渡槽設(shè)計(jì)部分計(jì)算書

1、渡槽設(shè)計(jì)說明1. 設(shè)計(jì)資料k55+546楊樹河渡槽位于湖北省松滋市北河灌區(qū)北河主干渠下游處，距北河水庫的樁號(hào)為19+865，經(jīng)過三十幾年的運(yùn)行，該渡槽均出現(xiàn)嚴(yán)重的老化問題（如裂縫、混凝土剝落后鋼筋外露），無漏水現(xiàn)象?，F(xiàn)荊松一級(jí)路下穿渡槽，路基寬度為24.5m，原渡槽結(jié)構(gòu)為1-20m拱式渡槽，不滿足荊松一級(jí)路路基下穿寬度的要求，故重建此渡槽。另外，原渠線是沿山順勢(shì)，渠線較長，本次重建時(shí)，裁彎取直。原有 1-20m拱式渡槽的結(jié)構(gòu)：槽身為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，支承為拱式結(jié)構(gòu)。渡槽凈寬b02.3m，凈高h(yuǎn)02.3m，側(cè)墻厚20cm。整體式鋼筋混凝土矩形帶橫桿渡槽2. 設(shè)計(jì)資料 根據(jù)初步設(shè)計(jì)成果，提出設(shè)計(jì)資料

2、及有關(guān)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(shè)計(jì)流量及16m3/s校核流量，渡槽無通航要求。經(jīng)水力計(jì)算結(jié)果，槽身最大設(shè)計(jì)水深h=2.75m，校核水深為2.90m。支承結(jié)構(gòu)采用剛架，槽身及剛架均采用整體吊裝的預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)一節(jié)槽身及一個(gè)最大高度的剛架。2) 建筑物等級(jí)4級(jí)。3) 建筑材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí) 槽身及剛架采用c25級(jí)；鋼筋 槽身及剛架受力筋為hrb335；分布筋、箍筋、基礎(chǔ)鋼筋hpb235。4) 荷載鋼筋混凝土重力密度 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(jì)算迎水面裂縫寬度允許值w

3、smax=0.25mm,wlmax=0.20mm。槽身縱向計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（sl/t191-2008）。3. 設(shè)計(jì)要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立完成下列成果：1) 設(shè)計(jì)計(jì)算書一份。包括：設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)資料，結(jié)構(gòu)布置及尺寸簡圖；槽身過水能力計(jì)算、槽身、剛架的結(jié)構(gòu)計(jì)算（附必要的計(jì)算草圖）。2) 設(shè)計(jì)說明書一份。包括對(duì)計(jì)算書中沒有表達(dá)完全部分的說明。3) 施工詳圖，一號(hào)圖紙一張。包括：槽身、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(xì)清晰，尺寸、符號(hào)標(biāo)注齊全，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)要求。4. 附圖渡槽計(jì)算書一、

4、水力計(jì)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(shè)底寬b=2.5m，按設(shè)計(jì)水深h=2.75m 過水面積： 濕周： 水力半徑： 流量：滿足設(shè)計(jì)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(jì)算縱向受拉鋼筋配筋計(jì)算（滿槽水+人群荷載）1、內(nèi)力計(jì)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(shí)半邊槽身每米長度承受水重設(shè)計(jì)值（忽略托乘長度）半邊槽身每米長度承受人群荷載設(shè)計(jì)值：總的均布荷載：槽身跨度取7m(2)、槽身縱向受力時(shí)，按簡支梁處理計(jì)算跨度：（3）跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值（四級(jí)建筑物 k=1

5、.15）2、配筋計(jì)算：，承載力計(jì)算中，由于側(cè)墻受拉區(qū)混凝土?xí)_裂，不考慮混凝土承受拉力，故把側(cè)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(jì)鋼筋需排成兩排取a=90mm, ,確定，為獨(dú)立t型梁：故，上述兩值均大于翼緣實(shí)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(jì)算， ，,滿足要求，故可配置6b18和6b20,抗裂驗(yàn)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(duì)值進(jìn)行修正，得：，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，故槽身抗裂滿足要求。槽身撓度驗(yàn)算：荷載標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)算滿足要求。槽身

6、縱向斜截面受剪承載力計(jì)算滿足抗剪要求，故不需要由計(jì)算配置抗剪腹筋，抗剪腹筋，架立筋，腰筋按構(gòu)造要求配筋。槽身橫向計(jì)算1、 框架內(nèi)力計(jì)算沿槽身縱向取單位長度脫離體進(jìn)行計(jì)算。側(cè)墻與底板為整體連接，交接處為剛性節(jié)點(diǎn)。橫桿與側(cè)墻也是整體連接，但因橫桿剛度遠(yuǎn)比側(cè)墻剛度小，故可假設(shè)與側(cè)墻鉸接。作用在矩形槽身上的荷載有槽身結(jié)構(gòu)自重，包括人行道板自重ga,底板自重gc,側(cè)墻自重可略去不計(jì)；人行道板上的人群荷載gk;槽內(nèi)側(cè)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。hhp1為人行道板、橫桿、人群荷載傳給側(cè)墻頂?shù)募辛Φ脑O(shè)計(jì)值。每米槽身承受的p1為8.79kn/m側(cè)墻底部壓力值為q2為單位長度水重

7、+底板自重g2h=3700h側(cè)墻的fq圖側(cè)墻計(jì)算簡圖2、側(cè)墻的配筋計(jì)算底部最大負(fù)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(jì)算受彎鋼筋：，選取4b12（），b12200a) 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(yīng)大于側(cè)墻底部迎水面限裂驗(yàn)算：有效配筋率：，滿足限裂要求。3、底板計(jì)算計(jì)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.

8、m,n=53knn作用于縱向鋼筋范圍之外，屬于大偏拉構(gòu)件，上側(cè)迎水面受拉，下側(cè)受壓，取，選配b12280，所以應(yīng)該按最小配筋率配筋，選取b12280底板端部限裂驗(yàn)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(jì)算：，故不需要由計(jì)算確定抗剪腹筋3、橫桿計(jì)算橫桿間距s=2.3m,梁端彎矩與nd組合配筋計(jì)算a=40mm,a=35mm,m=4.5kn.m,n=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

9、計(jì)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(jì)算，a=0.1m, ,取板自重：人群荷載：跨中彎矩：配筋計(jì)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(shè)和接頭填縫，板的構(gòu)造長度比標(biāo)志長度小20mm。三、 剛架計(jì)算剛架縱向計(jì)算剛架縱向計(jì)算取單根立柱，按柱頂和柱底兩個(gè)截面進(jìn)行。分為正常運(yùn)行和施工時(shí)兩種情況進(jìn)行配筋計(jì)算?？紤]縱向彎曲影響，立柱視為下端固定，上端槽身對(duì)立柱有一定支承作用，因此立柱的計(jì)算長度l0取0.7l=0.715.25=10.675m. 支撐剛

10、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(shè)有牛腿，尺寸如圖所示。橫梁與立柱連接處設(shè)有100mm100mm托承以改善交角處的應(yīng)力狀態(tài)。（1）正常運(yùn)行時(shí)，左右跨槽身傳來的垂直力相等，按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算（邊剛架除外）。柱頂截面配筋計(jì)算：承受軸向壓力設(shè)計(jì)值為n=n1=pl=80.0886=480.53kn立柱截面形狀為300500的矩形，長細(xì)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(dá)到屈服，按構(gòu)造配筋即可。取，選配4b18 柱底截面配筋計(jì)算：柱底承受的軸向壓力除槽身傳下來的荷載外，

11、還有剛架自重。 p1、p2、p3為剛架自重化成的節(jié)點(diǎn)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(shè)計(jì)值為: n=n1+1.05p1+1.05p2+1.05p1=308.8kn說明柱頂截面的受壓筋將不能達(dá)到屈服，按構(gòu)造配筋即可。同柱頂配筋計(jì)算，選配4b18 （2）施工過程中，當(dāng)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(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算

12、。由于左右跨槽身都有可能先吊裝，故采用對(duì)稱配筋。柱頂截面配筋計(jì)算：承受壓力設(shè)計(jì)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。bh=300mm500mm，a=a=30mm，h0=h-30=470mm，故按實(shí)際偏心距計(jì)算。 故按大偏心受壓構(gòu)件計(jì)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(jì)算：承受壓力設(shè)計(jì)值為n=n1/2+1.05p1+1.05p2+1.05p1= 308.8kn，按剛架頂部反力為三角形分布，偏心距e0=a=700=466.67mm。bh=300mm500mm

13、，a=a=30mm，h0=h30=470mm，故按實(shí)際偏心距計(jì)算。 故按大偏心受壓構(gòu)件計(jì)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(jì)算p為滿槽水、有人群荷載時(shí)槽身傳給剛架的荷載，p=444.66kn。p為作用于槽身的水平風(fēng)壓力t0通過槽身支座，轉(zhuǎn)化為作用于立柱頂?shù)囊焕粔捍怪陛S向力，t1=t0+t=0.3573.7+0.352.750.5=9.55 kn t2=0.3550.5=0.875 kn t3=0.3550.5=0.875 kn其余荷載同槽身縱向計(jì)算。剛架橫向內(nèi)力計(jì)算剛架所受外荷載中，垂直的節(jié)點(diǎn)荷載只使立柱產(chǎn)生軸力，對(duì)剛架不產(chǎn)生彎矩和剪力；剛架所

14、受的剪力和軸力主要由水平風(fēng)荷載產(chǎn)生。將水平節(jié)點(diǎn)荷載分解為正對(duì)稱和反對(duì)稱，對(duì)稱荷載只引起橫梁軸力，反對(duì)稱荷載使整個(gè)剛架產(chǎn)生彎矩、剪力及軸力。按“無剪力分配法”計(jì)算。knknkn剛架橫向配筋計(jì)算（1）立柱配筋計(jì)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=81.7knm，剪力為52.1kn，軸力為496.5kn。由于風(fēng)向不定，采用對(duì)稱配筋。bh=500mm400mm，取。計(jì)算一節(jié)立柱時(shí)，按兩端接點(diǎn)為不移動(dòng)鉸支座考慮其計(jì)算長度, 需要考慮縱向彎曲的影響。故按實(shí)際偏心距e0=164.6mm計(jì)算。，故按大偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。，故按最小配筋率配筋，選取4b12 剪力較小，不進(jìn)行抗剪計(jì)算。（2）橫

15、梁的配筋計(jì)算：由內(nèi)力計(jì)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承受最大的彎矩和剪力。同樣由于風(fēng)壓力來自左右兩個(gè)方向，橫梁的配筋也采用對(duì)稱配筋。已知：b=400mm h=500mm，橫梁1配筋計(jì)算（按偏壓構(gòu)件計(jì)算）梁端截面m=65.4knm，n=40.6kn橫梁兩端接點(diǎn)按固定端考慮，其計(jì)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(gòu)件計(jì)算。 選配4b14 橫梁2配筋計(jì)算（按受彎構(gòu)件計(jì)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(jì)算：驗(yàn)算截面尺寸：故截面尺寸滿足抗剪要求。不需要由計(jì)算確定抗剪腹筋。牛腿配筋計(jì)算按正常運(yùn)行滿

16、槽時(shí)荷載計(jì)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(jì)算結(jié)果可知fv=240.27kn，fvk=240.27/1.1=218.4knfvk=1.78n/mm2, 取混凝土保護(hù)層厚度a=30mm，h0=h-a=770mm。 驗(yàn)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(shè)計(jì)：槽身縱向配筋計(jì)算時(shí)按簡支梁處理，側(cè)墻縱向受拉鋼筋均位于正彎矩區(qū)，不宜切斷。又因?yàn)閺澠鹂v向受力鋼筋時(shí)必須滿足自充分利用點(diǎn)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(fù)彎，故另加2b18的斜筋來滿足抵抗負(fù)彎和斜截面抗剪需要。箍筋的選配：

17、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(cè)由受彎鋼筋充當(dāng)架立筋。因?yàn)椴凵砀拱甯叨容^大，在槽身縱向沿高度設(shè)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(shè)計(jì)：側(cè)墻鋼筋布置：由配筋計(jì)算結(jié)果，側(cè)墻迎水面配筋為b12280，背水面配筋為b12200。通到側(cè)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(jì)算結(jié)果，選端部和跨中配筋的較大值作為底板配筋，上側(cè)受力筋為b12280，下側(cè)為b12280，受力鋼筋的總面積為1570mm2/m，分布鋼筋截面面積不應(yīng)少于15%的受力鋼筋面積

18、，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：由配筋計(jì)算結(jié)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(shè)計(jì)：綜合剛架縱橫向配筋計(jì)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(gòu)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(gòu)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(shè)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?cái)?。彎起鋼筋與荷載作用中心到牛腿斜邊下端點(diǎn)連線的交點(diǎn)位于牛腿上部/6至/2之間的