1.工程概況 12.槽身縱向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算 2(1)荷載計(jì)算 2(2)內(nèi)力計(jì)算 4(3)正截面的配筋計(jì)算 5(4)斜截面強(qiáng)度計(jì)算 6(5)槽身縱向抗裂驗(yàn)算 73.槽身橫向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算 8(1)底板的結(jié)構(gòu)計(jì)算 (2)渡槽上頂邊及懸挑部分的結(jié)構(gòu)計(jì)算 (3)側(cè)墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算 (4)基地正應(yīng)力驗(yàn)算 側(cè)渠底設(shè)計(jì)高程為165.50m,下游側(cè)渠底設(shè)計(jì)高程為165.40m。本次設(shè)計(jì)將原渡槽位重建渡槽帶橋，上部橋梁按照四級道路標(biāo)準(zhǔn)，荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路-Ⅱ級折減，建筑材料均采用鋼筋砼，橋面總寬5m。重建跨溢洪道渡槽帶橋。新建渡槽帶橋軸線布置于溢洪道樁號0+95.25,同現(xiàn)狀渡槽樁號，下底面高程為165.20m,滿足校核水位+0.5m超高要求，橋面高程167.40m,設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆結(jié)合預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)斷面，確定渡槽帶橋總長51m,8.5m×6跨。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：渡槽過水?dāng)嗝娉叽鐬?.7×1.6m,同干渠尺寸，采用C25鋼筋砼，底及側(cè)壁厚20cm,頂壁厚30cm,筒型結(jié)構(gòu)，頂部兩側(cè)壁水平挑出1.25m,并在順行車方向每隔2m設(shè)置一加勁肋，維持懸挑板側(cè)向穩(wěn)定，橋面總寬5m,路面凈寬4.4m,設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路-Ⅱ級折減，兩側(cè)設(shè)預(yù)制C20鋼筋砼欄桿，基由于地基為砂巖，基礎(chǔ)采用人工挖孔端承樁，尺寸為1.2×1.2m,基礎(chǔ)深入巖層弱風(fēng)化層1.0m,蓋梁尺寸為4×1.6×1.2m。根據(jù)規(guī)劃方案中擬定，渡槽的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為4級可變荷載分項(xiàng)系數(shù)γa=1.20,結(jié)構(gòu)系數(shù)為γ=1.縱向計(jì)算中的荷載一般按勻布荷載考慮，包括槽身重力(欄桿等小量集中荷載也換算為勻布的)、槽中水體的重力、車道荷載及人群荷載。其中槽身自重、水重為永久荷載，而車道荷載、人群荷載為可變荷載。槽身自重：(2)內(nèi)力計(jì)算可按梁理論計(jì)算，沿渡槽水流方向按簡支或雙懸臂梁計(jì)算應(yīng)力及內(nèi)力：圖2—2槽身縱向計(jì)算簡圖(單位：cm)計(jì)算長度1=1,+a=6.9+0.8=7.7(m)所以計(jì)算長度取為7.25m跨端剪力設(shè)計(jì)值(3)正截面的配筋計(jì)算對于簡支梁式槽身的跨中部分底板處于受拉區(qū)，故在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗(yàn)算中，只要底板與側(cè)墻的接合能保證整體受力，就必須按翼緣寬度的規(guī)定計(jì)入部分或全部底板的作用。不考慮底板與牛腿的抗彎作用，將渡槽簡化為h=2.3m、b=0.4m的矩形梁進(jìn)行配筋。考慮雙筋，a=0.08,ho=2.3-0.08=2.22(m),r?=1.2。式中M——彎矩設(shè)計(jì)值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合計(jì)算，并考慮M——截面極限彎矩值；f——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土選用C25,則fe=12.5N/mm;b——矩形截面寬度；x——混凝土受壓區(qū)計(jì)算高度；h?——截面有效高度；f;——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A,——受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積；將ξ=x/h?代入式(2—4)、(2—5),并令a,=ξ(1-0.5ξ),則有根據(jù)以上各式，計(jì)算側(cè)墻的鋼筋面積如下：選4蟲20+6蟲25As=1257+2945=4202(mm2)(4)斜截面強(qiáng)度計(jì)算按受力計(jì)算不需要配置腹筋，考慮到側(cè)墻的豎向受力筋可以起到腹筋作用，但為固定縱向受力筋位置，仍在兩側(cè)配置φ8@150的封閉箍筋。同時(shí)沿墻高布置蟲10@150的縱向鋼筋。(5)槽身縱向抗裂驗(yàn)算受彎構(gòu)件正截面在即將開裂的瞬間，受拉區(qū)邊緣的應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉伸值e,最大拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度f。鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算公式如下：式中a——混凝土拉應(yīng)力極限系數(shù)，對荷載效應(yīng)的短期組合a取為0.85;對荷載效應(yīng)的長期組合，a取為0.70;W?——換算截面A?對受拉邊緣的彈性抵抗距；yo——換算截面重心軸至受壓邊緣的距離；I?——換算截面對其重心軸的慣性距；fx——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。混凝土的標(biāo)號為C25,鋼筋為Ⅱ級鋼，則E=2.8×10'N/mm2,根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,選取γm值。由b/b>2,h/h<0.2,查得γm=1.40,在ym值附表中指出，根據(jù)h值的不同應(yīng)對ym值進(jìn)行修正。短期組合的跨中彎矩值長期組合的跨中彎矩值(人群荷載的準(zhǔn)永久系數(shù)p=0)綜合上述計(jì)算可知，槽身縱向符合抗裂要求。3.槽身橫向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算由于在設(shè)計(jì)中選用了加肋的矩形槽，所以橫向計(jì)算時(shí)沿槽長取肋間距長度上的槽身進(jìn)行分析。作用于單位長脫離體上的荷載除q(自重力加水的重力)外，,兩側(cè)還有剪力Q?及Q,其差值△Q與荷載q維持平衡。△Q在截面上的分布沿高度呈拋物線形，方向向上，它絕大部分分布在兩邊的側(cè)墻截面上。工程設(shè)計(jì)中一般不考慮底板截面上的剪力。圖3—1槽身橫向計(jì)算計(jì)算簡圖側(cè)墻與底板均按四邊固定支承板設(shè)計(jì)，計(jì)算條件為滿槽水。圖3—1中1?為肋間距，q?為作用于側(cè)墻底部的水壓力，q?為底板的重力與按滿槽水計(jì)算的槽內(nèi)水壓力之和，根據(jù)條件可得以上各式中y——水的重度；yp——鋼筋混凝土的重度；跨中跨中跨中跨中彎距(KN.m)0按照底板中部彎矩配筋，采用c25砼，fcm=12.5N/mm根凝土結(jié)構(gòu)》,板厚200mm,受力鋼筋間距取為100mm,具體配筋計(jì)算如下：a=a’=30mm,h?=200-30=170mm,取單寬計(jì)算選用I級鋼筋，則fe=210N/mm2,計(jì)算彎矩最大位置的配筋量：根據(jù)以上各式，計(jì)算底板的鋼筋面積如下：選①10@125As-628(mm2)(2)渡槽上頂邊及懸挑部分的結(jié)構(gòu)計(jì)算渡槽頂部兩側(cè)壁水平挑出1.25m,并在順行車方向每個(gè)兩米設(shè)置一加勁肋，維持懸挑板側(cè)向穩(wěn)定，頂壁厚30cm。按照懸臂根部最大彎矩計(jì)算配筋，采用c25砼，fcm=12.5N/mm根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》,板厚300mm,受力鋼筋間距取為100mm,具體配筋計(jì)算如下：a=a’=30mm,h?=300-40=260mm,選用Ⅱ級鋼筋，則fe=310N/mm2,計(jì)算彎矩最大位置的配筋量：M=131.86kN.m,N=143.根據(jù)以上各式，計(jì)算鋼筋面積如下：選蟲20@140A?=2244(mm2)(3)側(cè)墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算由于側(cè)墻的受力為不均勻荷載，故按最大值的勻布荷載進(jìn)行配筋，其結(jié)果更安全。①側(cè)墻與肋所構(gòu)成的T形梁的配筋計(jì)算由于側(cè)墻與肋所構(gòu)成的T形截面梁，翼緣受拉不考慮其抗彎作用，故可簡化成矩形進(jìn)行配筋計(jì)算。不考慮縱向彎矩的影響。故取偏心距為實(shí)際值e?=58.3mm。,取ζ=1.0判斷大小偏心，因?yàn)棣莈=1.035×58.3=60mm<0.3h?=0.3×810=243mm所以，按小偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。按最小配筋率計(jì)算As,pm=0.2%,所以A?=pminbh?=0.2%×200×810=32選用2φ10,As′=157mm2斜截面受剪承載力計(jì)算：故截面尺寸滿足抗剪要求。故可不進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，而按構(gòu)造要求配置箍筋選φ6@200鋼筋抗裂驗(yàn)算：一般情況需按荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合分別驗(yàn)算，本設(shè)計(jì)因?yàn)槭谴致杂?jì)算，且可變荷載非常小，故只按荷載效應(yīng)的長期組合進(jìn)行抗裂驗(yàn)算。抗裂演算的對象為T形截面梁。基本數(shù)據(jù)：E=2.0×10°N/mm2,E=2.0×換算截面面積換算截面的重心至受拉邊緣的距離換算截面對其重心的慣性矩經(jīng)過以上的驗(yàn)算可知，側(cè)墻肋的配筋滿足抗裂要求。②底板與肋所構(gòu)成的T形截面梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算根據(jù)底板的內(nèi)力圖，選取兩組內(nèi)力按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。由于底板與肋所構(gòu)成的T形截面梁，翼緣受拉不起抵抗彎矩的作用，故可簡化成矩形截面進(jìn)行配筋計(jì)算。l?/h=2300÷400=5.75<8,故不需考慮縱向彎曲的影響。取ζ?=1.0。故取偏心距e?=704mm判斷大小偏心，因?yàn)閚e?=1.0132×1304=713.3(mm),構(gòu)件計(jì)算配筋。計(jì)算A′及A:所以按大偏心受拉對于Ⅱ級鋼筋，α=0.396選用2φ10,A.=157mm2。(偏心受拉構(gòu)件根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》不需考慮pmin的限制。選用2蟲8,As=101(mm2)在此組內(nèi)力組合作用下，肋的外側(cè)受拉，所以必須通過配筋計(jì)算來保證肋外側(cè)的受拉強(qiáng)度。計(jì)算截面為T形，受拉翼緣寬度br′=2000mm,高度h'重心軸到受拉邊緣的距離為故按大偏心計(jì)算。e=e?+y-a=484.9+281.8-40對于Ⅱ級鋼筋，α=0.396換算截面面積Ao=bh+(b?-b)h?+αgA?+agA。’換算截面對其重心的慣性矩經(jīng)過上述計(jì)算可驗(yàn)證所配鋼筋混凝土截面滿足抗裂要求。按材料力學(xué)偏心受壓公式，上下邊緣正應(yīng)力0、0y為式中≥W——單位寬度上全部荷載的鉛直力總和；≥M——單位寬度上計(jì)算截面上全部荷載對于計(jì)算截面形心的力矩總和，以使上游面產(chǎn)生正壓應(yīng)力為正；L——計(jì)算截面沿渡槽方向的長度。取邊墩與土基相接觸的截面為計(jì)算對象：≥W=G?+G?+G?=180.2×7.25+1.2×174.6+25×