钢筋混凝土课程设计B5docx.docx
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钢筋混凝土课程设计B5docx
实用标准
第一章基本资料
一、设计课题
某排涝闸上装配式钢筋混凝土工作桥二、设计资料
（1）排涝扎示意图
（2）工作桥桥面高程31.4米。
（3）闸墩顶高程24.0米。
（4）该闸共五孔，每孔净宽7米。
（5）中墩高度1米，边墩宽度0.9米。
（6）闸门采用钢丝网水泥波形面板和钢筋混凝土梁组成的平面闸门，闸门自重200KN。
（7）启闭设备采用五台绳鼓式启闭机，启门力320KN。
每
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实用标准
台启闭机重量35KN，启闭机形式及主要尺寸见参考资料。
（8）闸门吊点中心位置见参考资料。
吊点中心距离4.75米。
（9）荷载：
人群荷载2.5KN/m2，
栏杆重1.5KN/m2，
安装荷载，每个绳鼓重6.54KN，
施工荷载4KN/m2，
水闸所在地区的基本风压W0=0.4KN/m2，钢筋混凝土重力密度25KN/m2，
荷载分项系数不变荷载rG=1.05，可变荷载
rQ=1.20，启门力属于可控的可变荷载rQ=1.10，
水闸所在地区为地震低烈度区，可以不考虑地震荷载，但应注意工作桥梁的支点构造，以增强抗震能力。
（10）吊装机械的最大起重量250KN。
（11）建筑物级别为3级。
（12）结构环境条件类别二类。
（13）建筑材料：
钢筋：
梁柱受力筋为Ⅱ级钢，板受力筋为Ⅰ级钢，分布筋和钢箍为Ⅰ级钢筋。
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混凝土：
强度等级C25.
（14）规范。
水工钢筋混凝土结构设计规范。
三、设计要求
学生应在规定的时间内，完成下列成果：
（1）设计计算书一份。
包括：
设计资料；结构布置简图与扼要说明；桥面板、横梁、纵梁和支架的计算；材料用量表。
（2）施工详图一张。
包括：
工作桥立面和平面布置；桥面板、横梁、纵梁和钢架配筋等。
第二章工作桥的结构布置和尺寸
一、工作桥的平面布置
1、工作桥长度：
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：
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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：
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三、工作桥钢架布置
钢架高7米。
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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。
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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
人群荷载：
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：
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2
]
M=r0Ψ[（g+q1+q2）l0
=0.9*1*（2.2+3+4.8）*1.3952/8=2.2KN*M
αS=（rdM）/（f
2
）=
cbh0
=0.132
ξ=1-（1-2*αS）1/2=0.142AS=（fcbhoξ）/fy
2
=（12.5*0.142*1000*40）/310=229.2mm
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。
2
取7Ф6.5（232mm）配筋
分布钢筋ρmin=15%*229.2=34.38mm2
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2
取5Ф6（141mm）配分布钢筋
4、钢筋用量：
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直径数量单位质量长度总量
（mm）（根）（Kg/m）（m）（kg）
6.5
7*8
0.26
1.395
20.3
活动板
6
5*8
0.222
1
8.88
合计
29.18
（kg）
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：
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，
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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
梁翼缘自重：
g=rG[（h1+h2）L/2]rb/L
=1.05*0.0575*8*25/0.5=24.15K
N/M
人群荷载：
q1=rqb*2.5
=1.2*8*2.5=24KN/M
施工荷载：
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
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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
2
=12.5*0.038*8000*60/310=736.6mm
ρ=As/bh0=736.6/（8000*60）=0.15%=ρmin
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2
翼缘单位宽度取5Ф5（99mm）配筋
2
分布钢筋取4Ф6（113mm）配筋
3、钢筋用量
直径
数量
长度
单位重量
总量
（mm）
（MM）
（KG/M）
（KG）
5
5*8
750
0.154
4.62
翼缘
4
8000
0.222
7.104
6
总计（4.62+7.104）*2=23.448
三、机墩横梁配筋计算
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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
2、配筋计算
M=r0Ψ（g+q）l2/8
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=0.9*1*81.94*1.4852/8=20.32KN*MAS=rdM/（fcbho2）
=1.2*20.32*1000*1000/（12.5*300*3702）
=0.047
ξ=1-（1-2αs）1/2=0.049
A
=f
c
ξbh
/f
y
S
0
=12.5*0.049*300*370/310=219mm2
ρ=0.2%＞0.15%
2
机墩横梁取4Ф10（314mm）配筋箍筋按照构造要求取Ф8@200
3、钢筋用量
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机墩横
直径
数量
长度
单位质量
总量
梁
（mm）
（m）
（kg/m）
（kg）
纵筋
10
8*4
1.735
0.617
34.3
箍筋
8
7*4
0.6
0.395
6.636
总计
40.936
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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
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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
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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
2
=1606.5mm
纵梁纵筋取
2
2
2Ф16（157mm）和4Ф20（1257mm）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
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rdV=247.96KN＜750KN
所以，截面尺寸满足抗剪条件
2
初选Ф8@250双肢箍筋，ASV=101mm
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
直径
数量
长度
单位质量
总量
（mm）
（m/根）
（kg/m）
（kg）
箍筋
8
32
2.4
0.395
30.336
纵筋
20
4
8
2.47
79.04
16
2
8
1.58
25.28
腰筋
10
2
8
0.617
9.872
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拉筋
8
16
0.3
0.395
1.896
架起钢
12
2
8
0.888
14.208
筋
总计
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：
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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
MK=350KN*M
ρ=AS/bh0=1606.5/（250*960）
=0.007
аE=ES/EC=7.14
hf’=115＜0.2h0=192
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取hf’=115mm
rf’=（bf’-b）hf’/（bho）=0.2
.rf=0
BS=（0.025+0.28аEρ）（1+0.55rf’）ECbh0
3
14
=2.68*10
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
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实用标准
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
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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
2
AS=322.9mm
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
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实用标准
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：
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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
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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
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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
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b、求钢架轴力
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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：
2
аS=rdM/（fcbh0）=0.057
ξ=1-（1-2*аs）^1/2=0.059
A
s=fcξbh0/f
2
y=341.7mm
ρs=As/bh0=0.24%＞0.15%
2
满足最小配筋率，选用2Ф16（406mm）配筋
按照构造要求配置10@200双支箍筋
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上部横梁配筋：
2
аS=rdM/（fcbh0）=0.023
ξ=1-（1-2*аs）^1/2=0.023
A
s=fcξbh0/f
2
y=135.2mm
ρs=As/bh0=0.09%＜0.15%
所以要按照最小配筋率配筋，即：
2
As=216mm
2
选用2Ф12（226mm）配置纵筋。
按照构造要求选用10@200配置双支箍筋。
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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
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所以按照最小配筋率配置受压钢筋
2
As=0.2%*bh0=360mm
2
选择2Ф10和2Ф12（383mm）
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
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