某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽

1、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Bn x Hn=3.0m x 2.5m，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不横梁连接 处加设补角(设计时忽略其影响)结构布置图如图 1所示。 选用C20混凝土，1级和H级钢筋。 (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 = 10 /500 (1 )荷载标准值：钢筋混凝土重度

2、 丫砼=25kN/m3 ;水的重度丫水=10 kN/m3 栏杆自重 g1k=0.5 kN/m2 (折算均布荷载)；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 丫 G=1.05 ;可变荷载：除满槽 时水重及水压力荷载分项系数取 丫 Q=1.10夕卜，其他可变荷载分项系数均取 丫 Q=1.20。 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，并编制钢筋表 6. 设计成果 (1) 设计计算书一份， 包括设

3、计所依据的基本资料、计算 图表、计算过程和结果。 要求内容完整、数据准确、书写整洁。 (2) 槽身及排架配筋图，包括结构轮廓尺寸、配筋图、钢筋表，要求布局适当、图面 整洁、字体规范。210 As fcb h0 _ 10 1000 0.0462 70 2 = 154 y 1） 尺寸拟定取 h外=80mm , h内=100mm。 2） 计算简图 5 ）配筋计算（按单筋设计） C20 混凝土，fc=10N/mm2, I 级钢筋，fy=210N/mm2 , 取 as=30mm,h0=h as=100 30=70mm U1-.1-2 ：=1-1-2 0.0451 =0.0462 0.614 a s dM

4、 1.2 1.84 106 2 2 fcbh2 10 1000 702 = 0.0451 3）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夗，故这里忽略风 荷载的影响） 侧向水压力： 持久状况（正常水深） 标准值 q4k= 丫水 bH1=10 X 1X 2=20 kN/m 设计值 q4= 丫 Qq4k=1.2 X 20=24 kN/m p minbh0=0.0015 X 1000 X 70=105mm2 选配12300 (实配钢筋面积 As=377mm2 ) （2 ）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 98 mm）; 侧墙底部

5、厚度为 h下=300mm （要求丌小于150mm）;纵向取单位宽度 b=1000 mm。 2）计算简图：按固接于底板上的悬臂板计算见图 当侧墙较高时，弯矩 处2-2截面来进行计算。 3 ）荷载计算 板自重及栏杆重： 丌小于 80mm 和 1/30 =2950/30 = 4。 M变化较大，为了节约材料，取墙底 1-1断面及其上x=1m 人群荷载: 标准值 设计值 标准值 设计值 g3k= 丫砼 b + g1kb=25 X 1 X 0.09 + 0.5X 1=2.75 kN/m g3= Y G g3k=1.05 X 2.75=2.89 kN/m q3k=q1kb=2 X 1=2 kN/m q3=

6、丫 Q q3k=1.2 X 2=2.4 kN 4)内力计算 取 10=1.11=1.1 X 0.8=0.88m M= 丫 0 2 (g3 + q3)l02/2=0.9 X 1.0X (2.89 + 2.4) X 0.882/2=1.84 kN m 短暂状况（满槽水深） 14.3 1000 0.013 230 - 300 v p minbh0 = 0.0015 x 1000 x 230 =345 mm2 选配钢筋实配钢筋 选配12300 （实配钢筋面积 As=377mm2 ） 计算结果见表5 - 1。 侧墙横向配筋计算人行桥传来弯矩 标准值 q5k= 丫 水 bH2=10 x 1X 2.5=25

7、 kN/m 设计值 q5= Y Qq5k=1.1 x 25=27.5 kN/m M 桥=1.84 kN m 4)正截面承载力计算 1-1断面： 1 2 1 2 M1 q3H 2 M 桥 26.25 2.5 1.96 =27.34+1.96=29.30kN m 2-2断面： 1 3 1 3 M2 =1.05 水 b(H2x)3 M 桥=1.05 10 1 (2.5-1)31.96 =5.91+1.96=7.87 kN m 1-1截面配筋计算 取 as=30mm, h0=h as=300 30=270mm KM1 _ 1.25 29.30 106 2 2 fcbh0 14.3 1000 2702

8、-0.035 .36 v 0.85 E b=0.468mm2 二 463 mm 2 p minbh0 = 0.0015 x 1000 x 270=405 mm2 选配钢筋12150 （实配钢筋面积 As=754mm2 ）（内侧受拉）。 2-2截面配筋计算 因侧墙顶部厚度为 200m m,侧墙底部厚度为 300m m ,侧墙高度为2.5m, 底部距离为1m，可以得出2 - 2截面处的侧墙厚度为 260mm。取as=30mm, 30=270mm 2-2截面距 h0=h as=300 KM 2 1.25 7.87 106 fcbho 14.3 1000 2302 -0.013 =1 一一1一2 0.

9、013=0.013 v 0.85 E b=0.468 A fcb -h0 A =143mm 2 (mm) 弯舷 (kN-m) 计算钢筋面枳 实配钢 1-1 300 29-3 463 01215O (4=754) 2-2 260 7JS7 143 012300 U_=77) 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： Mk 二q3kH；/6 （g3k 麻）1；/2 =25 2.52/6 （2.75 2） 0.882/2 =26.04+1.84=27.88kN m 查表得：混凝土拉应力限制系数 a ct=0.85 , HRB335级钢筋的弹性模量 Es=2.

10、0 x 105N/mm2 , C30 混凝土的弹性模量 Ec=3.00 x 104N/mm2。 受拉钢筋的配筋率： p =As/ （ bh0） = 754/ （1000 x 270） =0.0028 钢筋不混凝土的弹性模量之比： a E=Es/Ec =2.0 x 105 / (3.00X 104) =6.67 y0= (0.5+0.425 a E p ) h= ( 0.5+0.425 x 6.67X 0.0028) x 300=152.4mm I0= (0.0833+0.19 a E p ) bh3= (0.0833+0.19 x 6.67x 0.0028)x 1000 x 3003 2.34

11、 x 109mm4 W0=I0/ ( h- y0) =2.34x 109/ (300 - 152.4) =1.59x 107mm3 Mk=27.88 kN -m 丫 m a ctftkW0=1.55 x 0.85 x 2.01 x 1.59 x 107=42.1kN -m 满足抗裂要求。 (3 )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=3.3/2=1.65m，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

12、的 （2/3-1 ） 倍， 取底板厚度 h=300mm， 宽度取单位宽度 b=1000mm。 1 2）计算简图 计算简图见图5所示，图中，B=3 + 0.3=3.3m A 配筋计算：取 as=30mm, hO=h as=300 30=270mm 1.25 32.81 103 920 -0.358 14.3 1000 2702 300(27030) 取 As = p minbh0=0.0015 x 1000 x 270=405mm2,实叽祸笳 14300 (实际钢筋面 积 As =513mm2 ),则 =1 -，1 -2: s =1 - 1 - 2 0.0008 =0.0008 x= E h0

13、=0.0011 x 270 =0.3mm 0.0015X 1000 x 270=405mm2 选配钢筋12/14150 (实际钢筋面积 As=890 mm2 )(上表面受拉)。 跨中截面内力计算： 底板自重 标准值 g4k= 丫砼bh=25 x 1x 0.3=7.5 kN/m 计算值 g4=g4k=7.5 kN/m 侧向水压力 标准值 q4k= Y水bH3=10 x 1 x 1.65=16.5 kN/m 计算值 q4=1.15q4k=1.15 x 16.5=18.98 kN/m 槽内水重 标准值 q5k= 丫 水 bH3=10 x 1 x 1.65=16.5 kN/m 计算值 q5=1.15q

14、5k=1.15 x 16.5=18.98 kN/m 跨中内力计算值为： Nc=q4H3/2=18.98 x 1.65/2=15.66kN Me = q5)B2/8-q4H2/6-g3l；/2 -(7.5 18.98) 3.32/8-18.98 1.652/6-2.75 0.882/2 =36.05 - 8.61 - 1.06=26.83kN m 跨中截面配筋计算： e0=Me /Ne=26.83/15.66=1.71m h/2 a=0.3/2 - 0.03=0.12m 属于大偏心受拉构件 e =e0 - h/2+a= 1710 - 300/2+30 =1590mm :0 fy(h。-a ) K

15、Ne_ fyA(h0 -a ) fcbhb 3 1.25 32.81 10 920-300 513 (270-30) 14.30002702 -0.0008 KNe fy(h。- a ) =661 mm 2 A = KNe _ : smax febh； = 1.25 15.66 103 1590 - 0.358 14.3 1000 2702 fy(h0 -a ) 300 (270 -30) 取 As = p minbh0=0.0015 x 1000 x 270=405mm2，实配钢筋 14300 (实际钢筋面积 As =513mm2)。 a KNe fyAsZhp a) 1.25汉15.66江

16、 103 乂 1590 300513汇(270 30) 0 s 一 feb时 一 14.3 1000 2702即：x v 2a =60 mm e =h/2 - a+e0=300/2 - 30+1710 =1830 mm As KNe 1.25 15.66 10 I830 fy(h0_a) 300 (270 -30) =498 mm 2 截 计轴筋而枳（mm2） 实配钢 受拉磁 受压钢筋 受拉钢筋 受压钢飾 支座 661 (上表 0 012/14150 (KND 14J00 513) 跨中 498 （卜表面 0.0015X 1000X 270=405 mm2 洼旺鞫血 12/14150 （实际钢

17、筋面积 As=890mm2 ）（下面受拉）。结果见表5- 2。 表5-2 底板支座不跨中计算钢筋面积不实际配筋面积 y。 1000 300 150 6.67 890 270 6.67 513 30 3.09 勺05 =151.2mm I0=lc+Ac (y0- yc ) + a EAs ( h0 - y0) 2+ a EAs (y0 - a) =1000 X 3003/12+1000 X 300(151.2-150)2+6.67 X 890(270-151.2)2+6.67 X 513 X (151.2-30)2 =2.25 X 109+0.43 X 106+0.08 X 109+0.05 X

18、 109=2.38 X 109mm4 W0=I0/ (h-y0) =2.38 X 109/ (300-151.2 ) =1.6 X 107mm3 底板不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: Nk 二 q3kH2/2 =25 2.5/2 = 31.25kN 1 2 1 2 h 1 x Mk q3kH2 (g3k q1k)l0 Nk (q3k g4k)Bx(1 ) 6 2 2 2 B 1 2 1 2 二 25 2.5 (2.75 2) 0.88 31.25 6 2 0 3 1 0 35 (25 7.5) 3.3 0.35 (1 ) =26.04+1.84+4.69

19、 16.78=15.79kN m e0=Mk/Nk=15.79/31.25=0.505m =505mm h/2 - a=300/2 - 30 =120mm 属于大偏心受拉构件 Nk =31.25kN : m =ct ftk A0W0 e)A0 mW0 1.55 0.85 2.01 3.09 105 1.6 107 505 3.09 105 1.55 1.6 107 72.4 kN 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=q4kH3/2=16.5 X 1.65/2=13.61kN 2 2 2 M ck = (g4k q5 k) B /q4kH3 / - g3

20、kl0 / 2 = (7.5 16.5) 3.32/8 -16.5 1.652/6-2.75 0.882/2 =32.67-7.49-1.06=24.12kN m e0=Mk/Nk=24.12/13.61 =1.77m=1770mm h/2 - a=300/2 - 30 =120mm 属于大偏心受拉构件 K1 YmctftkAW0 1.55X0.85X2.01X3.0905X1.6X107 Nk =31.25kN ： m 0 5 7 e0A0 mW0 505 3.09 105 1.55 1.6 107 满足抗裂要求。如果丌满足抗裂要求，则需要进行裂缝宽度验算。 2)荷载(每个侧墙承受总荷载的一

21、半) 人行道板及栏杆自重标准值 g5k =砼h板l1 g1kh =25 0.09 0.8 0.5 1.0=2.3kN/m 22.9kN 人行道板及栏杆自重计算值 g5 =g5k=2.3kN/m 侧墙自重标准值 侧墙自重计算值 底板自重标准值 底板自重计算值 可变荷载： 人群荷载标准值 人群荷载计算值 槽内水重标准值 g6k= 丫 砼 bH2=25 X 0.25X 2.5=15.6kN/m g6=g6k =15.6 kN/m g7k= Y 砼 Bh3 /2=25 X 3.6 X 0.3/2=13.5kN/m g7=g7k =13.5 kN/m q1k=2.0kN/m 槽内水重计算值 q1=2.3

22、kN/m q6k= 丫 水 BnH1/2=10 X 3 X 2/2=30kN/m (正常水深) q7k= 丫 水 BnH2/2=10 X 3 X 2.5/2=37.5kN/m (满槽水深) q6=1.15q6k =1.15 X 30=34.5 kN/m (正常水深) q7=1.05q7k =1.05 X 37.5=39.4 kN/m (满槽水深) 3.内力计算 跨中弯矩计算值 M 八(gi qi)lo/8 二(g5 g6 g7)(q q?) 11.32/8 2 二(2.3 15.6 13.5) (2.3 39.4) 11.3 /8 = 1166.8kN.m 支座边缘剪力计算值： v 八 7儿/

23、2 二 g6 g?) G q?) 10.8/2 6 = (2.3 15.6 13.5) (2.3 39.4) 10.8/2 = 394.8kN (5 )斜截面受剪承载力计算 KV=1.25 X 394.8=493.5kN 0.7ftbh0=0.7 X 1.1 X 200 X 2850=438.9 kN v 0.2 fcbh0=0.2 X 9.6 X 200 X 2850=1094 kN 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 心 50.3 Vcs=0.7ftbh 1.25 fyv h0 =0.7 1.1 200 2850 1.25 210 2850

24、s 200 =438.9+188.2=627.1kN KV=1.25 X 394.8=493.5kN 按计算丌需要设置弯起钢筋，为安全起见按构造每端弯起 2 20的纵筋。 (6 )抗裂验算 钢筋的弹性模量 Es=2.0 X 105N/mm2，混凝土的弹性模量 Ec=3.00 X 104N/mm2，按倒T形截面进行验算，如图 5 - 7所示。 6 2.17 10 二 2073.8(mm)bh2 (bf -b)hf(h - :EAA) A0 400 29502 2 (3600 - 400) 300 (2950 竽询 3768 2850 400 3600 I by； bf(h-y。)3 (bf -

25、b)(h - y - hf )3 A (h y )2 Io EAs(ho-y) 3 3 3 3 3 400 2073.8 3600 (2950 -2073.8) = - r - 3 3 3 (3600 -400)(2950 -2073.8 -300) 2 6.67 3768 (2850 -2073.8) W0=I0/ ( h- y0) =1.8 X 1012/( 2950 - 2073.8) =2.05 X 109mm3 根据水工混凝土结构设计规范选取 丫 m值。查得丫 m=1.55,根据h值的丌同应对丫 m值进行修正。 壮 300 300 m =(0.7 ) 1.55 =(0.7 ) 1.55 =1.24 h 2950 侧墙承受荷载标准值产生的弯矩为： 2 2 Mk =2 (、gi、 qjk)l。/8 =2 k g6k g7k 5