15m-U型渡槽设计计算书介绍

目录1计算目的....................................................................................................................12计算依据....................................................................................................................12.1水文气象.............................................................................................................12.2材料参数.............................................................................................................12.3基本计算参数.....................................................................................................12.4设计规范.............................................................................................................23计算方法与计算原则................................................................................................23.1计算断面图.........................................................................................................23.2水力设计.............................................................................................................34结构设计....................................................................................................................44.1计算工况..............................................................................................................44.2荷载及其组合.....................................................................................................44.2.1荷载组合.......................................................................................................44.2.2荷载及内力计算...........................................................................................54.3槽身横断面几何力学参数计算.........................................................................54.4槽身结构设计.....................................................................................................74.4.1纵向结构计算...............................................................................................74.4.2横向结构计算...............................................................................................74.5端肋计算...........................................................................................................124.5.1作用于框架底横梁和竖杆上的荷载计算.................................................134.5.2“拉杆”轴力2X计算....................................................................................144.5.3端肋底横梁跨中截面内力计算.................................................................154.5.4端肋底横梁配筋计算.................................................................................15附图：15mU型渡槽结构设计图水利水电规划勘测设计院计算纸15m跨U型渡槽设计计算书11计算目的通过计算确定满足设计要求的U形渡槽断面尺寸，为渡槽型式的比选提供依据。2计算依据2.1水文气象区年平均气温15.8～16.2℃，一月份最冷，多年月平均气温3.3～4.0℃，７月份最热，多年月平均气温27.6～28.0℃，极端最高气温40.9℃（当阳站，1966年8月4日），极端最低气温零下15.6℃（当阳站，1977年1月30日）。多年平均风速2.1～3.3m/s，历年最大风速20.7m/s（荆门站1976年4月22日），相应风向NNW。2.2材料参数槽身混凝土为C30，钢筋采用HRB335级，其参数见表1.1：表1.1材料参数表材料C30混凝土HRB335钢筋轴心抗压强度标准值fck(N/mm2)20.1强度标准值fyk(N/mm2)335轴心抗拉强度标准值ftk(N/mm2)2.01轴心抗压强度设计值fc(N/mm2)14.3抗拉强度设计值fy(N/mm2)300轴心抗拉强度设计值ft(N/mm2)1.43抗拉强度设计值fy＇(N/mm2)300弹性模量Ec（N/mm2)3.0×104弹性模量Es（N/mm2)2.0×105线膨胀系数α1×10-5--容重γ（KN/m3）25--2.3基本计算参数水利水电规划勘测设计院计算纸15m跨U型渡槽设计计算书2按照《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-2008）及《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）的规定，对渡槽的基本计算参数取用如下：表1.2计算基本参数表建筑物级别4槽身结构所处环境类别二渡槽结构承载力安全系数K基本组合1.2偶然组合1.05槽身裂缝控制等级二槽身最大裂缝宽度限值Wmin(mm)0.25槽身挠度限值l0/600槽身抗滑稳定安全系数1.3槽身抗倾覆稳定性系数1.5槽墩（槽台）抗滑安全系数1.3槽墩（槽台）抗倾覆稳定系数1.5渡槽设计流量12.1m3/s，纵坡1∶5000。2.4设计规范《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-2008）3计算方法与计算原则槽身纵向内力计算时简化为简支梁，按受弯构件计算。横向内力计算时，考虑拉杆，认为拉杆与槽壁是铰接的，按一次超静定结构计算。3.1计算断面图U型渡槽横断面图见图1~图2。水利水电规划勘测设计院计算纸15m跨U型渡槽设计计算书33.2水力设计槽身过流能力计算：QCRi式中：——过水断面面积；C——谢才系数，161CRn；R——水力半径；n——槽身糙率，取0.015；i——槽底纵坡。槽身过流计算见表3。图1U型渡槽跨中横断面图水利水电规划勘测设计院计算纸15m跨U型渡槽设计计算书4图2U型渡槽支座横断面图表3槽身过流计算表流量单位：m3/s水深(m)1.001.502.002.503.003.203.30备注U型槽流量1.623.545.918.5111.2012.3012.854结构设计4.1计算工况本阶段只计算设计流量工况。4.2荷载及其组合4.2.1荷载组合渡槽区域地震动峰值加速度0.10g，基本烈度为6度。对建筑物抗震只考虑水平向地震力。主要荷载的计算方法如下：（1）钢筋混凝土容重25kN/m3，以自重作为均布力；水利水电规划勘测设计院计算纸15m跨U型渡槽设计计算书5（2）槽内水重为水深乘以水的容重，按均布力考虑；4.2.2荷载及内力计算荷载计算，考虑1.05的荷载分项系数：25100.30.32258/15187.36qARkN/m跨中最大弯矩计算：22187.36151.21.26323.2788qLMkN·m支座最大剪力计算：187.36151.21.21686.2422qLQkN/m作用在槽顶的集中力：包括槽壳顶部加厚部分的自重、拉杆自重等2000.38/15257.40GaeBRkN/m附加弯矩0M：槽顶集中力由实际位置平移到槽壳直段顶部中点计算时所产生的弯矩（以槽壳外壁受拉为正）。01.20.60.250.40.30.328/151.125M0.20.30.2254.68kN·m/m4.3槽身横断面几何力学参数计算横断面的总面积A、形心轴到圆心轴的距离K、1y和2y以及横截面对形心轴的惯性矩J、受拉区面积对截面形心轴的静面矩lS按下列各式计算，其中0以弧度计（各参数意义参见图3）：022tAtRfaeBA000000002sin1cos/2tAdRtRttS22000001sin2ttSRtRt水利水电规划勘测设计院计算纸15m跨U型渡槽设计计算书622423tRfaeBfBKA1yKf20yRKt333222122232JaBtfaebffBtRtRfaeBfBK002cos2lKStRRK201KR代入数据，得2.92Am20.358Km11.96ym21.89ym4.95Jm41.69lSm3图3U型渡槽跨中断面计算参数示意图水利水电规划勘测设计院计算纸15m跨U型渡槽设计计算书74.4槽身结构设计4.4.1纵向结构计算按下式计算受拉区的总拉力lZ：llMZSJ按下式计算钢筋总面积gA：lggKZAR其中K、gR分别为钢筋混凝土受弯构件的强度安全系数及钢筋设计强度。计算得，2160.21lZkN，8640.86gAmm2。4.4.2横向结构计算槽身设有拉杆，认为拉杆与槽壁是铰接的，因此槽身横向结构计算时，可简化为一次超静定结构，不计轴力及剪力对变位的影响，用力法可求得多余未知力1X。