渡槽結(jié)構(gòu)計算書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄(專心-專注-專業(yè) 1. 工程概況重建渡槽帶橋，原渡槽后溢洪道斷面下挖，以滿足校核標準泄洪要求。目前，東方紅干渠已整修改造完畢，東方紅干渠設計成果顯示，該渡槽上游側(cè)渠底設計高程為165.50m，下游側(cè)渠底設計高程為165.40m。本次設計將現(xiàn)狀渡槽拆除，按照上述干渠設計底高程，結(jié)合溢洪道現(xiàn)狀布置及底寬，在原渡槽位重建渡槽帶橋，上部橋梁按照四級道路標準，荷載標準為公路-級折減，建筑材料均采用鋼筋砼，橋面總寬5m?，F(xiàn)狀渡槽拆除后，為滿足東方紅干渠的過流要求及溢洪道交通要求，需重建跨溢洪道渡槽帶橋。新建渡槽帶橋軸線布置于溢洪道樁號0+95.25，同現(xiàn)狀渡槽樁號，下底面

2、高程為165.20m，滿足校核水位+0.5m超高要求，橋面高程167.40m，設計為現(xiàn)澆結(jié)合預制混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)溢洪道設計斷面，確定渡槽帶橋總長51m，8.5m×6跨。上部結(jié)構(gòu)設計如下：渡槽過水斷面尺寸為2.7×1.6m，同干渠尺寸，采用C25鋼筋砼，底及側(cè)壁厚20cm，頂壁厚30cm，筒型結(jié)構(gòu)，頂部兩側(cè)壁水平挑出1.25m，并在順行車方向每隔2m設置一加勁肋，維持懸挑板側(cè)向穩(wěn)定，橋面總寬5m，路面凈寬4.4m，設計荷載標準為公路-級折減，兩側(cè)設預制C20鋼筋砼欄桿，基礎寬0.5m。下部結(jié)構(gòu)設計如下：下部采用C30鋼筋混凝土雙柱排架結(jié)構(gòu)，并設置橫梁，由于地基為砂巖，基礎采用

3、人工挖孔端承樁，尺寸為1.2×1.2m，基礎深入巖層弱風化層1.0m，蓋梁尺寸為4×1.6×1.2m。2槽身縱向內(nèi)力計算及配筋計算根據(jù)支承形式，跨寬比及跨高比的大小以及槽身橫斷面形式等的不同，槽身應力狀態(tài)與計算方法也不同，對于梁式渡槽的槽身，跨寬比、跨高比一般都比較大，故可以按梁理論計算。槽身縱向一般按滿槽水。圖21 槽身橫斷面型式（單位：mm）(1)荷載計算根據(jù)規(guī)劃方案中擬定，渡槽的設計標準為4級，所以渡槽的安全級別級，則安全系數(shù)為0=0.9，混凝土重度為=25kN/m3，正常運行期為持久狀況，其設計狀況系數(shù)為=1.0，荷載分項系數(shù)為：永久荷載分項系數(shù)G=1.0

4、5，可變荷載分項系數(shù)Q=1.20，結(jié)構(gòu)系數(shù)為d=1.2?？v向計算中的荷載一般按勻布荷載考慮，包括槽身重力（欄桿等小量集中荷載也換算為勻布的）、槽中水體的重力、車道荷載及人群荷載。其中槽身自重、水重為永久荷載，而車道荷載、人群荷載為可變荷載。槽身自重：標準值：g1k=0V1=0.9×25×(0.3×5+0.2×2×2+0.2×2.5+0.2×0.3+0.1×0.1+20.4×0.2+0.025×2+0.102×2)=72.09（kN/m） 設計值： g1=G。g1k=1.05×

5、72.09=75.69（kN/m）水重： 標準值： g2k=0V2=0.9×9.81×（1.6×2.7-0.1×0.1-0.4×0.2）=37.35（kN/m） 設計值： g2=G。g2k=1.05×37.35=39.22（kN/m）車輛荷載：集中荷載標準值： pk=140×2=280 kN 設計值： p=1.2×280=336 kN 人群荷載：標準值： qk=3.0（kN/m） 設計值： q=1.2×3=3.6（kN/m）(2)內(nèi)力計算可按梁理論計算，沿渡槽水流方向按簡支或雙懸臂梁計算應力及內(nèi)力： 圖2

6、2 槽身縱向計算簡圖（單位：cm）計算長度l=ln+a=6.9+0.8=7.7（m） l=1.05ln=1.05×6.9=7.245(m) 所以計算長度取為7.25m跨中彎矩設計值為 M=0×（g1+g1+q）l2 +pl =0.9×1.0××118.6×7.252+×336×7.25=1898.5（kN.m）跨端剪力設計值 Qmax=×（q+g1+g2）l+1.2P =0.9×1.0××118.6×7.25+1.2×336=797.42（kN）(3)正截

7、面的配筋計算對于簡支梁式槽身的跨中部分底板處于受拉區(qū)，故在強度計算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗算中，只要底板與側(cè)墻的接合能保證整體受力，就必須按翼緣寬度的規(guī)定計入部分或全部底板的作用。不考慮底板與牛腿的抗彎作用，將渡槽簡化為h=2.3m、b=0.4m的矩形梁進行配筋?？紤]雙筋，a=0.08，h0=2.3-0.08=2.22（m），rd=1.2。 （21） fcbx=fyAS （22） 式中 M彎矩設計值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應組合計算，并考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0及設計狀況系數(shù)在內(nèi)； Mu截面極限彎矩值； d結(jié)構(gòu)系數(shù)，d=1.20； fc混凝土軸心抗壓強度設計值，混凝土選用C25，則fc=12

8、.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鋼筋抗拉強度設計值； As受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積； 將=x/h0代入式（24）、（25），并令s=（1-0.5），則有 （23）fcbh0=fyAs （24） b （25） 根據(jù)以上各式，計算側(cè)墻的鋼筋面積如下：=0.0942%min=0.15%選420+625 AS=1257+2945=4202（mm2）（4）斜截面強度計算已知v=797.42kN，=5.55=4，=6=2291.75（KN）>v=797.42KN按受力計算不需要配置腹筋，考慮到側(cè)墻的豎向受力筋可以起到腹筋作用，但為固定縱向受力筋位置，

9、仍在兩側(cè)配置8150的封閉箍筋。同時沿墻高布置10150的縱向鋼筋。(5)槽身縱向抗裂驗算受彎構(gòu)件正截面在即將開裂的瞬間，受拉區(qū)邊緣的應變達到混凝土的極限拉伸值max，最大拉應力達到混凝土抗拉強度ft。鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂驗算公式如下：MsmctftkW0 （27） MLMctftkW0 （28）式中 ct混凝土拉應力極限系數(shù)，對荷載效應的短期組合ct取為0.85；對荷載效應的長期組合，ct取為0.70； W0換算截面A0對受拉邊緣的彈性抵抗距； y0換算截面重心軸至受壓邊緣的距離； I0換算截面對其重心軸的慣性距； ftk混凝土軸心抗拉強度標準值。 混凝土的標號為C25，鋼筋為級鋼，則Ec=

10、2.8×104N/mm2，Es=2.0×105N/mm2。根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范，選取m值。由bf/b2，hf/h0.2，查得m=1.40，在m值附表中指出，根據(jù)h值的不同應對m值進行修正。短期組合的跨中彎矩值 +pl =0.9×1.0××118.6×7.252+×336×7.25=1898.5（kN.m）Ms長期組合的跨中彎矩值（人群荷載的準永久系數(shù)=0）0.9××118.6×7.252 =858.67（kN.m）Ml綜合上述計算可知，槽身縱向符合抗裂要求。3槽身橫向內(nèi)力計算及配

11、筋計算由于在設計中選用了加肋的矩形槽，所以橫向計算時沿槽長取肋間距長度上的槽身進行分析。作用于單位長脫離體上的荷載除q（自重力加水的重力）外，兩側(cè)還有剪力Q1及Q2，其差值Q與荷載q維持平衡。Q在截面上的分布沿高度呈拋物線形，方向向上，它絕大部分分布在兩邊的側(cè)墻截面上。工程設計中一般不考慮底板截面上的剪力。圖31 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計，計算條件為滿槽水。圖31中l(wèi)1為肋間距，q1為作用于側(cè)墻底部的水壓力，q2為底板的重力與按滿槽水計算的槽內(nèi)水壓力之和，根據(jù)條件可得 （31） （32） 以上各式中 水的重度；h鋼筋混凝土的重度；底板厚度。圖：結(jié)構(gòu)彎距圖圖：結(jié)構(gòu)剪力

12、圖結(jié)構(gòu)計算成果表AB跨中BABC跨中CBCD跨中DCDA跨中AD彎距（KN.m）-14.9312.650.280.282.232.92-5.8618.05107.87-23.99-0.1-14.93剪力KN36.83033.678.546.1-15.46136.569.49143.29-3.08-6.1-8.54底板的結(jié)構(gòu)計算按照底板中部彎矩配筋，采用c25砼，fcm=12.5N/mm根據(jù)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，板厚200mm，受力鋼筋間距取為100mm，具體配筋計算如下：a= a=30mm，h0=200-30=170mm，取單寬計算b=1000mm選用級鋼筋，則fC=210N/mm2，計算彎矩最

13、大位置的配筋量：Mx=14.93kN.m，N=36.83KN時， fcbh0=fyAs b 根據(jù)以上各式，計算底板的鋼筋面積如下：=0.057 %min=0.15%選10125 AS=628（mm2）渡槽上頂邊及懸挑部分的結(jié)構(gòu)計算渡槽頂部兩側(cè)壁水平挑出1.25m，并在順行車方向每個兩米設置一加勁肋，維持懸挑板側(cè)向穩(wěn)定，頂壁厚30cm。按照懸臂根部最大彎矩計算配筋，采用c25砼，fcm=12.5N/mm根據(jù)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，板厚300mm，受力鋼筋間距取為100mm，具體配筋計算如下：a= a=30mm，h0=300-40=260mm，取單寬計算b=1000mm選用級鋼筋，則fC=310N/m

14、m2，計算彎矩最大位置的配筋量：Mx=131.86kN.m，N=143.29KN時， fcbh0=fyAs b 根據(jù)以上各式，計算鋼筋面積如下：=0.187 %min=0.15%選20140 AS=2244（mm2）(3)側(cè)墻的結(jié)構(gòu)計算由于側(cè)墻的受力為不均勻荷載，故按最大值的勻布荷載進行配筋，其結(jié)果更安全。 側(cè)墻與肋所構(gòu)成的T形梁的配筋計算由于側(cè)墻與肋所構(gòu)成的T形截面梁，翼緣受拉不考慮其抗彎作用，故可簡化成矩形進行配筋計算。不考慮縱向彎矩的影響。內(nèi)力組合：Mmax=-14.93kN.m，N=-292.67kN 計算值： 故取偏心距為實際值e0=58.3mm。，取1=1.0判斷大小偏心，因為e0

15、=1.035×58.3=60mm<0.3h0=0.3×810=243mm所以，按小偏心受壓構(gòu)件計算。 按最小配筋率計算AS，min=0.2%，所以AS=minbh0=0.2%×200×810=324（mm2）選用216，AS=402 mm2選用210，AS=157mm2斜截面受剪承載力計算：故截面尺寸滿足抗剪要求。故可不進行斜截面受剪承載力計算，而按構(gòu)造要求配置箍筋選6200鋼筋抗裂驗算：一般情況需按荷載效應的短期組合及長期組合分別驗算，本設計因為是粗略計算，且可變荷載非常小，故只按荷載效應的長期組合進行抗裂驗算?？沽蜒菟愕膶ο鬄門形截面梁?；緮?shù)

16、據(jù)：ES=2.0×105N/mm2，Ec=2.0×104N/mm2， ftk=1.75N/mm2,d=1.75，st=0.7。具體計算如下：換算截面面積A0=bh+（bf-b）bf+EAs+EAs =200×850+（2000-200）×200+×（226+402） =.7（mm2）換算截面的重心至受拉邊緣的距離+=（mm4）換算截面對其重心的慣性矩經(jīng)過以上的驗算可知，側(cè)墻肋的配筋滿足抗裂要求。 底板與肋所構(gòu)成的T形截面梁的結(jié)構(gòu)計算根據(jù)底板的內(nèi)力圖，選取兩組內(nèi)力按偏心受拉構(gòu)件進行結(jié)構(gòu)計算。第一組內(nèi)力組合：M=14.93kN.m，N=8.54kN

17、.m 由于底板與肋所構(gòu)成的T形截面梁，翼緣受拉不起抵抗彎矩的作用，故可簡化成矩形截面進行配筋計算。l0/h=2300÷400=5.75<8，故不需考慮縱向彎曲的影響。，故取偏心距e0=704mm取1=1.0。判斷大小偏心，因為e0=1.0132×1304=713.3（mm），所以按大偏心受拉構(gòu)件計算配筋。計算As及As：對于級鋼筋，sb=0.396選用210，As=157mm2。（偏心受拉構(gòu)件根據(jù)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不需考慮min的限制。 %min=0.15%選用28，AS=101（mm2）第二組內(nèi)力組合：M=12.65kN.m，N=8.54kN 在此組內(nèi)力組合作用下，

18、肋的外側(cè)受拉，所以必須通過配筋計算來保證肋外側(cè)的受拉強度。計算截面為T形，受拉翼緣寬度bf=2000mm，高度hf=200mm，肋寬b=200mm，肋高h=400mm。，故按大偏心計算。重心軸到受拉邊緣的距離為對于級鋼筋，st=0.396 故按第一組內(nèi)力組合求得的As=101mm2滿足第二組內(nèi)力組合的配筋要求，所以As=157mm2。同理可得，第一組內(nèi)力組合的As=157mm2亦滿足第二組內(nèi)力組合As的要求。抗裂驗算：已知：Es=2.0×105N/mm2，Es=2.8×104N/mm2，ftk=1.75N/mm2，m=1.75，ct=0.7，則換算截面面積A0=bh+（bf

19、-b）hf+EAs+EAs =200×400+（2000-200）×200+×（157+101） =.57（mm2）換算截面的重心到受壓邊緣的距離 換算截面對其重心的慣性矩經(jīng)過上述計算可驗證所配鋼筋混凝土截面滿足抗裂要求。基地正應力驗算按材料力學偏心受壓公式，上下邊緣正應力yu、yd為 （43） 式中 W單位寬度上全部荷載的鉛直力總和； M單位寬度上計算截面上全部荷載對于計算截面形心的力矩總和，以使上游面產(chǎn)生正壓應力為正； L計算截面沿渡槽方向的長度。取邊墩與土基相接觸的截面為計算對象：L=3.2mW=G1+G2+G3=180.2×7.25+1.2×174.6+25×(4×1.6&