吴国兴渡槽设计

钢筋混凝土结构课程设计设计题目: 渡槽（三） 姓 名： 吴国兴 学 号： 年级专业： 2014级水利水电工程 指导老师： 龙远莎 提交时间： 2017.6 钢筋混泥土结构课程设计目录目录1摘要2第一章 设计基础资料4第二章 渡槽计算51. 拟定渡槽尺寸52. 槽身纵向计算61) 内力计算：62) 配筋计算：73. 槽身横向计算91) 框架内力计算92) 人行道板103) 侧墙的配筋计算114) 底板计算125) 横杆计算146) 人行道板计算16第三章 刚架计算171. 刚架纵向计算172. 刚架横向计算213. 刚架横向内力计算224. 刚架横向配筋计算22 立柱配筋计算22 横梁的配筋计算：23第四章 牛腿配筋计算2527摘要渡槽是输送渠道水流跨越河渠，道路，山谷等的架空输水建筑物，是罐区水工建筑物中应用最广的建筑物之一，除用于输送渠水外还可以排洪和导流等之用。现支架钢筋混凝土矩形渡槽是渡槽的一种，由于它具有设计和施工上比较简单，架模容易，不易漏水等特点，因此广泛应用于丘陵罐区。许多水利工程、引水工程等大量地使用着渡槽，创造出很多富有特色的新式渡槽、现代化渡槽。为了摆脱这种困境，引水灌溉就成为一项突出的民生工程。随着大型灌区工程的发展，各种轻型结构渡槽、大跨度拱式渡槽被广泛应用，预制装配式施工方法也得到推广。结构形式优选理论、新型材料、电子计算机技术及先进施工技术等已开始应用。关键词：渡槽；钢筋混凝土；排洪；灌溉AbstractThe aqueduct is conveying channel flow across the river, the overhead road, valley water building, is one of the most widely used building tank hydraulic buildings, except for transporting water diversion and drainage can also be used. Presently, the reinforced concrete rectangular aqueduct is a kind of aqueduct. It is widely used in hilly storage area because of its simple design and construction, easy construction and difficult water leakage. Many water conservancy projects, water diversion projects and other large use aqueduct, and created a lot of characteristics of the new aqueduct, modern aqueduct. In order to get rid of this predicament, water diversion irrigation has become a prominent livelihood project. With the development of large-scale irrigation projects, various light structure aqueduct, large span arch aqueduct is widely applied, prefabricated construction method has been popularized. Structural form optimization theory, new materials, electronic computer technology and advanced construction technology have already begun to be applied. Key word ：aqueduct；Reinforced concrete；Flood；irrigation第1章 设计基础资料1.1根据初步设计成果，提出设计资料及有关数据如下：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。建筑物等级4级。2. 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。刚筋混泥土槽身及刚架受力筋为HRB335；分布筋、箍筋、基础钢筋HPB235。3. 荷载 洼地高 2.2m钢筋混凝土重力密度 25KN/m3;人行道人群荷载 3KN/m2施工荷载 5KN/渡槽所在地区基本风压 0.35 KN/地基允许承载力 200 KN/基础埋置深度 1.3m。栏杆重 1.5KN/m2 4.使用要求：槽身横向计算迎水面裂缝宽度允许值Wsmax=0.3mm,WLmax=0.3mm。槽身纵向计算底板有抗裂要求。槽身纵向允许挠度fs=l0/500,fL=l0/550。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。（7）附图：高程单位（m）5.附图6.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2章 渡槽计算1. 拟定渡槽尺寸初步选取每节槽身长度14.2m，槽身底坡，取该渡槽槽壁糟率n=0.013，设底宽b=2.5m，按设计水深h=2.75m 过水面积： 湿周： 水力半径： 谢才系数 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：谢才系数流量：满足校核要求2. 槽身纵向计算纵向受拉钢筋配筋计算（满槽水+人群荷载）1) 内力计算：（1） 半边槽身面积：半边槽身每米长度承受人群荷载设计值：半边槽身每米长度的自重值=满槽水时半边槽身每米长度承受水重设计值（忽略托乘长度）总的均布荷载：槽身跨度取7m(2)槽身纵向受力时，按简支梁处理计算跨度：（3）跨中截面弯矩设计值（四级建筑物 k=1.15）2) 配筋计算：因为： ，承载力计算中，不考虑混凝土承受拉力，故把侧墙看做T型梁：mm，H选为校核水深，钢筋需排成两排取a=90mm, ,确定，0.1，为独立t型梁：故，上述两值均大于翼缘实有宽度，取第一类T型截面按宽度为400mm的单筋矩形截面计算，,满足要求，故可置；6A18，6A20()抗裂验算:查附录表3得截面抵抗矩塑性系数考虑截面高度的影响对值进行修正，得：，在荷载效应标准组合下:故槽身抗裂满足要求。槽身挠度验算：荷载标准值在槽身纵向跨中产生的弯矩值：槽身纵向抗弯刚度：故槽身纵向挠度验算满足要求。槽身纵向斜截面受剪承载力计算应为所以满足抗剪要求，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. 槽身横向计算1) 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ga,底板自重gc,侧墙自重可略去不计；人行道板上的人群荷载gk;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。HHP1为人行道板、横杆、人群荷载传给侧墙顶的集中力的设计值。2) 人行道板计算宽度：计算跨度：荷载：板自重，人群荷载3) 侧墙的配筋计算1 环境类别为第三类，取c=30mm,a=40mm,则：，故截面尺寸满足抗剪要求。2 计算受弯钢筋：选取4A12（），A122003 跨中最大正弯矩截面配筋背水面按二类环境，取，则所以取选取A12280侧墙底部迎水面限裂验算：有效配筋率：=满足限裂要求。4) 底板计算1 按端部截面配筋，背水面a=35mm,c=25mm迎水面a=40mm,c=30mm 由于N作用于纵向钢筋范围之外，属于大偏拉构件，所以应该按最小配筋率配筋选取A122802 底板端部限裂验算: 因为，所以满足抗裂要求。3 最大弯矩抗剪要求 取， 则：，且；故截面尺寸满足抗剪要求。4 配筋：故按最小配筋率配筋，选取A12280斜截面受剪承载力计算：因为；故不需要由计算确定抗剪腹筋。5) 横杆计算1 截面尺寸抗剪计算与配筋取横杆间距，因为横杆为大偏拉， 因为0，最小配筋率配筋所以选配2A10因为满足截面尺寸抗剪要求。2 跨中最大弯矩配筋计算，因为，故为小偏心受拉故按最小配筋率配筋最小配筋为：选取2A10选取2A106) 人行道板计算取，板自重：人群荷载：跨中弯矩：配筋计算：取，则：，满足故可以选配：2A10，分布钢筋选择A6250第3章 刚架计算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0.7l=0.715.25=10.675m.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8考虑纵向弯曲的影响，查表得0说明柱顶截面的受压筋将不能达到屈服，按构造配筋即可。取故选配4A18() 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。P1、P2、P3为刚架自重化成的节点力，承受轴向压力设计值为: 故按实际偏心距计算。因为1，取故按大偏心受压构件计算。0，按最小配筋率配筋选配4A18，故也按最小配筋率配筋。选配4A182 柱底截面配筋计算：，承受压力设计值为偏心距1，故取故按大偏心受压构件计算。0，故按最小配筋率配筋选配4A188，所以需要考虑纵向弯曲的影响。1，取，故按大偏心受压构件计算。，横梁两端接点按固定端考虑，其计算长度：故按大偏心受压构件计算。 故选配4A14b. 横梁2配筋计算（按受弯构件计算）受弯刚筋配筋控制截面为梁端截面：选配4A18c. 斜截面承载力计算：验算截面尺寸：，故截面尺寸满足抗剪要求。不需要由计算确定抗剪腹筋。第4章 牛腿配筋计算按正常运行满槽时荷载计算，其荷载组合为满槽水重+槽身自重+活荷重。荷载分布按三角形分布。由刚架内力计算结果可知 取混凝土保护层厚度:,1 验算牛腿截面尺寸: 所以截面尺寸满足要求。2 剪跨比选配3A20参考文献【1】 SL 191-2008 水工混凝土结构设计规范【S】.北京：中国水利水电出版社，2009【2】 水工钢筋混凝土结构学/河海大学等编.-4般.-北京：中国水利水电出版社，2009【3】 水工混凝土结构习题与课程设计/赵鲁光主编.北京：中国水利水电出版社，1998【4】 水工建筑物/林继镛主编.5版.北京:中国水利水电出版社, 2009.【5】 GB 50010-2010 混泥土