钢筋混凝土矩形带横杆渡槽.docx

钢筋混凝土结构课程设计设计题目:钢筋混凝土矩形带横杆渡槽 姓 名： 龙运涛 学 号： 2014001236 年级专业： 2014级水利水电工程 指导老师： 龙远莎 提交时间： 2017年6月 铜仁学院 水利水电工程教研室制摘要渡槽也叫过水桥。两端与渠道相接。输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。普遍用于灌溉输水，也用于排洪、排沙等，大型渡槽还可以通航。渡槽主要用砌石、混凝土及钢筋混凝土等材料建成。渡槽由进出口段、槽身、支承结构和基础等部分组成。进出口：包括进出口渐变段、与两岸渠道连接的槽台、挡土墙等。其作用是使槽内水流与渠道水流平顺衔接，减小水头损失并防止冲刷。槽身:主要起输水作用,对于梁式、拱上结构为排架式的拱式渡槽，槽身还起纵向梁的作用。槽身横断面形式有矩形、梯形、U形、半椭圆形和抛物线形等,常用矩形与 U形。横断面的形式与尺寸主要根据水力计算、材料、施工方法及支承结构形式等条件选定。也有的渡槽将槽身与支承结构结合为一体。支承结构：其作用是将支承结构以上的荷载通过它传给基础，再传至地基。按支承结构形式的不同,可将渡槽分为梁式、拱式、梁型桁架式及桁架拱（或梁）式以及斜拉式等。梁式渡槽的支承结构有重力式槽墩、钢筋混凝土排架及桩柱式排架等。拱式渡槽的支承结构由墩台、主拱圈及拱上结构组成。关键词：渡槽；支承结构；槽身；水力计算AbstractAqueduct is also called water bridge. Both ends are connected to the channel. Transport channel flows across the river canals, valleys, depressions and overhead troughs. Generally used for irrigation water, but also for drainage, sand, etc., large aqueduct can also be navigable. Aqueduct mainly with masonry, concrete and reinforced concrete and other materials built.Aqueduct consists of import and export section, trough body, supporting structure and foundation and other components. import and export: including import and export of gradual changes, and cross-strait channels connected to the trough, retaining walls and so on. Its role is to make the tank flow and smooth flow of channels connected to reduce the loss of head and to prevent erosion. trough: mainly from the role of water supply, for the beam, arch structure for the arch-type arch aqueduct, trough also acts as a longitudinal beam. Slotted cross-section in the form of rectangular, trapezoidal, U-shaped, semi-elliptical and parabolic, commonly used rectangular and U-shaped. The form and size of the cross section are mainly selected according to the conditions of hydraulic calculation, material, construction method and supporting structure. And some aqueducts will be combined with the support structure. support structure: its role is to support the structure above the load through it to the foundation, and then spread to the foundation. According to the different forms of support structure, aqueduct can be divided into beam, arch, beam truss and truss arch (or beam) and cable-type and so on. Beam-type aqueduct supporting structure with gravity-type trough, reinforced concrete pallets and piles and other types of pendants. The supporting structure of the arch aqueduct consists of the piers, the main arch and the arch structure.Key words: aqueduct; support structure; trough; hydraulic calculation目录第一章.基本资料11.1课设题目11.2课设资料11.3设计要求2第二章.基本结构布置22.1槽身纵向钢筋的布置设计22.2槽身横向钢筋的布置设计32.2.1侧墙钢筋布置32.2.2底板钢筋布置32.2.3人行道板钢筋的布置32.2.4刚架的钢筋布置设计32.2.5牛腿的钢筋布置3第三章.渡槽设计43.1水力计算43.2槽身计算53.3框架内力计算73.4侧墙的配筋计算83.5底板计算103.6横杆计算123.7人行道板计算14第四章.刚架计算154.1刚架纵向计算154.2刚架横向计算204.2.1刚架横向内力计算204.2.2刚架横向配筋计算224.3牛腿配筋计算23第五章.抗裂计算及其他构造245.1抗裂计算245.2槽身挠度验算24参考文献25钢筋混凝土结构课程设计第一章.基本资料1.1课设题目某灌区输水渠道上装配整体式钢筋混凝土矩形带横杆渡槽。1.2课设资料（1）该输水渡槽跨越142m长的低洼地带见下图，需修建通过15m3/s设计流量及16m3/s校核流量，渡槽无通航要求。经水力计算结果，槽身最大设计水深H=2.75m，校核水深为2.90m。支承结构采用刚架，槽身及刚架均采用整体吊装的预制装配结构。设计一节槽身及一个最大高度的刚架。（2）建筑物等级4级。（3）建筑材料：混凝土强度等级：槽身及刚架采用C20级；基础采用C15级;基础垫层为C10级。（4）荷载：钢筋混凝土重力密度 25KN/m3人行道人群荷载 2.5KN/m2施工荷载 4KN/m2渡槽抗震计算烈度 6渡槽所在地区基本风压 0.35 KN/m2地基允许承载力 200 KN/m2基础埋置深度 1.2m栏杆重 1.5 KN/m2（5）使用要求：槽身横向计算迎水面裂缝宽度允许值,。槽身纵向计算底板有抗裂要求。槽身纵向允许挠度, 。钢筋 槽身、纵梁级刚架受力筋为级；分布筋、箍筋及基础钢筋为级；支座钢垫板用厚度为6mm的级钢板。（6） 附图：高程单位（m）1.3设计要求在规定时间内，独立完成下列成果：（1）设计计算书一份。包括：设计题目、设计资料、结构布置及说明、槽身过水能力计算、槽身、刚架及基础的结构配筋计算（附必要的计算草图）。在全过程需详细的设计说明对计算书中没有表达完全部分的说明。（2）施工详图不少于2张（A2图纸），至少一张手工绘制图纸。一张用AutoCAD绘制。包括：槽身、刚架基础配筋图、钢筋表及必要说明。图纸要求布局合理，线条粗细清晰，尺寸、符号标注齐全，符合制图标准要求。第二章.基本结构布置2.1槽身纵向钢筋的布置设计槽身纵向配筋计算时按简支梁处理，侧墙纵向受拉钢筋均位于正弯矩区，不宜切断。又因为弯起纵向受力钢筋时必须满足自充分利用点以外不小于0.5的要求，而槽身高度较大，不能通到截面顶部抵抗负弯，故另加2B18的斜筋来满足抵抗负弯和斜截面抗剪需要。箍筋的选配：槽身高 ,选配箍筋为双肢B8300。架立筋的选配：槽身l=7m，架立筋直径选为2B10，槽身下侧由受弯钢筋充当架立筋。因为槽身腹板高度较大，在槽身纵向沿高度设置分布筋，腹板面积为分布筋截面面积的最小值，故选分布筋为7B12，。拉筋取为A8600。2.2槽身横向钢筋的布置设计2.2.1侧墙钢筋布置由配筋计算结果，侧墙迎水面配筋为B12280，背水面配筋为B12200。通到侧墙顶部和底部的钢筋在纵向架立筋处做弯钩锚固。2.2.2底板钢筋布置由配筋计算结果，选端部和跨中配筋的较大值作为底板配筋，上侧受力筋为B12280，下侧为B12280，受力钢筋的总面积为1570，分布钢筋截面面积不应少于15%的受力钢筋面积，为235.5，选择A8200，分布筋截面面积为252。2.2.3人行道板钢筋的布置由配筋计算结果，选两种荷载组合配筋的较大值作为底板配筋，选配为B6250钢筋（=565），选配为B6250（=）。2.2.4刚架的钢筋布置设计综合刚架纵横向配筋计算，得刚架立柱选配钢筋选为8B22（），因每边受力筋多于三根，除基本箍筋外还用配置连系拉筋。基本箍筋选为双肢A8300，连系拉筋也选为2A8300。刚架横梁为一偏压构件，选配钢筋为4B20。同样由于每边受力筋多于三根，基本箍筋选为双肢A8300，连系拉筋也选为2A8300。刚架横梁2按受弯构件处理，选配钢筋为5B28。箍筋选为A8300。横梁3所受轴力与横梁2相同，弯矩比2略小，故选用与2相同配筋2.2.5牛腿的钢筋布置牛腿竖向受力筋选配4B20，水平箍筋选用A8100。另外设置弯起筋4B16（）。其中，竖向受力筋及弯起钢筋沿牛腿外边缘深入柱下150mm后截断。弯起钢筋与荷载作用中心到牛腿斜边下端点连线的交点位于牛腿上部至之间的范围内，为该连线的长度。第三章.渡槽设计3.1水力计算初步选取每节槽身长度14.2m，槽身底坡 ，取该渡槽槽壁糙率n=0.013，设底宽b=2.5m，设计水深h=2.75m过水面积： 湿周：水力半径：流量:满足设计要求按校核水深h=2.9m过水面积： 湿周：水力半径：流量：满足校核要求3.2槽身计算纵向受拉钢筋配筋计算内力计算：半边槽身每米长度的自重值每米内：半边槽身面积：满槽水时半边槽身每米长度承受水重设计值半边槽身每米长度承受人群荷载设计值：总的均布荷载：槽身跨度取7m槽身纵向受力时，按简支梁处理计算跨度：跨中截面弯矩设计值（k=1.15）配筋计算： ，承载力计算中，由于侧墙受拉区混凝土会开裂，不考虑混凝土承受拉力，故把侧墙看做T型梁：H选为校核水深，按短暂情况的基本组合考虑，估计钢筋需排成两排取=90mm，确定，为独立T型梁：所以上述两值均大于翼缘实有宽度，取鉴别T形梁所属类型故为第一类T型截面，按宽度为400mm的单筋矩形截面计算，满足要求，故可配置6B18和6B20槽身纵向斜截面受剪承载力计算满足抗剪要求，故不需要由计算配置抗剪腹筋抗剪腹筋，架立筋，腰筋按构造要求配筋。3.3框架内力计算沿槽身纵向取单位长度脱离体进行计算。侧墙与底板为整体连接，交接处为刚性节点。横杆与侧墙也是整体连接，但因横杆刚度远比侧墙刚度小，故可假设与侧墙铰接。作用在矩形槽身上的荷载有槽身结构自重，包括人行道板自重，底板自重，侧墙自重可略去不计；人行道板上的人群荷载；槽内侧向水压力及水重H，H为最大水深，水位可近似取至横杆中心线处。为人行道板、横杆、人群荷载传给侧墙顶的集中力的设计值。每米槽身承受的为8.79KN/m侧墙底部压力值为为单位长度水重+底板自重3.4侧墙的配筋计算计算简图：底部最大负弯矩截面配筋，迎水面位于水位变化区，环境类别为第三类，取=30mm，=40mm，则：，故截面尺寸满足抗剪要求。计算受弯钢筋： ，选取4B12（），B12200（）跨中最大正弯矩截面配筋背水面按二类环境，c=25mm，a=35mm，=h-a=300-35=265mm取，选取B12280（），受力筋总面积为，分布筋面积应大于侧墙底部迎水面限裂验算：有效配筋率：满足限裂要求。3.5底板计算计算简图按端部截面配筋，背水面=35mm，c=25mm，迎水面=40mm，c=30mm，N作用于纵向钢筋范围之外，属于大偏拉构件，上侧迎水面受拉，下侧受压，取，选配B12280所以应该按最小配筋率配筋，选取B12280地板端部限裂验算:，满足抗裂要求。跨中最大弯矩截面取a=35mm，故截面尺寸满足抗剪要求。故按最小配筋率配筋，选取B12280（）斜截面受剪承载力计算：故不需要由计算确定抗剪腹筋3.6横杆计算横杆间距S=2.3m梁端弯矩与组合配筋计算，N作用在与之外，为大偏拉按最小配筋率配筋选配2B10按最小配筋率配筋,选配2B10满足截面尺寸抗剪要求。跨中最大弯矩与Nd组合配筋计算：=35mm，=40mm，M=1.21KNm，N作用在As与之间，为小偏拉，故按最小配筋率配筋选取2B10选取2B103.7人行道板计算，a=0.1m，取板自重：人群荷载：跨中弯矩：配筋计算：，故可以选配：2B10，分布钢筋选择B6250经分析钢筋布置，为了方便板的安装铺设和接头填缝，板的构造长度比标志长度小20mm。第四章.刚架计算4.1刚架纵向计算刚架纵向计算取单根立柱，按柱顶和柱底两个截面进行。分为正常运行和施工时两种情况进行配筋计算。考虑纵向弯曲影响，立柱视为下端固定，上端槽身对立柱有一定支承作用，因此立柱的计算长度取。支撑刚架采用三层单刚架。高度为15.25m，两立柱中心距为2.8m。刚架立柱纵向、横向尺寸如左图所示。为加大槽身和刚架顶部的支承面积，刚架顶部沿纵向设有牛腿，尺寸如图所示。横梁与立柱连接处设有100mm100mm托承以改善交角处的应力状态。（1）正常运行时，左右跨槽身传来的垂直力相等，按轴心受压构件计算（边刚架除外）。柱顶截面配筋计算：承受轴向压力设计值为立柱截面形状为300500的矩形，长细比，需考虑纵向弯曲的影响，查表得，说明柱顶截面的受压筋将不能达到屈服，按构造配筋即可。取，选配4B18柱底截面配筋计算：柱底承受的轴向压力除槽身传下来的荷载外，还有刚架自重。、为刚架自重化成的节点力承受轴向压力设计值为:说明柱顶截面的受压筋将不能达到屈服，按构造配筋即可。同柱顶配筋计算，选配4B18，（2）施工过程中，当一跨槽身吊装完毕，而临跨尚未吊装的情况下，刚架顶作用一偏心荷载，应按偏心受压构件计算。由于左右跨槽身都有可能先吊装，故采用对称配筋。承受压力设计值为，按刚架顶部反力为三角形分布，偏心距。，故按实际偏心距计算。故按大偏心受压构件计算。按最小配筋率配筋，选配4B18，故也按最小配筋率配筋，选配4B18，柱底截面配筋计算：承受压力设计值为,按刚架顶部反力为三角形分布，偏心距，故按实际偏心距计算。故按大偏心受压构件计算。按最小配筋率配筋，选配4B18故也按最小配筋率配筋，选配4B18，。4.2刚架横向计算P为满槽水、有人群荷载时槽身传给刚架的荷载，P=444.66kN。为作用于槽身的水平风压力通过槽身支座，转化为作用于立柱顶的一拉一压垂直轴向力，其余荷载同槽身纵向计算。4.2.1刚架横向内力计算刚架所受外荷载中，垂直的节点荷载只使立柱产生轴力，对刚架不产生弯矩和剪力；刚架所受的剪力和轴力主要由水平风荷载产生。将水平节点荷载分解为正对称和反对称，对称荷载只引起横梁轴力，反对称荷载使整个刚架产生弯矩、剪力及轴力。按“无剪力分配法”计算。 4.2.2刚架横向配筋计算（1）立柱配筋计算由刚架内力图可知，立柱控制配筋的截面为柱底截面，弯矩M=81.7kNm，剪力为52.1kN，轴力为496.5kN。由于风向不定，采用对称配筋。bh=500mm400mm，取，。计算一节立柱时，按两端接点为不移动铰支座考虑其计算长度，需要考虑纵向弯曲的影响。,，故按实际偏心距=164.6mm计算。故按大偏心受压构件计算。，故按最小配筋率配筋。，选取4B12，剪力较小，不进行抗剪计算。（2）横梁的配筋计算：由内力计算图可知，横梁控制配筋的截面为横梁1和横梁2，1承受最大的轴向压力，2承受最大的弯矩和剪力。同样由于风压力来自左右两个方向，横梁的配筋也采用对称配筋。已知：b=400mm h=500mm，横梁1配筋计算（按偏压构件计算）梁端截面M=65.4kNm，N=40.6kN横梁两端接点按固定端考虑，其计算长度，不需要考虑纵向弯曲的影响取=1。选配4B14横梁2配筋计算（按受弯构件计算）受弯钢筋配筋控制截面为梁端截面，M=93.2kN，