渡槽设计-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,渡槽设计,渡槽设计,1,一、设计资料,1.基本资料,某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽，属,4级,建筑物。渡槽排架为单层门形刚架，立柱高度为5m，立柱基础采用条形基础；渡槽槽深为等跨简支矩形槽，跨长,L,=12m,，槽内净尺寸,B,n,H,n,=3.0m2.5m,，设计水深,H,1,=2.0m,，最大水深,H,2,=2.5m,；槽顶外侧设1m宽人行桥，人行道外侧设1.2m高栏杆。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1所示。,一、设计资料 1.基本资料 某灌溉渠道上有一,2,渡槽设计-课件,3,2.荷 载,（1）,荷载标准值,：钢筋混凝土重度,砼,=25kN/m,3,；水的重度,水,=10 kN/m,3,栏杆自重,g,1k,=0.5 kN/m,2,（折算均布荷载）；,人群荷载,q,1k,=2 kN/m,2,；风荷载,q,2k,=0.25 kN/m,2,，施工荷载,q,3k,=4.0 kN/m,2,。,（2）,荷载分项系数,：,永久荷载,：结构自重荷载分项系数,G,=1.05；,可变荷载,：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,Q,=1.20,。,2.荷 载 （1）荷载标准值：钢筋混凝土重度砼,4,3.材 料,选用C20混凝土，级和级钢筋。,4.使用要求,（1）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：,f,=,l,0,/500,3.材 料 选用C20混凝土，级和级钢筋。4,5,设 计 步 骤,槽身横向计算,人行桥设计,侧 墙 设 计,底 板 设 计,槽身纵向设计,尺寸拟定,计算简图,荷载计算,内力计算,配筋计算,尺寸拟定,计算简图,荷载计算,正截面承载力计算,抗裂验算,尺寸拟定,计算简图,内力计算,配筋计算,计算简图,荷载计算,内力计算,正截面受弯承载力计算,斜截面受剪承载力计算,抗裂、变形验算,绘制,M,R,图,抗裂验算,设 计 步 骤 槽身横向计算 人行桥设计 侧 墙,6,任务1:槽身横向结构计算,任务1:槽身横向结构计算,7,（1）人行桥设计,按受弯构件计算,1）尺寸拟定,取,h,外,=,80,mm，,h,内,=,100,mm。,2）计算简图,（1）人行桥设计 按受弯构件计算 1）尺寸拟定 取h外=80,8,3）荷载计算,板自重及栏杆重：,标准值,g,3k,=,砼,b,g,1k,b,=2510.09,0.51=2.75 kN/m,设计值,g,3,=,G,g,3k,=1.052.75=2.89 kN/m,人群荷载：,标准值,q,3k,=,q,1k,b,=21=2 kN/m,设计值,q,3,=,Q,q,3k,=1.22=2.4 kN/m,4）内力计算,取,l,0,=1.1,l,=1.10.8=0.88m,M,=,(,g,3,q,3,),l,0,2,/2=(2.892.4),0.88,2,/2=,1.84,kNm,3）荷载计算,9,5）配筋计算（,按单筋设计,）,C20混凝土，,f,c,=9.6N/mm,2,级钢筋，,f,y,=210N/mm,2,，,取,a,s,=30mm,h,0,=,h,a,s,=10030=70mm,min,bh,0,=0.0015100070=105mm,2,选配,12300,（实配钢筋面积,A,s,=377mm,2,）,5）配筋计算（按单筋设计）,10,（2）侧墙设计,按受弯构件计算,1）尺寸拟定,取侧墙顶部厚度为,h,上,=200mm,（按规范要求,不小于80mm和,l,/30=2950/30=98 mm,）；,侧墙底部厚度为,h,下,=300mm,（要求,不小于150mm,）；纵向取单位宽度,b,=1000 mm,。,2）计算简图：,按固接于底板上的悬臂板计算见图4。,当侧墙较高时，弯矩,M,变化较大，为了节约材料，取墙底,1-1,断面及其上,x,=1m,处,2-2,截面来进行计算。,图示,（2）侧墙设计 按受弯构件计算 1）尺寸拟定图示,11,L=H,2,x=1m,2,2,1,1,L=H2x=1m2211,12,3）荷载计算,（因风荷载所引起的内力较侧向水压力、人群荷载等引起的内力小得多，故这里忽略,风荷载,的影响）,侧向水压力：,(正常水深),标准值,q,4k,=,水,bH,1,设计值,q,4,=,Q,q,4k,(满槽水深),标准值,q,5k,=,水,bH,2,设计值,q,5,=,Q,q,5k,人行桥传来弯矩,M,桥,H,1,H,2,3）荷载计算H1H2,13,1-1断面,：,4）正截面承载力计算,2-2断面,：,2,1,1,2,1-1断面：4）正截面承载力计算 2-2断面：2112,14,1-1截面配筋计算,取,a,s,=30mm，,h,0,=,h,a,s,=30030=270mm,0.85,b,min,bh,0,实配钢筋：注意内侧受拉,1-1截面配筋计算 0.85b minbh,15,2-2截面配筋计算,因侧墙顶部厚度为200mm，侧墙底部厚度为300mm，侧墙高度为2.5m，22截面距底部距离为1m，可以得出22截面处的侧墙厚度为260mm。取,a,s,=,30,mm，,h,0,=,h,a,s,=30030=270mm,0.85,b,=0.468,min,bh,0,2-2截面配筋计算 0.85b=0.468,16,5）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：,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,，C20混凝土的弹性模量,受拉钢筋的配筋率：,=,A,s,/（,bh,0,）,钢筋与混凝土的弹性模量之比：,E,=,E,s,/,E,c,y,0=（0.5+0.425,E,）,h,I,0=（0.0833+0.19,E,）,bh,3,W,0=,I,0/（,h,y,0）,M,k,m,ct,f,tk,W,0,满足抗裂要求。,5）抗裂验算侧墙内侧受拉且处于临水面，应进行抗,17,（3）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,H,3,=,B,/2=3.3/2=1.65m,，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力,N,。,1）尺寸拟定,底板厚度应为侧墙厚度的（2/3-1）倍，取底板厚度,h,=300mm,，宽度取单位宽度,b,=1000mm,。,2）计算简图,计算简图见图5所示，图中，,B,=30.3=3.3m,（3）底板设计 底板为一偏心受拉构件，应按下列两种情况,18,底板计算简图,底板计算简图,19,3）内力计算和配筋计算,支座截面：,支座截面配筋计算：,取,a,=,a,=30mm,，,h,0,=,h,a,=30030=270mm,e,0,=,M,A,/,N,A,判断大小偏心受拉构件,若为大偏心受拉，则计算详见,P114,或参见例,6-3,否则为小偏心受拉，详见）,113,例,6-2,可以只计算校核水深情况。,3）内力计算和配筋计算支座截面配筋计算：可以只计,20,跨中截面内力计算：,底板自重 标准值,g,6k,=,砼,bh,计算值,g,6,侧向水压力 标准值,q,6k,=,水,bH,3,计算值,q,6,=1.2,q,4k,槽内水重 标准值,q,7k,=,水,bH,3,计算值,q,7,=1.2,q,5k,跨中截面内力计算：底板自重 标准值 g6k=,21,跨中内力计算值为：,N,c,=,q,6,H,3,/2,跨中截面配筋计算：,e,0,=,M,c,/,N,c,h,/2,a,属于大偏心受拉构件，否则为小偏心受拉。,跨中内力计算值为：跨中截面配筋计算：,22,4）抗裂验算,底板上部支托边临水面受拉，应进行抗裂验算。,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,。,4）抗裂验算 底板上部支托边临水面受拉，应进行抗裂验算。,23,底板与侧墙补角边缘到侧墙中心的距离,x,=0.35m,。此截面的轴向力及弯矩为：,满槽水深对应的情况,M,k1,-满槽水深产生的弯矩,M,k2,-,人行桥及人群荷载产生的弯矩,M,k3,-,N,K,产生的弯矩,M,k4,-,水重及底板自重产生的弯矩,底板与侧墙补角边缘到侧墙中心的距离x=0.35,24,e,0,=,M,k,/,N,k,判断大小,偏心受拉构件,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。,25,底板跨中截面：,跨中的轴向力和弯矩为：,N,ck,=,q,k,H,/2,（发生在水深为,槽宽的一半,，即,H,3,=,B,/2=3.3/2=1.65m,，且人行桥上无人群荷载时）,M,ck1,-水重及底板重产生的弯矩,M,ck2,-,水平 水压力产生的弯矩,M,ck3,-,无人群荷载时桥产生的弯矩,底板跨中截面：跨中的轴向力和弯矩为：,26,e,0,=,M,k,/,N,k,判断大小偏心受拉构件,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。,e0=Mk/Nk 满足抗裂要求。如果不满足抗裂要求，,27,任务2:槽身纵向结构计算,侧墙作为,简支梁,，设计时忽略,人行桥板截面,的影响而按单筋矩形截面计算。,（1）计算简图,梁按侧墙,平均厚度,计算，即,b,计算跨度,l,0,=1.05,l,n,任务2:槽身纵向结构计算侧墙作为简支梁，设计时忽略人行桥板截,28,（2）荷载,（每个侧墙承受总荷载的一半）,人行道板及栏杆自重,标准值,人行道板及栏杆自重计算值,g,7,侧墙自重标准值,g,8k,侧墙自重计算值,g,8,底板自重标准值,g,9k,底板自重计算值,g,9,（2）荷载（每个侧墙承受总荷载的一半）人行道板及栏杆自重计算,29,可变荷载：,人群荷载标准值,q,10k,人群荷载计算值,q,10,槽内水重标准值,q,11k,（正常水深）,q,12k,（满槽水深）,槽内水重计算值,q,11,（正常水深）,q,12,（满槽水深）,可变荷载：,30,3.内力计算,跨中弯矩计算值,支座边缘剪力计算值：,3.内力计算支座边缘剪力计算值：,31,（4）正截面承载力计算,取,a,s,=100mm，,h,0,=,h,a,s,=2950100=2850mm,0.85,b,（4）正截面承载力计算 取as=100mm，h0=has,32,（5）斜截面受剪承载力计算,KV,与0.7,f,t,bh,0,与0.2,f,c,bh,0,比较。,按斜截面受剪承载力计算步骤计算。,是否需要弯起钢筋。,（5）斜截面受剪承载力计算 KV 与0.7ft,33,（6）变形验算,（1）内力组合值,一个侧墙受到的弯矩为：,=,1131.7kNm,（2）刚度计算,钢筋的弹性模量,E,s,=2.010,5,N/mm,2,，,混凝土的弹性模量,E,c,=3.0010,4,N/mm,2,。,E,=6.67，,=,A,s,/（,bh,0,）=1884/（2002850）=0.0033,（6）变形验算（1）内力组合值一个侧墙受到的弯矩为：,34,B,s,=0.85,E,c,I,0,B,=0.65,B,s,（3）挠度计算,f,=,l,0,/500,挠度满足要求。,Bs=0.85EcI0（3）挠度计算 f =l0,35,（8）绘制,M,R,图,1）计算外荷载产生的弯矩图,M,：,其中：,q,=,g,7,g,8,g,9,q,10,q,12,=73.1 kN/m,，,l,=11.3m,x（,m）,0,1.5,3,4.5,5.65,M,x,（kNm）,0,537.3,910.1,1118.4,1166.8,=1244.0 kNm,M,=1166.8 kNm,2）跨中正截面承载力复核,（8）绘制MR图1）计算外荷载产生的弯矩图M：,36,（3）弯起钢筋弯起点位置，,x,=1.5m，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,x,=1.5+0.33=1.83m,。,=839.2kNm,M,1,=537.3kNm,正截面受弯承载力满足要求。,渡槽配筋图如图58所示。,（3）弯起钢筋弯起点位置，x=1.5m，即弯起钢筋,37,渡槽设计-课件,38,渡槽设计-课件,39,渡槽设计-课件,40,