渡槽設(shè)計參考資料刪減版

1、渡槽課程設(shè)計刪減版一、概述渡槽是渠道跨越河流、溪谷、洼地和道路的明流輸水建筑物，是水利工程中應(yīng)用最廣的交叉建筑物之一。渡槽由與渠道連接的進(jìn)口段、出口段、槽身及下部支承結(jié)構(gòu)等部分組成，進(jìn)出口段的布置和設(shè)計、槽身的水力計算、進(jìn)出口水流連接以及防沖、防滲等措施，可參考水工建筑物有關(guān)專著，本資料僅介紹渡槽槽身及下部支承結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。渡槽縱剖面示意圖1進(jìn)口段；2重力式槽臺；3槽身；4剛架式支墩；5基礎(chǔ)；6出口段；7渠道；8原地面線渡槽和一般橋梁相似，由上部結(jié)構(gòu)（槽身）和下部結(jié)構(gòu)（墩、臺或剛架）組成。確定渡槽的形式，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌刭|(zhì)和施工、運(yùn)行條件。如在寬而淺的渠道上，當(dāng)渡槽的過水流量比較大時，槽

2、身可用鋼筋混凝土建造，它可以支承在鋼筋混凝土剛架上；如渡槽跨越峽谷，而峽谷兩岸有比較堅硬的基巖時，槽身可以支承在拱上，拱可以用石料或混凝土建造；U形截面槽身具有過水時水力條件好及受力性能好等優(yōu)點，但施工較為復(fù)雜。鋼筋混凝土渡槽可以是現(xiàn)場整體澆注的，也可以是預(yù)制裝配式的，或者是裝配整體式的，這要由當(dāng)?shù)鼐唧w條件和施工情況確定。二、剛架式渡槽的布置下圖為跨越天然洼地的渡槽，槽身部分及剛架下部與水接觸，故有限制裂縫寬度的要求。內(nèi)力分析采用彈性方法，槽身結(jié)構(gòu)如下圖所示，布置時考慮了下列幾個問題。1.槽內(nèi)正常水深為2.00m，最高水深為2.35m，另加浪高0.1m，水壓高度最大為2.45m，考慮采用懸臂式

3、側(cè)墻，取墻高為2.65m，以備在最高水位時仍有0.2m的安全超高。2.槽底寬5.80m，根據(jù)底板跨度可采用1.53.0m的數(shù)值，故擬布置34根縱梁，若布置4根，底板為三跨連續(xù)板，跨度很小，而兩端受到側(cè)墻底部傳來的負(fù)彎矩（）很大，將使底板跨中亦受負(fù)彎矩，對結(jié)構(gòu)配筋不利。故確定布置3根縱梁，間距（中至中）3.00m。3.渡槽全長41.2m，剛架間距即縱梁跨長，可取47m，今擬用6.2m，縱梁為單跨簡支梁，渡槽進(jìn)口段與出口段兩端各帶有2m的懸臂。4.因地基較好，剛架立樁與基礎(chǔ)采用剛接，基礎(chǔ)埋入深度位于表層土下面。三、 鋼筋混凝土渡槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.側(cè)墻懸臂板設(shè)計（1） 懸臂板設(shè)計步驟a.切取1m板寬計

4、算出懸臂板固定端所受最大彎矩，對于普通薄板，斜截面受剪可不必計算。b.設(shè)計固定端處的板厚及配筋量。c.板頂部的厚度根據(jù)使用、構(gòu)造、施工要求決定，一般不宜小于100mm，。用直線將板頂板底厚度相連，全板各截面厚度即可確定。d.再取板的其他截面（例如距固定端1/3、2/3跨長等截面），并計算這些截面的彎矩及配筋量。e.畫出配筋量與板長的關(guān)系曲線，然后由材料圖形定出沿板長切斷部分鋼筋的位置，以節(jié)省鋼材。為配筋施工方便，可在板內(nèi)一次切斷鋼筋根數(shù)一半，但直通到頂?shù)匿摻铋g距不得大于200mm。f.渡槽懸臂板的鋼筋，直徑多為812mm，允許采用兩種不同的直徑，但兩者相差應(yīng)大于或等于2mm，鋼筋標(biāo)注方法，用間

5、距表示常較方便。（2） 渡槽懸臂式側(cè)墻計算側(cè)墻固結(jié)在邊縱梁及底板上，墻高2.65m，承受正常水深2.00m（持久狀況），最大水深2.35m加浪高0.1m（短暫狀況），墻頂板厚因施工要求不小于100mm，墻底板厚由計算決定。墻頂還設(shè)有厚80mm寬為700mm的人行道，人行荷載為3.0kN/m2，槽身允許裂縫產(chǎn)生，但最大裂縫寬度限值為0.25mm。2.底板單向連續(xù)板設(shè)計 （1）單向連續(xù)板設(shè)計步驟a.根據(jù)梁格布置，先估計縱梁梁肋寬度（即板的支座寬度）再決定板的計算跨度與計算簡圖（板寬為1m）。b.初估板厚，定板自重，其他恒、活荷載按設(shè)計要求采用。c.計算控制截面的最大最小彎矩。d.計算各跨跨中及支座

6、截面的鋼筋面積，并進(jìn)行配筋。支座計算彎矩應(yīng)取支座邊緣處的彎矩。（2）渡槽底板計算（取板寬b=1m）a.計算簡圖及計算荷載板為單向兩跨連續(xù)板，估計縱梁肋寬為300mm，確定板的計算跨度。考慮板邊支座最大負(fù)彎矩時的最不利荷載。考慮中間支座及跨中最大彎矩時的最不利荷載。b.彎矩計算因底板承受均布荷載及兩端負(fù)彎矩，故可利用教材附錄9及附錄7查得及，列表計算每一截面的彎矩。當(dāng)水深為2.35m時當(dāng)水深為2.12m時c.鋼筋計算底板的配筋間距最好與側(cè)墻配筋間距相協(xié)調(diào)，以便相互綁扎。側(cè)墻與底板相接處，常有支托加固。支托尺寸可用200mm×200mm或250mm×250mm，靠水面加支托鋼筋

7、，取。3.縱梁簡支梁設(shè)計（1）縱梁的設(shè)計步驟a.縱梁是以剛架橫梁為支承的簡支梁，估計剛架橫梁寬度，從而決定縱梁的計算跨度與計算簡圖；b.初估縱梁截面尺寸，計算由板傳來的恒、活荷載；c.根據(jù)荷載布置，計算跨中彎矩及支座剪力，繪制彎矩圖及剪力圖；d.進(jìn)行正截面承載力計算，計算縱向鋼筋的截面面積及配筋；e.進(jìn)行斜截面承載力計算，決定箍筋和彎起鋼筋的數(shù)量和位置；f.繪制材料圖及鋼筋圖。（2）渡槽縱梁計算a.計算簡圖及荷載；b.中間縱梁內(nèi)力計算；c.中間縱梁正截面承載力計算；d.中間縱梁斜截面承載力計算；e.裂縫開展寬度驗算；f.邊縱梁內(nèi)力計算；g.邊縱梁正截面承載力計算；h.邊縱梁斜截面承載力計算。4

8、.剛架設(shè)計（1）剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點剛架是由橫梁和立柱剛性連接所組成的主要承重結(jié)構(gòu)，水工建筑中應(yīng)用很廣，剛架與基礎(chǔ)的連接可分為鉸接和剛接兩種，當(dāng)?shù)鼗豢煽繒r常做成鉸接，地基較好時，剛架立柱與基礎(chǔ)采用剛接。在整體式剛架結(jié)構(gòu)中，縱梁、橫梁和柱整體相連，實際上構(gòu)成空間結(jié)構(gòu)。因為結(jié)構(gòu)的剛度在兩個方向是不一樣的，考慮結(jié)構(gòu)的空間作用計算復(fù)雜，一般是忽略剛度較小方向的整體影響，把結(jié)構(gòu)當(dāng)作一系列剛架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，這樣計算是偏于安全的。a.計算簡圖平面剛架的計算簡圖一般應(yīng)表示出：剛架跨度和高度，節(jié)點和支承的形式，各構(gòu)件截面的慣性矩，以及荷載形式，數(shù)值和作用位置等。剛架是超靜定結(jié)構(gòu)，在內(nèi)力計算時，要用到截面慣性矩，

9、同時確定自重也需知道截面尺寸。因此，在內(nèi)力計算之前，必須先假定構(gòu)件的截面尺寸。一般可參考已有的工程設(shè)計資料進(jìn)行假設(shè)，內(nèi)力計算后如有必要再加以修正。b.內(nèi)力計算剛架的內(nèi)力計算，可用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行。對于比較規(guī)則的剛架，可以采用實用上足夠精確的近似計算方法。對于工程上一般常用剛架，有現(xiàn)成的計算公式或圖表可以利用。c.截面設(shè)計根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果即可進(jìn)行承載力計算，確定截面配筋。剛架中橫梁的軸向力N，一般都很小，可以忽略不計，按受彎構(gòu)件進(jìn)行配筋計算。剛架在立柱中的力主要是彎矩M和軸向力N，剪力V一般很小，可按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行計算。（2）剛架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造a.節(jié)點構(gòu)造在橫梁與立柱連接處會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，試

10、驗指出，橫梁與立柱交接處的應(yīng)力分布規(guī)律與其內(nèi)折角的形狀有很大關(guān)系。內(nèi)折角越平緩，交接處的應(yīng)力集中越小，為了減少應(yīng)力集中，應(yīng)該把內(nèi)折角做成圓弧形，圓弧形施工比較困難，一般都做成斜坡狀的支托，支托高度約為（0.51.0h）（h為柱截面高度），斜面與水平線成45°或30°角。 （a） （b） （c）轉(zhuǎn)角處的支托轉(zhuǎn)角處有支托時，橫梁底面與立柱內(nèi)側(cè)的鋼筋不能內(nèi)折，應(yīng)沿斜面另加直鋼筋，另加的直鋼筋沿支托表面放置，數(shù)量一般為24根，直徑與橫梁底面伸入節(jié)點內(nèi)的鋼筋直徑相同。剛架梁頂層端節(jié)點處，可將柱外側(cè)縱向鋼筋彎入梁內(nèi)作梁上部縱向鋼筋使用，也可將梁上部縱向鋼筋與柱外側(cè)縱向鋼筋在頂層端節(jié)點及

11、其附近搭接，當(dāng)搭接接頭沿頂層端節(jié)點外側(cè)及梁端頂部布置，搭接長度不應(yīng)小于1.5la ；當(dāng)搭接接頭沿柱頂外布置，搭接長度豎直段不應(yīng)小于1.7la 。 (a) (b) （a） （b）梁上部縱向鋼筋與柱外側(cè)縱向鋼筋在頂層端節(jié)點的搭接 節(jié)點的箍筋布置剛架節(jié)點內(nèi)應(yīng)設(shè)置水平箍筋，箍筋間距不宜大于250mm，轉(zhuǎn)角處有支托時，節(jié)點的箍筋可作扇形布置，也可按圖（b）布置，節(jié)點內(nèi)的箍筋要適當(dāng)加密，以便能牢固地扎結(jié)鋼筋，同時提高剛架節(jié)點的延性。b.立柱與基礎(chǔ)的連接剛架立柱與基礎(chǔ)的連接一般有固接與鉸接兩種。剛架立柱與基礎(chǔ)固接的作法：從基礎(chǔ)內(nèi)伸出插筋與柱內(nèi)鋼筋相連接，然后澆筑柱子的混凝土。插筋的直徑、根數(shù)、間距應(yīng)與柱內(nèi)鋼

12、筋相同。插筋一般均應(yīng)伸至基礎(chǔ)底。當(dāng)基礎(chǔ)高度較大時，也可僅將柱子四角處的插筋伸至基礎(chǔ)底部，其余插筋只伸至基礎(chǔ)頂面以下，滿足錨固長度要求即可。（3）渡槽剛架計算因地基較好，采用固接剛架。基礎(chǔ)埋置在4.35m高程上，立柱高7.45m，剛架中至中跨度為6m，中間縱梁傳遞集中力為p1作用在橫梁中部，邊縱梁傳遞集中力p2直接作用在立柱上，與橫梁無關(guān)。風(fēng)壓力影響甚微，故忽略不計?？刂圃O(shè)計的情況為槽內(nèi)最大水深2.35m。a.內(nèi)力計算初估橫梁截面尺寸b×h=400mm×900mm，立柱截面尺寸b×h=400mm×700mm，利用剛架公式計算內(nèi)力b.橫梁正截面承載力計算，斜截面承載力計算；c.立柱正截面承載力計算。5.柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)計算概要基礎(chǔ)是將柱承受的荷載傳遞給地基的結(jié)構(gòu)，常用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)分為錐形基礎(chǔ)和階梯型基礎(chǔ)兩種。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的形式（a）錐形基礎(chǔ)；（b）階梯形基礎(chǔ)錐形基礎(chǔ)的邊緣高度不宜小于200mm，也不宜大于500mm，錐形基礎(chǔ)頂面的坡度一般情況下。階梯型基礎(chǔ)每階高度一般為300500mm，階梯形外邊線應(yīng)在壓力分布線之外。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)分為軸心受壓和偏心受壓兩種，軸心受壓基礎(chǔ)通常做成正方形，邊長為100mm的倍數(shù)，偏心受壓基礎(chǔ)一般為矩形，長短邊之比不宜