渡槽結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、目 錄1. 工程概況12槽身縱向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算2(1)荷載計(jì)算2(2)內(nèi)力計(jì)算3(3)正截面的配筋計(jì)算4(4)斜截面強(qiáng)度計(jì)算6(5)槽身縱向抗裂驗(yàn)算73槽身橫向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算8(1)底板的結(jié)構(gòu)計(jì)算10(2)渡槽上頂邊及懸挑部分的結(jié)構(gòu)計(jì)算11(3)側(cè)墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算12(4)基地正應(yīng)力驗(yàn)算19 - 16 - 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(biāo)準(zhǔn)泄洪要求。目前，東方紅干渠已整修改造完畢，東方紅干渠設(shè)計(jì)成果顯示，該渡槽上游側(cè)渠底設(shè)計(jì)高程為165.50m，下游側(cè)渠底設(shè)計(jì)高程為165.40m。本次設(shè)計(jì)將現(xiàn)狀渡槽拆除，按照上述干渠設(shè)計(jì)底高程，結(jié)合溢洪道現(xiàn)狀布置及底寬，在原

2、渡槽位重建渡槽帶橋，上部橋梁按照四級道路標(biāo)準(zhǔn)，荷載標(biāo)準(zhǔn)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，下底面高程為165.20m，滿足校核水位+0.5m超高要求，橋面高程167.40m，設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆結(jié)合預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)斷面，確定渡槽帶橋總長51m，8.5m6跨。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：渡槽過水?dāng)嗝娉叽鐬?.71.6m，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

3、隔2m設(shè)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(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路-級折減，兩側(cè)設(shè)預(yù)制C20鋼筋砼欄桿，基礎(chǔ)寬0.5m。下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：下部采用C30鋼筋混凝土雙柱排架結(jié)構(gòu)，并設(shè)置橫梁，由于地基為砂巖，基礎(chǔ)采用人工挖孔端承樁，尺寸為1.21.2m，基礎(chǔ)深入巖層弱風(fēng)化層1.0m，蓋梁尺寸為41.61.2m。2槽身縱向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)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(yīng)力狀態(tài)與計(jì)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(jì)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(jì)算根據(jù)規(guī)劃

4、方案中擬定，渡槽的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行期為持久狀況，其設(shè)計(jì)狀況系數(shù)為=1.0，荷載分項(xiàng)系數(shù)為：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.05，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Q=1.20，結(jié)構(gòu)系數(shù)為d=1.2?？v向計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值：g1k=0V1=0.925(0.35+0.222+0.22.5+0.20.3+0.10.1+20.40.2+0.0252+0.1022)=72

5、.09（kN/m） 設(shè)計(jì)值： g1=G。g1k=1.0572.09=75.69（kN/m）水重： 標(biāo)準(zhǔn)值： g2k=0V2=0.99.81（1.62.7-0.10.1-0.40.2）=37.35（kN/m） 設(shè)計(jì)值： g2=G。g2k=1.0537.35=39.22（kN/m）車輛荷載：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： pk=1402=280 kN 設(shè)計(jì)值： p=1.2280=336 kN 人群荷載：標(biāo)準(zhǔn)值： qk=3.0（kN/m） 設(shè)計(jì)值： q=1.23=3.6（kN/m）(2)內(nèi)力計(jì)算可按梁理論計(jì)算，沿渡槽水流方向按簡支或雙懸臂梁計(jì)算應(yīng)力及內(nèi)力： 圖22 槽身縱向計(jì)算簡圖（單位：cm）計(jì)算長度l=ln+

6、a=6.9+0.8=7.7（m） l=1.05ln=1.056.9=7.245(m) 所以計(jì)算長度取為7.25m跨中彎矩設(shè)計(jì)值為 M=0（g1+g1+q）l2 +pl =0.91.0118.67.252+3367.25=1898.5（kN.m）跨端剪力設(shè)計(jì)值 Qmax=（q+g1+g2）l+1.2P =0.91.0118.67.25+1.2336=797.42（kN）(3)正截面的配筋計(jì)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(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗(yàn)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(jì)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

7、簡化為h=2.3m、b=0.4m的矩形梁進(jìn)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(shè)計(jì)值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合計(jì)算，并考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0及設(shè)計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)算高度； h0截面有效高度； fy鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)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）fcbh

8、0=fyAs （24） b （25） 根據(jù)以上各式，計(jì)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(qiáng)度計(jì)算已知v=797.42kN，=5.55=4，=6=2291.75（KN）v=797.42KN按受力計(jì)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，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(yàn)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(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉伸值max，最大拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度ft。鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算公

9、式如下：MsmctftkW0 （27） MLMctftkW0 （28）式中 ct混凝土拉應(yīng)力極限系數(shù)，對荷載效應(yīng)的短期組合ct取為0.85；對荷載效應(yīng)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 混凝土的標(biāo)號為C25，鋼筋為級鋼，則Ec=2.8104N/mm2，Es=2.0105N/mm2。根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yīng)對m值進(jìn)行修正。短期組合的跨中彎矩值 +pl =0.9

10、1.0118.67.252+3367.25=1898.5（kN.m）Ms長期組合的跨中彎矩值（人群荷載的準(zhǔn)永久系數(shù)=0）0.9118.67.252 =858.67（kN.m）Ml綜合上述計(jì)算可知，槽身縱向符合抗裂要求。3槽身橫向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算由于在設(shè)計(jì)中選用了加肋的矩形槽，所以橫向計(jì)算時沿槽長取肋間距長度上的槽身進(jìn)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(shè)計(jì)中一般不考慮底板截面上的剪力。圖31 槽身橫向計(jì)算計(jì)算簡圖側(cè)墻與底板均按四邊固定支

11、承板設(shè)計(jì)，計(jì)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(jì)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)剪力圖結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算按照底板中部彎矩配筋，采用c25

12、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(jì)算如下：a= a=30mm，h0=200-30=170mm，取單寬計(jì)算b=1000mm選用級鋼筋，則fC=210N/mm2，計(jì)算彎矩最大位置的配筋量：Mx=14.93kN.m，N=36.83KN時， fcbh0=fyAs b 根據(jù)以上各式，計(jì)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(jì)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(shè)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(jì)算

13、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(jì)算如下：a= a=30mm，h0=300-40=260mm，取單寬計(jì)算b=1000mm選用級鋼筋，則fC=310N/mm2，計(jì)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(jì)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(jì)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(jìn)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(jì)算由于側(cè)墻與肋所構(gòu)成

14、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(jìn)行配筋計(jì)算。不考慮縱向彎矩的影響。內(nèi)力組合：Mmax=-14.93kN.m，N=-292.67kN 計(jì)算值： 故取偏心距為實(shí)際值e0=58.3mm。，取1=1.0判斷大小偏心，因?yàn)閑0=1.03558.3=60mm0.3h0=0.3810=243mm所以，按小偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。 按最小配筋率計(jì)算AS，min=0.2%，所以AS=minbh0=0.2%200810=324（mm2）選用216，AS=402 mm2選用210，AS=157mm2斜截面受剪承載力計(jì)算：故截面尺寸滿足抗剪要求。故可不進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，而按構(gòu)造要求配置箍筋選6200鋼筋抗裂驗(yàn)算：一般情況需按荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合分別驗(yàn)算，本設(shè)計(jì)因?yàn)槭谴致杂?jì)算，且可變荷載非常小，故只按荷載效應(yīng)的長期組合進(jìn)行抗裂驗(yàn)算?？沽蜒菟愕膶ο鬄門形截面梁?；緮?shù)據(jù)：ES=2.0105N/mm2，Ec=2.0104N/mm2， ftk=1.75N/mm2,d=1.75，st=0.7。具體計(jì)算如下：換算截面面積A0=bh+（bf-b）bf+EAs+EAs =200850+（2000-200）200+（226+402） =45448