钢筋混凝土课程设计B5

实用标准文案大全基本资料设计课题某排涝闸上装配式钢筋混凝土工作桥设计资料排涝扎示意图工作桥桥面高程31.4米。闸墩顶高程24.0米。该闸共五孔，每孔净宽7米。中墩高度1米，边墩宽度0.9米。闸门采用钢丝网水泥波形面板和钢筋混凝土梁组成的平面闸门，闸门自重200KN。启闭设备采用五台绳鼓式启闭机，启门力320KN。每台启闭机重量35KN，启闭机形式及主要尺寸见参考资料。闸门吊点中心位置见参考资料。吊点中心距离4.75米。荷载：人群荷载2.5KN/m2，栏杆重1.5KN/m2，安装荷载，每个绳鼓重6.54KN，施工荷载4KN/m2，水闸所在地区的基本风压W0=0.4KN/m2，钢筋混凝土重力密度25KN/m2，荷载分项系数不变荷载rG=1.05，可变荷载rQ=1.20，启门力属于可控的可变荷载rQ=1.10，水闸所在地区为地震低烈度区，可以不考虑地震荷载，但应注意工作桥梁的支点构造，以增强抗震能力。吊装机械的最大起重量250KN。建筑物级别为3级。结构环境条件类别二类。建筑材料：钢筋：梁柱受力筋为Ⅱ级钢，板受力筋为Ⅰ级钢，分布筋和钢箍为Ⅰ级钢筋。混凝土：强度等级C25.规范。水工钢筋混凝土结构设计规范。设计要求学生应在规定的时间内，完成下列成果：设计计算书一份。包括：设计资料；结构布置简图与扼要说明；桥面板、横梁、纵梁和支架的计算；材料用量表。施工详图一张。包括：工作桥立面和平面布置；桥面板、横梁、纵梁和钢架配筋等。工作桥的结构布置和尺寸工作桥的平面布置工作桥长度：为便于安装工作桥长度=两闸墩中心线距离—20=7000+1000-20=7980mm但是计算时工作桥长度仍用8000mm计算。工作桥宽度：活动板长1395mm，纵梁梁肋宽250mm，翼缘长度500mm，所以工作桥总宽度为2735mm。横梁和机墩为一体：长1735mm,宽300mm，高400mm。活动板尺寸：长1395mm，宽1000mm，厚50mm。平面图如下：工作桥的横截面布置纵梁尺寸：高1000mm，梁肋宽250mm，翼缘长度500mm，翼缘厚度初始厚度80mm，根部厚度150mm。纵梁尺寸如图：工作桥钢架布置钢架高7米。配筋计算活动板的配筋基本材料:桥面板荷载除了自身重力外还有人群分布荷载以及安装荷载。活动铺板是以两纵梁为支座的单跨简支板。由铺跨中的最大弯矩，按单筋受弯构件正截面强度计算决定受力钢筋用量。悬臂版中的受力钢筋布置在板顶面，每米至少3Ф8，其间距最好与纵梁钢筋箍筋间距相协调，直径可用两种，分布钢筋亦用Ф6间距可300mm。在板中，垂直受力的钢筋方向还要布置分布钢筋。分布钢筋作用是将荷载均匀的传布给受力钢筋，同时在施工中用以固定受力钢筋，并起到抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。每米板宽中分布钢筋的截面面积不少于受力钢筋截面面积的15%；参数选择及板面荷载：人群荷载：2.5KN/m2，栏杆重1.5KN/m2，施工荷载4KN/m2，钢筋混凝土重力密度r=25KN/m2，不可变荷载分项系数rG=1.05，可变荷载rQ=1.20，结构系数rd=1.20，设计状况系数为1，结构重要性系数r0=0.9梁自重：g=rGbhr=1.05*0.05*1*25=2.2KN/M人群荷载：q1=rqb*2.5=1.2*1*2.5=3KN/M施工荷载：q2=rqb*4=1.2*1*4=4.8KN/M配筋要求：M=r0Ψ[18（g+q1+q2）l02=0.9*1*(2.2+3+4.8)*1.3952/8=2.2KN*MαS=（rdM）/(fcbh02)=1.2*2.2*1000000=0.132ξ=1-(1-2*αS)1/2=0.142AS=(fcbhoξ)/fy=(12.5*0.142*1000*40)/310=229.2mm2ρ1=AS/bh0=0.573%＞0.15%配筋率大于最小配筋率，且在板的经济配筋率之间所以可行。取7Ф6.5（232mm2）配筋分布钢筋ρmin=15%*229.2=34.38mm2取5Ф6（141mm2）配分布钢筋钢筋用量：直径（mm）数量（根）单位质量（Kg/m）长度（m）总量(kg)活动板6.57*80.261.39520.365*80.22218.88合计（kg）29.18纵梁翼缘的配筋计算纵梁的翼缘的厚度在悬臂端一般为80-100mm，在悬臂根部梁肋处则加厚至150-200mm，悬臂的宽度一般为400-700mm。悬臂板中的受力钢筋布置在板顶面，每米至少3Ф8，其间距与纵梁箍筋间距相协调，直径可用两种，分布钢筋亦用Ф6间距可300mm。1、人群荷载：2.5KN/m2，栏杆重1.5KN/m2，施工荷载4KN/m2，钢筋混凝土重力密度r=25KN/m2，不可变荷载分项系数rG=1.05，可变荷载rQ=1.20，结构系数rd=1.20，设计状况系数为1，结构重要性系数r0=0.9梁翼缘自重：g=rG[（h1+h2）L/2]rb/L=1.05*0.0575*8*25/0.5=24.15KN/M人群荷载：q1=rqb*2.5=1.2*8*2.5=24KN/M施工荷载：q2=rqb*4=1.2*8*4=38.4KN/M栏杆荷载：q3=rGb*1.5=1.05*8*1.5=12.6KN/M配筋计算M=r0Ψ[(g+q1+q2+q3)l2/2]=0.9*1*99.15*0.52/2=11.2KN*MαS=rdM/(fcbho2)=1.2*11.2*1000*1000/(12.5*8000*602)=0.037ξ=1-(1-2αs)1/2=0.038AS=fcξbh0/fy=12.5*0.038*8000*60/310=736.6mm2ρ=As/bh0=736.6/(8000*60)=0.15%=ρmin翼缘单位宽度取5Ф5（99mm2）配筋分布钢筋取4Ф6（113mm2）配筋钢筋用量直径（mm）数量长度（MM）单位重量（KG/M）总量(KG)翼缘55*87500.1544.626480000.2227.104总计(4.62+7.104)*2=23.448机墩横梁配筋计算机墩横梁除了自身重量荷载外还受到启闭机给予的荷载。机墩横梁以两根纵梁为支座，计算跨度取为梁肋中心线之间的距离，横梁两端实际为半固定状态，为简化计算起见，横梁的跨中和支座弯矩可按简支梁跨中弯矩的0.7倍计算。根据跨中与支座的弯矩值分别配置连根直径不小于12mm的直钢筋。一般情况横梁不必计算配置抗剪钢筋，可按构造要求配置直径Ф6或Ф8间距为150-200的双支箍筋。取横梁长1735mm，计算长度1485mm，宽度300mm，高度400mm。参数及其荷载机墩横梁自重g=rGbhr=1.05*0.3*0.4*25=3.14KN/M启闭机荷载q=rQQ/L=1.2*(17.5+80)/1.485=78.8KN/M配筋计算M=r0Ψ(g+q)l2/8=0.9*1*81.94*1.4852/8=20.32KN*MAS=rdM/(fcbho2)=1.2*20.32*1000*1000/(12.5*300*3702)=0.047ξ=1-(1-2αs)1/2=0.049AS=fcξbh0/fy=12.5*0.049*300*370/310=219mm2ρ=0.2%＞0.15%机墩横梁取4Ф10（314mm2）配筋箍筋按照构造要求取Ф8@200钢筋用量机墩横梁直径（mm）数量长度（m）单位质量（kg/m）总量(kg)纵筋108*41.7350.61734.3箍筋87*40.60.3956.636总计40.936纵梁配筋计算作用在纵梁上的荷载可分为两部分：恒载。包括纵梁自重、桥面板重。机墩横梁、启闭机自重的集中荷载。活荷载。启闭机启动时给予纵梁的集中启门力。人群分布与施工荷载。根据启门力的分布情况，为安全起见，取两根纵梁中受力大的一根进行计算，然后两根纵梁配置相同的钢筋。对于简支纵梁，除了集中荷载外，只需将所有均布荷载加载在梁上，即可求得其最不利的内力。在设计时先按受弯构件进行正截面的强度计算，确定纵向钢筋的用量。同时，还需进行斜截面刚度计算，确定横向钢筋的用量。此外，尚应验算挠度及裂缝的开展宽度。荷载人群荷载q1=rQb1r=1.2*1.485*2.5=4.455KN/M施工荷载q2=rQb1*4=7.128KN/M自重荷载g1=rG(11+0.25*1*8*25)/8=8.3KN/M桥面板自重荷载g2=rG(0.05*1*1.375*25)=1.9KN/M机墩传递的集中荷载(按照最大值计算)Q=（rGQ1+rQQ2）*35.6%=（1.09*(5.2+17.5)+1.2*80）*35.6%=69.4KN纵筋配筋计算M=r0Ψ[ql2/8+Qa1+Qa2]=0.9*1*[21.783*82/8+69.4*1.137+69.4*2.187]=364.5KN*MrdM=1.2*364.5=437.4KN*Mfcbfhf(h0-hf/2)=12.5*750*80*920=690KN*MrdM＜fcbfhf(h0-hf/2)所以属于第一种情况下的T型梁，按照宽度为750mm的矩形梁计算αS=（rdM）/(fcbh02)=(1.2*364.5*1000*1000)/(12.5*250*9602)=0.152ξ=1-(1-2αs)1/2=0.166AS=fCbh0ξ/fy=1606.5mm2纵梁纵筋取2Ф16（157mm2）和4Ф20（1257mm2）配筋箍筋配筋计算支座边缘截面剪力设计值V=r0Ψ[ql2/2+2Q]=203.3KN截面尺寸复核0.25fCbh0=750KNrdV=247.96KN＜750KN所以，截面尺寸满足抗剪条件初选Ф8@250双肢箍筋，ASV=101mm2VSV=1.25fyvASVh0/s=150.288KNVc=0.07fcbh0=210KNVSV+VC＞rdV所以此箍筋满足抗剪要求由于纵梁高度大于700mm，所以设置腰筋，按照构造规定取2Ф10配腰筋，其拉筋为Ф8@500，纵梁上部架起钢筋2Ф12配筋。钢筋分布与用量直径（mm）数量长度（m/根）单位质量（kg/m）总量（kg）箍筋8322.40.39530.336纵筋20482.4779.0416281.5825.28腰筋10280.6179.872拉筋8160.30.3951.896架起钢筋12280.88814.208总计160.63*2=321.26裂缝的验算查表知对于受弯纵梁构建起Wlim=0.3mmWmax=（30+C+0.07d/ρte）аδsk/ES查表受弯构件中а=2.1主梁标准值在跨中产生弯矩：MK=350KN*MδSK=MK/(0.87*h0*AS)=260.8N/mm2d=22mmρte=As/Ate=1606.5/(2*70*250)=0.0459ES=2*105WMAX=(30+25+0.07*22/0.0459)*2.1*260.8/(2*105)=0.242＜0.3所以裂缝宽度满足要求挠度的验算查表知此类纵梁的挠度限值为l0/400=20MK=350KN*Mρ=AS/bh0=1606.5/(250*960)=0.007аE=ES/EC=7.14hf’=115＜0.2h0=192取hf’=115mmrf’=(bf’-b)hf’/(bho)=0.2.rf=0BS=(0.025+0.28аEρ)(1+0.55rf’)ECbh03=2.68*1014B=0.65BS=1.7*1014.f=(5/45)*(MKL02)/B=9.8＜20所以此构件挠度满足要求吊装验算为了便于桥身吊装，需在每根纵梁的两端预埋吊环。吊位置可设在距端点约0.2L处，以减小吊装高度。在吊装时，吊点截面与跨中截面均为最不利的受力截面，必须对此进行强度验算。为简单起见，可取半个桥身计算。吊装中他所受的荷载为纵梁自重和半跨横梁自重，铺板与栏杆待工作桥吊装就位后再铺设和安置，因而其重量不予以考虑。计算荷载确定后，按双悬臂简支梁计算其内力。由配置在纵梁内的钢筋，验算跨中和支座两个截面是否满足强度要求。在此应指出，实际工程中吊装构建也有不用吊环，而在构件上预留的穿钢丝绳的洞孔，吊装时吊绳穿过洞孔直接捆绑在构件上代替预埋吊环。吊环计算吊环布置及起吊方式如下图：吊环应采用一级钢筋制作，不得使用冷加工钢筋，每个吊环可按照两个截面计算，其抗拉设计安全系数K不得小于4。为了保证吊环的强度，每个吊环所需截面积为AS=KT/(2fy)其中T味一个吊环所受的拉力T=G/(nsinа)，G为工作桥在吊装时的重量，n为吊环个数，а为吊环倾角。根据计算的AS，选择吊环钢筋直径。吊环埋入纵梁内深度不应小于30d，并焊接或绑扎于纵梁钢筋骨架上。.n=4.а=450G=71.9KNT=G/(nsinа)=33.9KNAS=322.9mm2选用直径为16mm的钢筋制作吊环。钢架配筋计算在多孔水闸中，当闸门比较高时，工作桥可支于闸墩顶的钢架上。钢架由立柱与横梁所组成。在现场就地预制成整体，安装时吊立插入闸墩顶部预留的杯形孔内，然后与闸墩加以联接。钢架高度H小于5m时，常采用单层钢架。钢架高度在5m之上时，宜采用双层钢架或者多层钢架。立柱的中心线一般取与工作桥纵梁中心线相重合。立柱纵梁的尺寸常为400-600mm,横向的截面尺寸常用300-500mm。立柱的顶部可加做短悬梁，以增加顶部的支撑长度。短悬臂尺寸：C≥0.5b1，高度h≥b1,倾角θ=300-450。对于双层钢架或者是多层钢架，横梁一般等间距布置。横梁的宽度b2不应超过闸墩门槽颈部的厚度，横梁高度h2常用300-500mm。考虑工作桥和钢架预制安装的误差，工作桥纵梁外侧不宜与立柱外缘平齐，因此可将顶梁柱端部在顺水流方向挑出100-150mm。钢架的计算可分为横向和纵向两个方向。横向计算：立柱和横梁的弯矩和轴力，其剪力一般不大，可不必计算。钢架内力计算出后，立柱可根据偏心受压构件截面承载能力N与M的关系确定取值进行配筋。立柱在横向应采用对称配筋。钢架结构布置图如下：水平荷载：作用在工作桥、立柱和闸门上的风压力风压力计算公式：TK=μSμZW0AT=rQTK工作桥上的风压力T0K=uSuZw0A=1.3*0.9*0.4*0.8*(1+0.3+1.08)*8=7.13KN钢架立柱上的风压力T1K=1.3*0.9*0.4*0.8*0.5*7=1.3KN闸门风压力T2K=1.3*0.9*0.4*0.8*7*8=21KN垂直荷载的计算工作桥纵梁传来的压力P1=452KN作用在工作桥上的风压力形成的方向相反数值相等的力P2=T0H/(2S)=5.7KN钢架自重P3=78.68KN内力计算求钢架弯矩：由弯矩分配法求钢架弯矩分布求钢架轴力配筋计算：根据最不利组合取值如下:作用在下部横梁上两端：Mmax=30.84KN*MN=10.5KN作用在右侧立柱两端：NMAX=546.54KNM1=-22.09KN*MM2=26.12KN*M作用在上部横梁两端：NMIN=7.5KNM=±12.13KN*M下部横梁配筋：аS=rdM/(fcbh02)=0.057ξ=1-(1-2*аs)^1/2=0.059As=fcξbh0/fy=341.7mm2ρs=As/bh0=0.24%＞0.15%满足最小配筋率，选用2Ф16（406mm2）配筋按照构造要求配置10@200双支箍筋上部横梁配筋：аS=rdM/(fcbh02)=0.023ξ=1-(1-2*аs)^1/2=0.023As=fcξbh0/fy=135.2mm2ρs=As/bh0=0.09%＜0.15%所以要按照最小配筋率配筋，即：As=216mm2选用2Ф12（226mm2）配置纵筋。按照构造要求选用10@200配置双支箍筋。立柱配筋计算：弯矩设计值26.12KN*M,轴力设计值为546.54KN.e0=M/N=47mm＞h/30=13.3所以偏心距为47mmζ1=0.5fcA/(raN)=1.9则ζ1=ζ2=1η=2.48ηe0=32.98＜0.3e0=108所以按照小偏心受压构件计算fcаsA0=990KN＞rdN=655.8KN所以按照最小配筋率配置受压钢筋As=0.2%*bh0=360mm2选择2Ф10和2Ф12（383mm2）校验受压区rdN=655.8＜fcA=2200KN为了防止混凝土横向胀裂剥落要设计箍筋，按照构造要求选用10@200双支箍筋，纵向计算：立柱在纵向可视为独立的柱，所受荷载有立柱的重量、横梁重和工作桥纵梁传来的压力，可按照三角形分布考虑。对于中墩上的立柱，计算纵梁传来的作用力和确定立柱的受力状态时，需考虑相邻两闸孔的开启方式。所以要对称配筋。一孔打开闸门，一孔不开闸门时钢架受力最不利：偏心受压构件计算：P1=273.27KNP2=115.67KNM=35.46KN*M.e0=M/N=129.8mm＞h/30=16.7mm故e0=129.8mmζ1=0.5fcA/rdN=3.8,所以取ζ1=1η=1.49因为ηe0=194.2＞0.3*h0=150所以按照大偏心计算。.e=ηe0+h/2=444.2mm对于二级钢筋取аsb=0.396由于rdNe＜fcаsbh02所以按照最小配筋率配置受压钢筋。AS’=0.2%*bh0=368mm2选用2Ф16（402mm2）钢筋配置