钢筋混凝土装配式渡槽设计指导书m

1钢筋混凝土装配式渡槽设计指导书一、设计目的钢筋混凝土结构课程设计是水工专业教学的重要内容，通过课程设计一方面加深同学门对本课程所学内容的理解，做到理论联系实际，另一方面让同学们进行工程师的基本训练，为走向工作岗位打下一定基础。二、渡槽设计任务书1、设计课题某灌溉渠道上装配式钢筋混凝土矩形（无横杆）渡槽2、设计资料某灌溉渠道上渡槽每跨长12m，高3.5m，侧墙顶外伸悬臂板作为人行道，槽身简支搁于刚架立柱牛腿上，刚架总高13.1m，基础为条形基础，埋置深度为1.4m，渡槽结构布置如图1所示。结构条件如下：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。3、设计内容和要求1）完成设计计算书一份，内容包括a:槽身的荷载计算、内力计算、承载能力极限状态计算和正常使用极限状态计算；2）绘制渡槽结构施工图（2号图纸），内容包括a:槽身模板图及其纵、横配筋图；b:有关设计说明。三、槽身设计参考资料（一）概述渡槽是渠道跨越河流、溪谷、洼地和道路的输水建筑物，是水利工程中应用最广泛的交叉建筑物之一。本资料重点介绍简支梁式矩形渡槽结构造型及其槽身结构的结构设计。（二）简支梁无横杆矩形渡槽的结构和计算1、无横杆矩形截面渡槽槽身主要结构无横杆矩形槽的侧墙顶，常设有外深悬臂板作为人行道，板厚越为60~100mm，人行道宽度常取为800~1200mm。为了交通方便，人行道上设置栏杆。槽身截面取决于过水的要求。过水断面的深宽比（水深与水面宽度之比）从过水能力考虑应取0.5，但从结构受力考虑，因侧墙在纵向起着梁的作用，加高侧墙，可提高槽身的纵向承载能力。故在实际工程中深宽比常提高0.6~0.8。为了防止风浪引起槽身侧墙顶溢水，侧墙的高度应留有超高（超出槽内最大水深的高度），一般超高可取为0.2~0.4m。一般渡槽槽身中的水深（设计流量下的水深）即为槽内最大水深，持久状况的基本组合考虑。但有些渡槽除考虑本身设计流量外，还考虑全灌区灌水时，输水量加大的情况，此加大流量下的水深便为槽内最大水深（也称校核水位），这种情况按短暂情况的基本组合考虑。无横杆矩形槽的尺寸大致如下：较高的侧墙，其壁厚常做成上薄下厚。为便于垂直浇筑砼顶部厚度不小于120mm，侧墙底部承受较大弯矩，其厚度由抗裂或限制裂缝宽度条件确定，一般为150~300mm。底板厚度可取与侧墙底部厚度相同。侧墙与底板交接处常设托承，以改善交角处的应力状态。（三）钢筋混凝土渡槽的结构计算1.槽身横向计算（计算简图如图1所示）：2图1无横杆槽身横向计算简图q2B/2q2B/2q2q2q1NNγHBBHa1（1）人行道板计算人行道板为一支撑在侧墙上的悬臂板，悬臂长度为1a，承受均布荷载1q（包括板自重kg和人群荷载kq，栏杆重可折算在均布自重荷载内）。人行道承受的最大弯矩为：2101)(5.0[aqgMkQkG式中0—结构重要性系数；—设计状况系数；G、Q—分别为永久荷载、可变荷载分项系数；kg、kq—分别为板自重、人群荷载标准值。（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）：])(2161[2130aqgHMkQkGQA式中H—槽身最大水深；—水容重。其它符号意义同上。侧墙较高时，弯矩沿墙高变化较大，可沿墙高选取2~3个截面进行配筋计算，侧墙除强度计算外，尚应进行抗裂或裂缝宽度的计算。（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2q（包括水自重3HQ和底板自重kGg）。底板为一偏心受拉构件，应按①两端最大负弯矩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：221HNNtMMA21式中AM—侧墙底端弯矩；t—底板厚度。②跨中最大弯矩cM（此时水深取B/2,人行道无人群荷载）及相应的N分别进行配筋计算：AcMBqM2281kGQgHq2tgck228121BHNc底部除强度计算外，尚应进行抗裂及裂缝宽度验算，上述侧墙及底板计算中，当槽内最大水深H为设计水深时，应按持久状况基本组合考虑；当H为校核水深时，应按短暂状况的基本组合考虑。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。2.槽身纵向计算（1）内力及配筋计算将每跨槽身视为支承于刚架上的简支梁，计算跨度为nll05.10（nl为净跨）。梁的截面是由侧墙和底板组成的形或形（可折算成I字型截面），梁上作用的荷载q为槽身自重（包括侧墙、底板、人行道板及栏杆）+最大水深时重+人群荷载。由于结构和荷载均对称，故可取一半进行计算。由于梁的跨中弯矩最大，一般需放两至三排纵向受力钢筋。受力筋主要放在侧墙底部的占受力钢筋面积的75%左右，其余25%左右放在底板部位（如图2所示）。放在底板部位的纵向受力钢筋可兼做底板横向分布钢筋。另在进行斜截面受剪承载力计算时注意不可把横向计算中的侧墙受力筋兼做纵向计算中的箍筋。4图3槽身纵向计算简图L图2槽身纵向钢筋图配置在底板的钢筋配置在底板的钢筋当0.070bhfcVd0.250bhfc时,则侧墙纵向另需配纵筋和弯起钢筋。弯起钢筋面积（sbA）的计算同梁一样，即sysvyvcdsbfhsAfbhfVAsin25.107.000式中：s为弯起角，可取600；如007.0bhfVcd，则不需进行斜截面受剪承载力计算，但仍需按构造要求弯起钢筋；如002.0bhfVcd时，则应增大截面尺寸或提高混凝土强度等级。上述公式中的b均指工字型截面的肋宽。由于简支梁式的槽身底板纵向计算中全处于受拉区，为了防止开裂渗水，槽身尚需进行抗裂验算。槽身纵向计算简图如图3所示：（2）挠度验算渡槽槽身为大跨度结构，为保证结构的正常使用，应按荷载效应的短期组合及长期组合分别验算其最大挠度，并限制其不超过相应的允许值，即][ssff][llff渡槽的允许挠度为：当ml100时，450/,400/00lflfls当ml100时，550/,500/00lflfls四、设计时间设计时间为一周。望各位同学按时完成设计成果。5钢筋混凝土装配式渡槽设计指导书农水2011指导老师：李积花2013.12