渡槽设计部分计算书

1、渡槽设计说明1. 设计资料k55+546杨树河渡槽位于湖北省松滋市北河灌区北河主干渠下游处，距北河水库的桩号为19+865，经过三十几年的运行，该渡槽均出现严重的老化问题（如裂缝、混凝土剥落后钢筋外露），无漏水现象。现荆松一级路下穿渡槽，路基宽度为24.5m，原渡槽结构为1-20m拱式渡槽，不满足荆松一级路路基下穿宽度的要求，故重建此渡槽。另外，原渠线是沿山顺势，渠线较长，本次重建时，裁弯取直。原有 1-20m拱式渡槽的结构：槽身为钢筋混凝土结构，支承为拱式结构。渡槽净宽b02.3m，净高h02.3m，侧墙厚20cm。整体式钢筋混凝土矩形带横杆渡槽2. 设计资料 根据初步设计成果，提出设计资料

2、及有关数据如下：1) 该输水渡槽跨越142m长的低洼地带见下图，需修建通过15m3/s设计流量及16m3/s校核流量，渡槽无通航要求。经水力计算结果，槽身最大设计水深h=2.75m，校核水深为2.90m。支承结构采用刚架，槽身及刚架均采用整体吊装的预制装配结构。设计一节槽身及一个最大高度的刚架。2) 建筑物等级4级。3) 建筑材料：混凝土强度等级 槽身及刚架采用c25级；钢筋 槽身及刚架受力筋为hrb335；分布筋、箍筋、基础钢筋hpb235。4) 荷载钢筋混凝土重力密度 25kn/m3;人行道人群荷载 2.5kn/m2栏杆重 1.5kn/m25) 使用要求：槽身横向计算迎水面裂缝宽度允许值w

3、smax=0.25mm,wlmax=0.20mm。槽身纵向计算底板有抗裂要求。槽身纵向允许挠度fs=l0/500,fl=l0/550。6) 采用：水工混凝土结构设计规范（sl/t191-2008）。3. 设计要求在规定时间内，独立完成下列成果：1) 设计计算书一份。包括：设计题目、设计资料，结构布置及尺寸简图；槽身过水能力计算、槽身、刚架的结构计算（附必要的计算草图）。2) 设计说明书一份。包括对计算书中没有表达完全部分的说明。3) 施工详图，一号图纸一张。包括：槽身、刚架配筋图、钢筋表及必要说明。图纸要求布局合理，线条粗细清晰，尺寸、符号标注齐全，符合制图标准要求。4. 附图渡槽计算书一、

4、水力计算，拟定渡槽尺寸初步选取每节槽身长度14.2m，槽身底坡i=，取该渡槽槽壁糟率n=0.013，设底宽b=2.5m，按设计水深h=2.75m 过水面积： 湿周： 水力半径： 流量：满足设计要求按校核水深h=2.9m过水面积：湿周：水力半径：流量：满足校核要求二、槽身计算纵向受拉钢筋配筋计算（满槽水+人群荷载）1、内力计算：（1）、半边槽身(见下图)每米长度的自重值每米内：半边槽身面积：满槽水时半边槽身每米长度承受水重设计值（忽略托乘长度）半边槽身每米长度承受人群荷载设计值：总的均布荷载：槽身跨度取7m(2)、槽身纵向受力时，按简支梁处理计算跨度：（3）跨中截面弯矩设计值（四级建筑物 k=1

5、.15）2、配筋计算：，承载力计算中，由于侧墙受拉区混凝土会开裂，不考虑混凝土承受拉力，故把侧墙看做t型梁：h选为校核水深，按短暂情况的基本组合考虑，估计钢筋需排成两排取a=90mm, ,确定，为独立t型梁：故，上述两值均大于翼缘实有宽度，取鉴别t形梁所属类型，故为第一类t型截面，按宽度为400mm的单筋矩形截面计算， ，,满足要求，故可配置6b18和6b20,抗裂验算:,查附录表3得截面抵抗矩塑性系数=1.50考虑截面高度的影响对值进行修正，得：，在荷载效应标准组合下，故槽身抗裂满足要求。槽身挠度验算：荷载标准值在槽身纵向跨中产生的弯矩值：，槽身纵向抗弯刚度：故槽身纵向挠度验算满足要求。槽身

6、纵向斜截面受剪承载力计算满足抗剪要求，故不需要由计算配置抗剪腹筋，抗剪腹筋，架立筋，腰筋按构造要求配筋。槽身横向计算1、 框架内力计算沿槽身纵向取单位长度脱离体进行计算。侧墙与底板为整体连接，交接处为刚性节点。横杆与侧墙也是整体连接，但因横杆刚度远比侧墙刚度小，故可假设与侧墙铰接。作用在矩形槽身上的荷载有槽身结构自重，包括人行道板自重ga,底板自重gc,侧墙自重可略去不计；人行道板上的人群荷载gk;槽内侧向水压力及水重h，h为最大水深，水位可近似取至横杆中心线处。h¦hp1为人行道板、横杆、人群荷载传给侧墙顶的集中力的设计值。每米槽身承受的p1为8.79kn/m侧墙底部压力值为q2为

7、单位长度水重+底板自重g2h=3700¦h侧墙的fq图侧墙计算简图2、侧墙的配筋计算底部最大负弯矩截面配筋，迎水面位于水位变化区，环境类别为第三类，取c=30mm,a=40mm,则：，故截面尺寸满足抗剪要求。计算受弯钢筋：，选取4b12（），b12200>a) 跨中最大正弯矩截面配筋背水面按二类环境，c=25mm,a=35mm,h0=h-a=300-35=265mm,取，选取b12280，受力筋总面积为856mm2/m,分布筋面积应大于侧墙底部迎水面限裂验算：有效配筋率：，满足限裂要求。3、底板计算计算简图按端部截面配筋，背水面a=35mm,c=25mm迎水面a=40mm,c=

8、30mm ,m=24.36kn.m,n=53knn作用于纵向钢筋范围之外，属于大偏拉构件，上侧迎水面受拉，下侧受压，取，选配b12280，所以应该按最小配筋率配筋，选取b12280底板端部限裂验算: 满足抗裂要求。跨中最大弯矩截面取a=35mm, ,故截面尺寸满足抗剪要求，故按最小配筋率配筋，选取b12280（）斜截面受剪承载力计算：，故不需要由计算确定抗剪腹筋3、横杆计算横杆间距s=2.3m,梁端弯矩与nd组合配筋计算a=40mm,a=35mm,m=4.5kn.m,n=35.19kn,n作用在as与as之外，为大偏拉，按最小配筋率配筋选配2b10按最小配筋率配筋，选配2b10满足截面尺寸抗剪

9、要求。跨中最大弯矩与nd组合配筋计算：a=35mm,a=40mmm=1.21kn.m, ,n作用在as与as之间，为小偏拉，故按最小配筋率配筋，选取2b10选取2b104、人行道板计算，a=0.1m, ,取板自重：人群荷载：跨中弯矩：配筋计算：，故可以选配：2b10，分布钢筋选择b6250经分析钢筋布置，为了方便板的安装铺设和接头填缝，板的构造长度比标志长度小20mm。三、 刚架计算刚架纵向计算刚架纵向计算取单根立柱，按柱顶和柱底两个截面进行。分为正常运行和施工时两种情况进行配筋计算。考虑纵向弯曲影响，立柱视为下端固定，上端槽身对立柱有一定支承作用，因此立柱的计算长度l0取0.7l=0.7&#

10、215;15.25=10.675m. 支撑刚架采用三层单刚架。高度为15.25m，两立柱中心距为2.8m。刚架立柱纵向、横向尺寸如左图所示。为加大槽身和刚架顶部的支承面积，刚架顶部沿纵向设有牛腿，尺寸如图所示。横梁与立柱连接处设有100mm×100mm托承以改善交角处的应力状态。（1）正常运行时，左右跨槽身传来的垂直力相等，按轴心受压构件计算（边刚架除外）。柱顶截面配筋计算：承受轴向压力设计值为n=n1=p×l=80.088×6=480.53kn立柱截面形状为300×500的矩形，长细比，需考虑纵向弯曲的影响，查表得，说明柱顶截面的受压筋将不能达到屈服，

11、按构造配筋即可。取，选配4b18 柱底截面配筋计算：柱底承受的轴向压力除槽身传下来的荷载外，还有刚架自重。 p1、p2、p3为刚架自重化成的节点力，p1=1.550.5+2.150.3+ (0.3+0.4)0.1/20.525=18.2knp2=0.35+1.150.5+(0.7+0.5)0.1/2250.5=28.9knp3=0.35.175+1.150.5+(0.7+0.5)0.1/20.525=27.3kn承受轴向压力设计值为: n=n1+1.05×p1+1.05×p2+1.05×p1=308.8kn说明柱顶截面的受压筋将不能达到屈服，按构造配筋即可。同柱顶

12、配筋计算，选配4b18 （2）施工过程中，当一跨槽身吊装完毕，而临跨尚未吊装的情况下，刚架顶作用一偏心荷载，应按偏心受压构件计算。由于左右跨槽身都有可能先吊装，故采用对称配筋。柱顶截面配筋计算：承受压力设计值为n=n1/2= 480.53kn/2=240.27kn，按刚架顶部反力为三角形分布，偏心距e0=a=×700=466.67mm。b×h=300mm×500mm，a=a=30mm，h0=h-30=470mm，故按实际偏心距计算。 故按大偏心受压构件计算。按最小配筋率配筋，选配4b18，故也按最小配筋率配筋，选配4b18，柱底截面配筋计算：承受压力设计值为n=n

13、1/2+1.05×p1+1.05×p2+1.05×p1= 308.8kn，按刚架顶部反力为三角形分布，偏心距e0=a=×700=466.67mm。b×h=300mm×500mm，a=a=30mm，h0=h30=470mm，故按实际偏心距计算。 故按大偏心受压构件计算。按最小配筋率配筋，选配4b18，故也按最小配筋率配筋，选配4b18，。刚架横向计算p为满槽水、有人群荷载时槽身传给刚架的荷载，p=444.66kn。p为作用于槽身的水平风压力t0通过槽身支座，转化为作用于立柱顶的一拉一压垂直轴向力，t1=t0+t=0.35×7&

14、#215;3.7+0.35×2.75×0.5=9.55 kn t2=0.35×5×0.5=0.875 kn t3=0.35×5×0.5=0.875 kn其余荷载同槽身纵向计算。刚架横向内力计算刚架所受外荷载中，垂直的节点荷载只使立柱产生轴力，对刚架不产生弯矩和剪力；刚架所受的剪力和轴力主要由水平风荷载产生。将水平节点荷载分解为正对称和反对称，对称荷载只引起横梁轴力，反对称荷载使整个刚架产生弯矩、剪力及轴力。按“无剪力分配法”计算。knknkn刚架横向配筋计算（1）立柱配筋计算由刚架内力图可知，立柱控制配筋的截面为柱底截面，弯矩m=81

15、.7kn·m，剪力为52.1kn，轴力为496.5kn。由于风向不定，采用对称配筋。b×h=500mm×400mm，取。计算一节立柱时，按两端接点为不移动铰支座考虑其计算长度, 需要考虑纵向弯曲的影响。.故按实际偏心距e0=164.6mm计算。，故按大偏心受压构件计算。，故按最小配筋率配筋，选取4b12 剪力较小，不进行抗剪计算。（2）横梁的配筋计算：由内力计算图可知，横梁控制配筋的截面为横梁1和横梁2,1承受最大的轴向压力，2承受最大的弯矩和剪力。同样由于风压力来自左右两个方向，横梁的配筋也采用对称配筋。已知：b=400mm h=500mm，横梁1配筋计算（按偏

16、压构件计算）梁端截面m=65.4kn·m，n=40.6kn横梁两端接点按固定端考虑，其计算长度，不需要考虑纵向弯曲的影响取=1。，故按大偏心受压构件计算。 选配4b14 横梁2配筋计算（按受弯构件计算）受弯钢筋配筋控制截面为梁端截面，m=93.2kn,，选配4b18斜截面承载力计算：验算截面尺寸：故截面尺寸满足抗剪要求。不需要由计算确定抗剪腹筋。牛腿配筋计算按正常运行满槽时荷载计算，其荷载组合为满槽水重+槽身自重+活荷重。荷载分布按三角形分布。由刚架内力计算结果可知fv=240.27kn，fvk=240.27/1.1=218.4knfvk=1.78n/mm2, 取混凝土保护层厚度a=

17、30mm，h0=h-a=770mm。 验算牛腿截面尺寸: 所以截面尺寸满足要求。 剪跨比，选配3b20 说明书槽身纵向钢筋的布置设计：槽身纵向配筋计算时按简支梁处理，侧墙纵向受拉钢筋均位于正弯矩区，不宜切断。又因为弯起纵向受力钢筋时必须满足自充分利用点以外不小于0.5的要求，而槽身高度较大，不能通到截面顶部抵抗负弯，故另加2b18的斜筋来满足抵抗负弯和斜截面抗剪需要。箍筋的选配：槽身高,选配箍筋为双肢a8300。架立筋的选配：槽身l=7m，架立筋直径选为2a10，槽身下侧由受弯钢筋充当架立筋。因为槽身腹板高度较大，在槽身纵向沿高度设置分布筋，腹板面积为分布筋截面面积的最小值，故选分布筋为7a1

18、2，。拉筋取为a8600。槽身横向钢筋的布置设计：侧墙钢筋布置：由配筋计算结果，侧墙迎水面配筋为b12280，背水面配筋为b12200。通到侧墙顶部和底部的钢筋在纵向架立筋处做弯钩锚固。底板钢筋布置：由配筋计算结果，选端部和跨中配筋的较大值作为底板配筋，上侧受力筋为b12280，下侧为b12280，受力钢筋的总面积为1570mm2/m，分布钢筋截面面积不应少于15%的受力钢筋面积，为235.5mm2/m，选择a8200，分布筋截面面积为252mm2/m。人行道板钢筋的布置：由配筋计算结果，选两种荷载组合配筋的较大值作为底板配筋，选配为b6250钢筋（=565mm2/m），选配为b6250（56

19、5mm2/m）。刚架的钢筋布置设计：综合刚架纵横向配筋计算，得刚架立柱选配钢筋选为8b22（=1520 mm2），因每边受力筋多于三根，除基本箍筋外还用配置连系拉筋。基本箍筋选为双肢a8300，连系拉筋也选为2a8300。刚架横梁为一偏压构件，选配钢筋4b20 （）。同样由于每边受力筋多于三根，基本箍筋选为双肢a8300，连系拉筋也选为2a8300。刚架横梁2按受弯构件处理，选配钢筋为5b28（。箍筋选为a8300。横梁3所受轴力与横梁2相同，弯矩比2略小，故选用与2相同配筋牛腿的钢筋布置：牛腿竖向受力筋选配4b20（，水平箍筋选用a8100。另外设置弯起筋4a16（。其中，竖向受力筋及弯起钢筋沿牛腿外边缘深入柱下150mm后截断。弯起钢筋与荷载作用中心到牛