钢筋混凝土课程设计

1、 已知： 某灌溉渠道上渡槽每跨长。渡槽高。A：渡槽最大水深（设计水深）为2.5m，过水净宽为3.1m；B：栏杆重1.5kN/m，施工荷载4.0kN/m2(不与人群荷载同时出现)；人群荷载一般取2.5kN/m2；C：槽身混凝土强度等级C25；D：槽身受力主筋II，分布筋、箍筋为I级。 按水利系统的水工混凝土结构设计规范 （SL 1912008）。结构安全系数为级。 因此，承载力安全系数K=1.35，荷载分项系数分别为：由自重.设备等的分项系数。可变荷载的分项系数为：。可控制可变荷载的分项系数为：。一 尺寸选取1渡槽设计水深 H=2.5m。水面宽度 B=3.1m。2人行道宽取 a=1000mm，人

2、行道板厚取 h=100mm。3支托厚度取 。4 侧墙上部宽度 ，侧墙下部宽度 b=300mm。5 底板厚度为 。6 混凝土的重力密度取。7 水的重力密度取。8 槽身高出水深的高度取40mm。9 纵向相关尺寸：（1）梁按侧墙平均厚度，即b=(h1+h2)/2=(0.12+0.3)/2=0.2m （2）计算跨度 ln=12-0.3=11.7m (3)净跨l0=1.05ln=1.05*11.7=12.3m二 荷载标准值的计算。（1）横向荷载标准值的计算。1 人行道标准值：2 水压力的荷载标准值： 。3栏杆自重标准值：。4施工荷载标准值：。5人群荷载标准值：。6 底板自重标准值：。（3） 纵向荷载标准

3、值计算：（每个侧墙承受总荷载的一半）人行道板及栏杆自重标准值 （=1-0.12=0.88m）g7k=砼h板l1+g1kl1= 25*0.2*0.88+1.5*0.88=5.72KN/m人行道板及栏杆自重设计值 g7 =1.05g7k=6KN/m侧墙自重标准值 g8k=砼bH2 =17.5KN/M侧墙自重设计值 g8=1.05g8k=1.05*17.5=18.4KN/M底板自重标准值 g9k=砼Bn /2=11.6KN/M底板自重设计值 g9=1.05g9k =12.2KN/M 可变荷载：人群荷载标准值 q1k=2.5 KN/m 人群荷载设计值 q1=1.2q1k=3 KN/m 槽内水重标准值

4、=水BnH1/2 =38KN/M （正常水深） =水BnH2/2 =53.2KN/M （满槽水深）槽内水重设计值 =1.2q6k=45.6KN/M =1.1q7k=58.52KN/Mh10.12L12H2h3h20.3Ln11.73.50.3b0.25L012.3BBna1.2h27001.63.1q1k2.5q11k38q12k53.2qk3q1145.6q1258.52栏杆自重 人行道板自重人行道荷载 横向时底板自重人行道板及栏杆重侧墙自重底板自重永久荷载标准值gg1kg2kg3kg6kg7kg8kg9k1.52.864.367.55.7217.511.6永久荷载设计值gg1g2g3g6g

5、7g8g91.5753.0034.5787.875618.412.2人群荷载施工荷载人行桥上人群荷载正常水位的侧向水压力校核水位的侧向水压力水位为槽深一半时的侧向水压力槽内水重人群荷载槽内水重（设计）槽内水重（校核）可变荷载标准值qkq1kq3kq3kq4kq5kq6kq7kq8kq9kq10kq11kq12k2.5414.2315.33853.2可变荷载设计值qq1q3q3q4q5q6q7q8q9q10q11q1234.445.658.52三 横向内力计算。1 人行道的内力计算。人行道板为一支撑在侧墙上的悬臂板，悬臂长度为，承受均布荷载（包括板自重和人群荷载，栏杆重可折算在均布自重荷载内）。

6、人行道承受的最大弯矩为：所以： 2 侧墙计算侧墙为支承在底板上的悬臂板。在工程实践中，近似按受弯构件设计（略去轴向力影响），侧墙低端的最大弯矩为（弯矩以槽壁外侧受拉为正）： 所以： 3 底板计算底板除在两端承受两端传来的轴向拉力N以及弯矩M外，还承受竖向荷载（包括水自重和底板自重）。底板为一偏心受拉构件，应按两端最大负弯矩M(此时水深取H,人行道上有人群荷载)及相应的轴向拉力N：所以： 跨中最大弯矩（此时水深取H/2,人行道无人群荷载）及相应的N分别进行配筋计算： 取,所以： 人行道板、侧墙及底板一般均能满足斜截面主拉应力计算的要求，可不必另行计算。四 纵向内力计算。1 纵向跨中弯矩计算: 因

7、为： 所以: 2 纵向支座处的弯矩。 因为： 五 配筋计算及抗裂验算。 一 人行道设计。 混凝土，=11.9N/mm2,级钢筋，fy=210N/mm2，由于弯矩较小，钢筋配成单层。取c=35mm。取as=45mm, 取b=1mh0=has=16045=115mm=0.032=0.033minbh0=0.0021000115=230所以取。即配300的钢筋。()二 侧墙设计。（1）配筋计算。 因为,混凝土，=11.9N/mm2,HRB335钢筋，fy=300N/mm2，由于弯矩较小，钢筋配成单层。取c=35mm。取as=45mm, 取b=1m,。=0.06 所以，取。即配300的HRB335钢筋

8、。（）.按构造要求在侧墙的上部配250的单肢箍筋。（2） 抗裂验算。 侧墙内侧受拉且处于临水面，应进行抗裂验算。 按荷载标准值计算的弯矩值： 所以： 查表得：混凝土拉应力限制系数=0.85，HRB335级钢筋的弹性模量 ，C25混凝土的弹性模量。受拉钢筋的配筋率：=As/（bh0）= 钢筋与混凝土的弹性模量之比：E=Es/Ec =7 y0=（0.5+0.425E ）h=152mmI0=（0.0833+0.19E）bh3 =W0=I0/（hy0）=.92 又因为：所以：即Mk mctftkW0 满足抗裂要求。三、底板设计 底板为一偏心受拉构件，应按下列两种情况进行配筋计算： 两端最大负弯矩（发生

9、在最大水深且人行桥上有人群荷载时）及相应的拉力N；跨中最大正弯矩（发生在水深为槽宽的一半，即H3=H/2=2.5/2=1.25m，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力N。因为b=1000mm，底板宽度=300mm。两端最大负弯矩及轴向压力为：M=25.9, N=30.7KN.跨中最大弯矩及轴向力为： 1支座截面配筋计算：取a=a =45mm，h0=h45=30045=255mm e0=M/Nh/2a属于大偏心受拉构件 e=e0h/2+a =735mm设x=0.85bh0，对HRB335级钢筋，=0.358，则配筋计算：取a=45mm，h0=ha=30045=255mm. 因为： 所以： 实配钢

10、筋610200（实际钢筋面积As=471mm2），则 x=h0 2a 所以： 即上下截面选配钢筋512200（实际钢筋面积As=565 mm2）（上表面受拉）。2跨中截面配筋计算：因为：跨中最大弯矩及轴向力为：e0=Mc /Nch/2a 属于大偏心受拉构件 e =e0h/2+a =3628而 因为 取As=minbh0 =0.002*1000*255=510 ，实配钢筋512200（实际钢筋面积As=565mm2）。 因为： 所以：选配钢筋512200（实际钢筋面积As=565mm2）（下面受拉）。表 底板支座与跨中计算钢筋面积与实际配筋面积截面位置计算钢筋面积（mm2）实配钢筋面积（mm2）

11、受拉钢筋受压钢筋受拉钢筋受压钢筋 支 座466.28 483.5471565跨 中535510565565抗裂验算 1底板支座截面取底板支座补角边缘截面（x=0.15+0.2=0.35m）作为计算截面，并按满槽水深加人群荷载的组合按下式进行抗裂验算。混凝土拉应力限制系数ct =0.85。 查表得：混凝土拉应力限制系数=0.85，HRB335级钢筋的弹性模量 ，C25混凝土的弹性模量。钢筋与混凝土的弹性模量之比：E=Es/Ec =7 A0=Ac+EAs =1000*300+7*1036= =152mmI0=（0.0833+0.19E）bh3 =W0=I0/（hy0）=.92 底板与侧墙补角边缘到

12、侧墙中心的距离x=0.35m。此截面的轴向力及弯矩为：=24.9KN=e0=Mk/Nkh/2a属于大偏心受拉构件 因为：=64KN底板支座临水面满足抗裂要求。2底板跨中截面：跨中的轴向力和弯矩为：Nck=q6kH3/2=15.31.6/2=12.24kNe0=Mk/Nk=23.04/12.24=1.823m=1882mmh/2a=300/245=105mm 所以： e0=Mk/Nkh/2a属于大偏心受拉构件 因为：混凝土拉应力限制系数=0.85，HRB335级钢筋的弹性模量 ，C25混凝土的弹性模量。钢筋与混凝土的弹性模量之比：E=Es/Ec =7 A0=Ac+EAs =1000*300+7*

13、1036= =152mmI0=（0.0833+0.19E）bh3 =W0=I0/（hy0）=.92 所以：=31.1KN满足抗裂要求。四 纵截面设计。1正截面承载力计算 取c=35mm，由于截面尺寸较大，配置成单层取as=45mm，h0=h-as=3500-45=3455mm，取b=1000mm=0.015=2055.7选配钢筋720（实际钢筋面积为2199mm2）2 斜截面受剪承载力计算 KV 与0.7ftbh0比较。因为：KV=629.64KN,而KV0.7ftbh0 不需进行斜截面承载力计算。选配单肢箍筋8250。3 抗裂验算 钢筋的弹性模量Es=2.0105N/mm2，混凝土的弹性模量 Ec=2.80104N/mm2，梁的截面是由侧墙和底板组成的（可折算成I字型截面）。受拉钢筋的配筋率：=As/（bh0）=0.6 钢筋与混凝土的弹性模量之比：E=Es/Ec =7 y0=（0.5+0.425E ）h=1812mmI0=（0.0833+0.19E）bh3 =3.9W0=I0/（hy0）=侧墙承受荷载标准值产生的弯矩为：Mk=1