水利學(xué)院渡槽畢業(yè)設(shè)計word版（共27頁）

1、廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院12屆畢業(yè)設(shè)計渡槽設(shè)計PAGE PAGE 1廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院11屆畢業(yè)設(shè)計渡槽設(shè)計 PAGE 27渡槽設(shè)計專業(yè)與班級： 學(xué) 生 姓 名： 完 全 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 設(shè)計提交日期： 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc4119 一、基本資料 PAGEREF _Toc4119 4 HYPERLINK l _Toc4756 二、槽身的水力設(shè)計 PAGEREF _Toc4756 4 HYPERLINK l _Toc24378 1.槽身過水斷面尺寸的確定 PAGEREF _Toc24378 4 HYPERLINK l _Toc2589

2、2 渡槽縱坡i的確定 PAGEREF _Toc25892 4 HYPERLINK l _Toc5956 槽身凈寬B0和凈深H0的確定 PAGEREF _Toc5956 4 HYPERLINK l _Toc24312 安全超高 PAGEREF _Toc24312 5 HYPERLINK l _Toc12433 2.進出口漸變段的型式和長度計算 PAGEREF _Toc12433 5 HYPERLINK l _Toc14554 漸變段的型式 PAGEREF _Toc14554 5 HYPERLINK l _Toc820 漸變段長度計算 PAGEREF _Toc820 5 HYPERLINK l _

3、Toc11063 3.水頭損失的計算 PAGEREF _Toc11063 6 HYPERLINK l _Toc19432 進口水面降落Z1 PAGEREF _Toc19432 6 HYPERLINK l _Toc21982 槽身沿程水頭損失 PAGEREF _Toc21982 7 HYPERLINK l _Toc4433 出口水面回升 PAGEREF _Toc4433 7 HYPERLINK l _Toc15012 渡槽總水頭損失 PAGEREF _Toc15012 7 HYPERLINK l _Toc13460 4.渡槽進出口底部高程的確定 PAGEREF _Toc13460 7 HYPER

4、LINK l _Toc24165 三、槽身的結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc24165 8 HYPERLINK l _Toc25490 1.槽身橫斷面形式 PAGEREF _Toc25490 8 HYPERLINK l _Toc24639 2.槽身尺寸的確定 PAGEREF _Toc24639 8 HYPERLINK l _Toc20237 3.槽身縱向內(nèi)力計算及配筋計算 PAGEREF _Toc20237 9 HYPERLINK l _Toc30675 荷載計算 PAGEREF _Toc30675 9 HYPERLINK l _Toc29408 內(nèi)力計算 PAGEREF _Toc29408

5、 10 HYPERLINK l _Toc25293 配筋計算 PAGEREF _Toc25293 10 HYPERLINK l _Toc27705 底部小梁抗裂驗算 PAGEREF _Toc27705 11 HYPERLINK l _Toc3852 底部小梁裂縫寬度驗算 PAGEREF _Toc3852 12 HYPERLINK l _Toc18749 4.槽身橫向內(nèi)力計算及配筋計算 PAGEREF _Toc18749 12 HYPERLINK l _Toc21212 荷載計算 PAGEREF _Toc21212 12 HYPERLINK l _Toc27868 內(nèi)力計算 PAGEREF _T

6、oc27868 12 HYPERLINK l _Toc7157 底板配筋計算 PAGEREF _Toc7157 14 HYPERLINK l _Toc29259 底板橫向抗裂驗算 PAGEREF _Toc29259 15 HYPERLINK l _Toc29588 側(cè)墻配筋計算 PAGEREF _Toc29588 16 HYPERLINK l _Toc5450 側(cè)墻抗裂驗算 PAGEREF _Toc5450 17 HYPERLINK l _Toc26658 四、槽架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc26658 18 HYPERLINK l _Toc3489 1.槽架尺寸擬定 PAGEREF

7、_Toc3489 18 HYPERLINK l _Toc12608 2.風(fēng)荷載計算 PAGEREF _Toc12608 19 HYPERLINK l _Toc32632 作用于槽身的橫向風(fēng)壓力 PAGEREF _Toc32632 19 HYPERLINK l _Toc18758 作用于排架的橫向風(fēng)壓力 PAGEREF _Toc18758 19 HYPERLINK l _Toc28529 3.作用于排架節(jié)點上得荷載計算 PAGEREF _Toc28529 20 HYPERLINK l _Toc20317 槽身傳遞給排架頂部的荷載 PAGEREF _Toc20317 20 HYPERLINK l

8、_Toc24763 作用于排架節(jié)點上得橫向風(fēng)壓力 PAGEREF _Toc24763 21 HYPERLINK l _Toc24557 4.橫向風(fēng)壓力作用下的排架內(nèi)力計算 PAGEREF _Toc24557 21 HYPERLINK l _Toc13416 計算固端彎矩 PAGEREF _Toc13416 21 HYPERLINK l _Toc15601 計算抗變勁度 PAGEREF _Toc15601 21 HYPERLINK l _Toc23762 計算分配系數(shù)和查取傳遞系數(shù) PAGEREF _Toc23762 22 HYPERLINK l _Toc11885 計算桿端彎矩 PAGEREF

9、 _Toc11885 22 HYPERLINK l _Toc19670 計算剪力和軸向力 PAGEREF _Toc19670 22 HYPERLINK l _Toc799 5.橫桿配筋計算 PAGEREF _Toc799 23 HYPERLINK l _Toc2599 正截面承載力計算 PAGEREF _Toc2599 23 HYPERLINK l _Toc7193 斜截面承載力計算 PAGEREF _Toc7193 23 HYPERLINK l _Toc17167 6.立柱配筋計算 PAGEREF _Toc17167 24 HYPERLINK l _Toc503 正截面承載力計算 PAGER

10、EF _Toc503 24 HYPERLINK l _Toc2898 斜截面承載力計算 PAGEREF _Toc2898 25一、基本資料 某灌溉工程干渠需跨越一個山谷，山谷兩岸地形對稱。按規(guī)劃，在山谷處修建鋼筋混凝土梁式渡槽。山谷谷底與渠底間最大高差8m，巖石堅硬。渡槽混凝土槽壁表面較光滑（n=0.014），設(shè)計流量1m3/s，加大流量1.1m3/s，渡槽長度為80m，每跨長度取為10m，共8跨。渡槽上游渠道為矩形斷面，寬1.2m，設(shè)計水深h1=0.98m，上游渠底高程25.00m。渡槽下游渠道為矩形斷面，寬1.2m，渠道糙率n=0.025，設(shè)計水深h2=0.92m。二、槽身的水力設(shè)計（一）

11、槽身過水斷面尺寸的確定 1.渡槽縱坡i的確定在相同的流量下，縱坡i大，過水斷面就小，渡槽造價低；但i大，水頭損失大，減少了下游自流灌溉面積，滿足不了渠系規(guī)劃要求，同時由于流速大可能引起出口渠道的沖刷。因此，確定一個適宜的底坡，使其既滿足渠系規(guī)劃允許的水頭損失，又能降低工程造價，常常需要試算。一般常采用底坡i=1/5001/1500,槽內(nèi)的經(jīng)濟流速12m/s。初定取底坡i=1/800。 2.槽身凈寬B0和凈深H0的確定因L=80m15h1，即按明渠均勻流計算：式中 A槽身的過水斷面；R槽身的水力半徑n槽身的粗糙系數(shù)i槽身縱坡。首先根據(jù)通過加大流量槽中為滿槽水情況擬定B0和H0值。凈深H0凈寬B0

12、過水斷面A濕周x水力半徑R縱坡i流量Qm深寬比h/b0.7600 1.2000 0.9120 2.7200 0.3353 0.00125 1.1116 0.63 0.8000 1.1000 0.8800 2.7000 0.3259 0.001251.0525 0.73 0.8400 1.1000 0.9240 2.7800 0.3324 0.00125 1.1197 0.76 0.8300 1.1000 0.9130 2.7600 0.3308 0.00125 1.1028 0.75 0.8200 1.1000 0.9020 2.7400 0.3292 0.00125 1.0860 0.75

13、由Qm=1.1m3/s，n=0.014，H0/ B0 =0.75，i=1/800，試算得出B0=1.1m，H0=0.83m。計算所得流量稍大于加大流量，故滿足要求。再由B0=1.1m，試算正常水深。凈深h0凈寬B過水斷面A濕周x水力半徑R縱坡i流量Qm深寬比h/b0.7000 1.1000 0.7700 2.5000 0.3080 0.00125 0.8869 0.64 0.7500 1.1000 0.8250 2.6000 0.3173 0.001250.9692 0.68 0.7600 1.1000 0.8360 2.6200 0.3191 0.00125 0.9858 0.69 0.77

14、00 1.1000 0.8470 2.6400 0.3208 0.00125 1.0025 0.70 0.7800 1.1000 0.8580 2.6600 0.3226 0.00125 1.0191 0.71 由Qm=1m3/s，n=0.014，H0/ B0=0.70，i=1/800，試算得出h0=0.77m。計算所得流量稍大于設(shè)計流量，故滿足要求。 3.安全超高 為了防止因風(fēng)浪或其他原因而引起側(cè)墻頂溢水，側(cè)墻應(yīng)有一定的超高。按建筑物的級別和過水流量不同，超高可選用0.20.6m。 本渡槽安全超高取=0.2m。（二）進出口漸變段的型式和長度計算 1.漸變段的型式 本渡槽選用圓弧直墻漸變段。

15、2.漸變段長度計算 渠道與渡槽的過水斷面，在形狀和尺寸均不相同，為使水流平順銜接渡槽進出口均需設(shè)置漸變段。本渡槽采用圓弧直墻式，漸變段的長度Lj通常采用經(jīng)驗公式計算。 Lj=C（B1 B2）式中 C系數(shù)，進口取C=1.542.57；出口取C=2.573.56；B1渠道水面寬度；B2渡槽水面寬度。進口漸變段長度L1=C（B1 B2）=2.0（1.21.1）=0.2m出口漸變段長度L2=C（B1 B2）=3.0（1.21.1）=0.3m進口漸變段長度取L1=0.2m；出口漸變段長度取L2=0.3m。（三）水頭損失的計算水流經(jīng)過渡槽進口段時，隨著過水斷面減少，流速逐漸加大，水流位能一部分轉(zhuǎn)化為動能，

16、另一部分因水流收縮而產(chǎn)生水頭損失，因此進口段將產(chǎn)生水面降落Z1；水流進入槽身后，基本保持均勻流，沿程水頭損失Z2=iL；水流經(jīng)過出口段時，隨著過水斷面增大，流速逐漸減小，水流動能因擴散而損失一部分，另一部分則轉(zhuǎn)化為動能，而使出口水面回升Z2，從而與下游渠道相銜接（如圖所示）。1.進口水面降落Z1進口段水面降落 式中 v1、v分別為上游渠道及渡槽內(nèi)的平均流速； 進口段局部水頭損失系數(shù)，與漸變段形式有關(guān)。圓弧直墻為0.2，門槽損失系數(shù)為0.05。上游渠道流速 v1=Q/A1=1/(1.20.98)=0.850m/s槽內(nèi)的流速 v=Q/A=1/(1.10.77)=1.1806m/s進口水面降落 =（

17、1+0.25）（）/（29.81）=0.0428m 2.槽身沿程水頭損失 Z2=iL式中i、L槽身縱坡和長度。槽身沿程水頭損失 =iL=80/800=0.1m 3.出口水面回升式中 v2、v分別為上游渠道及渡槽內(nèi)的平均流速； 出口段局部水頭損失系數(shù)，與漸變段形式有關(guān)。圓弧直墻為0.5。下游渠道流速V2=Q/A2=1/(1.20.92)=0.9058m/s出口水面回升 =（1-0.5）（）/（29.81）=0.0146m4.渡槽總水頭損失=0.028+0.10.0146=0.1134m（四）渡槽進出口底部高程的確定 已知渡槽上游渠道出口斷面高程=25.00m，通過設(shè)計流量時水深=0.98m,槽中

18、水深h=0.77m，進口漸變段水面降落0.0428m，槽身沿程水面降落=0.1m，出口漸變段水面回升=0.0146m，下游渠道水深。將以上各值代入，可求得：進口槽底高程： =25.00+0.98-0.0428-0.77=25.1672m進口槽底抬高： =25.1672-25=0.1672m出口槽底高程： =25.1672-0.1=25.0672m出口渠底降低： =0.92-0.0146-0.77=0.1354m出口渠底高程： =25.0672-0.1354=24.9318m三、槽身的結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）槽身橫斷面形式本渡槽采用矩形斷面。（二）槽身尺寸的確定根據(jù)前面計算結(jié)果，槽內(nèi)凈寬B1.1m，加大水

19、深H=0.83m,安全超高=0.2m，設(shè)底板厚0.12m，側(cè)墻厚0.10m，底部小梁高0.10m. 側(cè)墻高H1=0.830.20.12+0.10=1.25m。矩形槽身的側(cè)墻兼做縱梁用，但其薄而高，且需承受側(cè)向水壓力作用，因此，設(shè)計時除考慮強度外，還考慮了側(cè)向穩(wěn)定要求。以側(cè)墻厚度t與墻高的比值作為衡量指標，其經(jīng)驗數(shù)據(jù)為（對于設(shè)拉桿的矩形槽）：1/121/16。因本渡槽不設(shè)拉桿，側(cè)墻適當加厚，側(cè)墻厚度t取0.10m。貼角45，邊長0.10m。槽身基本尺寸（三）槽身縱向內(nèi)力計算及配筋計算根據(jù)設(shè)計流量0.7m3/s5 m3/s，工程級別為5級，渡槽的設(shè)計標準為5級，所以渡槽的安全級別級，則安全系數(shù)為0

20、=0.9，鋼筋混凝土重度為=25kN/m3，正常運行期為持久狀況，其設(shè)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=1.05，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/槽中水體的重力。1.荷載計算槽身的自重標準值gk1 =252（0.101.25)0.121+2*0.10.1/2=9.5kN/m槽中水體的重力標準值 gk21 =0.8319.81=8.14 kN/m永久標準荷載標準值gk=9.58.14=17.64 kN/m永久標準荷載設(shè)計值g=Ggk=1.0517.64=18.52 kN/m 2.內(nèi)力計算 縱向內(nèi)力計算簡

21、圖 梁式渡槽的單跨長L=10m，槽高B=1.1m，則跨寬比L/B=10/1.1=9.094.0故可按梁理論計算，沿渡槽水流方向按簡支梁計算應(yīng)力及內(nèi)力：結(jié)構(gòu)安全級別為級，則安全系數(shù)為0=0.9；正常工作時，設(shè)計狀況系數(shù)=1.0跨中截面彎矩設(shè)計值 M=0gl2=0.91.018.52102 =208.35 KNm支座邊緣截面剪力設(shè)計值V=0gl =0.91.018.5210 =83.34kN 3.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。渡槽處于露天（二類環(huán)境條件），則根據(jù)規(guī)范查得混凝土保護層厚c=25mm，所以受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離，則截面的有

22、效高度。 d結(jié)構(gòu)系數(shù)，d=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，取fy=310N/m； As受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積； = 選416 AS=804（mm2）4.底部小梁抗裂驗算荷載效應(yīng)的長期組合，取底部小梁不滿足抗裂要求。5. 底部小梁裂縫寬度驗算長期荷載組合時，受彎構(gòu)件，變形鋼筋，荷載長期組合，c=25mm有效配筋率按長期組合驗算最大裂縫寬度滿足要求。（四）槽身橫向內(nèi)力計算及配筋計算 1.荷載計算按沿水流方向與垂直水流方向取單位長度來計算。 永久荷載設(shè)計值=

23、永久荷載分項系數(shù)rG永久荷載標準值Gk（其中rG1.05）， 沿槽身縱向取1.0m常的脫離體，按平面問題進行橫向計算。作用在脫離體上的荷載兩側(cè)的剪力差（QQ2Q1）平衡，側(cè)墻與底板交結(jié)處可視為鉸接。2.內(nèi)力計算 橫向內(nèi)力計算簡圖當水深h=0.76m側(cè)墻下部及底板上部最大負彎矩設(shè)計值： （r為水的重度）底板跨中正彎矩設(shè)計值： 軸向拉力設(shè)計值 當水深h為一半計算跨度時，底板跨中最大正彎矩設(shè)計值： 3.底板配筋計算渡槽處于露天（二類環(huán)境條件），則根據(jù)規(guī)范查得混凝土保護層厚c=25mm，排兩排鋼筋，所以受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離，則截面的有效高度。 d結(jié)構(gòu)系數(shù)，d=1.20； fc混凝土軸心抗

24、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； h0截面有效高度； fy鋼筋抗拉強度設(shè)計值，取fy=310N/m； As受拉區(qū)鋼筋截面面積；（1）底板上部配筋 = 選受拉鋼筋為8150 AS=335（mm2）選分布鋼筋6150 AS=188（mm2）在板的常用配筋率0.4%0.8%的范圍內(nèi)，鋼筋選定合理。 （2）底板上部配筋底板下部所受到的最大彎矩比上部受到的最大彎矩略小，故配筋與上部相同，選受拉鋼筋為8150 AS=335（mm2）選分布鋼筋6150 AS=188（mm2）。 4.底板橫向抗裂驗算荷載效應(yīng)的長期組合，取底板滿足抗裂要求。 5.側(cè)墻配筋計算渡槽處于

25、露天（二類環(huán)境條件），則根據(jù)規(guī)范查得混凝土保護層厚c=25mm，排兩排鋼筋，所以受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離，則截面的有效高度。 d結(jié)構(gòu)系數(shù)，d=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； h0截面有效高度； fy鋼筋抗拉強度設(shè)計值，取fy=310N/m； As受拉區(qū)鋼筋截面面積； = 選受拉鋼筋為8150 AS=335（mm2）選分布鋼筋6150 AS=188（mm2） 在板的常用配筋率0.4%0.8%的范圍內(nèi)，鋼筋選定合理。6.側(cè)墻抗裂驗算荷載效應(yīng)的長期組合，取側(cè)墻滿足抗裂要求。 槽身剖面圖四、槽架的結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）槽架尺寸

26、擬定 排架及板基結(jié)構(gòu)布置圖單排架兩立柱中心距取決于槽身的寬度，由槽身傳過來的荷載P應(yīng)與柱中心線一致，以使立柱為中心受壓構(gòu)件。立柱斷面尺寸：長邊（順槽向）為排架總高的（1/201/30），所以取為（0.270.4m），取0.4m；短邊（橫槽向）=（0.50.8），所以取為（0.20.32m），取0.25m。取立柱間距為1.35m，凈距為1.1m.排架立柱間設(shè)橫梁，橫梁間距可等于或略大于立柱間距。橫梁高可為跨度（即立柱間距）的1/61/8，取0.3m，梁寬為（0.50.7），所以取為（0.150.21），取0.2m。橫梁與立柱連接處設(shè)承托，以改善交角處的應(yīng)力狀況，承托高10cm，其中布置斜筋。為支

27、承槽身，排架頂部在順水流方向設(shè)短懸臂梁式牛腿，懸臂長度，高度h=0.2，傾角（二）風(fēng)荷載計算1.作用于槽身的橫向風(fēng)壓力作用于槽身的風(fēng)荷載強度按下式計算： 式中：；為風(fēng)載體形系數(shù)，對于矩形槽身高寬比為1，取=1.97；為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，因槽身迎風(fēng)面形心距地面高度約為8m，近似取=0.92；為地形、地理條件系數(shù)，去=1；為風(fēng)振系數(shù)，由于渡槽高度不大，可不計風(fēng)振影響，取=1。作用于槽身的風(fēng)荷載強度為：已知槽身高度1.18m，一節(jié)槽身長10m，則作用于槽身上得橫向風(fēng)壓力為：2.作用于排架的橫向風(fēng)壓力考慮前柱對后柱的擋風(fēng)作用，排架的風(fēng)荷載強度按下式計算： 。式中：風(fēng)載體形系數(shù)取1.3；風(fēng)壓高度變化系數(shù)

28、按排架迎風(fēng)面積形心距地面高度（約4m）選取，近似取=0.8；及的取值與槽身相同。的大小與兩立柱凈距和立柱迎風(fēng)面寬度之比1.1/0.4=2.7510，值在0.21.0之間變化。從安全角度出發(fā)，不考慮前柱對后柱的擋風(fēng)作用，取=1。作用于排架的風(fēng)荷載強度為：（三）作用于排架節(jié)點上得荷載計算1.槽身傳遞給排架頂部的荷載作用于槽身的橫向風(fēng)壓力通過支座的摩阻作用，以水平力形式傳到排架頂部；同時，距排架頂高度1.25/2+0.1=0.725m(支座高度0.1m),對排架頂高程所產(chǎn)生的力矩將轉(zhuǎn)化為一對方向相反的集中力，分別作用于兩立柱頂部，迎風(fēng)面力的方向向上背風(fēng)面力的方向向下。槽身自重及槽中水重也通過支座傳到排架頂部。 一跨槽身自重滿槽水重 1）滿槽水+橫向風(fēng)壓力情況 2）空槽+橫向風(fēng)壓力情況 62.作用于排架節(jié)點上得橫向風(fēng)壓力（即與結(jié)點相鄰的上半柱與下半柱的橫向風(fēng)壓力之和）（四）橫向風(fēng)壓力作用下的排架內(nèi)力計算排架的內(nèi)力可以分解為豎向荷載作用及橫向荷載作用兩種情況進行計算，然后再疊加。豎向荷載作用下，只在排架立柱中產(chǎn)生軸向力。橫向風(fēng)壓力作用下的內(nèi)力，可采用“無切力分配法”按下述步驟計算。1.計算固端彎矩（下述計算中，彎矩以順時針為正）2.計算抗變勁度對于立柱 對于橫梁 取相對勁度