混凝土結構：4-2 渡槽槽身縱向結構設計.ppt

任務1 槽身橫向結構計算 任務2 槽身縱向結構計算 項目四 渡槽槽身結構設計 一 設計資料 1 基本資料 某灌溉渠道上有一鋼筋混凝土排架式渡槽 屬4級建筑物 渡槽排架為單層門形剛架 立柱高度為5m 立柱基礎采用條形基礎 渡槽槽深為等跨簡支矩形槽 跨長L 12m 槽內凈尺寸Bn Hn 3 0m 2 5m 設計水深H1 2 0m 最大水深H2 2 5m 槽頂外側設1m寬人行橋 人行道外側設1 2m高欄桿 為減小應力集中 在槽身內轉角處及排架立柱與橫梁連接處加設補角 設計時忽略其影響 結構布置圖如圖1所示 2 荷載 1 荷載標準值 鋼筋混凝土重度 砼 25kN m3 水的重度 水 10kN m3欄桿自重g1k 0 5kN m2 折算均布荷載 人群荷載q1k 2kN m2 風荷載q2k 0 25kN m2 施工荷載q3k 4 0kN m2 2 荷載分項系數(shù) 永久荷載 結構自重荷載分項系數(shù) G 1 05 可變荷載 除滿槽時水重及水壓力荷載分項系數(shù)取 Q 1 10外 其他可變荷載分項系數(shù)均取 Q 1 20 3 材料 選用C20混凝土 級和 級鋼筋 4 使用要求 1 槽身橫向臨水面和縱向進行抗裂驗算 2 槽身縱向撓度允許值 f l0 500 5 設計內容 1 對渡槽槽身進行橫向和縱向計算 按照強度 裂縫 撓度以及構造要求配筋 2 繪制槽身及排架配筋圖 并編制鋼筋表6 設計成果 1 設計計算書一份 包括設計所依據(jù)的基本資料 計算圖表 計算過程和結果 要求內容完整 數(shù)據(jù)準確 書寫整潔 2 槽身及排架配筋圖 包括結構輪廓尺寸 配筋圖 鋼筋表 要求布局適當 圖面整潔 字體規(guī)范 設計步驟 槽身橫向計算 人行橋設計 側墻設計 底板設計 槽身縱向設計 尺寸擬定 計算簡圖 荷載計算 內力計算 配筋計算 尺寸擬定 計算簡圖 荷載計算 正截面承載力計算 抗裂驗算 尺寸擬定 計算簡圖 內力計算 配筋計算 計算簡圖 荷載計算 內力計算 正截面受彎承載力計算 斜截面受剪承載力計算 抗裂 變形驗算 繪制MR圖 抗裂驗算 任務1 槽身橫向結構計算 1 人行橋設計 按受彎構件計算 1 尺寸擬定 取h外 80mm h內 100mm 2 計算簡圖 3 荷載計算板自重及欄桿重 標準值g3k 砼b g1kb 25 1 0 09 0 5 1 2 75kN m設計值g3 Gg3k 1 05 2 75 2 89kN m人群荷載 標準值q3k q1kb 2 1 2kN m設計值q3 Qq3k 1 2 2 2 4kN m4 內力計算取l0 1 1l 1 1 0 8 0 88mM 0 g3 q3 l02 2 0 9 1 0 2 89 2 4 0 882 2 1 84kN m 5 配筋計算 按單筋設計 C20混凝土 fc 10N mm2 級鋼筋 fy 210N mm2 取as 30mm h0 h as 100 30 70mm minbh0 0 0015 1000 70 105mm2選配 12 300 實配鋼筋面積As 377mm2 2 側墻設計 按受彎構件計算 1 尺寸擬定取側墻頂部厚度為h上 200mm 按規(guī)范要求不小于80mm和l 30 2950 30 98mm 側墻底部厚度為h下 300mm 要求不小于150mm 縱向取單位寬度b 1000mm 2 計算簡圖 按固接于底板上的懸臂板計算見圖4 當側墻較高時 彎矩M變化較大 為了節(jié)約材料 取墻底1 1斷面及其上x 1m處2 2截面來進行計算 圖示 返回 3 荷載計算 因風荷載所引起的內力較側向水壓力 人群荷載等引起的內力小得多 故這里忽略風荷載的影響 側向水壓力 持久狀況 正常水深 標準值q4k 水bH1 10 1 2 20kN m設計值q4 Qq4k 1 2 20 24kN m短暫狀況 滿槽水深 標準值q5k 水bH2 10 1 2 5 25kN m設計值q5 Qq5k 1 1 25 27 5kN m人行橋傳來彎矩M橋 1 84kN m 1 1斷面 4 正截面承載力計算 27 34 1 96 29 30kN m 2 2斷面 5 91 1 96 7 87kN m 1 1截面配筋計算取as 30mm h0 h as 300 30 270mm 0 85 b 0 468mm2 minbh0 0 0015 1000 270 405mm2選配鋼筋12 150 實配鋼筋面積As 754mm2 內側受拉 2 2截面配筋計算因側墻頂部厚度為200mm 側墻底部厚度為300mm 側墻高度為2 5m 2 2截面距底部距離為1m 可以得出2 2截面處的側墻厚度為260mm 取as 30mm h0 h as 300 30 270mm minbh0 0 0015 1000 230 345mm2選配鋼筋實配鋼筋選配 12 300 實配鋼筋面積As 377mm2 0 85 b 0 468 計算結果見表5 1 表5 1側墻橫向配筋計算 5 抗裂驗算 側墻內側受拉且處于臨水面 應進行抗裂驗算 按荷載標準值計算的彎矩值 26 04 1 84 27 88kN m查表得 混凝土拉應力限制系數(shù) ct 0 85 HRB335級鋼筋的彈性模量Es 2 0 105N mm2 C30混凝土的彈性模量Ec 3 00 104N mm2 受拉鋼筋的配筋率 As bh0 754 1000 270 0 0028鋼筋與混凝土的彈性模量之比 E Es Ec 2 0 105 3 00 104 6 67 y0 0 5 0 425 E h 0 5 0 425 6 67 0 0028 300 152 4mmI0 0 0833 0 19 E bh3 0 0833 0 19 6 67 0 0028 1000 30032 34 109mm4W0 I0 h y0 2 34 109 300 152 4 1 59 107mm3Mk 27 88kN m m ctftkW0 1 55 0 85 2 01 1 59 107 42 1kN m滿足抗裂要求 3 底板設計 底板為一偏心受拉構件 應按下列兩種情況進行配筋計算 兩端最大負彎矩 發(fā)生在最大水深且人行橋上有人群荷載時 及相應的拉力N 跨中最大正彎矩 發(fā)生在水深為槽寬的一半 即H3 B 2 3 3 2 1 65m 且人行橋上無人群荷載時 及相應的拉力N 1 尺寸擬定底板厚度應為側墻厚度的 2 3 1 倍 取底板厚度h 300mm 寬度取單位寬度b 1000mm 2 計算簡圖計算簡圖見圖5所示 圖中 B 3 0 3 3 3m 底板計算簡圖 3 內力計算和配筋計算支座截面 支座截面配筋計算 取a a 30mm h0 h a 300 30 270mme0 MA NA 34 22 32 81 1 04m h 2 a 0 3 2 0 03 0 12m屬于大偏心受拉構件e e0 h 2 a 1040 300 2 30 920mm設x 0 85 bh0 對HRB335級鋼筋 smax 0 358 則 配筋計算 取as 30mm h0 h as 300 30 270mm 取As minbh0 0 0015 1000 270 405mm2 實配鋼筋 14 300 實際鋼筋面積As 513mm2 則 x h0 0 0011 270 0 3mm 2a 60mme h 2 a e0 300 2 30 1040 1160mm 0 0015 1000 270 405mm2選配鋼筋12 14 150 實際鋼筋面積As 890mm2 上表面受拉 跨中截面內力計算 底板自重標準值g4k 砼bh 25 1 0 3 7 5kN m計算值g4 g4k 7 5kN m側向水壓力標準值q4k 水bH3 10 1 1 65 16 5kN m計算值q4 1 15q4k 1 15 16 5 18 98kN m槽內水重標準值q5k 水bH3 10 1 1 65 16 5kN m計算值q5 1 15q5k 1 15 16 5 18 98kN m 跨中內力計算值為 Nc q4H3 2 18 98 1 65 2 15 66kN 36 05 8 61 1 06 26 83kN m跨中截面配筋計算 e0 Mc Nc 26 83 15 66 1 71m h 2 a 0 3 2 0 03 0 12m屬于大偏心受拉構件e e0 h 2 a 1710 300 2 30 1590mm 取As minbh0 0 0015 1000 270 405mm2 實配鋼筋14 300 實際鋼筋面積As 513mm2 即 x 2a 60mme h 2 a e0 300 2 30 1710 1830mm 0 0015 1000 270 405mm2選配鋼筋 12 14 150 實際鋼筋面積As 890mm2 下面受拉 結果見表5 2 表5 2底板支座與跨中計算鋼筋面積與實際配筋面積 4 抗裂驗算 底板上部支托邊臨水面受拉 應進行裂縫寬度驗算 底板支座截面取底板支座補角邊緣截面 x 0 15 0 2 0 35m 作為計算截面 并按滿槽水深加人群荷載的組合按下式進行抗裂驗算 混凝土拉應力限制系數(shù) ct 0 85 A0 Ac EAs EAs 1000 300 6 67 890 6 67 513 3 09 105 I0 Ic Ac y0 yc EAs h0 y0 2 EAs y0 a 1000 3003 12 1000 300 151 2 150 2 6 67 890 270 151 2 2 6 67 513 151 2 30 2 2 25 109 0 43 106 0 08 109 0 05 109 2 38 109mm4W0 I0 h y0 2 38 109 300 151 2 1 6 107mm3 底板與側墻補角邊緣到側墻中心的距離x 0 35m 此截面的軸向力及彎矩為 26 04 1 84 4 69 16 78 15 79kN me0 Mk Nk 15 79 31 25 0 505m 505mm h 2 a 300 2 30 120mm屬于大偏心受拉構件 底板支座臨水面滿足抗裂要求 底板跨中截面 跨中的軸向力和彎矩為 Nck q4kH3 2 16 5 1 65 2 13 61kN 32 67 7 49 1 06 24 12kN me0 Mk Nk 24 12 13 61 1 77m 1770mm h 2 a 300 2 30 120mm屬于大偏心受拉構件 滿足抗裂要求 如果不滿足抗裂要求 則需要進行裂縫寬度驗算 任務2 槽身縱向結構計算 側墻作為簡支梁 設計時忽略人行橋板截面的影響而按單筋矩形截面計算 1 計算簡圖 梁按側墻平均厚度計算 即b h1 h2 2 0 2 0 3 2 0 25m計算跨度l0 1 05ln 1 05 10 8 11 3m ln lc a 12 1 2 10 8m 2 荷載 每個側墻承受總荷載的一半 人行道板及欄桿自重標準值 人行道板及欄桿自重計算值g5 g5k 2 3kN m側墻自重標準值g6k 砼bH2 25 0 25 2 5 15 6kN m側墻自重計算值g6 g6k 15 6kN m底板自重標準值g7k 砼Bh3 2 25 3 6 0 3 2 13 5kN m底板自重計算值g7 g7k 13 5kN m 可變荷載 人群荷載標準值q1k 2 0kN m人群荷載計算值q1 2 3kN m槽內水重標準值q6k 水BnH1 2 10 3 2 2 30kN m 正常水深 q7k 水BnH2 2 10 3 2 5 2 37 5kN m 滿槽水深 槽內水重計算值q6 1 15q6k 1 15 30 34 5kN m 正常水深 q7 1 05q7k 1 05 37 5 39 4kN m 滿槽水深 3 內力計算跨中彎矩計算值 支座邊緣剪力計算值 4 正截面承載力計算 取as 100mm h0 h as 2950 100 2850mm 選配鋼筋620 實際鋼筋面積為1884mm2 0 85 b 0 468 5 斜截面受剪承載力計算 KV 1 25 394 8 493 5kN 0 7ftbh0 0 7 1 1 200 2850 438 9kN 0 2fcbh0 0 2 9 6 200 2850 1094kN需進行斜截面承載力計算 選配單肢箍筋 8 200 查表得Asv 50 3mm2 則 438 9 188 2 627 1kN KV 1 25 394 8 493 5kN按計算不需要設置彎起鋼筋 為安全起見按構造每端彎起220的縱筋 鋼筋的彈性模量Es 2 0 105N mm2 混凝土的彈性模量Ec 3 00 104N mm2 按倒T形截面進行驗算 如圖5 7所示 6 抗裂驗算 W0 I0 h y0 1 8 1012 2950 2073 8 2 05 109mm3根據(jù) 水工混凝土結構設計規(guī)范 選取 m值 查得 m 1 55 根據(jù)h值的不同應對 m值進行修正 側墻承受荷載標準值產(chǎn)生的彎矩為 2263 4kN mMk 2263 4kN m m ctftkW0 1 24 0 85 2 01 2 05 109 4343kN m 7 變形驗算 1 內力組合值 一個側墻受到的彎矩為 1131 7kN m 2 剛度計算鋼筋的彈性模量Es 2 0 105N mm2 混凝土的彈性模量Ec 3 00 104N mm2 E 6 67 As bh0 1884 200 2850 0 0033 Bs 0 85EcI0 0 85 3 00 104 4 49 1011 1 14 1016B 0 6