2.75m 過水面積： 濕周： 水力半徑： 流量：滿足設計要求按校核水深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計值（忽略托乘長度）半邊槽身每米長度承受人群荷載

4、設計值：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）跨中截面彎矩設計值（四級建筑物 k=1.15）2、配筋計算：，承載力計算中，由于側墻受拉區(qū)混凝土會開裂，不考慮混凝土承受拉力，故把側墻看做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，取鑒別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,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行修正，得：，在荷載效應標準組合下

5、，故槽身抗裂滿足要求。槽身撓度驗算：荷載標準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，腰筋按構造要求配筋。槽身橫向計算1、 框架內(nèi)力計算沿槽身縱向取單位長度脫離體進行計算。側墻與底板為整體連接，交接處為剛性節(jié)點。橫桿與側墻也是整體連接，但因橫桿剛度遠比側墻剛度小，故可假設與側墻鉸接。作用在矩形槽身上的荷載有槽身結構自重，包括人行道板自重ga,底板自重gc,側墻自重可略去不計；人行道板上的人群荷載gk;槽內(nèi)側向水壓力及水重H，H為最大水深，水位可近似取至橫桿中心線處。H&#

6、166;HP1為人行道板、橫桿、人群荷載傳給側墻頂?shù)募辛Φ脑O計值。每米槽身承受的P1為8.79KN/m側墻底部壓力值為q2為單位長度水重+底板自重g2H=3700¦H側墻的FQ圖側墻計算簡圖2、側墻的配筋計算底部最大負彎矩截面配筋，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（），B12200>a) 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B12280，受力筋總面積為856mm2/m,分布筋面積應大于側墻底部迎水面限裂

7、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，屬于大偏拉構件，上側迎水面受拉，下側受壓，取，選配B12280，所以應該按最小配筋率配筋，選取B12280底板端部限裂驗算: 滿足抗裂要求?？缰凶畲髲澗亟孛嫒=35mm, ,故截面尺寸滿足抗剪要求，故按最小配筋率配筋，選取B12280（）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,M=4.5KN.m,N

8、=35.19KN,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B6250經(jīng)分析鋼筋布置，為了方便板的安裝鋪設和接頭填縫，板的構造長度比標志長度小20mm。三、 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行。分為正常運行和施工時兩種情

9、況進行配筋計算?？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，剛架頂部沿縱向設有牛腿，尺寸如圖所示。橫梁與立柱連接處設有100mm×100mm托承以改善交角處的應力狀態(tài)。（1）正常運行時，左右跨槽身傳來的垂直力相等，按軸心受壓構件計算（邊剛架除外）。柱頂截面配筋計算：承受軸向壓力設計值為N=N1=p×l=80.088×6=480.5

10、3kN立柱截面形狀為300×500的矩形，長細比，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達到屈服，按構造配筋即可。取，選配4B18 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)0.1/20.525=18.2KNP2=0.35+1.150.5+(0.7+0.5)0.1/2250.5=28.9KNP3=0.35.175+1.150.5+(0.7+0.5)0.1/20.525=27.3KN承受軸向壓力設計值為: N=N1+1.05×P1

11、+1.05×P2+1.05×P1=308.8KN說明柱頂截面的受壓筋將不能達到屈服，按構造配筋即可。同柱頂配筋計算，選配4B18 （2）施工過程中，當一跨槽身吊裝完畢，而臨跨尚未吊裝的情況下，剛架頂作用一偏心荷載，應按偏心受壓構件計算。由于左右跨槽身都有可能先吊裝，故采用對稱配筋。柱頂截面配筋計算：承受壓力設計值為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

12、偏心受壓構件計算。按最小配筋率配筋，選配4B18，故也按最小配筋率配筋，選配4B18，柱底截面配筋計算：承受壓力設計值為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=h30=470mm，故按實際偏心距計算。 故按大偏心受壓構件計算。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

13、。P為作用于槽身的水平風壓力T0通過槽身支座，轉化為作用于立柱頂?shù)囊焕粔捍怪陛S向力，T1=T0+T=0.35×7×3.7+0.35×2.75×0.5=9.55 kN T2=0.35×5×0.5=0.875 kN T3=0.35×5×0.5=0.875 kN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“

14、無剪力分配法”計算。KNKNKN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。，故按大偏心受壓構件計算。，故按最小配筋率配筋，選取4B12 剪力較小，不進行抗剪計算。（2）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

15、和剪力。同樣由于風壓力來自左右兩個方向，橫梁的配筋也采用對稱配筋。已知：b=400mm h=500mm，橫梁1配筋計算（按偏壓構件計算）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。，故按大偏心受壓構件計算。 選配4B14 橫梁2配筋計算（按受彎構件計算）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)力計算結果

16、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計：槽身縱向配筋計算時按簡支梁處理，側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彎，故另加2B18的斜筋來滿足抵抗負彎和斜截面抗剪需要。箍筋的選配：槽身高,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

17、由受彎鋼筋充當架立筋。因為槽身腹板高度較大，在槽身縱向沿高度設置分布筋，腹板面積為分布筋截面面積的最小值，故選分布筋為7A12，。拉筋取為A8600。槽身橫向鋼筋的布置設計：側墻鋼筋布置：由配筋計算結果，側墻迎水面配筋為B12280，背水面配筋為B12200。通到側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：由配筋計算結果，選端部和跨中配筋的較大值作為底板配筋，上側受力筋為B12280，下側為B12280，受力鋼筋的總面積為1570mm2/m，分布鋼筋截面面積不應少于15%的受力鋼筋面積，為235.5mm2/m，選擇A8200，分布筋截面面積為252mm2/m。人行道板鋼筋的布置

18、：由配筋計算結果，選兩種荷載組合配筋的較大值作為底板配筋，選配為B6250鋼筋（=565mm2/m），選配為B6250（565mm2/m）。剛架的鋼筋布置設計：綜合剛架縱橫向配筋計算，得剛架立柱選配鋼筋選為8B22（=1520 mm2），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件，選配鋼筋4B20 （）。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按受彎構件處理，選配鋼筋為5B28（。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：牛腿豎向受力筋選配4B20（，水平箍筋選用A8100。另外設置彎起筋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交點位于牛腿上部/6至/2之間