渡槽结构计算书

1.工程概况 12.槽身纵向内力计算及配筋计算 2(1)荷载计算 2(2)内力计算 4(3)正截面的配筋计算 5(4)斜截面强度计算 6(5)槽身纵向抗裂验算 73.槽身横向内力计算及配筋计算 8(1)底板的结构计算 (2)渡槽上顶边及悬挑部分的结构计算 (3)侧墙的结构计算 (4)基地正应力验算 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。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。根据规划方案中拟定，渡槽的设计标准为4级可变荷载分项系数γa=1.20,结构系数为γ=1.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：(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：图2—2槽身纵向计算简图(单位：cm)计算长度1=1,+a=6.9+0.8=7.7(m)所以计算长度取为7.25m跨端剪力设计值(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,ho=2.3-0.08=2.22(m),r₄=1.2。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M——截面极限弯矩值；f——混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土选用C25,则fe=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；f;——钢筋抗拉强度设计值；A,——受拉区纵向钢筋截面面积；将ξ=x/h₀代入式(2—4)、(2—5),并令a,=ξ(1-0.5ξ),则有根据以上各式，计算侧墙的钢筋面积如下：选4虫20+6虫25As=1257+2945=4202(mm²)(4)斜截面强度计算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。同时沿墙高布置虫10@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e,最大拉应力达到混凝土抗拉强度f。钢筋混凝土构件的抗裂验算公式如下：式中a——混凝土拉应力极限系数，对荷载效应的短期组合a取为0.85;对荷载效应的长期组合，a取为0.70;W₀——换算截面A₀对受拉边缘的弹性抵抗距；yo——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；fx——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E=2.8×10'N/mm²,根据《水工混凝土结构设计规范》,选取γm值。由b/b>2,h/h<0.2,查得γm=1.40,在ym值附表中指出，根据h值的不同应对ym值进行修正。短期组合的跨中弯矩值长期组合的跨中弯矩值(人群荷载的准永久系数p=0)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Q,其差值△Q与荷载q维持平衡。△Q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。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1₁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，根据条件可得以上各式中y——水的重度；yp——钢筋混凝土的重度；跨中跨中跨中跨中弯距(KN.m)0按照底板中部弯矩配筋，采用c25砼，fcm=12.5N/mm根凝土结构》,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,取单宽计算选用I级钢筋，则fe=210N/mm²,计算弯矩最大位置的配筋量：根据以上各式，计算底板的钢筋面积如下：选①10@125As-628(mm²)(2)渡槽上顶边及悬挑部分的结构计算渡槽顶部两侧壁水平挑出1.25m,并在顺行车方向每个两米设置一加劲肋，维持悬挑板侧向稳定，顶壁厚30cm。按照悬臂根部最大弯矩计算配筋，采用c25砼，fcm=12.5N/mm根据《水工钢筋混凝土结构》,板厚300mm,受力钢筋间距取为100mm,具体配筋计算如下：a=a’=30mm,h₀=300-40=260mm,选用Ⅱ级钢筋，则fe=310N/mm²,计算弯矩最大位置的配筋量：M=131.86kN.m,N=143.根据以上各式，计算钢筋面积如下：选虫20@140A₅=2244(mm²)(3)侧墙的结构计算由于侧墙的受力为不均匀荷载，故按最大值的匀布荷载进行配筋，其结果更安全。①侧墙与肋所构成的T形梁的配筋计算由于侧墙与肋所构成的T形截面梁，翼缘受拉不考虑其抗弯作用，故可简化成矩形进行配筋计算。不考虑纵向弯矩的影响。故取偏心距为实际值e₀=58.3mm。,取ζ=1.0判断大小偏心，因为ηe=1.035×58.3=60mm<0.3h₀=0.3×810=243mm所以，按小偏心受压构件计算。按最小配筋率计算As,pm=0.2%,所以A₅=pminbh₀=0.2%×200×810=32选用2φ10,As′=157mm²斜截面受剪承载力计算：故截面尺寸满足抗剪要求。故可不进行斜截面受剪承载力计算，而按构造要求配置箍筋选φ6@200钢筋抗裂验算：一般情况需按荷载效应的短期组合及长期组合分别验算，本设计因为是粗略计算，且可变荷载非常小，故只按荷载效应的长期组合进行抗裂验算。抗裂演算的对象为T形截面梁。基本数据：E=2.0×10°N/mm²,E=2.0×换算截面面积换算截面的重心至受拉边缘的距离换算截面对其重心的惯性矩经过以上的验算可知，侧墙肋的配筋满足抗裂要求。②底板与肋所构成的T形截面梁的结构计算根据底板的内力图，选取两组内力按偏心受拉构件进行结构计算。由于底板与肋所构成的T形截面梁，翼缘受拉不起抵抗弯矩的作用，故可简化成矩形截面进行配筋计算。l₀/h=2300÷400=5.75<8,故不需考虑纵向弯曲的影响。取ζ₁=1.0。故取偏心距e₀=704mm判断大小偏心，因为ne₀=1.0132×1304=713.3(mm),构件计算配筋。计算A′及A:所以按大偏心受拉对于Ⅱ级钢筋，α=0.396选用2φ10,A.=157mm²。(偏心受拉构件根据《水工钢筋混凝土结构》不需考虑pmin的限制。选用2虫8,As=101(mm²)在此组内力组合作用下，肋的外侧受拉，所以必须通过配筋计算来保证肋外侧的受拉强度。计算截面为T形，受拉翼缘宽度br′=2000mm,高度h'重心轴到受拉边缘的距离为故按大偏心计算。e=e₀+y-a=484.9+281.8-40对于Ⅱ级钢筋，α=0.396换算截面面积Ao=bh+(b₁-b)h₁+αgA₂+agA。’换算截面对其重心的惯性矩经过上述计算可验证所配钢筋混凝土截面满足抗裂要求。按材料力学偏心受压公式，上下边缘正应力0、0y为式中≥W——单位宽度上全部荷载的铅直力总和；≥M——单位宽度上计算截面上全部荷载对于计算截面形心的力矩总和，以使上游面产生正压应力为正；L——计算截面沿渡槽方向的长度。取边墩与土基相接触的截面为计算对象：≥W=G₁+G₂+G₈=180.2×7.25+1.2×174.6+25×