水利工程论文.doc

玄天湖水库枢纽工程浆砌石重力坝设计1工程概况重庆市玄天湖水库大坝坝址位于重庆市铜梁县巴川镇黄门村，涪江二级支流淮远河中游的小支流司家槽上，距县城约6km，坝址以上集雨面积13.4km2，修建浆砌石重力坝，正常蓄水位为282.0m，正常库容为881104m3，校核洪水位283.5m，总库容1056104m3。按SL252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准，枢纽工程为等中型工程，主要建筑物：拦河坝、泄水建筑物为3级建筑物，次要建筑物为4级建筑物。洪水标准：大坝按50年一遇设计，500年一遇校核，消能防冲洪水标准30年一遇。2大坝设计3.1坝顶高程水库正常蓄水位282.00m，设计洪水位283.05m，校核洪水位283.50m。根据铜梁县气象站19601999年39年实测资料，多年平均最大风速为8.9m/s，最大风吹长度D=800m。按SL25-91浆砌石坝设计规范，坝顶超高h按下式确定：h=hl+h0+hc 式中：hl波浪高度，m； h0波浪中心线至静水位的高度，m；hc安全超高，坝的级别为3级，校核洪水位时取0.3m，设计洪水位时取0.4m。根据官厅水库的公式（该公式适用于山区峡谷水库，吹程113Km,风速416m/s）。 式中：V计算风速，m/s；在正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.52.0倍；在校核洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速；D吹程，km。3.1.1设计洪水位情况V=17.8m/s D=0.8km坝顶高程：防浪墙顶=设计洪水位 +h设=283.050+1.114=284.164m3.1.2校核洪水位情况V=8.9m/s D=0.8km坝顶高程：防浪墙顶 =校核洪水位+h校=283.500+0.591=284.091m经计算，设计洪水位和校核洪水位时的hl分别为0.60m和0.24m；h0分别为0.18和0.06m；hc按规范表8.1.1分别取为0.4m和0.3m，成果见表3-1。表3-1 坝顶高程计算成果表计算工况水库静水位超高h坝顶高程正常蓄水位282.001.11283.11设计洪水位283.051.11284.16校核洪水位283.500.59284.09考虑坝顶有交通要求，根据公路桥涵设计通用规范，非通航河流桥下净空应高出计算水位0.5m，桥梁结构采用平板现浇，板厚0.35m，则桥面高程=283.50+0.5+0.35=284.35m。为使坝面平顺美观，采用坝顶高程与桥面高程相同，确定坝顶高程为284.35m。3.2典型剖面大坝坝型为浆砌石重力坝，坝顶高程284.35m，坝顶轴线长118m。坝体分为三段，两端为非溢流坝段（轴0+000至轴0+047和轴0+067至轴0+118），中间为溢流坝段（轴0+047至轴0+067）。非溢流段坝顶宽7.0m，最低建基面254.66m（不包括齿槽），最大坝高29.69m。上游面折坡点高程275.00m，坡比1：0.18；下游折坡点高程278.604m，坡比1：0.85；根据抗滑稳定的要求，坝基开挖成一倾角为6的反坡，最大坝底面宽28.60m。 溢流净宽5m，左右侧墙各1m，堰面曲线采用WES曲线，其曲线方程为：y=0.3893x1.84。后发现堰面与坝体下游坡面衔接不吻合，须调整为y=0.1573x1.776。堰面曲线上游段为椭圆曲线，方程为：。溢洪道采用开敞式溢洪道，溢流坝段堰顶高程282.00m，上游折坡点275.00m，坡比1：0.18；下游直线起点高程为277.77m，坡比1：0.85；直线末端接消能鼻坎，鼻坎顶部高程266.07m，反弧半径R=8m，挑流挑射角=25。经计算，设计消能冲坑距坝脚30.33m，冲坑深度3.75m，消能防冲能满足规范要求。为避免小流量行洪时，水流对坝脚冲刷，下游坝脚10m范围设1.0m厚钢筋混凝土护坦保护，护坦基础高程261.00m，并设置基础锚筋和排水孔保护护坦，锚筋间排距2.0m，梅花型布置；基础排水孔距1.5m，孔深3.0m，梅花型分布。坝体采用C20混凝土防渗面板，防渗体采用1/30坝高的厚度，上部最小厚度0.5m，坝体为M7.5水泥砂浆砌块石。为增加基底浆砌块石与基岩的整体性，建基面以上设C15混凝土垫层厚1.0m。3.3溢流坝段有关计算 3.3.1堰面曲线计算根据溢流堰顶Hd=1.38m，设计时考虑高堰形式，溢流堰面上游段采用椭圆曲线，下游采用抛物线，其方程分别为：椭圆方程：抛物线方程：y=0.1573x1.776（调整后）堰面曲线求一阶导数 直线CD的坡度为 故 , Xm=6.38m 、Ym=4.23m下游接直线，斜率为1：0.85，溢流堰下游采用挑流消能，与下游陡坡间采用半径为R的反弧段相连，取半径R=8.0m，挑角25，反弧段与直线段相切于N点，经计算得N点的坐标为：（14.57，13.86），挑流坎顶点Q点坐标（24.05，15.93）。溢流堰面控制点坐标见表3-2。表3-2 溢流堰面坐标表X(m)-3.000.003.006.006.3814.5724.05Y(m)2.000.001.113.794.2313.8615.933.3.2侧墙高度验算设计最大行洪流量Q=19.69m3/sqmax=19.69/5=3.938（m3/s.m）利用能量公式：得 Z1=282.00，H11.50m，V1=2.63m/s Z2=277.77，H20.365m，V2=10.94m/s 考虑掺气因素，取水深H21.40.3650.51m溢洪道侧墙超高取0.51.5m，溢洪道侧墙高度为2.0m。3.3.3挑流计算鼻坎的挑射角：=25坎顶至河床面高差：h2=272.380262.000=10.380m设计洪水位时的单宽流量：q=9.84/5=1.97m3/s.m上游水面至鼻坎顶部高差：S1=283.050272.380=10.670m设鼻坎顶处平均水深h0，鼻坎处水流平均流速：V=q/h0=1.97/h0 流能比：KE=q/(gS1)1/2=1.97/(9.8110.67)1/2=0.201.5流速系数（水力计算手册第230页4-3-4式）：=(10.055/KE0.5)1/3=0.94由能量方程可知（水力学第30页9-24式）：V=2g(S1-h0Cos)1/21.97/h0=0.93919.62(10.67h0Cos25)1/2经试算，h0=0.12m根据挑距（混凝土重力坝设计规范DL 5108-1999第72页C5式）： L=V12SinCos+V1CosV12Sin2+2g(h1+h2)1/2/g=30.33m2.5T=9.38m3.3.4最大水垫深度上游设计洪水位：283.050m下游设计尾水位：265.15m上下游水位差：H=17.680m设计洪水位时的单宽流量：q=9.84/5=1.97m3/s.m冲坑系数：K=1.3则最大水垫深度T：T=Kq1/2H1/4=3.75m根据地质情况，该区主要为泥岩夹岩屑砂岩，也有局部区域的页岩地层，整个坝区存在多处软弱夹层，夹层很薄。在设计上，在下游设置长10m的消力护坦，护坦宽20m，C20混凝土厚1.0m。4稳定和应力坝址区主要地层为泥岩、页岩及泥质粉砂岩，本次设计坝体与基岩（泥岩）抗剪断设计参数为f=0.45，c=0.20MPa，0.75MPa（泥岩），主要考虑以下因素：河床部位泥岩占67%、砂岩仅占33%，左岸泥岩占90.8%、砂岩仅占9.2%，右岸砂岩占66.5%，泥岩和页岩占33.5%。为使大坝断面连续、保证其美观性，因此设计考虑以泥岩基础作为控制计算；坝体岩基泥岩存在快速风化等基础缺陷，在施工没有及时封闭的情况下，存在物理力学性能降低的问题，因此设计计算采用较低的参数（f=0.45，c=0.20MPa，0.75MPa（泥岩），而要求开挖基础达到地质的建议值。上游按1：0.18坡设计，变坡点高程为275.00米；坝体下游面按1：0.85放坡，变坡点高程为278.604米，基面开挖成向上游倾6的坡面，并加强基础灌浆处理和排水措施，取=0.30（扬压力折减系数）。4.1抗滑稳定计算4.1.1挡水坝段以设计洪水位工况为例，在设计洪水位283.05m的情况下分别利用抗剪公式和抗剪断公式进行计算挡水坝段抗滑安全系数。坝顶高程：284.350m设计洪水位：283.050m下游设计洪水位：265.370m淤砂高程：268.400m坝顶宽度：7.0m扬压力折减系数：=0.30抗剪摩擦系数：f =0.42（岩石/岩石）抗剪断摩擦系数：f=0.45（岩石/岩石）抗剪断凝聚力： c=200KPa（岩石/岩石）取单宽(1m)挡水坝段进行荷载和稳定计算。上游水作用在坝上游面水平推力：P1 =H2水深=0.59.81(283.050254.660)2=3953KN作用在上游斜面上的水重：W2 =V=66.79.81=654KN 下游水作用在下游面的水平推力：P2 =H2水深=0.59.817.872=304KN下游水作用在坝体的垂直压力：W4=S=H2水深0.85=258KN风浪压力PL：PL=浪高根据官厅水库的公式（该公式适用于山区峡谷水库，吹程113Km,风速416m/s）。 V=17.8m/s ,D=0.8KmLl=3.297m则PL=9.810.2823.297+9.810.1513.14/2=11KN泥砂压力：根据SL 25-91浆砌石坝设计规范附录二公式计算：sb=1-（1-n）=18（1-0.4）10=12KN/m3sb=1-（1-n）=15（1-0.35）10=8.5KN/m3设计取sb=10 KN/m3合适。泥砂作用在坝上游面垂直力：W3=VSb =16.9910=170 KN(水库运行初期不存在)泥砂作用在坝上游面水平推力(被动土压力)：PS=1/2Sbhs2tg2(45-/2)=0.51013.742tg2（45-18/2）498KN(水库运行初期不存在)作用在基底的扬压力：U=S=1/2（278.5+130.2）6.5+（130.2+77.2）22.1）=3620KN坝体自重：V坝体=V1+V2+V3+V4-V5V1=M1H12=0.50.18（275.00-257.50）2=27.6V2=BH=7.0（284.35-257.50）=188.0V3=M2H22=0.50.85（278.604-257.50）2=189.3V4=1/2（257.50-254.66）（28.09-1.58）=37.6V5=7.33(廊道)W0=V坝体=（27.6+188.0+189.3+37.6-7.33）22.5=43522.5=9788KN抗滑稳定验算：经计算：W=W0+W1+W2+W3=9788+654+258+（170）=10700（10870）KN P=P1-P2+Pl+PS=3953-304+11+（498）=3660（4158）KN U=3620KN抗剪断公式：KS=3.59抗剪公式：KS=1.23考虑50年泥砂淤积情况：经计算KS=3.053.00KS=1.061.05同理，计算其他工况的稳定情况，计算成果分别见表4-1。工况上游水推力P1上游水重W1下游水推力P2下游水重W2风浪压力PL泥砂推力PS泥砂压力W3基底扬压力U大坝自重W0KNKNKNKNKNKNKNKNKN正常蓄水位3666617001149817019039788设计洪水位39536543042581149817036209788校核洪水位40796713452931149817037479788表4-1 挡水坝段各荷载计算指标表 根据上表参数，求得：正常蓄水位工况：W=10576 KN ，P=4175KN， U=1903KNKS=3.213.0校核洪水位工况：W=10922 KN ，P=4243KN， U=3747KNKS=2.962.504.1.2溢流坝段上游水作用在坝上游面水平推力：P1=H2水深-H2d=0.59.81(283.050254.660)2-0.59.811.052=3948KN作用在上游斜面上的水重：W2=V=66.79.81=654KN下游水作用在下游面的水平推力：P2=H2水深=0.59.817.872=304KN风浪压力PL：同挡水坝段，PL=11KN泥砂作用力：同挡水坝段，W3=170KN，PS=498KN作用在基底的扬压力：U=S=1/2（278.5+130.2）6.5+（130.2+77.2）24.61）=3880KN溢流面反弧段上动水压力Px，PyPx=qv（cos2cos1）104/g=1.9716.4（cos49.64-cos25）104=84KNPy=qv（sin2+sin1）104/g=1.9716.4（sin49.64+sin25）104=383KN坝体自重：查体形面域，得V坝体=525-7.33517.7W0=V坝体=517.722.5=12074KN同理，计算其他工况的荷载情况，计算成果分别见表4-2。工况上游水推力P1上游水重W1下游水推力P2下游水重W2风浪压力PL泥砂推力PS泥砂压力W3基底扬压力U大坝自重W0KNKNKNKNKNKNKNKNKN正常蓄水位36666170011498170199311648设计洪水位3948654304011498170388011648校核洪水位4068671345011498170401911648表4-2 溢流坝段各荷载计算指标表 注：表中未考虑堰面水深自重压力，是偏于安全的。根据上表参数，求得：正常蓄水位工况：W=W0+W1+W2+W3+Py=11648+617+0+170+0=12435KNP=P1-P2+PL+PS-PX=3666-0+11+498-0=4175KNU=1993KNKS=3.883.0设计洪水位工况：W=11648+654+0+170+383=12855KNP=3948-304+11+498-84=4069KN U=3880KNKS=3.853.0KS=1.561.05校核洪水位工况：W=11648+671+0+170+432=12921KNP=4068-345+11+498-106=4126KNU=4019KNKS=3.772.50大坝侧向稳定情况：由于坡度相对较缓，基本都在30左右，各坝段之间设平台过渡，大坝侧向稳定可不再作稳定复核。综合考虑，大坝稳定是安全可靠的。4.2基础应力验算玄天湖大坝为低坝，可采用材料力学方法计算坝体应力，由于中低坝断面设计一般由抗滑稳定控制，结合工程实际，可只计算坝基面边缘应力。利用DL 5108-1999混凝土重力坝设计规范第82页E1E18式，取单宽坝段进行边缘应力计算，计算公式如下：上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B2下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2上游面主应力1u =（1+m12）yum12p1u=p下游面主应力1d=（1+m22）ydm22p2d=p式中B基础底面宽度；M合弯矩；W作用在基础上合压力；P上游坝面压力强度；P下游坝面压力强度。4.2.1挡水坝段取单宽1m，见前图，拟定基础截面形心位置高程（257.50+254.66）/2256.08m，距离上游坝中踵28.6/214.3m。弯距逆时针为正，顺时针为负。则坝体自重对截面形心的弯距：LW0=14.3-11.04=3.26m（查计算机，体形面域形心距离上坝踵11.04m）MW0=LW0W0=3.269788=31909KN.m上游水压力作用弯距：LP1=254.66+(283.05-254.66)/3-256.08=8.04mMP1=LP1P1=-8.043953=-31782KN.m上游水自重作用弯距：LW1=14.3-1.45=12.85mMW1=LW1W1=12.85654=8404KN.m下游水压力作用弯距：LP2=257.50+(265.37-257.50)/3-256.08=4.04mMP2=LP2P2=4.04304=1228KN.m下游水自重作用弯距：LW2=14.3-0.85（265.37-257.50）/3=12.07mMW2=LW2W2=-12.07258=-3114KN.m风浪压力作用弯距：LPL=283.05-256.08=26.97mMPL=LP1Pl=-26.9711=-297KN.m泥砂推力作用弯距：LPs=254.66+（268.400-254.66）/3-256.08=3.16mMPs=LPsPs=-3.16498=-1574KN.m泥砂自重作用弯距：LW3=14.3-0.18（268.400-254.66）/3=9.72mMW3=LW3W3=9.72170=1652KN.m基底扬压力作用弯距：LU=14.3-11.66=2.64mMU=-2.643620=-9557KN.m设计工况时，计入扬压力的情况：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3-U=9788+654+258+170-3620=7250KN荷载弯距总和W-3331KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B27250/28.663331/28.62253.5-24.4229KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=280KPa上游面主应力2u=1013.74tg2(45-18/2)=72.5KPa1u=（1+m12）yum12p=234KPa下游面主应力2d=01d=（1+m22）ydm22p482KPa设计工况时，不计入扬压力的情况：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3-U=9788+654+258+170=10870KN荷载弯距总和W6226KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B210870/28.6+66226/28.62380+46426KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=334KPa上游面主应力2u=9.8128.39+1013.74tg2(45-18/2)=351KPa1u=（1+m12）yum12p=428KPa下游面主应力2d=77.2KPa1d=（1+m22）ydm22p520KPa同理，计算其他工况下的荷载弯距值，见表4-3。工况MP1MW1MP2MW2MPLMPSMW3MUMW0MKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.m正常蓄水位-28192792800-297-15741652-1307031909-1644设计洪水位-3178284041228-3114-297-15741652-955731909-3331校核洪水位-3340786221455-3537-297-15741652-981731909-4994表4-3 挡水坝段各荷载弯距计算值正常蓄水位工况，计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3=9788+617+0+170-1903=8672KN荷载弯距总和W-1644KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B28672/28.6-61644/28.62303-12291KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=315KPa上游面主应力2u=1013.74tg2(45-18/2)=72.5KPa1u=（1+m12）yum12p=298KPa下游面主应力2d=0KPa1d=（1+m22）ydm22p543KPa正常蓄水位工况，不计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3=9788+617+0+170=10575KN荷载弯距总和W11426KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B210575/28.6+611426/28.62370+84454KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=286KPa上游面主应力2u=9.8127.34+1013.74tg2(45-18/2)=341KPa1u=（1+m12）yum12p=458KPa下游面主应力2d=0KPa1d=（1+m22）ydm22p493KPa校核洪水位工况，计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3=9788+671+293+170-3747=7175KN荷载弯距总和W-4994KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B27175/28.6-64994/28.62251-37214KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=288KPa上游面主应力2u=1013.74tg2(45-18/2)=72.5KPa1u=（1+m12）yum12p=219KPa下游面主应力2d=0KPa1d=（1+m22）ydm22p496KPa校核洪水位工况，不计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3=9788+671+293+170=10922KN荷载弯距总和W4823KNm则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B210922/28.6+64823/28.62382+35417KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=347KPa上游面主应力2u=9.8128.84+1013.74tg2(45-18/2)=356KPa1u=（1+m12）yum12p=419KPa下游面主应力2d=82.3KPa1d=（1+m22）ydm22p538KPa4.2.2溢流坝段拟定基础截面形心位置高程（257.50+254.66）/2256.08m，距离上游坝中踵31.11/215.6m。弯距逆时针为正，顺时针为负。根据同样的方法，计算各荷载作用弯距值，见表4-4。工况MP1MW1MP2MW2MPLMPSMW3MUMW0MKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.m正常蓄水位-28192870000-297-15741870-15147361091469设计洪水位-31742925412280-297-15741870-11174361093674校核洪水位-33317949514550-297-15741870-11575361092166表4-4 溢流坝段各荷载弯距计算值注：表中未考虑堰面水压力荷载以及反弧段动水力荷载弯距值。正常蓄水位工况，计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3+Py-U=11648+617+0+170+0-1993=10442KN荷载弯距总和W1469KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B210442/31.11+61469/31.112336+9345KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=327KPa上游面主应力2u=1013.74tg2(45-18/2)=72.5KPa1u=（1+m12）yum12p=354KPa下游面主应力2d=0KPa1d=（1+m22）ydm22p563KPa正常蓄水位工况，不计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3=12435KN荷载弯距总和W16616KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B212435/31.11+616616/31.112400+103503KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=297KPa上游面主应力2u=9.8127.34+1013.74tg2(45-18/2)=341KPa1u=（1+m12）yum12p=508KPa下游面主应力2d=0KPa1d=（1+m22）ydm22p512KPa设计洪水位工况，计入扬压力：反弧段动水压力弯距MPy=-（15.6-3.78）383=-4527KN.m反弧段动水压力弯距MPx=（265.32-256.08）84=776KN.m垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3+Py-U=11648+654+0+170+383-3880=8975KN荷载弯距总和W3674-4527+776=-77KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B28975/31.11-677/31.112288-0.5287.5KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=288.5KPa上游面主应力2u=1013.74tg2(45-18/2)=72.5KPa1u=（1+m12）yum12p=294KPa下游面主应力2d=0KPa1d=（1+m22）ydm22p497KPa设计洪水位工况，不计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3+Py=12855KN荷载弯距总和W11097KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B212855/31.11+611097/31.112413+69482KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=344KPa上游面主应力2u=9.8128.39+1013.74tg2(45-18/2)=351KPa1u=（1+m12）yum12p=486KPa下游面主应力2d=77.2KPa1d=（1+m22）ydm22p537KPa校核洪水位工况，计入扬压力：反弧段动水压力弯距MPy=-（15.6-3.78）432=-5106KN.m反弧段动水压力弯距MPx=（265.32-256.08）106=979KN.m垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3+Py-U=11648+671+0+170+432-4019=8902KN荷载弯距总和W2166-5106+979=-1961KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B28902/31.11-61961/31.112286-12274KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=298KPa上游面主应力2u=1013.74tg2(45-18/2)=72.5KPa1u=（1+m12）yum12p=281KPa下游面主应力2d=0KPa1d=（1+m22）ydm22p513KPa校核洪水位工况，不计入扬压力：垂直压力总和W=W0+W1+W2+W3+Py=12921KN荷载弯距总和W9614KN.m则上游面垂直正应力yu=W/B+6M/B212921/31.11+69614/31.112415+60475KPa下游面垂直正应力yd=W/B-6M/B2=355KPa上游面主应力2u=9.8128.84+1013.74tg2(45-18/2)=355KPa1u=（1+m12）yum12p=479KPa下游面主应力2d=82KPa1d=（1+m22）ydm22p552KPa综合大坝稳定及基础应力计算分析，大坝稳定以挡水坝段的设计洪水位作为控制工况，坝基础应力满足规范要求，其成果见表4-5。表4-5 大坝稳定及应力计算成果表坝段计算工况抗滑安全系数上游边缘应力（kPa）下游边缘应力（kPa）计入扬压力未计入扬压力计入扬压力未计入扬压力非溢流坝段正常蓄水位3.21298458543493设计洪水位3.05234428482520校核洪水位2.96219419496530施工期595186溢流坝段正常蓄水位3.88354508563512设计洪水位3.85294486497537校核洪水位3.772814795135525堰顶交通桥5.1设计资料桥面宽度B：7.0m行车道宽度：5.0m标准跨径：6.0m净跨径：5.0m设计荷载：汽-20，挂-1005.2结构尺寸桥面板梁拟定30cm厚，桥面铺装层厚7cm。板梁混凝土等级为C25，铺装层采用C20混凝土。板梁全长6.0米，支撑宽度为50cm。计算跨径：L=5.0+（0.5+0.5）/2=5.5m板厚：h=L/20=0.275m，设计取h=30cm(不包括铺装层)5.3荷载计算5.3.1恒荷载内力板梁的自重：g=0.37125=9.25KN/m跨中最大弯距：MC=1/8ql2=0.1259.255.52=35KN.m支座剪力：Q0=gL/2=25KN5.3.2活荷载内力5.3.2.1计入汽车的冲击系数1+=1+（45-5.5）=1.35.3.2.2车道折减系数由于行车道宽5m，过单辆车，=1.05.3.2.3车辆荷载沿横向的分布宽度汽-20在板的跨中时：b=b2+2H+1.8+L/3=0.6+20.07+1.8+5.5/3=4.37m汽车在支点处时：b=b2+2H+t=0.6+20.07+0.3=1.04m对于采用挂-100中载时跨中：b=b2+2H+1.8+L/3=0.5+20.07+2.5+5.5/3=4.97m采用挂-100在支点处时：b=b2+2H+t=0.5+20.07+0.3=0.94m5.3.2.4跨中弯距利用公式MC=（1+）查梁桥（P26）简支梁弯矩及剪力系数表汽车-20，跨中弯矩，A=60，B=80 跨车-100时，跨中弯矩，A=125，B=150代入公式MC=（1+）得Mmax=（1+0.3）1.0=74.4KN.mMmax=（1+0.3）1.0=141KN.m5.3.2.5支座剪力利用公式Q=（1+）荷载为汽车-20，Q=（1+） =（1+0.3）1.0（） =87KN荷载为挂-100，Q=（1+） =（1+0.3）1.0（） =141KN5.3.3荷载组合及设计值根据前面对作用在板梁上的恒荷载和活荷载的计算，现将成果列于表5-1。表5-1 荷载组合及设计值成果表内力荷载组合跨中弯矩（KN.m）支座剪力(KN)备注恒荷载3525活荷载汽车-2074.487活荷载挂-100141141组合/（+）68%78%提高值1.031.03（1.2+1.4）150.5156.4组合/（+）80%85%提高值1.01.0（1.2+1.4）239.4227.4设计值239.4227.45.4强度计算5.4.1正截面配筋计算计算方法采用承载力极限状态法，根据梁桥（P80）表1-3-1的计算公式。Mmax=239.4KN.mA0=1.25239.4106/（14.510002702）=0.283查表得到，=0.283ig=0.55Ag=0.28314.51000270/340=4030mm2配筋率=Ag/（bh0）=4030/（1000270）=1.49%max=2.35%且=1.49%min=0.15%查钢筋表，每沿米宽选用1022（级钢筋，Ag=3800mm2）。另根据公路小桥涵手册，标准跨径为6.0米荷载标准为汽-20级，查得配筋为1218（级钢筋）。为此，设计选用1022的钢筋配置能满足设计要求的。5.4.2斜截面抗剪计算计算方法采用承载力极限状态法，Qmax=227.4KN。截面尺寸：板梁厚300mm，采用C25混凝土，级钢筋。由前面计算表明，车轮作用在板上的折算宽度为：b=b2+2H+d+L/3=4.37m根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，验算截面尺寸，截面混凝土抗剪能力：V=0.051=0.051543727=3009KN227.4KN截面尺寸能满足设计要求。截面的抗剪能力计算（取截面宽1米）：VC=0.038R1bh0=0.0381.5510027=174KN227.4KN根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第4.1.13条款，需要对截面作弯起钢筋抗剪计算。根据该规范第4.1.14条款，对斜截面作弯起构造配筋。设计最大剪力为：Q=227.4=221KN第一排弯起钢筋AW1：AW1=6.13