课程设计完整版说明书钢筋混凝土

第一章 基本设计资料一、工作桥的设计内容工作桥及刚架设计，包括结构尺寸选择及配筋设计两个方面，这两个方面又包括四个内容：活动铺板、横梁与机墩、纵梁、钢架。二、工作桥的设计资料（一）、工作桥桥面高程为 ▽31.35m（二）、闸墩顶高程▽24.0m（三）、五孔闸，每孔净宽 7.0m，中墩宽度1.0m，边墩宽度0.9m（四）、平板闸门，自重 200KN（五）、采用QPQ-2×160KN型启闭机，每台自重 35KN（六）、闸门吊点中心距 5.720m（七）、荷载1. 人群荷载：2.5KN/m2. 栏杆重： 1.5KN/m3. 每个绳鼓重：6.54KN（着地面积350×350mm）4. 施工荷载： 4.0KN/m25. 基本风压： 0.4KN/m（八）、建筑物等级3级（九）、环境条件二类（十）、建筑材料混凝土：C30钢筋：HRB4001三、总体布置图机墩活动铺板纵梁图1-1工作桥结构图第二章 拟定工作桥尺寸一、工作桥纵向布置（一）、工作桥长度为便于安装，工桥桥长度 =两闸墩中心线距离－20～30mm＝7000＋500＋500－20＝7980mm但计算时工作桥长度仍用 8000mm计。图1-2工作桥纵向布置俯视图（二）、横梁2位置为简化计算，我们将地螺栓安装在横梁与纵梁相交处， 不考虑其偏移。横梁尺寸初步拟定为高：500mm；宽：250mm.横梁上面的机敦取高：400mm；宽：250mm.活动铺板为减轻吊装重量，面板做成活动铺板，简支在纵梁上。（1）、活动铺板长度计算.吊点中心距=4.02+0.04×43=5740mm.吊点间铺板长度 =[5740-(1350-638) ×2]÷6=719.33mm铺板长度取：650mm..桥两边铺板长度=5740+638×2+650×6=10916mm>8000mm桥两边铺板长度取 570mm,满足要求。因此活动铺板选用：中间板宽： 650mm；长度：1300+2*80=1460mm；高度：80mm。 中间共六块面板。桥两边再一边两块板。总的横向布置图及个尺寸如图所示：图1-3总的横向布置图3二、工作桥横向布置（一）、纵梁尺寸高度：800mm； 宽度：300mm。（二）、悬臂板尺寸高度：端部取100mm，根部取200mm；宽度：600mm尺寸如图所示：图1-4 悬臂板尺寸图三、刚架布置（一）、刚架高度计算用的高度H=32.15－24.0－h实际高度实际高度为H＋H1，其中：H1为柱插入杯口的高度。（1）.H1需满足.大体为1.2～0.8倍柱长边尺寸。.大于0.05H。（2）.实际高度H=32.15－24.0－0.8=7.35m H ＋H1=7.35+0.5=7.85m4图1-5 刚架尺寸图第二章 结构设计一、面板配筋设计（一）、活动铺板图2-1 活动铺板布置图安装检修工况(1).荷载计算.板自重 g k=0.08×0.65×25=1.3kN/mg= γGgk=1.05×1.3=1.365kN/m.一个绳鼓重 Gk 6.54KN G γGGk 6.54 1.05 6.867KN.施工荷载 q=1.2 ×4=4.8KN/m其中桥面活载不考虑。5.计算简图和内力计算.尺寸计算l0lna1300801380mml0lnh1300801380mml01.1ln1.113001430mm因此计算跨度取 1380mm图2-2计算内力受力简图.跨中弯矩1Gl0121211212M48gl08ql046.541.3881.3441.3884.81.383.718KNm正常使用情况，持久状况(1).荷载.板自重gk＝bh＝0.08×0.65×25＝1.3KN/mg＝Ggk＝1.05×1.43＝1.365KN/m.人群荷载qGqkb1.22.50.651.95KN/m(2).跨中弯矩1q）l211.95)1.3820.789KN/mM（g0(1.36588从以上两种状态可知，安装工况下的弯矩最大，取大值进行计算。6(3).配筋计算：查表得c=25mm(二类环境)，估计钢筋直径为 d=10mm,acd30mm,h0h-a50mm2查表得k=1.2,采用C30混凝土,fc=14.3N/mm-2,活动铺板用HRB335的y,sKM1.23.7181060.192钢筋,f222=300N/mm，fcbh014.3650501-1-2s0.2150.85b0.468Asfcbh014.36500.215502fy300333.293mm/bh0333.293As6501.03min0.15502查表知应选用6Φ8（As=302mm），在受力钢筋内侧布置与受力钢筋垂直的分布钢筋，按要求取 Φ6@250。两边铺板荷载及内力计算两边铺板 b=570mmh=80mm 荷载及内力计算同中间铺板.板自重:gk＝bh ＝g= Ggk.一个绳鼓重： G GGk 1.05 6.54 6.867KN.人群荷载： qk=2.5 0.57 1.425KN/mq=gk=1.2 1.425 1.71KN/m简支实心板，绳鼓放在板中间M1012111.1971.3822.655KNmGlgl046.871.384887正常使用工况，持久状况(1). 荷载.板自重g=1.344KN/m.人群荷载q=1.92KN/m内力计算M1（gq）l21(1.3441.92)1.3820.777KN/m808取安装检修工况与正常使用工况中较大内力进行配筋计算M=2.655KN·m按单筋截面计算sKM1.22.6551060.15622fcbh014.3570501-1-2s0.1710.85b0.468Asfcbh014.35700.17150232.5mm2bh0.152fy64050=48mm300min02受力筋选配6C8(As=302mm)配筋图如图所示：图2-3铺板配筋图8二、悬臂板绳鼓图2-4绳鼓位置图 图2-5 根部悬臂板受力图取１ｍ板宽计算，由根部最大弯矩计算板的钢筋用量。（一）、安装检修工况、荷载与弯矩计算（1）.自重g1k h1 0.1 25 2.5KN/mg2k h2 0.2 25 5KN/m这里不计人群荷载对根部产生的弯矩M0.5gl2(gg)l2/61G1kG2k1kM10.51.052.50.521.05(5-2.5)0.52/60.4375KNm（2）.栏杆重P1.05P1.575KNP1.05P1.575KN1K1K栏杆对根部产生的弯矩M Pl 1.05 1.5 0.5 0.7875KN m2 G1k(3).绳鼓重将集中力放置离纵梁最远处 ,如图所示。9图2-6绳鼓集中力放置取c为绳鼓集中力P到悬臂根部的距离c=500-350/2=325,a=350为绳鼓的着地面边长，则P对根部的弯矩为 Pc=6.54×0.325=2.1255，由宽度为b=a+2c的板带承受，绳鼓为永久荷载，分项系数为1.05则其对根部产生的弯矩：MP/(a2c)1.056.540.325m2.232KN3Gc0.3520.325总弯矩：MMMM0.43750.78752.2323.457KNm123（二）、正常使用情况，持久状况荷载与弯矩计算（1）.自重g1k h1 0.1 25 2.5KN/mg2k h2 0.2 25 5KN/m对根部产生的弯矩：M0.5gl2(g2k-g1k)l2/61G1kGM0.51.052.50.521.05(5-2.5)0.52/610.4375KNm(2). 栏杆重1.5KN/m3k10栏杆对根部产生的弯矩：M Pl 1.05 1.5 0.5 0.7875KN m2 G3k(3).人群荷载q1.22.513.0KN/m人群荷载产生的弯矩：M3123.00.52ql00.375KNm22总弯矩：MMMM0.43750.78750.3751.65KNm123从以上状态可知，安装工况下的弯矩大，取大值进行算。即M=3.457KN配筋计算2只计算正截面，采用 HRB335钢筋，查表得：fy=300N/mm受力筋：估计钢筋直径为d=10mm,acd30mm2h0h-a200-30170mmsKM1.23.4751060.016822fcbh014.36001701-1-2s0.0050.85b0.468Asfcbh014.36000.0051702fy30024.31mm2又因为，规定中说，悬臂板的受力钢筋每米不少于 3Φ8（As=151mm）则悬臂板的配筋就取Φ8@200HRB335的钢筋来布置。分布钢筋按要求取，在受力钢筋内侧布置与受力钢筋垂直的分布钢筋直径不小于6mm间距不大于300按要求取Φ6@200来布置。悬臂板配筋图如图所示：11图2-7悬臂板配筋图三、横梁横梁与纵梁浇筑在一起，计算弯矩的时候按简支结构计算，横梁计算跨径：l0=1300+400=1700或l0=1.05×1300=1365mm，计算跨径按1365mm计（一）.荷载计算横梁自重g1 500 250 25 1.05 3.28KN/m机墩自重g2 400 250 25 1.05 2.63KN/m地螺栓传来的设计力： 1.1Q1=1.1×56.12=61.73kN/m1.1Q 4=1.1×76.13=83.74kN/m（二）.计算简图及内力计算为简化计算，使螺栓正好安装在横梁与纵梁相交处。则启闭机对横梁不产生弯矩。考虑到启闭机中心与横梁中心不重合， 我们对计算弯矩取k=1.2的放大系数。横梁实际为半固定状态，精确计算因采用有限单元法。 工程简化：12先按简支梁计算，得跨中弯矩 M0，实际梁的支座负弯矩=0.7M0，跨中正弯矩=0.7M022图2-8横梁受力示意图图2-9横梁弯矩图M1（g1g）l21(3.282.625)1.3652=1.375KNm08208支座弯矩较大，取 0.7M0进行计算，最终上下截面配置相同的钢筋。M 0.7 1.2 M0 0.7 1.2 1.375 1.16KN mc=35mm（二类环境），估计钢筋直径为 d=20mm,acd45mm,h0h-a500-45455mm2sKM1.21.161060.0015622fcbh014.32504551-1-2s0.00150.85b0.468Afcbh14.32500.00156455208.139mmsfy300As/bh08.1390.00720.20250455min取ρmin的钢筋进行配置Asminbh020.2%250455227.5mm支座负弯矩配筋相同，通常布置如下：由于hw>450mm设计构造腰筋，13每侧不少于0.1%bhw=0.1%*250*455=113.75mm查表得，受力筋取 22Φ14（As=308mm）按规定取直径为 6mm,间距200mm的双肢箍筋，横梁上下布置相同的钢筋。配筋图如图：图2-10 横梁配筋图.纵梁配筋计算取受力大的钢筋进行计算，另一根配筋与之相同。（一）.荷载计算恒载（1）.均布荷载g包括：纵梁自重、一边栏杆重、一半面板重.纵梁自重标准值：g1k250.30.86KN/m.一边栏杆重标准值：g2k1.5KNm.一半面板重标准值g3k(80650100200600)2510-63.55KN/m2均布荷载设计值：ggk1.05(61.53.55)11.60KN/m(2). 集中荷载G14.一半横梁自重：G1k1300-950025025102.03KN2.一半机墩重：G2k16604002502510-92.075KN2GGGKG(G1kG2k)1.05（2.032.075）4.31KN可变荷载(1).分布荷载q人群荷载：取一半桥面的人群荷载。qk2.51.353.375KN/mqGqk1.23.3754.05KN/m（2）.集中荷载P直接作用于纵梁上的启门力通过横梁传递的启门力，求出横梁的反力，作用于在纵梁上。G1=1.1Q1=1.1×56.12=61.73kN/mG2=1.1Q4=1.1×76.13=83.74kN/mGG61.734.3166.04KNGG83.744.3188.05KN12图2-11 纵梁示意图（二）.内力计算计算跨径ln L 2C b 8000 300 2 500 6900mm15l0lna69005007400mml01.05ln1.0570007350mm计算跨径按7350mm计，纵梁受力如图所示图2-12 纵梁受力示意图LBC73505720638150327mm222lab32710501377mm弯矩设计值为其弯矩最大值在跨中M1(gq)l2(GP)0.237(G2P)1.377801121（11.64.05）7.35266.040.32788.051.3778248.5KNm考虑次梁并不是对称的T型梁，在最大弯矩值下考虑1.1的放大系数。M1.1248.5273.37KNm配筋2纵向钢筋配置HRB400的钢筋，查表fy 360KN/mm估计配置双层钢筋， a 70mm h0 h-a 730mm确定翼缘计算宽度'100200hf150mm(平均)216纵梁自重：是独立T型梁/l0//bf32450mmbfb12hf2100mm上述宽度均大于翼缘的实有宽度（800mm），取b'f800mmKM1.2273.37328.05KNmfcb/fh/f(h0-h/)14.3800150(730-1501123.98KNmf)22''h'KMf)属于第一类T型梁fcbfhf(h0-2sKM328.051060.0538'22fcbfh014.38007301-1-2s0.0560.85b0.468Asfcbh014.38000.0567302fy3601299.08mm预计配置5C8（As1272mm2）的HRB400的受力钢筋。横向全梁拉通布置。（三）、抗剪计算1、支座边缘剪力设计值：V1（GQ）（GQ）(g+q)l023414.05)7.3566.0488.05211.6KN(11.622、截面尺寸验算hw730-1502hw5804.0580mmb1.93300170.25fcbh0 0.2514.3360730 939.51KN KV 1.2211.6253.92KN截面尺寸满足抗剪要求3、抗剪腹筋计算箍筋采用HRB235钢筋V0.7ftbh00.71.43300730219.22KNKV253.92KNc应由计算确定腹筋AsvKV-0.7ftbh0253.92-219.220.181mms1.25fyh01.25210730Asv0.181s36.2mm2选用双肢箍筋，直径φ8（Asv2101mm）则ρsv=Asv/bs=101/(300×200)=0.168%>ρsvmin=0.15%满足最小配筋率要求Vc+Vsv=0.7ftbh1.25fyvAsvh0s00.71.433007301.25210101200730315.99KNKV253.92不需要配弯起筋101200smax250mm,满足最小配筋s422mm,取s0.239率要求,最后选配双肢φ8@200HRB235箍筋。考虑到箍筋的绑扎固定，我们在纵梁上缘配置两根架立钢筋，直径按规范取的 φ12的HRB235钢筋，纵梁高大于 450，在中部布置两根腰筋，直径取 12。整个纵梁配筋图如图所示18图2-13纵梁配筋横梁处附近钢筋计算图2-14横梁钢筋布置图AsvdF88.171032fyvsin2100.707593mm选配3φ16五、吊装验算预埋吊环，吊装工作桥。吊点取 0.2L0处。取工作桥长度为 8m。（一）.荷载计算分布荷载(1).纵梁自重g1 bh 25 0.8 0.3 6KN/m(2).悬臂梁自重gbh251(100200)60010-62.25KN/m22(3). 总分布荷载19g (g1 g2) 1.05 (6 2.25) 8.66KN/m集中荷载(1).一半横梁自重1300GK5002502522.03KN(2).总集中荷载GGK1.052.032.13KN横梁受力相等，则：GG2.13KN12图2-15横梁受力示意图配筋计算FF2Ggl8.66822.1335.49KNAB122KV1.235.4942.58KNV253.92KN,Ac截面配筋满足抗剪要求M1g0.2l2GlbcA2118.661.622.130.37211.88KNm2KM1.211.8814.25KNmAfb/h/(h0-h/f)14.3800150(730-150)1123.98KNmcff2220//(h0h/fKMfcbfhf-2)所以属于第一种T型截面,支座处截面验算:KM1.211.86sA100.0023'214.38002fcbfh07301-1-2s0.00250.85b0.468fcbh014.38000.00257302Asfy36069.68mm根据图进行跨中截面验算 :图2-16横梁跨中截面受力示意图M1422.13(40.327)2.13(41.377)35.49(41.6)5.102KN.m8.662即方向与假设的相反sKM1.25.1021060.001'214.38002fcbfh07301-1-2s0.00150.85b0.468fcbh014.38000.001573022Asfy36034.8mm2439mm21所配钢筋面积小于纵梁所配钢筋面积，满足要求。六、吊环计算：图2-17 吊装示意图工作桥为整体式，由 2根纵梁、6根横梁和悬臂梁组成。（一）、自重标准值GK2（0.80.38）4（0.50.251.3）2（0.150.68）25(3.84 0.65 1.44) 25 148.25KN（二）。吊环的选择每个吊环按2个截面计算,4个吊环按3个计算TGGK1.05148.560.02KN3Sin30.866T60.022s46.750N/mm2As234.8AST600.2mm21002选用1φ28(AS=615.8mm)七、刚架横向计算（一）、荷载计算水平荷载22（1）.工作桥风压力A0.8HL0.8(0.80.41.08)814.592m2T0Asz0A1.30.90.414.5926.83KN刚架立柱上风压力A主=0.4×7.35=2.94m2T立Asz0A1.30.90.42.941.38KN(3).闸门上风压力T闸Asz0A1.30.90.47.3576.02KN4由等效条件得水平荷载为：T=T/1.（2T+T+1T）=1.2（6.83+6.02+1.381)15.84KN110闸4立4T/1T+2T11.38+26.02=12.73KN22立闸2T=T/1.（21T+2T）1.（211.38+26.02）=15.276KN222立闸2垂直荷载1）工作桥自重包括：纵梁、横梁、机墩、栏杆、活动铺板、悬壁板。23图2-18 钢架受力示意图启闭机和闸门自重P（[0.80.38）2（0.50.251.3）2（0.40.251.3）40.651.30.08+40.641.30.08)(0.50.138)25+（1.38）]1.05104.41KNP标(200235)Q3Q4270132.24167KNQQQQ213.871234P/ P标 1.05 167 175.35KN4.作用于工作桥上的风压力形成的方向相反、数值相等的 P''H0.40.81.082.28m,横梁间距S=1.3+20.15=1.6mP''TH/S6.830.80.41.08/1.64.87KN设022刚架自重转化成结点力P1和P2P[0.47.35250.40.4125]1.0517.95KN0.41.2122P20.40.8[0.20.80.420.20.4(7.35/40.4)0.40.4]1.05258.98KNT1=15.84KNT2=15.276KN立柱自重：P1=17.95KNP2=8.98KN工作桥自重：P=104.41KN启闭机自重：P/=175.35KNP合右=P1+P/+P//=198.17KNP合左=P1+P/-P//=188.43KNEA2.81070.164.510624EI2.81070.40.435.6104127.结构力学求解器求解图2-19钢架弯矩图 图2-20钢架轴力图1）横梁横梁内力轴力较小，按受弯构件配筋取Mmax=37.99KNmb=250mm0h=455mm.配筋计算s=KM1.237.990.06222fcbh014.32504551-1-2s0.0640.85b0.468fcbh014.32500.0644552Asfy360289.4mmAs 289.4 0.549bh0 250 4552所以选4C10（AS=314mm）25.配筋图图2-21 钢架横梁配筋图立柱.配筋计算Mmax32.57KNmN47.48KNl01/2(Hh)0.5(7.350.4)3.475ml03.4758.688,0.4he0Mmax32.57106681.7mmh0355/3011.8mmN47.7810330故按实心偏距计算e0681.7mm10.5fcA0.514.340040020.1＞1取11KN1.247.48103l08.68＜1521h1l021e121.0280h1400h0e681.71.028700.8mm0.3h0106.5mm,为大偏心受压,压构0件计算26KN1.247.481030.518fcbh00.028＜b14.3400355X=ζh0=0.028×355=9,94mm＜2a=90mme/=ηe0－AsA'KNe1.244.78103545.78fy(h0a)360(35545)262.8mm2As＜ρminbh0=0.20%×400×355=284mm∴按最小配筋率配筋选用4C10（As=As'=314mm2）.配筋图图2-22钢架立柱配筋图横梁M=24.605KN.msKM1.224.6051060.041'22fcbfh014.34003551-1-2s0.0410.85b0.46827Asfcbh014.34000.0413552fy360231.3mm上下各5C8,AS2236mmM=15.75KN.msKM1.215.751060.026'214.34002fcbfh03551-1-2s0.0250.85b0.468Asfcbh014.34000.0253552fy360142.8mm上下选6C6AS170mm2配筋图和立柱一样只不过刚劲选用： 6C6（二）纵向计算1.一孔闸门刚开启,另一孔未开启l01.5H1.57.3511.025m（1）.荷载计算与内力计算1未开启孔PP1P//2Q/21.05175.36351.05110.439KN启22P2开启孔P2P1Q3Q41.2431.3517.9556.11576.12519.44169.3KN刚架自重作用于立柱根部28P