渡槽配筋设计.docx

1、渡槽配筋设计渡槽配筋设计第一章 基本资料一、设计资料 1.基本资料 某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽，属4级建筑物。渡槽排架为单层门形刚架，立柱高度为5m，立柱基础采用条形基础；渡槽槽深为等跨简支矩形槽，跨长L=12m，槽内净尺寸BnHn=3.0m2.5m，设计水深H1=2.0m，最大水深H2=2.5m；槽顶外侧设1m宽人行桥，人行道外侧设1.2m高栏杆。为减小应力集中，在槽身内转角处及排架立柱与横梁连接处加设补角（设计时忽略其影响）结构布置图如图1所示。2.荷载 （1）荷载标准值：钢筋混凝土重度砼=25kN/m3；水的重度水=10 kN/m3；栏杆自重g1k=0.5 kN/m2（折算均布

2、荷载）；人群荷载q1k=2 kN/m2；风荷载q2k=0.25 kN/m2，施工荷载q3k=4.0 kN/m2。（2）荷载分项系数：永久荷载：结构自重荷载分项系数G=1.05；可变荷载：除满槽时水重及水压力荷载分项系数取Q=1.10外，其他可变荷载分项系数均取Q=1.20。3.材料 选用C20混凝土，级和级钢筋二.设计要求 （1）槽身横向临水面和纵向进行抗裂验算（2）槽身纵向挠度允许值： f = l0 /500 5.设计内容（1）对渡槽槽身进行横向和纵向计算，按照强度、裂缝、挠度以及构造要求配筋。（2）绘制槽身及排架配筋图，并编制钢各种可能的荷载栏杆自重 板自重人行桥荷载 底板自重人行道板及栏

3、杆重侧墙自重底板自重永久荷载标准值gkg1kg2kg3kg6kg7kg8kg9k1.952.254.27.58.505永久荷载设计值gg1g2g3g62.04752.36254.417.8758.93人群荷载风荷载施工荷载人行桥上人群荷载正常水位的侧向水压力校核水位的侧向水压力水位为槽深一半时的侧向水压力槽内水重人群荷载槽内水重（设计）槽内水重（校核）可变荷载标准值qkq1kq2kq3kq3kq4kq5kq6kq7kq8kq9kq10kq11kq12k2.50.323.8241818可变荷载设计值qq1q2q3q5q6q730.3844.5626.421.621.6第二章 槽身横向结构计算一、

4、人行桥设计 1尺寸拟定 取h外=80mm，h内=100mm2计算简图 3荷载计算 板自重及栏杆重：标准值 g3k=砼bhg1kb=4.2KN/m 设计值 g3=Gg3k=4.41 KN/m 人群荷载： 标准值 q1k=2.5KN/m 设计值 q3=3KN/m4内力计算 取l0=1.1ln=1.1*0.9=0.99 M= (g3q3)l02/2=3.63 KN*m5配筋计算（按单筋设计） C25混凝土，fc=11.9N/mm2,级钢筋，fy=210N/mm2，取as=30mm, h0=has=10030=70mmminbh0=0.002100090=180mm2比较板自重及栏杆重加人群荷载M1和

5、板自重及栏杆重加施工荷载M2的计算结果见如下表格：板自重及栏杆重加人群荷载M13.6312705板自重及栏杆重加施工荷载M24.3957485k1.2k1.2fy210fy210fc11.9fc11.9as30as30h070h070s0.07s0.090.080.09As308.42As376.73最后得出选配12300（实配钢筋面积As=377mm2） 二、侧墙设计1尺寸拟定 取侧墙顶部厚度为h上=200mm（按规范要求不小于80mm和l/30 =2400/30 = 80 mm）；侧墙底部厚度为h下=300mm（要求不小于150mm）；纵向取单位宽度b=1000 mm。2计算简图：按固接于

6、底板上的悬臂板计算见图4。当侧墙较高时，弯矩M变化较大，为了节约材料，取墙底1-1断面及其上x=1m处.悬臂板计算简图43荷载计算 （因风荷载所引起的内力较侧向水压力、人群荷载等引起的内力小得多，故这里忽略风荷载的影响）。侧向水压力： (正常水深)H1 标准值 q4k=水bH1=9.8*1*1.9=18.62KN/m 设计值 q4=Qq4k =1.2*18.62=22.344 KN/m (满槽水深)H2 标准值 q5k=水bH2=9.8*1*2.4=23.52 KN/m 设计值 q5=Qq5k =1.1*23.52=25.872 KN/m人行桥传来弯矩: M桥=(g3+q1)l02/2=(4.

7、41+3)*0.992/2=3.63 KN/m4正截面承载力计算1-1断面M1=1/6q5H22+M桥=1/6*25.872*2.42+3.63=28.468KN/m2-2断面比较满槽水位和正常水位的弯矩去最大的弯矩M2=1/6Q水(H2-)3+M桥=1/6*1.1*9.8(2.4-1)3+3.63=6.198 KN/m1-1截面配筋计算取as=30mm，h0=has=30030=270mm1-1断面计算配筋表单位宽度b1b1正常水深H1.9H22.4水10水9.8Q1.2Q1.1q4k19q5k23.52q422.8q525.872M28.4683905as30h02700.0390.040

8、As614.8602-2截面配筋计算 因侧墙顶部厚度为200mm，侧墙底部厚度为300mm，侧墙高度为2.5m，22截面距底部距离为1m，可以得出22截面处的侧墙厚度为260mm。取as=30mm，h0=has=26030=230mm2-2断面计算配筋表M15.431M26.198as30h0230s0.0120.012As154.907bh04602-2断面配筋不满足要求，按构造筋配筋。最终配筋如下表所示：表 侧墙横向配筋计算截面厚度h（mm）弯矩M（kNm）计算钢筋面积（mm2）实配钢筋面积（mm2）1130028.468615639222606.198155639实配钢筋10/12150

9、5抗裂验算侧墙内侧受拉且处于临水面，应进行抗裂验算。按荷载标准值计算的弯矩值：查表得：混凝土拉应力限制系数ct=0.85，HRB335级钢筋的弹性模量 ，C25混凝土的弹性模量。受拉钢筋的配筋率：=As/（bh0） 钢筋与混凝土的弹性模量之比：E=Es/Ec y0=（0.5+0.425E ）hI0=（0.0833+0.19E）bh3 W0=I0/（hy0） Mk mctftkW0 抗裂验算M25.862535y0152.8803409I02364991364W016075291.22Ae9.545454545Es210000Ec22000fW37.69896920.002366667满足抗裂要

10、求。三、底板设计 底板为一偏心受拉构件，应按下列两种情况进行配筋计算： 两端最大负弯矩（发生在最大水深且人行桥上有人群荷载时）及相应的拉力N； 跨中最大正弯矩（发生在水深为槽宽的一半，即H3=B/2=3.6/2=1.8m，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力N。1尺寸拟定 底板厚度应为侧墙厚度的（2/3-1）倍，取底板厚度h=300mm，宽度取单位宽度b=1000mm。 2计算简图 计算简图见图5所示，图中，B=3.6m底板计算简图3内力计算和配筋计算 支座截面： 支座截面配筋计算：取a=a =30mm，h0=ha=30030=270mm e0=MA/NAh/2a属于大偏心受拉构件 e=e0h

11、/2+a设x=0.85bh0，对HRB335级钢筋，smax=0.358，则配筋计算：取as=30mm，h0=has=30030=270mm实配钢筋12200（实际钢筋面积As=565mm2），则x=h0 2a选配钢筋16200（实际钢筋面积As=1005 mm2）（上表面受拉）。跨中截面内力计算：底板自重 标准值 g5k=砼bh 计算值 g5侧向水压力 标准值 q6k=水bH3 计算值 q6水重 标准值 q7k=水bH3 计算值 q7跨中内力计算值为：Nc=q6H3/2跨中截面配筋计算：e0=Mc /Nch/2a 属于大偏心受拉构件 e =e0h/2+a 取As=minbh0 ，实配钢筋12

12、200（实际钢筋面积As=565mm2）。若： x2a e =h/2a+e0=300/230+1710 =1830 mm minbh0 选配钢筋16200（实际钢筋面积As=1005mm2）（下面受拉）。计算表格如下表底板设计hasBH1H2H30.30.033.61.92.41.8支座内力Nc31.68e01.0646h00.27As-5931支座内力Mc33.72e0.94468s0.008570.0086x=h00.0023e1.1846As893.5跨中内力Nc7.0875e04.7865h00.27As-1399.8跨中内力Mc33.92e4.6665s0.008820.0088x=

13、h00.0024e4.9065As828表 底板支座与跨中计算钢筋面积与实际配筋面积截面位置计算钢筋面积（mm2）实配钢筋面积（mm2）受拉钢筋受压钢筋受拉钢筋受压钢筋 支 座893.55651005565跨 中82856510055654抗裂验算 底板支座截面取底板支座补角边缘截面（x=0.15+0.2=0.35m）作为计算截面，并按满槽水深加人群荷载的组合按下式进行抗裂验算。混凝土拉应力限制系数ct =0.85。A0=Ac+EAs W0=I0/（h-y0）底板与侧墙补角边缘到侧墙中心的距离x=0.35m。此截面的轴向力及弯矩为：e0=Mk/Nkh/2a属于大偏心受拉构件底板设计抗裂验算支座

14、x0.35A0307537.50 0.003722222Nk28.8E7.5e01.064004688Mk1（满槽水深）As1005Mk2(人行桥和人群)y0153.559375Mk3(Nk的弯矩)I02392312500Mk3氺重和底板自重)W016336399.14Nk30.39756667Mk30.643335底板支座临水面满足抗裂要求。 底板跨中截面：跨中的轴向力和弯矩为：Nck=q6kH3/2=181.8/2=16.2kNe0=Mk/Nk=29.53/16.2=1.823m=1823mmh/2a=300/230 =120mm 属于大偏心受拉构件底板设计抗裂验算跨中x0.35A0307

15、537.50 0.003722222Nk10.8E7.5e03.034425Mk1（满槽水深）As1005Mk2(人行桥和人群)y0153.559375Mk3(Nk的弯矩)I02392312500Mk3氺重和底板自重)W016336399.14Nk11.13093097Mk32.77179底板跨中满足抗裂要求。第三章 槽身纵向结构计算一、计算简图侧墙作为简支梁，设计时忽略人行桥板截面的影响而按单筋矩形截面计算。 梁按侧墙平均厚度计算，即b=(h1+h2)/2=(0.5+0.9)/2=0.7 计算跨度 ln=16.5-1.2=15.3m l0=1.05ln =1.05*15.3=16.065m二

16、、荷载（每个侧墙承受总荷载的一半）人行道板及栏杆自重标准值 g5k(l1=0.9) g7k=砼h板l1+g1kl1= 25*0.3*0.9+1.95*0.9=8.050KN/m人行道板及栏杆自重计算值 g7 =1.05g5k=8.93KN/m侧墙自重标准值 g8k=砼bH2 侧墙自重计算值 g8=1.05g6k底板自重标准值 g9k=砼Bh3 /2底板自重计算值 g9=1.05g7k 可变荷载：人群荷载标准值 q1k=2.5 KN/m 人群荷载计算值 q1=1.2q1k=3 KN/m 槽内水重标准值 q6k=水BnH1/2 （正常水深） q7k=水BnH2/2 （满槽水深）槽内水重计算值 q6

17、=1.2q6k （正常水深） q7=1.1q7k （满槽水深）h10.2Lc16.5H2h3h20.3Ln15.32.20.3b0.25L016.065BB0a1.2h27001.83.2g5k4.620 g6k14.4375g7k14.625 g54.851 g615.159375g715.356 q1k2.5q6k76q7k42.336qk3q691.2q750.8032三、内力计算 跨中弯矩计算值=(g5+g6+g7)+(q1+q7)*l02/8支座边缘剪力计算值：=(g5+g6+g7)+(q1+q7)*ln/2内力计算跨中弯矩计算M2533.05支座边缘剪力计算值V630.699851

18、as100h02600s0.125953370.13507616As4179.25629728KV756.840.25fcbh023205000.488867020.7ftbh0693420s250采用8的箍筋Asv101s206.600151smax200四、正截面承载力计算 取as=100mm，h0=h-as=2950-100=2850mm选配钢筋728（实际钢筋面积为4310mm2）五、斜截面受剪承载力计算 KV 与0.7ftbh0与0.2 fcbh0比较。KV0.7ftbh0 KV0.2 fcbh0 需进行斜截面承载力计算。选配单肢箍筋8200，查表得Asv=50.3mm2，则kv按计

19、算不需要设置弯起钢筋，为安全起见按构造每端弯起220的纵筋。六、抗裂验算 钢筋的弹性模量Es=2.0105N/mm2，混凝土的弹性模量 Ec=2.80104N/mm2，按倒T形截面进行验算，如图所示。W0=I0/（hy0）=1.81012/（29502073.8）=2.05109mm3根据水工混凝土结构设计规范选取m值。查得m=1.40侧墙承受荷载标准值产生的弯矩为：Mk=2263.4kNmmctftkW0=1.240.852.012.05109=4343kNm抗裂计算h27006.67 as100h02600hf300bf3600b400bf0hf0As0A02067861.71y01218.86315I04.4134E+12W02979745400m1.4MkmctfctW05066.0965556.312E+09该渠道底板跨中截面满足抗裂要求七、变形验算 （1）内力组合值