钢筋混凝土课程设计B5Word下载.docx
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为便于安装工作桥长度=两闸墩中心线距离—20=7000+1000-20=7980mm
但是计算时工作桥长度仍用8000mm计算。
2、工作桥宽度：
活动板长1395mm，纵梁梁肋宽250mm，翼缘长度500mm，所以工作桥总宽度为2735mm。
3、横梁和机墩为一体：
长1735mm,宽300mm，高400mm。
4、活动板尺寸：
长1395mm，宽1000mm，厚50mm。
5、平面图如下：
二、工作桥的横截面布置
1、纵梁尺寸：
高1000mm，梁肋宽250mm，翼缘长度500mm，翼缘厚度初始厚度80mm，根部厚度150mm。
2、纵梁尺寸如图：
三、工作桥钢架布置
钢架高7米。
第三章配筋计算
一、活动板的配筋
1、基本材料:
桥面板荷载除了自身重力外还有人群分布荷载以及安装荷载。
活动铺板是以两纵梁为支座的单跨简支板。
由铺跨中的最大弯矩，按单筋受弯构件正截面强度计算决定受力钢筋用量。
悬臂版中的受力钢筋布置在板顶面，每米至少3Ф8，其间距最好与纵梁钢筋箍筋间距相协调，直径可用两种，分布钢筋亦用Ф6间距可300mm。
在板中，垂直受力的钢筋方向还要布置分布钢筋。
分布钢筋作用是将荷载均匀的传布给受力钢筋，同时在施工中用以固定受力钢筋，并起到抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。
每米板宽中分布钢筋的截面面积不少于受力钢筋截面面积的15%；
2、参数选择及板面荷载：
人群荷载：
2.5KN/m2，
栏杆重1.5KN/m2，
施工荷载4KN/m2，
钢筋混凝土重力密度r=25KN/m2，
不可变荷载分项系数rG=1.05，可变荷载rQ=1.20，结构系数rd=1.20，设计状况系数为1，结构重要性系数r0=0.9
梁自重：
g=rGbhr=1.05*0.05*1*25=2.2KN/M
q1=rqb*2.5=1.2*1*2.5=3KN/M
施工荷载：
q2=rqb*4=1.2*1*4=4.8KN/M
3、配筋要求：
M=r0Ψ[（g+q1+q2）l02]
=0.9*1*（2.2+3+4.8）*1.3952/8=2.2KN*M
αS=（rdM）/（fcbh02）=
=0.132
ξ=1-（1-2*αS）1/2=0.142
AS=（fcbhoξ）/fy
=（12.5*0.142*1000*40）/310=229.2mm2
ρ1=AS/bh0=0.573%＞0.15%
配筋率大于最小配筋率，且在板的经济配筋率之间所以可行。
取7Ф6.5（232mm2）配筋
分布钢筋ρmin=15%*229.2=34.38mm2
取5Ф6（141mm2）配分布钢筋
4、钢筋用量：
直径
（mm）
数量
（根）
单位质量
（Kg/m）
长度
（m）
总量
（kg）
活动板
6.5
7*8
0.26
1.395
20.3
6
5*8
0.222
1
8.88
合计（kg）
29.18
二、纵梁翼缘的配筋计算
纵梁的翼缘的厚度在悬臂端一般为80-100mm，在悬臂根部梁肋处则加厚至150-200mm，悬臂的宽度一般为400-700mm。
悬臂板中的受力钢筋布置在板顶面，每米至少3Ф8，其间距与纵梁箍筋间距相协调，直径可用两种，分布钢筋亦用Ф6间距可300mm。
1、人群荷载：
梁翼缘自重：
g=rG[（h1+h2）L/2]rb/L
=1.05*0.0575*8*25/0.5=24.15KN/M
q1=rqb*2.5
=1.2*8*2.5=24KN/M
q2=rqb*4
=1.2*8*4=38.4KN/M
栏杆荷载：
q3=rGb*1.5
=1.05*8*1.5=12.6KN/M
2、配筋计算
M=r0Ψ[（g+q1+q2+q3）l2/2]
=0.9*1*99.15*0.52/2=11.2KN*M
αS=rdM/（fcbho2）
=1.2*11.2*1000*1000/（12.5*8000*602）
=0.037
ξ=1-（1-2αs）1/2=0.038
AS=fcξbh0/fy
=12.5*0.038*8000*60/310=736.6mm2
ρ=As/bh0=736.6/（8000*60）=0.15%=ρmin
翼缘单位宽度取5Ф5（99mm2）配筋
分布钢筋取4Ф6（113mm2）配筋
3、钢筋用量
（MM）
单位重量
（KG/M）
（KG）
翼缘
5
750
0.154
4.62
4
8000
7.104
总计
（4.62+7.104）*2=23.448
三、机墩横梁配筋计算
机墩横梁除了自身重量荷载外还受到启闭机给予的荷载。
机墩横梁以两根纵梁为支座，计算跨度取为梁肋中心线之间的距离，横梁两端实际为半固定状态，为简化计算起见，横梁的跨中和支座弯矩可按简支梁跨中弯矩的0.7倍计算。
根据跨中与支座的弯矩值分别配置连根直径不小于12mm的直钢筋。
一般情况横梁不必计算配置抗剪钢筋，可按构造要求配置直径Ф6或Ф8间距为150-200的双支箍筋。
取横梁长1735mm，计算长度1485mm，宽度300mm，高度400mm。
1、参数及其荷载
机墩横梁自重
g=rGbhr
=1.05*0.3*0.4*25=3.14KN/M
启闭机荷载
q=rQQ/L
=1.2*（17.5+80）/1.485=78.8KN/M
M=r0Ψ（g+q）l2/8
=0.9*1*81.94*1.4852/8=20.32KN*M
AS=rdM/（fcbho2）
=1.2*20.32*1000*1000/（12.5*300*3702）
=0.047
ξ=1-（1-2αs）1/2=0.049
AS=fcξbh0/fy
=12.5*0.049*300*370/310=219mm2
ρ=0.2%＞0.15%
机墩横梁取4Ф10（314mm2）配筋
箍筋按照构造要求取Ф8@200
机墩横梁
长度（m）
（kg/m）
纵筋
10
8*4
1.735
0.617
34.3
箍筋
8
7*4
0.6
0.395
6.636
40.936
四、纵梁配筋计算
作用在纵梁上的荷载可分为两部分：
（1）恒载。
包括纵梁自重、桥面板重。
机墩横梁、启闭机自重的集中荷载。
（2）活荷载。
启闭机启动时给予纵梁的集中启门力。
人群分布与施工荷载。
根据启门力的分布情况，为安全起见，取两根纵梁中受力大的一根进行计算，然后两根纵梁配置相同的钢筋。
对于简支纵梁，除了集中荷载外，只需将所有均布荷载加载在梁上，即可求得其最不利的内力。
在设计时先按受弯构件进行正截面的强度计算，确定纵向钢筋的用量。
同时，还需进行斜截面刚度计算，确定横向钢筋的用量。
此外，尚应验算挠度及裂缝的开展宽度。
1、荷载
人群荷载q1=rQb1r
=1.2*1.485*2.5=4.455KN/M
施工荷载q2=rQb1*4
=7.128KN/M
自重荷载g1=rG（11+0.25*1*8*25）/8
=8.3KN/M
桥面板自重荷载g2=rG（0.05*1*1.375*25）
=1.9KN/M
机墩传递的集中荷载（按照最大值计算）
Q=（rGQ1+rQQ2）*35.6%
=（1.09*（5.2+17.5）+1.2*80）*35.6%
=69.4KN
2、纵筋配筋计算
M=r0Ψ[ql2/8+Qa1+Qa2]
=0.9*1*[21.783*82/8+69.4*1.137+69.4*2.187]
=364.5KN*M
rdM=1.2*364.5=437.4KN*M
fcbfhf（h0-hf/2）=12.5*750*80*920
=690KN*M
rdM＜fcbfhf（h0-hf/2）
所以属于第一种情况下的T型梁，按照宽度为750mm的矩形梁计算
αS=（rdM）/（fcbh02）
=（1.2*364.5*1000*1000）/（12.5*250*9602）
=0.152
ξ=1-（1-2αs）1/2=0.166
AS=fCbh0ξ/fy
=1606.5mm2
纵梁纵筋取2Ф16（157mm2）和4Ф20（1257mm2）配筋
3、箍筋配筋计算
支座边缘截面剪力设计值
V=r0Ψ[ql2/2+2Q]=203.3KN
截面尺寸复核
0.25fCbh0=750KN
rdV=247.96KN＜750KN
所以，截面尺寸满足抗剪条件
初选Ф8@250双肢箍筋，ASV=101mm2
VSV=1.25fyvASVh0/s=150.288KN
Vc=0.07fcbh0=210KN
VSV+VC＞rdV
所以此箍筋满足抗剪要求
由于纵梁高度大于700mm，所以设置腰筋，按照构造规定取2Ф10配腰筋，其拉筋为Ф8@500，纵梁上部架起钢筋2Ф12配筋。
4、钢筋分布与用量
（m/根）
32
2.4
30.336
20
2.47
79.04
16
2
1.58
25.28
腰筋
9.872
拉筋
0.3
1.896
架起钢筋
12
0.888
14.208
160.63*2=321.26
5、裂缝的验算
查表知对于受弯纵梁构建起Wlim=0.3mm
Wmax=（30+C+0.07d/ρte）аδsk/ES
查表受弯构件中а=2.1
主梁标准值在跨中产生弯矩：
MK=350KN*M
δSK=MK/（0.87*h0*AS）
=260.8N/mm2
d=22mm
ρte=As/Ate=1606.5/（2*70*250）
=0.0459
ES=2*105
WMAX=（30+25+0.07*22/0.0459）*2.1*260.8/（2*105）
=0.242＜0.3
所以裂缝宽度满足要求
6、挠度的验算
查表知此类纵梁的挠度限值为l0/400=20
ρ=AS/bh0=1606.5/（250*960）
=0.007
аE=ES/EC=7.14
hf’=115＜0.2h0=192
取hf’=115mm
rf’=（bf’-b）hf’/（bho）=0.2
.rf=0
BS=（0.025+0.28аEρ）（1+0.55rf’）ECbh03
=2.68*1014
B=0.65BS=1.7*1014
.f=（5/45）*（MKL02）/B
=9.8＜20
所以此构件挠度满足要求
7、吊装验算
为了便于桥身吊装，需在每根纵梁的两端预埋吊环。
吊位置可设在距端点约0.2L处，以减小吊装高度。
在吊装时，吊点截面与跨中截面均为最不利的受力截面，必须对此进行强度验算。
为简单起见，可取半个桥身计算。
吊装中他所受的荷载为纵梁自重和半跨横梁自重，铺板与栏杆待工作桥吊装就位后再铺设和安置，因而其重量不予以考虑。
计算荷载确定后，按双悬臂简支梁计算其内力。
由配置在纵梁内的钢筋，验算跨中和支座两个截面是否满足强度要求。
在此应指出，实际工程中吊装构建也有不用吊环，而在构件上预留的穿钢丝绳的洞孔，吊装时吊绳穿过洞孔直接捆绑在构件上代替预埋吊环。
8、吊环计算
吊环布置及起吊方式如下图：
吊环应采用一级钢筋制作，不得使用冷加工钢筋，每个吊环可按照两个截面计算，其抗拉设计安全系数K不得小于4。
为了保证吊环的强度，每个吊环所需截面积为
AS=KT/（2fy）
其中T味一个吊环所受的拉力T=G/（nsinа），G为工作桥在吊装时的重量，n为吊环个数，а为吊环倾角。
根据计算的AS，选择吊环钢筋直径。
吊环埋入纵梁内深度不应小于30d，并焊接或绑扎于纵梁钢筋骨架上。
.n=4
.а=450
G=71.9KN
T=G/（nsinа）=33.9KN
AS=322.9mm2
选用直径为16mm的钢筋制作吊环。
五、钢架配筋计算
在多孔水闸中，当闸门比较高时，工作桥可支于闸墩顶的钢架上。
钢架由立柱与横梁所组成。
在现场就地预制成整体，安装时吊立插入闸墩顶部预留的杯形孔内，然后与闸墩加以联接。
钢架高度H小于5m时，常采用单层钢架。
钢架高度在5m之上时，宜采用双层钢架或者多层钢架。
立柱的中心线一般取与工作桥纵梁中心线相重合。
立柱纵梁的尺寸常为400-600mm,横向的截面尺寸常用300-500mm。
立柱的顶部可加做短悬梁，以增加顶部的支撑长度。
短悬臂尺寸：
C≥0.5b1，高度h≥b1,倾角θ=300-450。
对于双层钢架或者是多层钢架，横梁一般等间距布置。
横梁的宽度b2不应超过闸墩门槽颈部的厚度，横梁高度h2常用300-500mm。
考虑工作桥和钢架预制安装的误差，工作桥纵梁外侧不宜与立柱外缘平齐，因此可将顶梁柱端部在顺水流方向挑出100-150mm。
钢架的计算可分为横向和纵向两个方向。
1、横向计算：
立柱和横梁的弯矩和轴力，其剪力一般不大，可不必计算。
钢架内力计算出后，立柱可根据偏心受压构件截面承载能力N与M的关系确定取值进行配筋。
立柱在横向应采用对称配筋。
钢架结构布置图如下：
水平荷载：
作用在工作桥、立柱和闸门上的风压力
风压力计算公式：
TK=μSμZW0A
T=rQTK
工作桥上的风压力
T0K=uSuZw0A
=1.3*0.9*0.4*0.8*（1+0.3+1.08）*8
=7.13KN
钢架立柱上的风压力
T1K=1.3*0.9*0.4*0.8*0.5*7
=1.3KN
闸门风压力
T2K=1.3*0.9*0.4*0.8*7*8
=21KN
垂直荷载的计算
a、工作桥纵梁传来的压力
P1=452KN
b、作用在工作桥上的风压力形成的方向相反数值相等的力
P2=T0H/（2S）
=5.7KN
c、钢架自重
P3=78.68KN
内力计算
a、求钢架弯矩：
由弯矩分配法求钢架弯矩分布
b、求钢架轴力
配筋计算：
根据最不利组合取值如下:
作用在下部横梁上两端：
Mmax=30.84KN*M
N=10.5KN
作用在右侧立柱两端：
NMAX=546.54KN
M1=-22.09KN*M
M2=26.12KN*M
作用在上部横梁两端：
NMIN=7.5KN
M=±
12.13KN*M
下部横梁配筋：
аS=rdM/（fcbh02）=0.057
ξ=1-（1-2*аs）^1/2=0.059
As=fcξbh0/fy=341.7mm2
ρs=As/bh0=0.24%＞0.15%
满足最小配筋率，选用2Ф16（406mm2）配筋
按照构造要求配置10@200双支箍筋
上部横梁配筋：
аS=rdM/（fcbh02）=0.023
ξ=1-（1-2*аs）^1/2=0.023
As=fcξbh0/fy=135.2mm2
ρs=As/bh0=0.09%＜0.15%
所以要按照最小配筋率配筋，即：
As=216mm2
选用2Ф12（226mm2）配置纵筋。
按照构造要求选用10@200配置双支箍筋。
立柱配筋计算：
弯矩设计值26.12KN*M,轴力设计值为546.54KN.
e0=M/N=47mm＞h/30=13.3
所以偏心距为47mm
ζ1=0.5fcA/（raN）=1.9
则ζ1=ζ2=1
η=2.48
ηe0=32.98＜0.3e0=108
所以按照小偏心受压构件计算
fcаsA0=990KN＞rdN=655.8KN
所以按照最小配筋率配置受压钢筋
As=0.2%*bh0=360mm2
选择2Ф10和2Ф12（383mm2）
校验受压区rdN=655.8＜fcA=2200KN
为了防止混凝土横向胀裂剥落要设计箍筋，按照构造要求选用10@200双支箍筋，
2、纵向计算：
立柱在纵向可视为独立的柱，所受荷载有立柱的重量、横梁重和工作桥纵梁传来的压力，可按照三角形分布考虑。
对于中墩上的立柱，计算纵梁传来的作用力和确定立柱的受力状态时，需考虑相邻两闸孔的开启方式。
所以要对称配筋。
一孔打开闸门，一孔不开闸门时钢架受力最不利：
偏心受压构件计算：
P1=273.27KN
P2=115.67KN
M=35.46KN*M
.e0=M/N=129.8mm＞h/30=16.7mm
故e0=129.8mm
ζ1=0.5fcA/rdN=3.8,所以取ζ1=1
η=1.49
因为ηe0=194.2＞0.3*h0=150所以按照大偏心计算。
.e=ηe0+h/2=444.2mm
对于二级钢筋取аsb=0.396
由于rdNe＜fcаsbh02所以按照最小配筋率配置受压钢筋。
AS’=0.2%*bh0=368mm2
选用2Ф16（402mm2）钢筋配置
аs=[rdNe-f’yA’S（h0-a）]/（fcbh02）=0.088
ξ=1-（1-аs）^1/2=0.092
AS=（fcξbh0+f’yA’s-rdN）/fy
=1085.4mm2＞402mm2
选用3Ф22（1140mm2）钢筋配筋
横梁
1.44
17.8
1.885
1．58
11.9
6.7
立柱
70
1.64
70.8
7
34.6
49.7
22
2.98
250.32
3、吊装验算
装配式钢架是平放在地面上预制的，在吊装中，钢架一端刚离开地面时，钢架受力最不利，应对此进行验算。
总高度H在1.5m以内的钢架，常用两点吊，其吊点位置设在立柱和横梁相交的节点附近，并宜使立柱承受的正负弯矩相等，以充分发挥材料的受力作用。
当钢架起吊时，吊点为支架的一点，钢架的下端贴地亦为一个支点，两点吊时钢架为带悬臂的简支梁，可取半个钢架计算。
所受荷载为立柱自重g金额半跨横梁自重p，计算需考虑1.1-1.3的动力系数。
根据在钢架纵向已配置的钢筋，按受弯构件验算跨中和支座两个截面是否能够满足强度要求。
第四章工作桥及其支撑的若干构造
一、工作桥纵梁支座的构造
对于大中型水闸的工作桥，应将每跨纵梁一端做成固定支座另一端做成活动支座。
固定支座用来固定桥身位置，通过铰接作用，桥身可以转动但是不能移动。
活动支座可以保证在温度变化，混凝土收缩和荷载作用下桥身自由转动和移动。
二、钢架立柱与闸墩的联接
立柱所受荷载传给闸墩，因此预制钢架的立柱要与闸墩联接。
在地震区，为避免柱根附近遭地震破坏，除柱低截面应有足够强度外，与闸墩的联接要特别加强。
立柱与闸墩的联接常用有杯形基础联接和榫式联接。
为了安装需要，在闸墩上预留杯形孔，立柱的插入深度大体在1.2-0.8倍的柱的截面长边尺寸，并考虑安装柱时候的稳定要求，深度应大于0.05倍的柱长。
杯形孔壁厚不小于150mm。
钢架安装前，先在杯形孔底部50mm厚细石混凝土，立柱吊装定位后再用西石混凝土将杯形孔四周浇灌密实。
杯口四周壁内和杯底应配置构造钢筋。
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