1、渡槽结构计算书 1. 工程概况重建渡槽带桥,原渡槽后溢洪道断面下挖,以知足校核标准泄洪要求。目前,东方红干渠已整修改造完毕,东方红干渠设计功效显示,该渡槽上游侧渠底设计高程为165.50m,下游侧渠底设计高程为165.40m。本次设计将现状渡槽拆除,依照上述干渠设计底高程,结合溢洪道现状布置及底宽,在原渡槽位重建渡槽带桥,上部桥梁依照四级道路标准,荷载标准为公路-级折减,建筑材料均采纳钢筋砼,桥面总宽5m。现状渡槽拆除后,为知足东方红干渠的过流要求及溢洪道交通要求,需重建跨溢洪道渡槽带桥。新建渡槽带桥轴线布置于溢洪道桩号0+,同现状渡槽桩号,下底面高程为165.20m,知足校核水位+0.5m超
2、高要求,桥面高程167.40m,设计为现浇结合预制混凝土结构,依照溢洪道设计断面,确信渡槽带桥总长51m,8.5m6跨。上部结构设计如下:渡槽过水断面尺寸为1.6m,同干渠尺寸,采纳C25钢筋砼,底及侧壁厚20cm,顶壁厚30cm,筒型结构,顶部双侧壁水平挑出1.25m,并在顺行车方向每隔2m设置一加劲肋,维持悬挑板侧向稳固,桥面总宽5m,路面净宽4.4m,设计荷载标准为公路-级折减,双侧设预制C20钢筋砼栏杆,基础宽0.5m。下部结构设计如下:下部采纳C30钢筋混凝土双柱排架结构,并设置横梁,由于地基为砂岩,基础采纳人工挖孔端承桩,尺寸为1.2m,基础深切岩层弱风化层1.0m,盖梁尺寸为41
3、.2m。2槽身纵向内力计算及配筋计算依照支承形式,跨宽比及跨高比的大小和槽身横断面形式等的不同,槽身应力状态与计算方式也不同,关于梁式渡槽的槽身,跨宽比、跨高比一样都比较大,故能够按梁理论计算。槽身纵向一样按满槽水。图21 槽身横断面型式(单位:mm)(1)荷载计算依照计划方案中拟定,渡槽的设计标准为4级,因此渡槽的平安级别级,那么平安系数为0=,混凝土重度为=25kN/m3,正常运行期为持久状况,其设计状况系数为=,荷载分项系数为:永久荷载分项系数G=,可变荷载分项系数Q=,结构系数为d=。纵向计算中的荷载一样按匀布荷载考虑,包括槽身重力(栏杆等小量集中荷载也换算为匀布的)、槽中水体的重力、
4、车道荷载及人群荷载。其中槽身自重、水重为永久荷载,而车道荷载、人群荷载为可变荷载。槽身自重: 标准值:g1k=0V1=255+22+2+2)=(kN/m) 设计值: g1=G。g1k=(kN/m)水重: 标准值: g2k=0V2=()=(kN/m) 设计值: g2=G。g2k=(kN/m)车辆荷载:集中荷载标准值: pk=1402=280 kN 设计值: p=280=336 kN 人群荷载:标准值: qk=(kN/m) 设计值: q=3=(kN/m)(2)内力计算可按梁理论计算,沿渡槽水流方向按简支或双悬臂梁计算应力及内力: 图22 槽身纵向计算简图(单位:cm)计算长度l=ln+a=+=(m
5、) l=(m) 因此计算长度取为7.25m跨中弯矩设计值为 M=0(g1+g1+q)l2 +pl =+336=()跨端剪力设计值 Qmax=(q+g1+g2)l+ =+336=(kN)(3)正截面的配筋计算关于简支梁式槽身的跨中部份底板处于受拉区,故在强度计算中不考虑底板的作用,但在抗裂验算中,只要底板与侧墙的接合能保证整体受力,就必需按翼缘宽度的规定计入部份或全数底板的作用。不考虑底板与牛腿的抗弯作用,将渡槽简化为h=2.3m、b=0.4m的矩形梁进行配筋。考虑双筋,a=,h0=(m),rd=。 (21) fcbx=fyAS (22) 式中 M弯矩设计值,按承载能力极限状态荷载效应组合计算,
6、并考虑结构重要性系数0及设计状况系数在内; Mu截面极限弯矩值; d结构系数,d=; fc混凝土轴心抗压强度设计值,混凝土选用C25,那么fc=mm; b矩形截面宽度; x混凝土受压区计算高度; h0截面有效高度; fy钢筋抗拉强度设计值; As受拉区纵向钢筋截面面积; 将=x/h0代入式(24)、(25),并令s=(),那么有 (23)fcbh0=fyAs (24) b (25) 依照以上各式,计算侧墙的钢筋面积如下:=%min=%选420+625 AS=1257+2945=4202(mm2)(4)斜截面强度计算 已知v=,= =4,=6=(KN)v=按受力计算不需要配置腹筋,考虑到侧墙的竖
7、向受力筋能够起到腹筋作用,但为固定纵向受力筋位置,仍在双侧配置8150的封锁箍筋。同时沿墙高布置10150的纵向钢筋。(5)槽身纵向抗裂验算受弯构件正截面在即将开裂的刹时,受拉区边缘的应变达到混凝土的极限拉伸值max,最大拉应力达到混凝土抗拉强度ft。钢筋混凝土构件的抗裂验算公式如下:MsmctftkW0 (27) MLMctftkW0 (28)式中 ct混凝土拉应力极限系数,对荷载效应的短时间组合ct取为;对荷载效应的长期组合,ct取为; W0换算截面A0对受拉边缘的弹性抗击距; y0换算截面重心轴至受压边缘的距离; I0换算截面对其重心轴的惯性距; ftk混凝土轴心抗拉强度标准值。 混凝土
8、的标号为C25,钢筋为级钢,那么Ec=104N/mm2,Es=105N/mm2。依照水工混凝土结构设计标准,选取m值。由bf/b2,hf/h,查得m=,在m值附表中指出,依照h值的不同应付m值进行修正。短时间组合的跨中弯矩值 +pl =+336=()Ms长期组合的跨中弯矩值(人群荷载的准永久系数=0) =()Ml综合上述计算可知,槽身纵向符合抗裂要求。3槽身横向内力计算及配筋计算由于在设计当选用了加肋的矩形槽,因此横向计算时沿槽长取肋间距长度上的槽身进行分析。作用于单位长离开体上的荷载除q(自重力加水的重力)外,双侧还有剪力Q1及Q2,其差值Q与荷载q维持平稳。Q在截面上的散布沿高度呈抛物线形
9、,方向向上,它绝大部份散布在两边的侧墙截面上。工程设计中一样不考虑底板截面上的剪力。图31 槽身横向计算计算简图侧墙与底板均按四边固定支承板设计,计算条件为满槽水。图31中l1为肋间距,q1为作用于侧墙底部的水压力,q2为底板的重力与按满槽水计算的槽内水压力之和,依照条件可得 (31) (32) 以上各式中 水的重度;h钢筋混凝土的重度;底板厚度。图:结构弯距图图:结构剪力图结构计算功效表AB跨中BABC跨中CBCD跨中DCDA跨中AD弯距()剪力KN0底板的结构计算依照底板中部弯矩配筋,采纳c25砼,fcm=mm依照水工钢筋混凝土结构,板厚200mm,受力钢筋间距取为100mm,具体配筋计算
10、如下:a= a=30mm,h0=200-30=170mm,取单宽计算b=1000mm选用级钢筋,那么fC=210N/mm2,计算弯矩最大位置的配筋量:Mx=,N=时, fcbh0=fyAs b 依照以上各式,计算底板的钢筋面积如下:= %min=%选10125 AS=628(mm2)渡槽上顶边及悬挑部份的结构计算渡槽顶部双侧壁水平挑出1.25m,并在顺行车方向每一个两米设置一加劲肋,维持悬挑板侧向稳固,顶壁厚30cm。依照悬臂根部最大弯矩计算配筋,采纳c25砼,fcm=mm依照水工钢筋混凝土结构,板厚300mm,受力钢筋间距取为100mm,具体配筋计算如下:a= a=30mm,h0=300-4
11、0=260mm,取单宽计算b=1000mm选用级钢筋,那么fC=310N/mm2,计算弯矩最大位置的配筋量:Mx=,N=时, fcbh0=fyAs b 依照以上各式,计算钢筋面积如下:= %min=%选20140 AS=2244(mm2)(3)侧墙的结构计算由于侧墙的受力为不均匀荷载,故按最大值的匀布荷载进行配筋,其结果更平安。1侧墙与肋所组成的T形梁的配筋计算由于侧墙与肋所组成的T形截面梁,翼缘受拉不考虑其抗弯作用,故可简化成矩形进行配筋计算。不考虑纵向弯矩的阻碍。内力组合:Mmax=,N= 计算值: 故取偏心距为实际值e0=58.3mm。,取1=判定大小偏心,因为e0=60mm=810=2
12、43mm因此,按小偏心受压构件计算。 按最小配筋率计算AS,min=%,因此AS=minbh0=%200810=324(mm2)选用216,AS=402 mm2选用210,AS=157mm2斜截面受剪承载力计算: 故截面尺寸知足抗剪要求。故可不进行斜截面受剪承载力计算,而按构造要求配置箍筋选6200钢筋抗裂验算:一样情形需按荷载效应的短时间组合及长期组合别离验算,本设计因为是粗略计算,且可变荷载超级小,故只按荷载效应的长期组合进行抗裂验算。抗裂演算的对象为T形截面梁。大体数据:ES=105N/mm2,Ec=104N/mm2, ftk=mm2,d=,st=。具体计算如下:换算截面面积A0=bh+(bf-b)bf+EAs+EAs =200850+(2000-200)200+(226+402) =(mm2) 换算截面的重心至受拉边缘的距离+=087(mm4)换算截面对其重心的惯性矩通过以上的验算可知,侧墙肋的配筋知足抗裂要求。2底板与肋所组成的T形截面梁的结构计算依照底板的内力图,选取两组内力按偏心受拉构件进行结构计算。第一组内力组合:M=,N= 由于底板与肋所组成的T形截面梁,翼缘受拉不起抗击弯矩的作用,故可简化成矩形截面进行配筋计算。l0/h=2300400=,综合以上计算,基础知足要求。
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