渡槽设计课件.ppt

1、渡槽设计一、设计资料一、设计资料 1.基本资料基本资料 某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽，属某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽，属4级级建筑物。建筑物。渡槽排架为单层门形刚架，立柱高度为渡槽排架为单层门形刚架，立柱高度为5m，立柱基础采用条，立柱基础采用条形基础；渡槽槽深为等跨简支矩形槽，跨长形基础；渡槽槽深为等跨简支矩形槽，跨长L=12m，槽内净，槽内净尺寸尺寸BnHn=3.0m2.5m，设计水深，设计水深H1=2.0m，最大水深，最大水深H2=2.5m；槽顶外侧设；槽顶外侧设1m宽人行桥，人行道外侧设宽人行桥，人行道外侧设1.2m高栏高栏杆。为减小应力集中，在槽身内转角处及排架立柱与

2、横梁连杆。为减小应力集中，在槽身内转角处及排架立柱与横梁连接处加设补角（设计时忽略其影响）结构布置图如图接处加设补角（设计时忽略其影响）结构布置图如图1所示。所示。2.荷荷 载载 （1）荷载标准值荷载标准值：钢筋混凝土重度：钢筋混凝土重度砼砼=25kN/m3；水的重；水的重度度水水=10 kN/m3 栏杆自重栏杆自重g1k=0.5 kN/m2（折算均布荷载）；（折算均布荷载）；人群荷载人群荷载q1k=2 kN/m2；风荷载；风荷载q2k=0.25 kN/m2，施工荷载，施工荷载q3k=4.0 kN/m2。（2）荷载分项系数荷载分项系数：永久荷载永久荷载：结构自重荷载分项系数：结构自重荷载分项系

3、数G=1.05；可变荷载可变荷载：除满槽时水重及水压力荷载分项系数取：除满槽时水重及水压力荷载分项系数取Q=1.10外，其他可变荷载分项系数均取外，其他可变荷载分项系数均取Q=1.20。3.材材 料料 选用选用C20混凝土，混凝土，级和级和级钢筋。级钢筋。4.使用要求使用要求（1）槽身横向临水面和纵向进行抗裂验算）槽身横向临水面和纵向进行抗裂验算（2）槽身纵向挠度允许值：）槽身纵向挠度允许值：f =l0/500 设设 计计 步步 骤骤 槽身横向计算槽身横向计算 人行桥设计人行桥设计 侧侧 墙墙 设设 计计 底底 板板 设设 计计 槽身纵向设计槽身纵向设计 尺寸拟定尺寸拟定 计算简图计算简图 荷

4、载计算荷载计算 内力计算内力计算 配筋计算配筋计算 尺寸拟定尺寸拟定 计算简图计算简图 荷载计算荷载计算 正截面承载力计算正截面承载力计算 抗裂验算抗裂验算 尺寸拟定尺寸拟定 计算简图计算简图 内力计算内力计算配筋计算配筋计算 计算简图计算简图 荷载计算荷载计算 内力计算内力计算 正截面受弯承载力计算正截面受弯承载力计算 斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算 抗裂、变形验算抗裂、变形验算 绘制绘制MR图图 抗裂验算抗裂验算 任务任务1:槽身横向结构计算槽身横向结构计算（1）人行桥设计）人行桥设计 按受弯构件计算按受弯构件计算 1）尺寸拟定）尺寸拟定 取取h外外=80mm，h内内=100mm

5、。2）计算简图）计算简图 3）荷载计算）荷载计算 板自重及栏杆重：板自重及栏杆重：标准值标准值 g3k=砼砼bg1kb=2510.09 0.51=2.75 kN/m 设计值设计值 g3=G g3k=1.052.75=2.89 kN/m 人群荷载：人群荷载：标准值标准值 q3k=q1kb=21=2 kN/m 设计值设计值 q3=Q q3k=1.22=2.4 kN/m 4）内力计算）内力计算 取取l0=1.1l=1.10.8=0.88m M=(g3q3)l02/2=(2.892.4)0.882/2=1.84 kNm 5）配筋计算（）配筋计算（按单筋设计按单筋设计）C20混凝土，混凝土，fc=9.6

6、N/mm2,级钢筋，级钢筋，fy=210N/mm2，取取as=30mm,h0=has=10030=70mm minbh0=0.0015100070=105mm2 选配选配12300（实配钢筋面积（实配钢筋面积As=377mm2）20csbhfKMbs85.00462.00451.021121120mm154210700462.0100010ycsfhbfA（2）侧墙设计）侧墙设计 按受弯构件计算按受弯构件计算 1）尺寸拟定）尺寸拟定 取侧墙顶部厚度为取侧墙顶部厚度为h上上=200mm（按规范要求（按规范要求 不小于不小于80mm和和l/30=2950/30=98 mm）；）；侧墙底部厚度为侧墙

7、底部厚度为h下下=300mm（要求（要求不小于不小于150mm）；纵向）；纵向取单位宽度取单位宽度b=1000 mm。2）计算简图：）计算简图：按固接于底板上的悬臂板计算见图按固接于底板上的悬臂板计算见图4。当侧墙较高时，弯矩当侧墙较高时，弯矩M变化较大，为了节约材料，取变化较大，为了节约材料，取墙底墙底1-1断面及其上断面及其上x=1m处处2-2截面来进行计算。截面来进行计算。图示图示L=H2x=1m2211 3）荷载计算）荷载计算 （因风荷载所引起的内力较侧向水压力、人群荷载等引起（因风荷载所引起的内力较侧向水压力、人群荷载等引起的内力小得多，故这里忽略的内力小得多，故这里忽略风荷载风荷载

8、的影响）的影响）侧向水压力：侧向水压力：(正常水深正常水深)标准值标准值 q4k=水水bH1 设计值设计值 q4=Qq4k (满槽水深满槽水深)标准值标准值 q5k=水水bH2 设计值设计值 q5=Qq5k 人行桥传来弯矩人行桥传来弯矩 M桥桥 H12.1QH21.1Q 1-1断面断面：4）正截面承载力计算）正截面承载力计算桥MHqM214161 2-2断面断面：2112桥MHqM252261桥水MxHMQ312)(61桥水MxHMQ322)(61 1-1截面配筋计算截面配筋计算 取取as=30mm，h0=has=30030=270mm 20c1sbhfKMs211y0csfhbfA 0.85

9、b minbh0实配钢筋：实配钢筋：注意内侧受拉注意内侧受拉 2-2截面配筋计算截面配筋计算 因侧墙顶部厚度为因侧墙顶部厚度为200mm，侧墙底部厚度为，侧墙底部厚度为300mm，侧，侧墙高度为墙高度为2.5m，22截面距底部距离为截面距底部距离为1m，可以得出，可以得出22截截面处的侧墙厚度为面处的侧墙厚度为260mm。取。取as=30mm，h0=has=30030=270mm 20c2sbhfKMs2110.85b=0.468 y0csfhbfAminbh0 5）抗裂验算）抗裂验算侧墙内侧受拉且处于临水面，应进行抗裂验算。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：

10、按荷载标准值计算的弯矩值：2/)(6/20k1k322k5klqgHqM查表得：混凝土拉应力限制系数查表得：混凝土拉应力限制系数ct=0.85，HRB335级钢筋的弹性模量级钢筋的弹性模量，C20混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量 受拉钢筋的配筋率：受拉钢筋的配筋率：=As/（bh0）钢筋与混凝土的弹性模量之比：钢筋与混凝土的弹性模量之比：E=Es/Ec y0=（0.5+0.425E）hI0=（0.0833+0.19E）bh3 W0=I0/（hy0）Mk mctftkW0 满足抗裂要求。满足抗裂要求。（3）底板设计）底板设计 底板为一底板为一偏心受拉构件偏心受拉构件，应按下列两种情况进行配筋计算

11、：，应按下列两种情况进行配筋计算：两端最大负弯矩两端最大负弯矩（发生在最大水深且人行桥上有人群荷载（发生在最大水深且人行桥上有人群荷载时）及相应的拉力时）及相应的拉力N；跨中最大正弯矩跨中最大正弯矩（发生在水深为（发生在水深为槽宽的一半槽宽的一半，即，即H3=B/2=3.3/2=1.65m，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力N。1）尺寸拟定）尺寸拟定 底板厚度应为侧墙厚度的（底板厚度应为侧墙厚度的（2/3-1）倍，取底板厚度）倍，取底板厚度 h=300mm，宽度取单位宽度，宽度取单位宽度b=1000mm。2）计算简图）计算简图 计算简图见图计算简图见图5

12、所示，图中，所示，图中，B=30.3=3.3m底板计算简图底板计算简图 3）内力计算和配筋计算）内力计算和配筋计算 支座截面：支座截面：2/25HqNA2/6/225hNMHqMAA桥支座截面配筋计算：支座截面配筋计算：取取a=a=30mm，h0=ha=30030=270mm e0=MA/NA 判断大小偏心受拉构件判断大小偏心受拉构件若为大偏心受拉，则计算详见若为大偏心受拉，则计算详见P114或参见例或参见例6-3,否则为小否则为小偏心受拉，详见）偏心受拉，详见）113例例6-2 可以只计算校核水深情况。可以只计算校核水深情况。跨中截面内力计算：跨中截面内力计算：底板自重底板自重 标准值标准值

13、 g6k=砼砼bh 计算值计算值 g6侧向水压力侧向水压力 标准值标准值 q6k=水水bH3 计算值计算值 q6=1.2q4k槽内水重槽内水重 标准值标准值 q7k=水水bH3 计算值计算值 q7=1.2q5k 跨中内力计算值为：跨中内力计算值为：Nc=q6H3/2跨中截面配筋计算：跨中截面配筋计算：e0=Mc/Nch/2a属于大偏心受拉构件，否则为小偏心受拉。属于大偏心受拉构件，否则为小偏心受拉。2/6/8/)(203236266clgHqBqgM4）抗裂验算）抗裂验算 底板上部支托边临水面受拉，应底板上部支托边临水面受拉，应进行抗裂验算。进行抗裂验算。底板支座截面底板支座截面取底板支座补角

14、边缘截面（取底板支座补角边缘截面（x=0.15+0.2=0.35m）作为计算截）作为计算截面，并按面，并按满槽水深满槽水深加加人群荷载人群荷载的组合按下式进行抗裂验算。的组合按下式进行抗裂验算。0m0000tkctmkWAeAWfN混凝土拉应力限制系数混凝土拉应力限制系数ct=0.85。底板与侧墙补角边缘到侧墙中心的距离底板与侧墙补角边缘到侧墙中心的距离x=0.35m。此截。此截面的轴向力及弯矩为：面的轴向力及弯矩为：2/kkHqN 4321kkkkkMMMMM 满槽水深对应的情况满槽水深对应的情况Mk1-满槽水深产生的弯矩满槽水深产生的弯矩Mk2-人行桥及人群荷载产生的弯矩人行桥及人群荷载产

15、生的弯矩Mk3-NK产生的弯矩产生的弯矩Mk4-水重及底板自重产生的弯矩水重及底板自重产生的弯矩 e0=Mk/Nk 判断大小判断大小偏心受拉构件偏心受拉构件0m0000tkctmkWAeWAfN 底板支座临水面满足抗裂要求。底板支座临水面满足抗裂要求。底板跨中截面：底板跨中截面：跨中的轴向力和弯矩为：跨中的轴向力和弯矩为：Nck=qk H/2 kckckcgMMMM321ck （发生在水深为（发生在水深为槽宽的一半槽宽的一半，即，即H3=B/2=3.3/2=1.65m，且人行桥上无人群荷载时）且人行桥上无人群荷载时）Mck1-水重及底板重产生的弯矩水重及底板重产生的弯矩Mck2-水平水平 水压

16、力产生的弯矩水压力产生的弯矩Mck3-无人群荷载时桥产生的弯矩无人群荷载时桥产生的弯矩e0=Mk/Nk判断大小偏心受拉构件判断大小偏心受拉构件0m0000tkctmkWAeWAfN 满足抗裂要求。如果不满足抗裂要求，则需要进行裂缝满足抗裂要求。如果不满足抗裂要求，则需要进行裂缝宽度验算。宽度验算。任务任务2:槽身纵向结构计算槽身纵向结构计算侧墙作为侧墙作为简支梁简支梁，设计时忽略，设计时忽略人行桥板截面人行桥板截面的影响而按单的影响而按单筋矩形截面计算。筋矩形截面计算。（1）计算简图）计算简图 梁按侧墙梁按侧墙平均厚度平均厚度计算，即计算，即 b 计算跨度计算跨度 l0=1.05ln （2）荷

17、载）荷载（每个侧墙承受总荷载的一半）（每个侧墙承受总荷载的一半）人行道板及栏杆自重人行道板及栏杆自重标准值标准值 k7g人行道板及栏杆自重计算值人行道板及栏杆自重计算值 g7 侧墙自重标准值侧墙自重标准值 g8k侧墙自重计算值侧墙自重计算值 g8底板自重标准值底板自重标准值 g9k底板自重计算值底板自重计算值 g9可变荷载：可变荷载：人群荷载标准值人群荷载标准值 q10k人群荷载计算值人群荷载计算值 q10槽内水重标准值槽内水重标准值 q11k（正常水深）（正常水深）q12k（满槽水深）（满槽水深）槽内水重计算值槽内水重计算值 q11 （正常水深）（正常水深）q12 （满槽水深）（满槽水深）3

18、.内力计算内力计算 跨中弯矩计算值跨中弯矩计算值8/)(20lqgMii支座边缘剪力计算值：支座边缘剪力计算值：2/)(nlqgVii（4）正截面承载力计算）正截面承载力计算 取取as=100mm，h0=has=2950100=2850mm20csbhfKMs2110.85by0csfhbfA（5）斜截面受剪承载力计算）斜截面受剪承载力计算 KV 与与0.7ftbh0与与0.2 fcbh0比较。比较。按斜截面受剪承载力计算步骤计算。按斜截面受剪承载力计算步骤计算。是否需要弯起钢筋。是否需要弯起钢筋。0svyv0tcs25.17.0hsAfbhfV （6）变形验算）变形验算（1）内力组合值）内力

19、组合值一个侧墙受到的弯矩为：一个侧墙受到的弯矩为：=1131.7kNm8/)(20ikikklqgM（2）刚度计算）刚度计算钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量Es=2.0105N/mm2，混凝土的弹性模量，混凝土的弹性模量Ec=3.00104N/mm2。E=6.67，=As/（bh0）=1884/（2002850）=0.0033 3E019.00833.0bhIBs=0.85EcI0 B=0.65Bs（3）挠度计算）挠度计算BlMf20k485 f =l0/500挠度满足要求。挠度满足要求。（8）绘制）绘制MR图图1）计算外荷载产生的弯矩图）计算外荷载产生的弯矩图M：)1(295.09.0lxxql

20、Mx 其中：其中：q=g7g8g9q10q12=73.1 kN/m，l=11.3mx（m）01.534.55.65Mx（kNm）0537.3910.11118.41166.8=1244.0 kNm M=1166.8 kNm)2003.14218843002850(188430025.11)2(1csy0syRbfAfhAfKM 2）跨中正截面承载力复核）跨中正截面承载力复核 （3）弯起钢筋弯起点位置，）弯起钢筋弯起点位置，x=1.5m，即弯起钢筋弯起点，即弯起钢筋弯起点到计算跨度原点的距离，到渡槽端部的距离为到计算跨度原点的距离，到渡槽端部的距离为x=1.5+0.33=1.83m。m.kN3.537)3.115.11(25.13.111.73)1(2111lxplxM)2003.14212563002850(125630025.11)2(1c1y01sy1RbfAfhAfKMs =839.2kNmM1=537.3kNm正截面受弯承载力满足要求。正截面受弯承载力满足要求。渡槽配筋图如图渡槽配筋图如图58所示。所示。