矩形渡槽设计说明书

PAGE渡槽课程设计PAGE第4-页共15页设计基本资料一．设计题目：钢筋混凝土渡槽(设计图见尾页)xx灌区干渠上钢筋混凝土渡槽，矩形槽身设计，支撑排架和基础结构布置二．基本资料1.地形：干渠跨越xx沟位于干渠桩号6+000处，沟宽约75m，深15m左右。根据地形图和实测渡槽处xx沟横断面如下表;桩号6+0006+0156+0256+0356+0456+0556+0656+0906+100地面高程（m）97.8092.7087.6683.8583.8087.6089.9097.6897.702.干渠水利要素：设计流量Q设=10m3/s、加大流量Q加=11.5m3/s，纵坡i=1/5000，糙率n=0.025.渠底宽B=2m，内坡1：1，填方处堤顶宽2.5m，外坡1：1.干渠桩号6+000处渠底高程为95.00m。3.地质：该处为第四纪沉积层，表面为壤土深2米，下层为细砂砾石深度为10米，再下层为砂壤土。经试验测定，地基允许承载能力（P）=200KN/m24.水文气象：实测该处地面在10米高处，三十年一遇10分钟统计平均最大风速为24m/s。设计洪水位，按二十年一遇的防洪标准，低于排架顶1m，洪水平均流速为2m/s，漂浮物重50KN。5.建筑物等级：按灌区规模，确定渡槽为三级建筑物。6.材料：钢筋Ⅱ级3号钢，槽身采用C25混凝土，排架及基础采用C20混凝土。7.荷载：1）自重：钢筋混凝土Υ=25KN/m3水Υ=10KN/m32）人群荷载：3KN/m33）施工荷载：4KN/m3 4）基础及其上部填土的平均容重为20KN/m3三．设计原则与要求1.构件强度及裂缝计算应遵守“水工钢筋混凝土结构设计规范“（SDJ20-78）2.为了减少应力集中，构件内角处应加补角，但计算可以忽略不计。3.计算说明书要求内容完全、书写工整。4.图纸要求布局适当、图面清洁、字体工整。四．设计内容1.水力计算：确定渡槽纵坡、过水断面尺寸、水面衔接、水头损失和上下游链接。2.对槽身进行纵向、横向结构计算，按照强度、刚度和构件要求配置钢筋。3.拟定排架及基础尺寸。4.两岸链接和布置。五．设计成果1.计算说明书一份2.设计图纸一张（A1）总体布置图：纵剖面及平面图一节槽身钢筋布置图：槽身中部、端部剖面，侧墙钢筋布置及底板上、下层钢筋布置图，并列处钢筋用量明细表。排架和基础尺寸，钢筋布置等。六．参考书1.《水工建筑物》2.《工程力学》3.《建筑结构》4.《水工钢筋混凝土》5.《工程力学与工程结构》1.尺寸拟定槽身的过水断面尺寸，一般按设计流量设计，按最大流量校核，通过水力学公式（）进行计算。当槽身长度L大于等于（15～20）h2（h2为槽内水深）时，按明渠均匀流公式进行计算。矩形渡槽深宽比一般取0.6～0.8，超高一般取0.2～0.6m。初拟时，纵坡一般取1/500～1/1500。糙率取0.011.拟定h/b=0.7,i=1/1000,得：b=2.6m,不符合实际要求：拟定h/b=0.8,i=1/700.得：b=2.25m,也不符合实际要求；拟定h/b=0.8,i=1/500,得；b=2.03m,也不符合要求，…………通过以上的计算得，无论怎么调整数值，都不能满足设计要求，而，一般渡槽的净宽小于等于渠道底宽。在以上经验数据下，设渡槽净宽b=2m,i=1/700,n=0.011带入计算水深h，进行迭代得：h=1.93m同理，将加大流量带入上式迭代得：h加=2.15m对设计流量进行校核：b=2m,h=1.93m.则，满足设计流量的要求对加大流量进行校核取m时，则，b=2m,h=0.27+1.93=2.2m满足加大流量的要求2.计算水头损失进口段水面降落值：（K1=0.1）槽身段沿程降落值：出口段水面回升值：渡槽总水面降落值：所以符合最小水头损失的要求。抬高值：y1=h1-Z-h2=2.9-0.351-1.93=0.619m进口槽底高程：出口槽底高程：降低值：y2=h3-Z2-h2=2.9-0.117-1.93=0.853m出口渠底高程：渡槽水利计算图最终确定，渡槽的断面尺寸为b=2m，h=2.2m符合要求。三．槽身结构计算1.槽身横向结构计算取槽身长1m计算，拟定截面尺寸如下：可选定：t1=16～20cmt2=20～30cma=80～100cmb=40cmc=36cm拉杆截面为16*16cm具体尺寸见下图：槽身断面图单位：cm由于结构、荷载对称，取一半计算，截面上剪力大部分分布在侧墙上，可视为一个支撑连杆支持于侧墙底部，忽略侧墙所受的竖向力，可用力矩分配法求解内力，其计算见图如下：（1）.拉杆弯矩的计算：荷载KN·mKN·m分配系数：截面惯性矩分别为抗弯刚度：所以：分配系数为：传递系数：CAC=0CAB=-1求固端弯矩及约束力矩，固定状态下，可得各固端弯矩分配系数0.290.71固端弯矩0-9.6-12.8-6.4分配与传递06.515.9-15.9最后杆端弯矩0-3.13.1-22.3最终杆端弯矩为：MAC=-3.1KN·mMCA=0KN·mMAB=3.1KN·mMBA=-22.3KN·m（2）.拉杆拉力的计算取侧墙为脱离体,由∑MA=0则:槽身一米的拉杆拉力S:拉杆间距（这里取2.2m）：一个拉杆所承受的拉力（3）.底板夸中弯矩M0计算（4）．绘制弯矩图侧墙外侧弯矩代入则得（max）。位置即=0所以代入数据得：当M0=0时，=2.27m当Mmax时，=1.3m此时Mmax==（5）.底板拉力∑M=0底板拉力NA=（6）.拉杆弯矩的计算荷载：杆端弯矩：跨中弯矩：弯矩图单位：KNm2.槽身纵向结构计算（1）.荷载：q1=（0.2*2.43*2+0.3*2.2）*25=40.8KN·mq2=10*2.2*2=44KN·mq3=2a*3=2*0.5*3=3KN·m总荷载：q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8KN·m(2).内力计算计算跨度L计=1.05L0=1.05*9=9.45m夸中弯矩M=1/8qL计2KN·m3.配筋计算(1).侧墙配筋查表得，fc=11.9,fy=300K=1.20取a=30mm，则h0=h-a=200-30=170mm所以用最小配筋率配筋其选配钢筋选受拉筋为Φ12@300（=377mm2）(2).底板受压计算取a=30mm，则h0=h-a=300-30=270mm所以用最小配筋率配筋其选配钢筋选受拉筋为Φ12@200（=565mm2）受拉计算判别偏心受拉构件的类型属于大偏心受拉构件。计算受拉钢筋按构造规定配置钢筋所以配置Φ12@200（=565mm2）(3).拉杆配筋由于拉杆所受拉力很小，直接按构造要求即最小配筋率配筋所以配置4Φ8（=201mm2）箍筋Φ6@3004.槽身纵向配筋计算取a=30mm，则h0=h-a=2860-30=2830mmb=400mm所以用最小配筋率配筋其选配钢筋选筋为8Φ20（=2513mm2）四．槽身支撑排架与基础的布置1.支撑排架槽身支承采用单跨多层排架，为满足承压和减少伸缩吗查阻力，柱顶设钢板垫座，排架与基础按固接考虑。其排架尺寸。立柱：长边（顺槽向）b1（1/20～/30）H常用b1=0.4～0.7m取b1=0.5m短边（横槽向）h1=（1/1.5～1/2）b1常用h1=0.3～0.5m