渡槽结构计算书

-1-目录1.工程概况..............................................................12．槽身纵向内力计算及配筋计算............................................1(1)荷载计算.........................................................2(2)内力计算.........................................................2(3)正截面的配筋计算.................................................3(4)斜截面强度计算...................................................4(5)槽身纵向抗裂验算.................................................53．槽身横向内力计算及配筋计算............................................6(1)底板的结构计算...................................................8(2)渡槽上顶边及悬挑部分的结构计算...................................8(3)侧墙的结构计算...................................................9(4)基地正应力验算..................................................15-1-1.工程概况重建渡槽带桥，原渡槽后溢洪道断面下挖，以满足校核标准泄洪要求。目前，东方红干渠已整修改造完毕，东方红干渠设计成果显示，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，按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，上部桥梁按照四级道路标准，荷载标准为公路-Ⅱ级折减，建筑材料均采用钢筋砼，桥面总宽5m。现状渡槽拆除后，为满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+95.25，同现状渡槽桩号，下底面高程为165.20m，满足校核水位+0.5m超高要求，桥面高程167.40m，设计为现浇结合预制混凝土结构，根据溢洪道设计断面，确定渡槽带桥总长51m，8.5m×6跨。上部结构设计如下：渡槽过水断面尺寸为2.7×1.6m，同干渠尺寸，采用C25钢筋砼，底及侧壁厚20cm，顶壁厚30cm，筒型结构，顶部两侧壁水平挑出1.25m，并在顺行车方向每隔2m设置一加劲肋，维持悬挑板侧向稳定，桥面总宽5m，路面净宽4.4m，设计荷载标准为公路-Ⅱ级折减，两侧设预制C20钢筋砼栏杆，基础宽0.5m。下部结构设计如下：下部采用C30钢筋混凝土双柱排架结构，并设置横梁，由于地基为砂岩，基础采用人工挖孔端承桩，尺寸为1.2×1.2m，基础深入岩层弱风化层1.0m，盖梁尺寸为4×1.6×1.2m。2．槽身纵向内力计算及配筋计算根据支承形式，跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同，槽身应力状态与计算方法也不同，对于梁式渡槽的槽身，跨宽比、跨高比一般都比较大，故可以按-2-梁理论计算。槽身纵向一般按满槽水。图2—1槽身横断面型式（单位：mm）(1)荷载计算根据规划方案中拟定，渡槽的设计标准为4级，所以渡槽的安全级别Ⅲ级，则安全系数为γ0=0.9，混凝土重度为γ=25kN/m3，正常运行期为持久状况，其设计状况系数为ψ=1.0，荷载分项系数为：永久荷载分项系数γG=1.05，可变荷载分项系数γQ=1.20，结构系数为γd=1.2。纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，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、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=γ0ψγV1=0.9×25×(0.3×5+0.2×2×2+0.2×2.5+0.2×0.3+0.1×0.1+20.4×0.2+0.025×2+0.102×2)=72.09（kN/m）设计值：g1=γG。g1k=1.05×72.09=75.69（kN/m）水重：标准值：g2k=γ0ψγV2=0.9×9.81×（1.6×2.7-0.1×0.1-0.4×0.2）=37.35（kN/m）设计值：g2=γG。g2k=1.05×37.35=39.22（kN/m）车辆荷载：集中荷载标准值：pk=140×2=280kN设计值：p=1.2×280=336kN人群荷载：标准值：qk=3.0（kN/m）设计值：q=1.2×3=3.6（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：l0=8500-3-图2—2槽身纵向计算简图（单位：cm）计算长度l=ln+a=6.9+0.8=7.7（m）l=1.05ln=1.05×6.9=7.245(m)所以计算长度取为7.25m跨中弯矩设计值为M=γ0ψ×（g1+g1+q）l2+21pl=0.9×1.0×81×118.6×7.252+21×336×7.25=1898.5（kN.m）跨端剪力设计值Qmax=γψ×21（q+g1+g2）l+1.2P=0.9×1.0×21×118.6×7.25+1.2×336=797.42（kN）(3)正截面的配筋计算对于简支梁式槽身的跨中部分底板处于受拉区，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，就必须按翼缘宽度的规定计入部分或全部底板的作用。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=0.08，h0=2.3-0.08=2.22（m），rd=1.2。（2—1）fcbx=fyAS（2—2）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，并考虑结构重要性系数γ0及设计状况系数ψ在内；Mu——截面极限弯矩值；)]2([110xhbxfMMcdud-4-γd————结构系数，γd=1.20；fc——混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土选用C25，则fc=12.5N/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ξ=x/h0代入式（2—4）、（2—5），并令αs=ξ（1-0.5ξ），则有)(120bhfMscd（2—3）fcξbh0=fyAs（2—4）ξ≤ξb（2—5）根据以上各式，计算侧墙的钢筋面积如下：20bhfMcds=2622004005.12105.18982.1=0.0942544.0098.0211bs）20(35483102200400098.05.12mmfbhfAycs38.0220040035480bhAs%＞ρmin=0.15%选4φ20+6φ25AS=1257+2945=4202（mm2）（4）斜截面强度计算已知v=797.42kN，4.022.2bhbhw=5.55bhw=4，)25.0(10bhfrvcd-5-bhw=6=2291.75（KN）v=797.42KN按受力计算不需要配置腹筋，考虑到侧墙的竖向受力筋可以起到腹筋作用，但为固定纵向受力筋位置，仍在两侧配置φ8@150的封闭箍筋。同时沿墙高布置φ10@150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瞬间，受拉区边缘的应变达到混凝土的极限拉伸值εmax，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：Ms≤γmαctftkW0（2—7）ML≤γMαctftkW0（2—8）式中αct——混凝土拉应力极限系数，对荷载效应的短期组合αct取为0.85；对荷载效应的长期组合，αct取为0.70；W0——换算截面A0对受拉边缘的弹性抵抗距；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。混凝土的标号为C25，钢筋为Ⅱ级钢，则Ec=2.8×104N/mm2，Es=2.0×105N/mm2。根据《水工混凝土结构设计规范》，选取γm值。由bf/b＞2，hf/h＜0.2，查得γm=1.40，在γm值附表中指出，根据h值的不同应对γm值进行修正。19.140.1)27004007.0(40.1)4007.0(hm短期组合的跨中弯矩值)8181(20200lqlgMkks+21pl)22004005.1225.0(2.11)2.0(10bhfrvcd-6-=0.9×1.0×81×118.6×7.252+21×336×7.25=1898.5（kN.m）).(22161250270010815.175.185.019.1120mkNWftkctm＞Ms长期组合的跨中弯矩值（人群荷载的准永久系数ρ=0）)81(200lgMkl＝0.9×81×118.6×7.252=858.67（kN.m）).(7.18241250270010815.175.17.019.1120mkNWftkctm＞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中选用了加肋的矩形槽，所以横向计算时沿槽长取肋间距长度上的槽身进行分析。作用于单位长脱离体上的荷载除q（自重力加水的重力）外，，两侧还有剪力Q1及Q2，其差值ΔQ与荷载q维持平衡。ΔQ在截面上的分布沿高度呈抛物线形，方向向上，它绝大部分分布在两边的侧墙截面上。工程设计中一般不考虑底板截面上的剪力。123456(1)(2)(3)(4)(5)(6)-7-图3—1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3—1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，根据条件可得hq1（3—1）hhq2（3—2）以上各式中γ——水的重度；γh——钢筋混凝土的重度；δ——底板厚度。yx123456(1)(2)(3)(4)(5)(6)-0.46-0.46-131.86-107.8718.0518.052.92-5.86-23.99-14.93-12.98-14.930.2812.650.28-8.782.23图：结构弯距图yx123456(1)(2)(3)(4)(5)(6)-2.63-142.63-2.63-142.63-149.38143.29136.54-3.46136.54-3.46-15.469.3811.06-8.5436.83-24.678.54-11.06图：结构剪力图结构计算成果表AB跨中BABC跨中CBCD跨中DCDA跨中AD-8-弯距（KN.m）-14.9312.650.280.282.232.92-5.8618.05107.87-23.99-0.1-14.93剪力KN36.83033.678.546.1-15.46136.569.49143.29-3.08-6.1-8.54⑴底板的结构计算按照底板中部弯矩配筋，采用c25砼，fcm=12.5N/mm根据《水工钢筋混凝土结构》，板厚200mm，受力钢筋间距取为100mm，具体配筋计算如下：a=a’=30mm，h0=200-30=170mm，取单宽计算b=1000mm选用Ⅰ级钢筋，则fC=210N/mm2，计算弯矩最大位置的配筋量：Mx=14.93kN.m，N=36.83KN时，)(120bhfMscdfcξbh0=fyAsξ≤ξb根据以上各式，计算底板的钢筋面积如下：20bhfMcds=2617010005.1