水闸、泵站、挡墙结构计算书

-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1水闸、泵站、挡墙结构计算书PAGE目录1水闸配筋及裂缝计算 11.1基本情况 11.1.1主要计算依据规范 11.1.2计算方法 11.1.3主要参数的选取 51.1.4计算软件 61.1.5基本概况 61.2闸室段荷载及内力计算 61.2.1完建无水期 61.2.2检修期 101.3闸室段配筋计算及裂缝宽度验算 141.3.1底板底层 141.3.2底板面层 171.3.3边墩 191.3.4中墩 211.4箱涵段荷载及内力计算 221.4.1完建无水期 221.4.2检修期 261.5箱涵段配筋计算及裂缝宽度验算 261.5.1底板底层 261.5.2底板面层 291.5.3顶板面层 311.5.4顶板底层 341.5.5边墩外侧 362箱涵配筋及裂缝计算 402.1基本情况 402.1.1主要计算依据规范 402.1.2计算方法及计算软件 402.1.3主要参数的选取 402.1.4基本概况 412.2荷载及内力计算 412.2.1完建无水期 422.2.2校核洪水期 472.3配筋计算及裂缝宽度验算 512.3.1底板 512.3.2箱涵边墩 552.3.3箱涵中墩 582.3.4箱涵顶板 583移动泵房配筋及裂缝计算 633.1基本情况 633.1.1主要计算依据规范 633.1.2计算方法及计算软件 633.1.3主要参数的选取 633.1.4基本概况 643.2荷载及内力计算 643.2.1荷载计算 653.2.2内力计算 653.3配筋计算及抗裂验算 673.3.1边墩 673.3.2底板底层 693.3.3底板面层 714水闸扶壁式挡墙配筋及裂缝计算 734.1基本情况 734.1.1主要计算依据规范 734.1.2计算方法及计算软件 734.1.3主要参数的选取 734.1.4基本概况 744.2内力计算 754.2.1内河扶壁挡墙 754.2.2外河扶壁挡墙 784.3配筋计算及裂缝宽度验算 824.3.1内河扶壁挡墙 824.3.2外河扶壁挡墙 912.2.3渗流稳定计算 1191水闸配筋及裂缝计算1.1基本情况1.1.1主要计算依据规范（1）《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）；（2）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；（3）其他相关规程规范。1.1.2计算方法1.1.2结构构件的截面承载力设计值按下式计算：式中：K——承载力安全系数；S——荷载效应组合设计值；R——结构构件的截面承载力设计值。荷载效应组合设计值按下式计算：式中：SG1k——自重、设备等永久荷载标准值产生的荷载效应；SG2k——土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载标准值产生的荷载效应；SQ1k——一般可变荷载标准值产生的荷载效应；SQ2k——可控制其不超出规定限值的可变荷载标准值产生的荷载效应。1.1.2矩形截面或翼缘位于受拉边的倒T形截面受弯构件正截面受弯承载力按下式计算：同时，受压区计算高度x应满足下列要求：式中：K——承载力安全系数；M——弯矩设计值（N·mm）；fc——混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2）；As、As′——纵向受拉、受压钢筋的截面面积（mm2）；fy——钢筋抗拉强度设计值（N/mm2）；fy′——钢筋抗压强度设计值（N/mm2）；h0——截面有效高度（mm），即纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘距离；b——矩形截面的宽度或T形截面的腹板宽度（mm）；as′——受压钢筋合力点至受压区边缘的距离（mm）；ξb——相对界限受压区计算高度；Es——钢筋弹性模量（N/mm2）；xb——界限受压区计算高度（mm）。1.1.2对于受弯构件，在荷载效应标准组合下，抗裂验算应符合：式中：Mk——按荷载标准值计算的弯矩值（N·mm）；αct——混凝土拉应力限制系数，对荷载效应的标准组合，αct可取为0.85；ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值（N/mm2）；γm——截面抵抗矩塑性系数；αE——钢筋弹性模量与混凝土弹性棤的比值，即αE＝Es/Ec；W0——换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩（mm3）,W0=I0/（h-y0）；y0——换算截面重心至受压边缘的距离（mm），参照《水工混凝土设计规范》式7.1.2-3，y0＝（0.5+0.425αEρ）h；I0——换算截面对其重心轴的惯性矩（mm4），参照《水工混凝土设计规范》式7.1.2-4，I0＝（0.0833+0.19αEρ）bh3；h——截面全高（mm）；ρ——纵向受拉钢筋的配筋率，ρ＝As/bh0。1.1.2.4配置带肋钢筋的矩形、T形及I形截面受拉、受弯和偏心受压钢筋砼构件在荷载效应标准组合下的最大裂缝宽度ωmax按下式计算：式中：α——考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数，对受弯和偏心受压构件，取α＝2.1；对偏心受拉构件，取α＝2.4；对轴心受拉构件，取α＝2.7。c——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离（mm），当c>65mm时，取c＝65mm。d——钢筋直径（mm），当钢筋用不同直径时，式中的d改用换算直径4As/u，此处，u为纵向受拉钢筋截面总周长（mm）。ρte——纵向受拉钢筋的有效配筋率，当ρte＝As/Ate，当ρte<0.03时，取ρte＝0.03。Ate——有效受拉混凝土截面面积（mm2），对受弯、偏心受拉及大偏心受压构件，Ate取为其重心与受拉钢筋重心相一致的混凝土面积，即Ate＝2asb，其中as为As重心至截面受拉边缘的距离，b为矩形截面的宽度，对于有翼缘的倒T形及I形截面，b为受拉翼缘宽度；对轴心受拉构件，取Ate为＝2asls，但不大于构件全截面面积，其中as为一侧钢筋重心至截面近边纵的距离，ls为沿截面周边配置的受拉钢筋重心连线的总长度；As——受拉区纵向钢筋截面面积(mm2)，对受弯、偏心受拉及大偏心受压构件，As取受拉区纵向钢筋截面面积；对全截面受拉的偏心受拉构件，As取拉应力较大一侧的钢筋截面面积；对轴心受拉构件，As取全部纵向钢筋截面面积；σsk——按荷载标准值计算的构件纵向受拉钢筋应力（N/mm2）。按荷载标准值计算的构件纵向受拉钢筋应力按下式计算：1轴心受拉构件2受弯构件3大偏心受压构件当时，可取。4偏心受拉构件（矩形截面）对小偏心受拉构件，上式右边括号内取减号，对大偏心受拉构件，取加号。式中：——轴心拉力作用点至纵向受拉钢筋（对全截面受拉的偏心受拉构件，为拉应力较大一侧的钢筋）合力点的距离（mm）；——轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离（mm）；——纵向受拉钢筋合力点至受压区合力点的距离（mm）；——使用阶段的偏心距增大系数；——截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离（mm）；——受压翼缘面积与腹板有效面积的比值，，其中、分别为受压翼缘的宽度、高度（mm），当时，取。1.1.3主要参数的选取参照《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008），水闸闸室配筋计算各主要参数取值如下：（1）结构所处环境类别：本工程位于东江中下游的一级支流——沙河与其支流的汇合口处，水闸工作环境按长期处于淡水水位变化区考虑，属三类环境（表3.1.8）；（2）建筑物级别：3级，根据初步设计报告，本工程水闸主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级，水闸闸室属主要建筑物，因而按3级建筑物考虑；（3）混凝土结构构件的承载力安全系数K：基本组合K＝1.20，偶然组合K＝1.00（表3.2.4），当荷载效应组合由永久荷载控制时，安全系数K增加0.05，本工程水闸自重及设备重、垂直土压力等对结构作用明显，本计算书考虑将安全系数提高0.05，即基本组合K＝1.25，偶然组合K＝1.05；（4）砼保护层厚度：对于截面厚度不小于2.5m的底板及墩墙，三类环境下砼保护层最小厚度为50mm，而本工程水闸闸室底板及墩墙厚度均小于2.5m，但考虑到水闸闸室底板底直接与地基土接触，保护层厚度应适当加大，本计算书水闸闸室底板、墩墙砼保护层厚度统一按50mm计（表9.2.1）。（5）受力钢筋最小配筋率（ρmin）（表9.5.1）：对于受弯构件、偏心受拉构件的受拉钢筋：梁为0.20％，板为0.15％；对于偏心受压构件的受拉或受压钢筋：墩墙为0.15％。（6）钢筋砼结构构件最大裂缝宽度限值（ωlim）：根据《水闸设计规范》（SL265-2001）第7.1.2条规定，处于三类环境条件下的混凝土最大裂缝宽度计算值不应超过0.15mm，此处的三类环境对应于《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-1996）中规定的属于水位变动区，或有侵蚀性地下水的地下环境，适用于本工程水闸的工作环境，因而，水闸闸室的最大裂缝宽度计算值不超过0.15mm计。（7）除特别注明外，本工程结构砼强度为C25，C25砼轴心抗压强度设计值fc＝11.9N/mm2（表4.1.5），弹性模量Ec＝2.80×104N/mm2（表4.1.7）；（8）普通热轧钢筋强度设计值（表4.2.3-1）：HPB235（φ）：fy=210N/mm2，fy′＝210N/mm2；HRB335（Φ）：fy=300N/mm2，fy′＝300N/mm2。钢筋弹性模量Es（表4.2.4）：HPB235（φ）：Es=2.1×105N/mm2；HRB335（Φ）：Es=2.0×105N/mm2。1.1.4计算软件理正结构工具箱5.62版——平面刚桁架1.1.5基本概况本工程水闸为潜孔式，过水断面尺寸为4.5m×4.3m，共2孔，长11.50m，分为闸室段和箱涵段，其中闸室段主要承受荷载有自重、水重、侧向水平土压力、外水压力、内水压力、地基反力等，箱涵段除承受上述荷载外，还承受垂直土压力，本计算书分别对其进行计算，选取结构最不利工况进行配筋计算。1.2闸室段荷载及内力计算不同的水位组合下，水闸的地基反力各有不同，本计算书选取下述两种工况进行配筋计算：工况一：完建无水期——地下水位平底板底，即－0.30m；工况二：检修期——水闸单孔检修，对中墩不利，此时水位取水闸运行时自排最高控制水位3.50m。1.2.1完建无水期填土后，地下水位平底板底，此时地基反力最大，对底板及边墩不利（取单宽计算，下同）。根据前述水闸稳定计算可知，基底应力最大值为117.27kN/m2、最小值为116.12kN/m2，本次计算根据不同的截面位置采用相应的基底应力。本工程水闸闸室设有两道胸墙，且有工作桥连接，而外侧设有防渗刺墙，均固结于水闸闸墩上，承担了一部分内力，本次计算为偏安全考虑，选取工作桥面板位置处进行计算，桥面板与闸墩固结处视作铰支座，基底应力按最大值计，计算简图如下：1.2.1.11）侧向水平土压力标准值：q1＝γHtg2(45°-φ/2)＝18.5×（5.4-0.1）/3＝32.68kN/m2则水闸边墩荷载效应组合设计值：q1设＝1.20×32.68＝39.22kN/m22）基底应力标准值：q2＝117.27－25×0.8＝97.27kN/m2（由于基底应力最大值与最小值相差不大，本计算近拟取为最大值）水闸底板荷载效应组合设计值：q2设＝1.20×97.27＝116.72kN/m21.2.1.2内力计算一、设计值[计算条件][计算结果]单位：钢混构件宽(B)mm钢混构件高(H)mm钢材截面积(A)*10^2mm^2弯矩kN-m剪力kN二、标准值[计算条件][计算结果]单位：钢混构件宽(B)mm钢混构件高(H)mm钢材截面积(A)*10^2mm^2弯矩kN-m剪力kN1.2.2检修期水闸单孔检修时，水位取为水闸最高自排水位3.50m，此时，对中墩不利，基底应力最大值为80.30kN/m2、最小值为79.15kN/m2，计算时近似取最大应力值80.30kN/m2。计算简图如下：1.2.21）侧向水平土压力标准值：q1＝γH1tg2(45°-φ/2)＝18.5×(5.40-3.50)/3＝11.72kN/m2q2＝q1＋γ'H2tg2(45°-φ/2)＝11.72＋9.0×(3.50－0.10)/3＝21.92kN/m2则水闸边墩荷载效应组合设计值：q1设＝1.20×11.72＝14.06kN/m2q2设＝1.20×21.92＝26.30kN/m22）水平水压力（包括内水压力和外水压力）外水压力：标准值q'2＝γ水H2＝10.0×(3.50-0.10)＝34.0kN/m2设计值q'2设＝1.20×34.0＝40.8kN/m2内水压力：标准值q5＝γ水H'2＝10.0×(3.50-0.50)＝30.0kN/m2设计值q5设＝1.20×30.0＝36.0kN/m23）闸室内水重标准值q4＝γ水H'2＝10.0×(3.50-0.50)＝30.0kN/m2设计值q4设＝1.20×30.0＝36.0kN/m24）基底应力标准值：q3＝80.30－25×0.8＝60.30kN/m2水闸底板荷载效应组合设计值：q3设＝1.20×60.30＝72.36kN/m2（检修工况下，引起基底应力的荷载既有永久荷载（自重、闸门、土压力等），又有可变荷载（水压力等），虽为永久荷载占主体，但偏安全考虑，水闸底板基底应力按一般可变荷载考虑。）补充：对于水闸边墩外侧，高程7.50m～3.50m（水位以上）范围内主要承受水平土压力，3.50m高程处荷载标准值q1＝11.72kN/m2，设计值q1设＝14.06kN/m2；高程3.50～0.10m（水位以下至底板轴线）边墩外侧承受的荷载有水平土压力和水平水压力，底板轴线处合力标准值q2＋q'2＝21.92+34.0＝55.92kN/m2，设计值值q2设＋q'2设＝26.30+40.80＝67.10kN/m2。1.2.2一、设计值[计算条件][计算结果]单位：钢混构件宽(B)mm钢混构件高(H)mm钢材截面积(A)*10^2mm^2弯矩kN-m剪力kN二、标准值[计算条件][计算结果]单位：钢混构件宽(B)mm钢混构件高(H)mm钢材截面积(A)*10^2mm^2弯矩kN-m剪力kN1.3闸室段配筋计算及裂缝宽度验算1.3.1底板底层根据前述内力计算可知，闸室段底板底层最大弯矩值出现在完建无水期支座端，荷载为设计值时其值为344.5kN·m，相应剪力值为349.2kN，由于水闸中墩厚1000mm，则构件自身截面的内力折减后弯矩值＝344.5-349.2×1.0/2＝169.9kN·m。荷载为标准值时，最大弯矩值为287.1kN·m，相应剪力值为291.0kN，则折减后弯矩值＝287.1-291.0×1.0/2＝141.6kN·m。1.3.1水闸底板厚度为800mm，取单宽截面计算，根据前述主要参数的选取可知，混凝土保护层厚度为50mm，估计钢筋直径d＝16mm，排成一排，a＝c＋d/2＝50＋16/2＝58mm，则截面有效高度h0＝h－a＝800－58＝742mm，由上述计算可知，荷载为设计值时由，有1.25×169.9×106＝11.9×1000·x（742－x/2）由，有11.9×1000x＝300×As且要求满足联立求解得：x＝24.46mm，As＝因此，上述假定可满足要求，则配筋率<ρmin＝0.15％，为此，最小配筋面积不得小于0.15％×1000×742＝1113mm2，结合截面限裂要求，闸室段底板底层初选Φ16@100(As＝21.3.1根据内力计算，荷载为标准值时闸室段底板底层最大弯矩值为141.6kN·m，初选配筋Φ16@100(As＝2011mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则截面宽度为1000mm，高度为800mm查《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）表4.1.7，对于C25砼结构，混凝土弹性模量Ec＝2.80×104N/mm2，查表4.2.4，HRB335级钢筋弹性模量Es＝2.0×105N/mm2，则αE＝Es/Ec＝2.0×105/2.80×104＝7.143，则换算截面重心至受压边缘的距离y0＝（0.5+0.425αEρ）h＝（0.5+0.425×7.143×0.27％）×800＝406.56mm，换算截面对其重心轴的惯性矩I0＝（0.0833+0.19αEρ）bh3＝（0.0833+0.19×7.143×0.27％）×1000×8003＝44,525,751,808.0（mm4），那么换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩W0=I0/（h-y0）＝44,525,751,808.0/（800－406.56）＝113,170,373.65（mm查附录C表C可知，闸室底板厚度h＝800mm，矩形截面修正系数0.7+300/h＝0.7+300/800＝1.075<1.1，取为1.075，因而，截面抵抗矩的塑性系数γm＝1.55×1.075＝1.666；查表4.1.4可知C25混凝土轴心抗拉强度标准值ftk＝1.78N/mm2，则＝1.666×0.85×1.78×113,170,373.65＝285,263,807.6N·mm＝285.26kN·mm，而荷载为标准值时弯矩值Mk＝141.6kN·m，小于，则截面及配筋满足抗裂要求。但是，由于本水闸裂缝控制宽度参照《水闸设计规范》的要求为0.15mm，较《水工混凝土结构设计规范》中规定的三类环境下0.25mm的限制条件严格得多，为此，需再进行裂缝宽度验算。1.3.1根据内力计算，荷载为标准值时闸室段底板底层最大弯矩值为141.6kN·m，由上述选配Φ16@100(As＝2011mm2）的钢筋，取单宽截面按受弯构件计算，则α＝2.1；砼保护层厚度为50mm，则最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离c＝50mm；受拉钢筋重心至截面受拉边缘的距离as＝50+16/2＝Ate＝2asb＝2×58×1000＝116ρte＝As/Ate＝2011/116000＝0.017<0.03，取为0.03，则N/mm2裂缝宽度=0.134mm<ωlim＝因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即闸室段底板底层选配Φ16@100(As＝2011mm2)，分布筋选配Φ12＠200（As＝565mm2），补充：根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）第7.2.5条的规定，当验算裂缝宽度控制不满足要求时，可适当增加受拉区纵向钢筋截面面积，但增加的钢筋截面面积不宜超过承载力计算所需纵向钢筋截面面积的30％。考虑到按照《水闸设计规范》（SL265-2001）第7.1.2条对裂缝宽度的规定较《水工混凝土结构设计规范》表3.2.7中的规定要严格得多，本计算书认为水闸配筋可不受此条限制。1.3.2底板面层1.3.2水闸底板厚度为800mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，荷载为设计值时闸室段底板面层最大弯矩值为171.9kN·m，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为16，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝24.75mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝24.75mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(800-50-16/2)＝346.89mm)，且x>闸室段底板面层配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率ρ＝0.13％<ρmin＝0.15％，为满足构造要求，闸室段底板面层配筋不得小于As＝0.15％×1000×742＝1113mm2，结合水闸限裂要求，初选Φ16@100(As＝2011mm1.3.2根据内力计算，荷载为标准值时闸室段底板面层最大弯矩值为143.3kN·m，初选配筋Φ16@100(As＝2011mm

闸室段底板面层正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.27%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0406.5826换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I044532831420.877换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W0113194702.48砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.075附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.6711混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)28536794813标准弯矩(N.mm)M别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0满足要求1.3.2根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d163标准弯矩(kN.m)Mk143.34截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h8006有效高度(mm)h07427受拉钢筋面积(mm2)As2011表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk110.385

底板面层正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as58②有效受拉面积(mm2)Ate116000③受拉纵筋面积(mm2)As2011④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.136⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.15三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.15,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即闸室段底板面层选配Φ16@200(As＝2011mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝5651.3.3边墩根据前述内力计算可知，完建无水期水闸边墩为外侧受拉，荷载为设计值时最大弯矩值出现在支座端，其值为146.8kN·m，相应剪力值为98.9kN，由于水闸底板厚800mm，考虑到构件自身截面的内力折减，则折减后弯矩值＝146.8－98.9×0.8/2＝107.24kN·m。荷载为标准值时，最大弯矩值为122.4kN·m，相应剪力值为82.5kN，则折减后弯矩值＝122.4－82.5×0.8/2＝89.40kN·m。1.3.3.1水闸边墩厚度为700mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，荷载为设计值时闸室段边墩最大有效弯矩值为107.24kN·m，配筋计算方法同前，考虑到边墩外侧固端钢筋与底板底层钢筋的整体性，本次设计拟考虑利用底板底层纵向受力筋弯折，即选用Φ16的钢筋，先假设按单筋截面配筋，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝17.79mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝17.79mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(700-50-16/2)＝300.14mm)，且x>αs′＝0，因而前述假设成立，则边墩外侧按

闸室段边墩外侧配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率<ρmin＝0.15％，不满足最小配筋率的要求，按构造配筋，截面纵向受拉钢筋截面面积不得小于0.15%bh0＝0.15%×1000×(700-50-16/2)＝963mm2，则闸室段边墩外侧初选Φ16@100(As＝2011mm1.3.根据内力计算，荷载为标准值时闸室段边墩外侧最大有效弯矩值为89.4kN·m，初选配筋Φ16@100(As＝2011mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则闸室段边墩外侧正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.31%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0356.6566换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I030030031619.947换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W087463482.698砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.1附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.70511混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)225626485.113标准弯矩(N.mm)Mk8940000014判别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0满足要求1.3.3.3根据内力计算及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d163标准弯矩(kN.m)Mk89.44截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h7006有效高度(mm)h06427受拉钢筋面积(mm2)As2011表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk79.592边墩外侧正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as58②有效受拉面积(mm2)Ate116000③受拉纵筋面积(mm2)As2011④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.098⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.15三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.15,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即闸室段边墩外侧选配Φ16@100(As＝2011mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体配筋详见水闸1.3.4中墩根据前述内力计算可知，水闸中墩受拉区最大弯矩出现在检修期，荷载为设计值时最大弯矩值为75.6kN·m，其值较小，按构造选配钢筋即可，水闸中墩厚度为1000mm，则配筋面积As＝0.15%bh0＝0.15%×1000×(1000-50-18/2)＝1411.5mm2，为便于施工，中墩受拉钢筋选配Φ20@200(As＝1570mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm1.4箱涵段荷载及内力计算不同的水位组合下，水闸的地基反力各有不同，本计算书选取下述两种工况进行配筋计算：工况一：完建无水期——地下水位平底板底，即－0.30m；工况二：检修期——水闸单孔检修，对中墩不利，此时水位取水闸运行时自排最高控制水位3.50m。1.4.1完建无水期填土后，地下水位平底板底，此时地基反力最大，对底板及边墩不利（取单宽计算，下同）。完建无水期地下水位取平底板底，即为－0.30m，此时箱涵主要承受的外荷载为垂直土压力、侧向水平土压力、地基反力等，垂直及水平水压力均为0，计算简图如下：1.4.11）P1＝25×(0.7×4.3+0.3×0.3)＝77.50kN/m（标准值）设计值：1.05×77.50＝81.38kN/mP2＝25×(1.0×4.3+0.3×0.3×2)＝112.00kN/m（标准值）设计值P2设＝1.05×112.00＝117.60kN/m2）垂直土压力q土及面板自重q1：由于水闸箱涵段涵顶填土高度为渐变断面，本次计算取最高土层断面进行计算，即填土面高程为9.36m位置处，则填土高度＝9.36－5.30＝4.06m，箱涵土压力参照上埋式管的计算方法（《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）第11.2.1条），箱涵底板落于粉质粘土层，根据地勘资料提出的土层参数，参照可塑性粘土适用曲线，因Hd/D1＝4.06/11.4＝0.36，查图11.2.1可知，垂直土压力系数Ks约为1.02q土+q1＝KsγHdD1＋γ砼d＝1.02×18.5×4.06+25×0.5＝89.11Kpa（标准值）设计值：1.2×1.02×18.5×4.06+1.05×25×0.5＝105.06Kpa3）地基反力：q2＝q1+q土+(2P1+P2)/B＝89.11+(2×77.50+112.00)/11.4＝112.53Kpa（标准值）设计值：105.06+(2×81.38+117.6)/11.4＝129.65Kpa4）侧向水平土压力：q3＝rHtg2(45°-φ/2)＝18.5×(9.36-5.05)/3＝26.58Kpa（标准值）设计值：1.2×26.58＝31.90Kpaq4＝rHtg2(45°-φ/2)＝18.5×(9.36-0.1)/3＝57.10Kpa（标准值）设计值：1.2×57.10＝68.52Kpa1.4.1一、设计值[计算条件][计算结果]单位：钢混构件宽(B)mm钢混构件高(H)mm弯矩kN-m剪力kN配筋mm*mm二、标准值[计算条件][计算结果]单位：同前。1.4.2检修期根据前述对闸室段内力计算可知，由于检修期水位较低，计算知中墩内力值很小，按构造配筋即可，为此，本计算书不再进行箱涵段检修期配筋计算。1.5箱涵段配筋计算及裂缝宽度验算1.5.1底板底层根据前述内力计算可知，箱涵段底板底层最大弯矩值出现在完支座端B点（结点编号详见计算简图），荷载为设计值时，弯矩最大值为390.0kN·m，相应剪力值为392.1kN，考虑到构件自身截面的内力折减，则折减后弯矩值＝390.0－392.1×1.0/2＝193.95kN·m。荷载为标准值时，最大弯矩值为339.6kN·m，相应剪力值为341.0kN，则折减后弯矩值＝339.6－341.0×1.0/2＝169.1kN·m。1.根据前述内力计算可知，荷载为设计值时，箱涵底板底层最大弯矩值出现在B点固端（结点编号详见计算简图），有效弯矩值为193.95kN·m，箱涵段底板厚度为800mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为18，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝28.02mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝28.02mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(800-50-18/2)＝346.42mm)，且x>α箱涵段底板底层配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率＝ρmin（＝0.15％），结合限裂要求，箱涵段底板底层初选Φ18@100(As＝2545mm21.5.1根据内力计算，荷载为标准值时箱涵段底板底层最大有效弯矩值为169.1kN·m，初选配筋Φ18@100(As＝2545mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则

箱涵段底板底层正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.34%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0408.3416换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I045036120146.527换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W0114988102.78砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.075附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.6711混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)289889175.213标准弯矩(N.mm)Mk16910000014判别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0满足要求1.5.1.3根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d183标准弯矩(kN.m)Mk169.14截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h8006有效高度(mm)h07417受拉钢筋面积(mm2)As2545表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk103.067

箱涵底板底层正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as59②有效受拉面积(mm2)Ate118000③受拉纵筋面积(mm2)As2545④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.132⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.15三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.15,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即箱涵底板底层选配Φ18@100(As＝2545mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体配筋详见1.5.2底板面层根据前述内力计算可知，箱涵段底板面层最大弯矩值出现在跨中，荷载为设计值时，弯矩最大值为195.0kN·m；荷载为标准值时，最大弯矩值为169.8kN·m。1.5.根据前述内力计算可知，荷载为设计值时，箱涵底板面层最大弯矩值出现在跨中，最大弯矩值为195.0kN·m，箱涵段底板厚度为800mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为18，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝28.18mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝28.18mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(800-50-18/2)＝346.42mm)，且x>α

箱涵段底板面层配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率＝ρmin（＝0.15％），结合限裂要求，箱涵段底板底层初选Φ18@100(As＝2545mm2)。1.5.根据内力计算，荷载为标准值时箱涵段底板面层最大弯矩值为169.8kN·m，初选配筋Φ18@100(As＝2545mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则箱涵段底板面层正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.34%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0408.3416换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I045036120146.527换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W0114988102.78砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.075附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.6711混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)289889175.213标准弯矩(N.mm)Mk16980000014判别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0满足要求1.5.根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d183标准弯矩(kN.m)Mk169.84截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h8006有效高度(mm)h07417受拉钢筋面积(mm2)As2545表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk103.493箱涵底板面层正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as59②有效受拉面积(mm2)Ate118000③受拉纵筋面积(mm2)As2545④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.133⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.15三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.15,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即箱涵底板面层选配Φ18@100(As＝2545mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体配筋详见闸室1.5.3顶板面层根据前述内力计算可知，箱涵段顶板面层最大弯矩值出现在B'支座端，荷载为设计值时，弯矩最大值为276.0kN·m，相应剪力值为295.7kN，折减后弯矩值＝275.9－295.7×1.0/2＝128.05kN·m；荷载为标准值时，最大弯矩值为234.5kN·m，相应剪力值为251.0kN，折减后弯矩值＝234.5－251.0×1.0/2＝109.0kN·m。1.5.根据前述内力计算可知，荷载为设计值时，箱涵顶板面层最大有效弯矩值为128.05kN·m，箱涵段顶板厚度为500mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为18，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝31.63mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝31.63mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(500-50-18/2)＝206.17mm)，且x>箱涵段顶板面层配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率>ρmin（＝0.15％），结合限裂要求，闸室箱涵段底板底层初选Φ18@100(As＝2545mm2)。1.5.根据内力计算，荷载为标准值时箱涵段顶板面层最大弯矩值为109.0kN·m，初选配筋Φ18@100(As＝2545mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则

箱涵段顶板面层正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.58%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0258.7606换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I011391504697.127换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W047220534.868砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.1附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.70511混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)121813161.113标准弯矩(N.mm)Mk10900000014判别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0满足要求1.5.根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d183标准弯矩(kN.m)Mk1094截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h5006有效高度(mm)h04417受拉钢筋面积(mm2)As2545表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk111.630

箱涵顶板面层正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as59②有效受拉面积(mm2)Ate118000③受拉纵筋面积(mm2)As2545④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.143⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.15三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.15,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即箱涵顶板面层选配Φ18@100(As＝2545mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体配筋详见闸室1.5.4顶板底层根据前述内力计算可知，箱涵段顶板底层最大弯矩值出现在跨中，荷载为设计值时，弯矩最大值为139.1kN·m；荷载为标准值时，最大弯矩值为118.2kN·m。1.5.4根据前述内力计算可知，荷载为设计值时，箱涵顶板底层最大弯矩值为139.1kN·m，箱涵段顶板厚度为500mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为20，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝34.57mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝34.57mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(500-50-20/2)＝205.70mm)，且x>αs′＝0，因而前述假设成立，即箱涵段顶板底层按单筋截面配筋，则箱涵段底板底层配筋详见下表：

箱涵段顶板底层配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率>ρmin（＝0.15％），结合限裂要求，箱涵段底板底层初选Φ20@100(As＝3142mm21.5.4根据内力计算，荷载为标准值时箱涵段顶板底层最大弯矩值为118.2kN·m，初选配筋Φ20@100(As＝3142mm2箱涵段顶板底层正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.71%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0260.8396换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I011623904220.787换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W048602817.278砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.1附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.70511混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)125378986.613标准弯矩(N.mm)Mk11820000014判别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0满足要求1.5.4根据内力计算，荷载为标准值时箱涵顶板底层最大弯矩值为118.2kN·m，由上述对顶板底层选配Φ20@100(As＝3142mm2主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d203标准弯矩(kN.m)Mk118.24截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h5006有效高度(mm)h04407受拉钢筋面积(mm2)As3142表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk98.274箱涵顶板底层正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as60②有效受拉面积(mm2)Ate120000③受拉纵筋面积(mm2)As3142④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.131⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.15三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.15,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即箱涵顶板底层选配Φ20@100(As＝3142mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体1.5.5边墩外侧根据前述内力计算可知，箱涵段边墩外侧最大弯矩值出现在A'支座端，荷载为设计值时，弯矩最大值为197.6kN·m，相应剪力值为119.2kN，顶板厚度为500mm，折减后弯矩值＝197.6－119.2×0.5/2＝167.8kN·m；荷载为标准值时，最大弯矩值为166.7kN·m，相应剪力值为97.4kN，折减后弯矩值＝166.7－97.4×0.5/2＝142.35kN·m。1.5.5根据前述内力计算可知，荷载为设计值时，箱涵边墩外侧最大有效弯矩值为167.8kN·m，边墩厚度为700mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为18，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝28.11mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝28.11mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(700-50-18/2)＝299.67mm)，且x>箱涵段边墩外侧配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率>ρmin（＝0.15％），结合限裂要求，箱涵段边墩外侧初选Φ18@100(As＝2545mm2)。1.5.5根据内力计算，荷载为标准值时箱涵段边墩外侧最大有效弯矩值为142.35kN·m，初选配筋Φ18@100(As＝2545mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则

箱涵段边墩外侧正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.40%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0358.4376换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I030420102028.087换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W089061470.778砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.1附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.70511混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)22974875913标准弯矩(N.mm)M别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0满足要求1.5.5根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d183标准弯矩(kN.m)Mk142.354截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h7006有效高度(mm)h06417受拉钢筋面积(mm2)As2545表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk100.298

箱涵边墩外侧正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as59②有效受拉面积(mm2)Ate118000③受拉纵筋面积(mm2)As2545④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.128⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.15三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.15,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即箱涵边墩外侧选配Φ18@100(As＝2545mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋边墩内侧则按构造配筋即可，配筋面积As＝0.15％×1000×642＝963mm2，受力钢筋选配Φ16@200(As＝1005mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋；中墩亦按构造配筋，配筋面积As＝0.15％×1000×940＝1410mm2，受力钢筋选配Φ20@200(As＝1570mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565

2箱涵配筋及裂缝计算2.1基本情况2.1.1主要计算依据规范（1）《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）；（2）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；（4）其他相关规程规范。2.1.2计算方法及计算软件2.1.2箱涵荷载计算、配筋计算及裂缝宽度验算的计算公式及计算方法与水闸闸室相同。2.1.2理正结构工具箱5.62版——平面刚桁架2.1.3主要参数的选取参照《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008），箱涵配筋计算各主要参数取值如下：（1）结构所处环境类别：箱涵工作环境按长期处于淡水水位变化区考虑，属三类环境（表3.1.8）；（2）建筑物级别：3级，箱涵为本工程水闸部分主要建筑物，根据初设报告，箱涵按3级建筑物考虑；（3）混凝土结构构件的承载力安全系数K：基本组合K＝1.20，偶然组合K＝1.00（表3.2.4），当荷载效应组合由永久荷载控制时，安全系数K增加0.05，本工程水闸自重及设备重、垂直土压力等对结构作用明显，本计算书考虑将安全系数提高0.05，即基本组合K＝1.25，偶然组合K＝1.05；（4）砼保护层厚度：查规范表9.2.1，对于截面厚度不小于2.5m的底板和墩墙砼保护层最小厚度为50mm，由于箱涵底板及墩墙厚度均小于2.5m，但箱涵底板底直接与地基土接触，砼保护层厚度应适当加大，本计算书出水箱涵底板、顶板及墩墙砼保护层厚度统一按50mm计（表9.2.1）。（5）受力钢筋最小配筋率（ρmin）（表9.5.1）：对于受弯构件、偏心受拉构件的受拉钢筋：梁为0.20％，板为0.15％；对于偏心受压构件的受拉或受压钢筋：墩墙为0.15％。（6）钢筋砼结构构件最大裂缝宽度限值（ωlim）：根据规范表3.2.7的相关规定，对于三类环境，最大裂缝宽度限值为0.25mm。（7）除特别注明外，本工程结构砼强度为C25，C25砼轴心抗压强度设计值fc＝11.9N/mm2（表4.1.5），弹性模量Ec＝2.80×104N/mm2（表4.1.7）；（8）普通热轧钢筋强度设计值（表4.2.3-1）：HPB235（φ）：fy=210N/mm2，fy′＝210N/mm2；HRB335（Φ）：fy=300N/mm2，fy′＝300N/mm2。钢筋弹性模量Es（表4.2.4）：HPB235（φ）：Es=2.1×105N/mm2；HRB335（Φ）：Es=2.0×105N/mm2。2.1.4基本概况箱涵过水断面尺寸为4.5m×4.3m，共2孔，主要承受荷载有自重、水重、垂直土压力、侧向水平土压力、外水压力、内水压力、车载、地基反力等。2.2荷载及内力计算不同的水位组合下，水闸的地基反力各有不同，本计算书选取下述两种工况进行配筋计算：工况一：完建无水期——地下水位平底板底，即0.00m。工况二：检修期——水闸单孔检修，泄水孔有水，水位取为水闸运行时自排最高控制水位3.50m，检修孔无水，对中墩不利。由上述对水闸闸室段检修工况的计算可知，由于检修期水位较低，而中墩截面尺寸相对较大，此工况不为控制工况，计算过程本计算书不再赘述。工况三：校核洪水期——外江水位为校核洪水位10.11m，箱涵内水位取为相应内河水位2.70m，此时箱涵外水压力最大，对箱涵顶板不利。2.2.1完建无水期2.2.1完建无水期地下水位取平底板底，即为0.00m，此时箱涵主要承受的外荷载为垂直土压力、侧向水平土压力、车载、地基反力等，垂直及水平水压力均为0，计算简图如下：1）P1＝25×(0.5×4.3+0.3×0.3)＝56.00kN/m（标准值）设计值：1.05×56.00＝58.80kN/mP2＝25×(1.0×4.3+0.3×0.3×2)＝112.00kN/m（标准值）设计值P2设＝1.05×112.00＝117.60kN/m2）垂直土压力q土及面板自重q1：箱涵土压力参照上埋式管的计算方法（《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）第11.2.1条），因Hd/D1＝(10.40-5.30)/11.0＝0.46，查图11.2.1可知，垂直土压力系数Ks约为1.03，则q土+q1＝KsγHdD1＋γ砼d＝1.03×18.5×(10.40-5.30)+25×0.5＝109.68Kpa（标准值）设计值：1.2×1.03×18.5×(10.40-5.30)+1.05×25×0.5＝129.74Kpa3）汽车作用荷载按公路-Ⅱ级设计，由于堤顶宽度为5m，查《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）图4.3.1-2及4.3.1-3，仅能单辆车通过，根据《公路桥涵设计通用规范》第4.3.4条，计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向土压力时，车轮按其着地面积的边缘向下作30°角分布，当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外边的扩散线为准，则汽车荷载按下式计算：式中：Hd为填土高度，本工程出水箱涵最大填土高度为10.40-5.30＝5.10m；S1为车辆荷载横向轮中心距，根据图4.3.1-3，取为1.4m，c为后轮着地长度，根据表4.3.1-2，取为0.2m；S2为车辆荷载纵向轮中心距，单辆车行驶时S2＝1.8m，d为后轮着地宽度，取为0.6m，则由于车轮荷载单边扩散范围为(10.40-5.30)×tg30°＝2.94m<7.0m/2＝3.5m（7.0m为车辆中、后轴之间的距离），表明车辆中、后轴扩散至箱涵顶的荷载不会出现重叠，所以汽车荷载按汽车最重的两个后轴作用计算。汽车荷载按一般可变荷载考虑，则其设计值为：1.2×4.51＝5.41Kpa。则箱涵面板承受的竖向合力＝109.68+4.51＝114.19Kpa（标准值）设计值：129.74+5.41＝135.15Kpa。4）地基反力：q2＝q1+q土+q车+(2P1+P2)/B＝109.68+4.51+(2×56.0+112.00)/11.0＝134.55Kpa（标准值）设计值：129.74+5.41+(2×58.8+117.6)/11.0＝156.53Kpa5）侧向水平土压力：由于汽车荷载对箱涵的影响远小于土重的影响，本计算书忽略汽车荷载引起的等代土层厚度产生的水平土压力的影响，则q3＝rHtg2(45°-φ/2)＝18.5×(10.40-5.05)/3＝32.99Kpa（标准值）设计值：1.2×32.99＝39.59Kpaq4＝rHtg2(45°-φ/2)＝18.5×(10.40-0.25)/3＝62.59Kpa（标准值）设计值：1.2×62.59＝75.11Kpa2.2.1一、设计值[计算条件][计算结果]单位：钢混构件宽(B)mm钢混构件高(H)mm钢材截面积(A)*10^2mm^2弯矩kN-m剪力kN二、标准值[计算条件][计算结果]单位：同前2.2.2校核洪水期2.2.2校核洪水期外江水位为10.11m，此时工作闸门关闭，箱涵内无水，箱涵主要承受的外荷载为垂直及水平向水压力、垂直土压力、侧向水平土压力、车载、地基反力等，计算简图如下：1）P1、P2同完建无水期，即P1＝56.00kN/m（标准值），设计值P1设＝58.80kN/m；P2＝112.00kN/m（标准值），设计值P2设＝117.60kN/m2）垂直土压力q土及面板自重q1：在计算箱涵垂直土压力q土时，土的容重在校核洪水位以上为天然容重，校核洪水位以下为浮容重，则：q土+q1＝1.03×[18.5×(10.40-10.11)+9.0×(10.11-5.30)]+25×0.5＝62.61Kpa（标准值）设计值：1.2×1.03×[18.5×(10.40-10.11)+9.0×(10.11-5.30)]+1.05×25×0.5＝73.26Kpa3）顶板承受的垂直水压力（即水重）q水=10×（10.11-5.30）＝48.1Kpa（标准值）设计值：1.2×48.1＝57.72Kpa（按一般可变荷载考虑）4）汽车作用荷载根据前述计算，汽车荷载设计值：1.2×4.51＝5.41Kpa。则箱涵面板承受的竖向合力＝62.61+48.1+4.51＝115.22Kpa（标准值）设计值：73.26+57.72+5.41＝136.39Kpa。5）地基反力：q2＝q1+q土+q水+q车+(2P1+P2)/B＝62.61+48.1+4.51+(2×56.00+112.00)/11.0＝135.58Kpa（标准值）设计值：73.26+57.72+5.41+(2×58.80+117.6)/11.0＝157.77Kpa6）侧向水平土压力：q3＝rHtg2(45°-φ/2)＝[18.5×(10.40-10.11)+9.0×(10.11-5.05)]/3＝16.97Kpa（标准值）设计值q3设：1.2×16.97＝20.36Kpaq4＝rHtg2(45°-φ/2)＝[18.5×(10.40-10.11)+9.0×(10.11-0.25)]/3＝31.37Kpa（标准值）设计值q4设：1.2×31.37＝37.64Kpa7）侧向水平外水压力（按一般可变荷载考虑）：q3′＝10×(10.11-5.05)＝50.60Kpa（标准值）设计值q3设′：1.2×50.60＝60.72Kpaq4′＝10×(10.11-0.25)＝98.60Kpa（标准值）设计值q4设′：1.2×98.60＝118.32Kpa则侧向水平合力q3+q3′＝16.97+50.60＝67.57Kpa（标准值）q4+q4′＝31.37+98.60＝129.97Kpa（标准值）设计值：q3设+q3设′＝20.36+60.72＝81.08Kpaq4设+q4设′＝37.64+118.32＝155.96Kpa8）内水压力q5＝10×(2.70-0.50)＝22.00Kpa（标准值）设计值q5设：1.2×22.00＝26.40Kpaq6＝10×(2.70-0.50)＝22.00Kpa（标准值）设计值q6设：1.2×22.00＝26.40Kpa2.2.2一、设计值[计算条件][计算结果]单位：钢混构件宽(B)mm钢混构件高(H)mm钢材截面积(A)*10^2mm^2弯矩kN-m剪力kN二、标准值[计算条件][计算结果]单位：同前。2.3配筋计算及裂缝宽度验算2.3.1底板2.3.3一）配筋计算根据前述内力计算可知，荷载为设计值时，各工况下箱涵底板底层最大弯矩值出现在B点固端（结点编号详见计算简图），最大弯矩值MB＝435.9kN·m，相应剪力值V＝454.5kN，折减后弯矩M＝435.9－454.5×1.0/2＝208.65kN·m；箱涵底板厚度为500mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝52.87mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝52.87mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(500-50-18/2)＝205.70mm)，且x箱涵底板底层配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率>ρmin＝0.15％，结合限裂要求，箱涵底板底层初选Φ18@100(As＝2545mm2二）抗裂验算根据内力计算，荷载为标准值时箱涵底板底层B点固端最大弯矩值为375.4kN·m，相应剪力值为391.1kN，则折减后弯矩值＝375.4-391.1×1.0/2＝179.85kN·m，初选配筋Φ18@100(As＝2545mm2箱涵底板底层正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.58%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0258.7606换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I011391504697.127换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W047220534.868砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.1附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.70511混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)121813161.113标准弯矩(N.mm)M别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0不满足要求三）裂缝宽度验算根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)c502钢筋直径(mm)d183标准弯矩(kN.m)Mk179.854截面宽度(mm)b10005截面高度(mm)h5006有效高度(mm)h04417受拉钢筋面积(mm2)As2545表B-18标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)σsk184.189箱涵底板底层正常使用极限状态裂缝宽度验算编号项目符号数值备注①重心至边缘距离(mm)as59②有效受拉面积(mm2)Ate118000③受拉纵筋面积(mm2)As2545④有效配筋率ρte0.030⑤综合影响系数α2.1⑥钢筋弹性模量(N/mm2)Es200000⑦裂缝宽度(mm)ωmax0.236⑧最大裂缝宽度限值(mm)ωlim0.25三类环境,表3.2.7⑨结论：ωmax<0.25,满足要求因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即箱涵底板底层选配Φ18@100(As＝2545mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2.3.3一）配筋计算由内力计算可知，荷载为设计值时箱涵底板面层最大弯矩值出现在跨中，其值为218.0kN·m。取单宽截面计算，计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝55.41mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝55.41mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(500-50-18/2)＝206.17mm箱涵底板面层配筋计算表因此，上述假定可满足要求，则配筋率>ρmin＝0.15％，根据限裂要求，箱涵底板面层初选Φ18@100(As＝2545mm2)。二）抗裂验算根据内力计算，荷载为标准值时箱涵底板面层最大弯矩值为187.7kN·m，初选配筋Φ18@100(As＝2545mm2箱涵底板面层正常使用极限状态抗裂验算编号项目符号数值备注1砼弹性模量（N/mm2）Ec28000C25,表4.1.72钢筋弹性模量（N/mm2）Es200000表4.2.43αE=Es/EcαE7.1434受拉区实际配筋率ρ0.58%5换算截面重心至受压边缘的距离(mm)y0258.7606换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)I011391504697.127换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)W047220534.868砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）ftk1.78C25，表4.1.49修正系数0.7+300/h1.1附录C,表C10截面抵抗矩形塑性系数γm1.70511混凝土拉应力限制系数αct0.8512γm·αct·ftk·W0(N.mm)121813161.113标准弯矩(N.mm)M别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0不满足要求三）裂缝宽度验算根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则主要参数表编号项目符号数值备注1最外层纵筋外边缘至受拉区边