混凝土结构：4-2 渡槽槽身纵向结构设计.ppt

任务1 槽身横向结构计算 任务2 槽身纵向结构计算 项目四 渡槽槽身结构设计 一 设计资料 1 基本资料 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 Hn 3 0m 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与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 2 荷载 1 荷载标准值 钢筋混凝土重度 砼 25kN m3 水的重度 水 10kN m3栏杆自重g1k 0 5kN m2 折算均布荷载 人群荷载q1k 2kN m2 风荷载q2k 0 25kN m2 施工荷载q3k 4 0kN m2 2 荷载分项系数 永久荷载 结构自重荷载分项系数 G 1 05 可变荷载 除满槽时水重及水压力荷载分项系数取 Q 1 10外 其他可变荷载分项系数均取 Q 1 20 3 材料 选用C20混凝土 级和 级钢筋 4 使用要求 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 l0 500 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 设计步骤 槽身横向计算 人行桥设计 侧墙设计 底板设计 槽身纵向设计 尺寸拟定 计算简图 荷载计算 内力计算 配筋计算 尺寸拟定 计算简图 荷载计算 正截面承载力计算 抗裂验算 尺寸拟定 计算简图 内力计算 配筋计算 计算简图 荷载计算 内力计算 正截面受弯承载力计算 斜截面受剪承载力计算 抗裂 变形验算 绘制MR图 抗裂验算 任务1 槽身横向结构计算 1 人行桥设计 按受弯构件计算 1 尺寸拟定 取h外 80mm h内 100mm 2 计算简图 3 荷载计算板自重及栏杆重 标准值g3k 砼b g1kb 25 1 0 09 0 5 1 2 75kN m设计值g3 Gg3k 1 05 2 75 2 89kN m人群荷载 标准值q3k q1kb 2 1 2kN m设计值q3 Qq3k 1 2 2 2 4kN m4 内力计算取l0 1 1l 1 1 0 8 0 88mM 0 g3 q3 l02 2 0 9 1 0 2 89 2 4 0 882 2 1 84kN m 5 配筋计算 按单筋设计 C20混凝土 fc 10N mm2 级钢筋 fy 210N mm2 取as 30mm h0 h as 100 30 70mm minbh0 0 0015 1000 70 105mm2选配 12 300 实配钢筋面积As 377mm2 2 侧墙设计 按受弯构件计算 1 尺寸拟定取侧墙顶部厚度为h上 200mm 按规范要求不小于80mm和l 30 2950 30 98mm 侧墙底部厚度为h下 300mm 要求不小于150mm 纵向取单位宽度b 1000mm 2 计算简图 按固接于底板上的悬臂板计算见图4 当侧墙较高时 弯矩M变化较大 为了节约材料 取墙底1 1断面及其上x 1m处2 2截面来进行计算 图示 返回 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多 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 水bH1 10 1 2 20kN m设计值q4 Qq4k 1 2 20 24kN m短暂状况 满槽水深 标准值q5k 水bH2 10 1 2 5 25kN m设计值q5 Qq5k 1 1 25 27 5kN m人行桥传来弯矩M桥 1 84kN m 1 1断面 4 正截面承载力计算 27 34 1 96 29 30kN m 2 2断面 5 91 1 96 7 87kN m 1 1截面配筋计算取as 30mm h0 h as 300 30 270mm 0 85 b 0 468mm2 minbh0 0 0015 1000 270 405mm2选配钢筋12 150 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200mm 侧墙底部厚度为300mm 侧墙高度为2 5m 2 2截面距底部距离为1m 可以得出2 2截面处的侧墙厚度为260mm 取as 30mm h0 h as 300 30 270mm minbh0 0 0015 1000 230 345mm2选配钢筋实配钢筋选配 12 300 实配钢筋面积As 377mm2 0 85 b 0 468 计算结果见表5 1 表5 1侧墙横向配筋计算 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 26 04 1 84 27 88kN m查表得 混凝土拉应力限制系数 ct 0 85 HRB335级钢筋的弹性模量Es 2 0 105N mm2 C30混凝土的弹性模量Ec 3 00 104N mm2 受拉钢筋的配筋率 As bh0 754 1000 270 0 0028钢筋与混凝土的弹性模量之比 E Es Ec 2 0 105 3 00 104 6 67 y0 0 5 0 425 E h 0 5 0 425 6 67 0 0028 300 152 4mmI0 0 0833 0 19 E bh3 0 0833 0 19 6 67 0 0028 1000 30032 34 109mm4W0 I0 h y0 2 34 109 300 152 4 1 59 107mm3Mk 27 88kN m m ctftkW0 1 55 0 85 2 01 1 59 107 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的 2 3 1 倍 取底板厚度h 300mm 宽度取单位宽度b 1000mm 2 计算简图计算简图见图5所示 图中 B 3 0 3 3 3m 底板计算简图 3 内力计算和配筋计算支座截面 支座截面配筋计算 取a a 30mm h0 h a 300 30 270mme0 MA NA 34 22 32 81 1 04m h 2 a 0 3 2 0 03 0 12m属于大偏心受拉构件e e0 h 2 a 1040 300 2 30 920mm设x 0 85 bh0 对HRB335级钢筋 smax 0 358 则 配筋计算 取as 30mm h0 h as 300 30 270mm 取As minbh0 0 0015 1000 270 405mm2 实配钢筋 14 300 实际钢筋面积As 513mm2 则 x h0 0 0011 270 0 3mm 2a 60mme h 2 a e0 300 2 30 1040 1160mm 0 0015 1000 270 405mm2选配钢筋12 14 150 实际钢筋面积As 890mm2 上表面受拉 跨中截面内力计算 底板自重标准值g4k 砼bh 25 1 0 3 7 5kN m计算值g4 g4k 7 5kN m侧向水压力标准值q4k 水bH3 10 1 1 65 16 5kN m计算值q4 1 15q4k 1 15 16 5 18 98kN m槽内水重标准值q5k 水bH3 10 1 1 65 16 5kN m计算值q5 1 15q5k 1 15 16 5 18 98kN m 跨中内力计算值为 Nc q4H3 2 18 98 1 65 2 15 66kN 36 05 8 61 1 06 26 83kN m跨中截面配筋计算 e0 Mc Nc 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 取As minbh0 0 0015 1000 270 405mm2 实配钢筋14 300 实际钢筋面积As 513mm2 即 x 2a 60mme h 2 a e0 300 2 30 1710 1830mm 0 0015 1000 270 405mm2选配钢筋 12 14 150 实际钢筋面积As 890mm2 下面受拉 结果见表5 2 表5 2底板支座与跨中计算钢筋面积与实际配筋面积 4 抗裂验算 底板上部支托边临水面受拉 应进行裂缝宽度验算 底板支座截面取底板支座补角边缘截面 x 0 15 0 2 0 35m 作为计算截面 并按满槽水深加人群荷载的组合按下式进行抗裂验算 混凝土拉应力限制系数 ct 0 85 A0 Ac EAs EAs 1000 300 6 67 890 6 67 513 3 09 105 I0 Ic Ac y0 yc EAs h0 y0 2 EAs y0 a 1000 3003 12 1000 300 151 2 150 2 6 67 890 270 151 2 2 6 67 513 151 2 30 2 2 25 109 0 43 106 0 08 109 0 05 109 2 38 109mm4W0 I0 h y0 2 38 109 300 151 2 1 6 107mm3 底板与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 26 04 1 84 4 69 16 78 15 79kN me0 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 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 1 65 2 13 61kN 32 67 7 49 1 06 24 12kN me0 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 满足抗裂要求 如果不满足抗裂要求 则需要进行裂缝宽度验算 任务2 槽身纵向结构计算 侧墙作为简支梁 设计时忽略人行桥板截面的影响而按单筋矩形截面计算 1 计算简图 梁按侧墙平均厚度计算 即b h1 h2 2 0 2 0 3 2 0 25m计算跨度l0 1 05ln 1 05 10 8 11 3m ln lc a 12 1 2 10 8m 2 荷载 每个侧墙承受总荷载的一半 人行道板及栏杆自重标准值 人行道板及栏杆自重计算值g5 g5k 2 3kN m侧墙自重标准值g6k 砼bH2 25 0 25 2 5 15 6kN m侧墙自重计算值g6 g6k 15 6kN m底板自重标准值g7k 砼Bh3 2 25 3 6 0 3 2 13 5kN m底板自重计算值g7 g7k 13 5kN m 可变荷载 人群荷载标准值q1k 2 0kN m人群荷载计算值q1 2 3kN m槽内水重标准值q6k 水BnH1 2 10 3 2 2 30kN m 正常水深 q7k 水BnH2 2 10 3 2 5 2 37 5kN m 满槽水深 槽内水重计算值q6 1 15q6k 1 15 30 34 5kN m 正常水深 q7 1 05q7k 1 05 37 5 39 4kN m 满槽水深 3 内力计算跨中弯矩计算值 支座边缘剪力计算值 4 正截面承载力计算 取as 100mm h0 h as 2950 100 2850mm 选配钢筋620 实际钢筋面积为1884mm2 0 85 b 0 468 5 斜截面受剪承载力计算 KV 1 25 394 8 493 5kN 0 7ftbh0 0 7 1 1 200 2850 438 9kN 0 2fcbh0 0 2 9 6 200 2850 1094kN需进行斜截面承载力计算 选配单肢箍筋 8 200 查表得Asv 50 3mm2 则 438 9 188 2 627 1kN KV 1 25 394 8 493 5kN按计算不需要设置弯起钢筋 为安全起见按构造每端弯起220的纵筋 钢筋的弹性模量Es 2 0 105N mm2 混凝土的弹性模量Ec 3 00 104N mm2 按倒T形截面进行验算 如图5 7所示 6 抗裂验算 W0 I0 h y0 1 8 1012 2950 2073 8 2 05 109mm3根据 水工混凝土结构设计规范 选取 m值 查得 m 1 55 根据h值的不同应对 m值进行修正 侧墙承受荷载标准值产生的弯矩为 2263 4kN mMk 2263 4kN m m ctftkW0 1 24 0 85 2 01 2 05 109 4343kN m 7 变形验算 1 内力组合值 一个侧墙受到的弯矩为 1131 7kN m 2 刚度计算钢筋的弹性模量Es 2 0 105N mm2 混凝土的弹性模量Ec 3 00 104N mm2 E 6 67 As bh0 1884 200 2850 0 0033 Bs 0 85EcI0 0 85 3 00 104 4 49 1011 1 14 1016B 0 6