★水闸工作桥程设计PPT课件.ppt

水利水电工程钢筋混凝土结构课程设计 徐镇凯 1 设计课题某排涝闸上装配式钢筋混凝土工作桥施工图设计 2 姜唐湖蓄 行洪区退水闸工程 3 4 都江堰水闸 5 都江堰水闸 6 都江堰水闸 7 都江堰水闸 8 武定门节制闸 9 闸墩 10 工作桥 11 12 13 14 15 16 水闸工作桥设计任务书 1 设计课题 某排涝闸上装配式钢筋混凝土工作桥2 设计资料 根据初步设计成果 提出设计数据和资料如下 1 排涝闸示意图 17 2 工作桥桥面高程 30 0 0 05 学号末两位数 米 3 闸墩顶高程 24 0m 4 五孔闸 每孔净宽7 0m 5 中墩宽度1 0m 边墩宽度0 9m 6 平板闸门 自重200kN 18 7 采用QPQ 2 160KN型启闭机 启门力 标准值 320kN 每台启闭机自重 标准值 70kN 8 闸门吊点中心距 4 02 0 04 学号末两位数 米 9 设计依据的规范 水工混凝土结构设计规范 SL191 2008 19 10 荷载 桥面活荷载标准值 4 0kN m2栏杆重标准值 1 5kN m安装荷载 绳鼓 每个绳鼓重 标准值 6 54KN 着地面积350 350mm 施工荷载标准值 6 0kN m2基本风压 0 0 4kN m2风载体型系数 s 1 3 风压高度变化系数 z 0 9 钢筋混凝土重力密度25kN m3 水闸所在地区地震烈度为6度 设计计算式可不考虑地震作用 但在构件之间节点构造设计时 应考虑其整体抗震能力 20 11 吊装机械的最大起重量250kN 12 水工建筑物级别3级 基本荷载组合 13 结构环境类别二类 14 建筑材料 混凝土强度等级 单数学号的C25 双数学号的C30 钢筋 梁柱纵向受力钢筋为HRB400 板纵向受力钢筋为HRB335 其余为HPB235 21 3 设计成果与要求1 计算说明书一份 包括 设计资料 结构布置图及说明 桥面板 横梁 纵梁 刚架配筋计算以及纵梁裂宽与挠度计算 纵梁 刚架的吊装验算 要求 按章节次序 用设计纸书写 要求计算方法正确 数值计算准确 草图齐全 书写端正 装订成册 约30页 2 施工详图一张 一号图纸 包括 工作桥立面和平面布置 桥面板 横梁 纵梁和刚架配筋图等 要求 手绘 构造合理 线条匀称 尺寸注解齐全 22 水闸工作桥设计辅导一 概述1 水闸工作桥的作用为启闭闸门而专设 一般交通桥与工作桥分开设置 2 工作桥的结构布置与尺寸工作桥的结构形式介绍 工作桥面结构大多采用梁式桥的形式 包括简支梁式和连续梁式 桥身大多为装配式结构 其结构布置和施工方案根据现场吊装条件确定 本次设计建议采用简支梁式主要构件整体吊装方案 支撑结构一般有墩式和刚架式 本次设计建议采用刚架式 亦可现场预制吊装 23 24 结构布置 轴线的应用 轴线结构中心线定位轴线构件中心线构件轴线 25 26 27 QPQ 2 160KN型启闭机立面 侧视图 28 QPQ 2 160型启闭机地脚螺栓位置及机座尺寸图 29 结构布置 一 工作桥纵向布置 轴线定位 1 工作桥长度 30 结构布置 一 工作桥纵向布置 轴线定位 1 工作桥长度 为便于安装 工桥桥长度 两闸墩中心线距离 20 30mm 7000 500 500 20 7980mm但计算时工作桥长度仍用8000mm计算 吊点居中 31 2 纵梁与横梁定位位置 地脚螺栓尽量位于纵梁中心线 横梁亦如此 但由于横梁不是主要传力途径 可以稍偏一些 注意 一边螺栓可位于横梁中心线 另一边不行 638 150 488 488 400 881350 638 150 562 562 400 162 32 2 横梁尺寸高度 取纵梁高度的2 3 3 4 常用350 500mm 宽度 180mm 常用200 250mm 33 3 活动铺板尺寸 为减轻吊装重量 面板做成活动铺板 简支在纵梁上 宽度 400 1000mm两板之间空10mm 长度 在纵梁间距净跨的基础上 每边加60 80mm支承长度 高度 60 100mm 以两 三人能搬动为宜 34 4 手摇箱 高度 手摇箱手摇柄转轴位置距桥面900 1000mm 由图13 29确定 H 900 1000 400 500 600 mm 35 4 手摇箱位置 由图13 30确定 36 4 手摇箱 注意 手摇箱位置需做悬臂板 悬臂板再活动铺板 37 5 机墩 启闭机安放在机墩上 一般在工作桥吊装后浇筑 二次混凝土浇筑 但机墩中的竖向钢筋预需先埋置在纵梁中 机墩一般坐落在纵 横梁上 高出桥面300 400mm 位置和大小 注意地脚螺栓的保护层 50mm 38 5 机墩 高度 由图13 29确定 H 900 1000 360 240 300 400 mm 39 二 工作桥横向布置1 纵梁位置 1 立柱和闸墩以杯形基础联接 杯形基础要求见图13 50 Q3 Q4 Q1 Q2 A 工作桥中心线 吊点中心线 闸门槽中心线 40 2 尽量使螺栓位于纵梁轴线上 Q1和Q2地脚螺栓布置纵梁A轴线上 由此梁A位置就确定了 但Q3和Q4地脚螺栓不可能布置纵梁B轴线上 由杯口要求 梁B中心线距吊点中心线至少为535 h1 2 h1为柱宽 310 150 75 535 916 30 8861485 30 916 599 B A Q1 Q2 Q3 Q4 41 1 纵梁位置c 给活动门槽留位置 安装活动门槽所需要的刚架宽度 图13 53 增设固定活动门槽安装构件 42 活动门槽安装示意图 43 2 纵梁尺寸 高度 取工作桥长的1 8 1 10 宽度 取纵梁高度的1 2 1 3 常为250 400mm 44 3 悬臂板 宽度 机墩外操作宽度应有1000 1200mm 两边栏杆每边占用100 200mm 悬臂板宽度 700mm可不做挑梁 高度 端部取80 100mm 根部取150 200mm 45 二 刚架布置1 刚架高度计算用的高度 H 31 4 24 0 h实际高度 H H1 其中 H1为柱插入杯口的高度 H1需满足 a 大体为1 2 0 8倍柱长边尺寸 b 大于0 05H H1 注意每人不同 46 2 刚架层数柱高H5m时 双层 取双层 3 刚架尺寸柱顺水流方向 h1 300 500mm横梁高 h2 300 500mm贴角 加腋 斜角为45度 高度为 0 5 1 0 h1 47 3 刚架尺寸柱垂直水流方向 b1 400 600mm横梁宽度 注意活动门槽 最好取b2 b1 方便施工 垂直水流方向牛腿 沿垂直水流方向设置牛腿 以增加顶部支承长度 牛腿尺寸 C 0 5b1 h b1 48 3 刚架尺寸顺水流方向牛腿 考虑工作桥和刚架预制安装误差 工作桥纵梁外侧面不宜与立柱外边缘平齐 可在顺水流方向设置小牛腿 即在柱顶顺水流向挑出100 150mm 此时刚架节点处是什么形状 49 工作桥计算与配筋 50 工作桥配筋图样图 51 工作桥结构布置图 立面 平面 52 工作桥刚架配筋图样图 53 一 面板配筋计算1 活动铺板1 安装与检修工况a 设计状况系数短暂状况 荷载 荷载组合 自重 1 自重 绳鼓绳鼓重 2 自重 施工施工荷载 3 自重 施工 绳鼓 54 b 计算简图和内力计算简支实心板绳鼓放在板中间 55 c 配筋计算按单筋截面计算 受力筋 d 6mm s 200mm分布筋 d 6mm s 300mm2 正常使用工况 持久状况a 荷载 板自重 人群荷载荷载组合 1 自重 人群最终取正常使用工况和安装 检修工况弯矩大者为配筋依据 56 57 2 悬臂板取1m板宽计算 由根部最大弯矩计算板的钢筋用量 1 安装与检修工况a 荷载与弯矩计算自重 g1k rh1 g2k rh2M1 0 5g1l2 g2 g1 l2 6栏杆重 P1k 1 5kN mM2 0 5g3l 58 取c为绳鼓集中力P到悬壁根部的距离 a为绳鼓的着地面积 则P对根部的弯矩为Pc 由宽度为b a 2c的板带承受 则M3 Pc a 2c 总弯矩 M M1 M2 M3 绳鼓重 P 将集中力放置离纵梁最远处 59 b 配筋计算只计算正截面受力筋 d 6mm s 200mm 至少3 8 m间距和纵梁筋相协调 分布筋 d 6mm s 300mm 悬臂板主筋 60 2 正常使用工况a 荷载弯矩计算 自重 栏杆重 人群荷载b 配筋计算与检修工况相同最终取正常使用工况和检修工况配筋大者作为最后配筋 61 二 横梁配筋计算 取受力大的横梁计算 另一根筋相同 只计算正常使用工况 1 荷载计算横梁自重g1机墩自重g2启门力 Q1 Q4或Q2 Q3包括启闭机重 闸门重 62 2 计算简图和内力计算横梁实际为半固定状态 精确计算应采用有限单元法 工程简化 先按简支梁计算 得跨中弯矩M0 实际梁的支座负弯矩 0 7M0 跨中正弯矩 0 7M0 63 3 配筋计算正截面 跨中 梁底至少2 12 通长布置支座 梁顶至少2 12 通长布置斜截面 不计算 按构造要求配 6或 8 150 200的双肢箍筋 因直接作用在横梁上的荷载较少 一般按构造配筋 64 三 纵梁配筋计算取受力大的一根计算 另一根同样配筋 1 荷载计算 荷载组合分析 a恒载 均布荷载g包括 纵梁自重 一边栏杆重 一半面板重集中荷载G包括 一半横梁自重 一半机墩重 65 b 可变荷载分布荷载p人群荷载 一半桥面 集中荷载P直接作用于纵梁上的启门力 通过横梁传递的启门力 求出横梁的反力 作用于在纵梁上 由于正常使用时启门力 人群荷载同时出现明显是最不利内力组合 因此正常使用组合是控制条件 2 内力计算简支梁 弯矩l0 剪力ln 66 3承载力极限状态计算简支梁 L型截面 可按T形截面计算 为简便 也可偏安全按矩形截面计算 a 正截面 由Mmax求梁底钢筋As 构造见教材p48 b 斜截面 由Vmax求箍筋和弯起钢筋 注意构造 c 斜截面受弯承载力验算 注意 正弯矩区切断钢筋 67 d 横梁处附加钢筋计算 68 四 吊装验算预埋吊环 吊装工作桥 吊点取0 2l处 1 荷载计算分布荷载 纵梁自重 悬臂板自重集中荷载 横梁自重2 内力计算 69 3 配筋计算a 跨中Mmax 求出梁底钢筋As 校核是否大于原配钢筋 b 支座Mmin 求出梁顶钢筋As 此钢筋可做架立钢筋 70 五 吊环计算1 采用HPB235钢筋 延性好 2 每个吊环按2个截面计算 4个吊环按3个计算 3 钢筋应力小于50MPa 210Mpa除以6个系数 71 六 刚架横向计算刚架计算可分为横向和纵向两个方向 计算简图 立柱和横梁轴线组成 最不利工况 闸门开启到最高位 1 荷载计算有水平荷载和垂直荷载1 水平荷载 作用于工作桥 立柱和闸门上的风压力 风压力计算公式 风压体型系数 风压高度系数 0 基本风压 A 受风面积 72 a 工作桥风压A 0 75 0 80 HLb 刚架立柱上风压c 闸门风压为便于计算 将风压力转化成节点力 73 2 垂直荷计算a 工作桥纵梁传来的P 工作桥自重 纵梁 横梁 机墩 栏杆 活动铺板 悬臂板 启闭机和闸门自重 按Q1 Q2 Q3和Q4比例分摊到螺栓上 b 作用于工作桥上的风压力形成的方向相反 数值相等的P 74 c 刚架自重 转化成结点力P1和P22 内力计算a 弯无剪力分配法求水平荷载产生的弯矩b 垂直荷载只产生轴力 纵梁 柱轴线重合时 c 剪力不大 不计算 3 配筋计算a 立柱 对称偏压 钢筋通长 计算长度为两横梁的轴线距离 b 横梁 按受弯构件计算 上下面配筋 75 76 七 刚架纵向计算在纵向视为独立柱 所受荷载有自重 横梁重 工作桥传来的压力 对中墩立柱 需考虑相邻两孔闸的开启方式 1 一孔闸门刚开启 另一孔未开启 大偏压 a 荷载计算与内力计算P1未开启孔 工作桥自重 启闭机重P2开启孔 工作桥自重 启闭机重 启门力 人