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1、,水闸工作桥课程设计,设计任务及成果任务：工作桥及刚架设计，包括结构尺寸选择及配筋设计。成果：一号设计图纸一张计算书一本（35页左右）,水闸全景,闸墩,工作桥,水闸工作桥课程设计一、概述1、工作桥作用 专为启闭闸门而设。2、工作桥结构型式 大多采用梁式桥的形式，且桥身大多为装配式结构。但本设计为简单计，采用整体式。支承形式为简支梁式，施工采用吊装方法。二、设计内容 工作桥及刚架设计，包括结构尺寸选择及配筋设计。,三、设计资料 1、工作桥桥面高程原定为 31.4m，本次设计各人不同；2、闸墩顶高程24.0m；3、五孔闸，每孔净宽7.0m，中墩宽度1.0m，边墩宽度0.9m；,4、平板闸门，自重2
2、00KN；5、采用QPQ-2160KN型启闭机，每台自重35KN；6、闸门吊点中心距，原定为4.75m，本次设计各人不同；,7、荷载：人群荷载：各班不同 栏杆重：1.5KN/m 每个绳鼓重：6.54KN（着地面积350350mm）施工荷载：4.0KN/m2 基本风压：各班不同 8、建筑物等级 3 级；9、环境条件二类；10、建筑材料：混凝土：各班不同 钢筋：各班不同,水闸工作桥设计数据1.吊点中心距1,3,6班：4.0+0.04*学号末两位数(米)2,4,7班：4.02+0.04*学号末两位数(米)5班：4.0+0.04*学号末两位数 0.01(米)2.工作桥面高程30.0+0.05*学号末两
3、位数(米)3.人群荷载 1,4,7班：3.0 kN/m22,3,6班：2.5 kN/m25班：2.0 kN/m2,4.基本风压1,3,6班：0.35 kN/m22,4,7班：0.4 kN/m25班：0.45 kN/m25.梁柱受力纵筋1,3,4班：II 级2,6班：III级5,7班：III级6.混凝土强度等级1班：C25;2,6班：C25;5,7班：C30 3,4班：C35,四、设计要求 1、计算书一份。包括：设计资料；结构布置图及说明；桥面板、横梁、纵梁、刚架配筋计算；2、施工详图一张（一号图纸）。包括：工作桥立面和平面布置；桥面板、横梁、纵梁和刚架配筋图等。,五、结构布置一）工作桥纵向布置
4、 1、工作桥长度：为便于安装，工桥桥长度=两闸墩中心线距离2030mm 700050050020 7980mm 但计算时工作桥长度仍用8000 mm计算。,2、横梁位置：地脚螺栓尽量位于梁中心线。（注意：一边螺栓可位于横梁中心线，另一边不行）；,638-150=488，488-400=881350-638-150=562，562-400=162,2、横梁高度：取纵梁高度的2/33/4，常用350500mm；宽度：180mm,常用200250mm；,3、活动铺板：为减轻吊装重量，面板做成活动铺板，简支在纵梁上。宽度：4001000mm两板之间空10mm；长度：在纵梁间距净跨的基础上，每边加608
5、0mm支承长度；高度：60100mm。,4、手摇箱：位置：由图1330确定；,4、手摇箱：高度：手摇箱手摇柄转轴位置距桥面9001000mm，由图1329确定。,H=（900 1000）400=（500 600）mm,4、手摇箱：注意：手摇箱位置需做悬臂板，悬臂板再活动铺板。,5、机墩：启闭机下设机墩，一般在工作桥吊装后浇筑，但机墩中的竖向钢筋预需先埋置在纵梁中。位置和大小：注意地脚螺栓的保护层50mm；,5、机墩：高度：由图1329确定。,H=（900 1000）（360+240）=（300 400）mm,二）、工作桥横向布置1、纵梁位置 a、立柱和闸墩以杯形基础联接，杯形基础要求见图135
6、0；,Q3、Q4,Q1、Q2,A,b、尽量使螺栓位于纵梁轴线上，Q1和Q2地脚螺栓布置纵梁A轴线上，由此梁A位置就确定了；但 Q3和Q4地脚螺栓不可能布置纵梁B轴线上。由杯口要求，梁B中心线距吊点中心线至少为535h1/2，h1为柱宽。310+150+75=535,916-30=8861485+30-916=599,B,A,Q1、Q2,Q3、Q4,1、纵梁位置c、给活动门槽留位置,图 1353,2、纵梁尺寸：高度：取工作桥长的1/81/10；宽度：取纵梁高度的1/21/3，常为250400mm；,3、悬臂板：宽度：机墩外操作宽度应有10001200mm，两边栏杆每边占用100200mm；悬臂板
7、宽度700mm可不做挑梁。高度：端部取80 100mm，根部取150 200mm。,二）、刚架布置 1、刚架高度 计算用的高度：H=31.424.0h 实际高度：HH1，其中：H1为柱插入杯口的高度。H1需满足：a.大体为1.20.8倍柱长边尺寸；b.大于0.05H。,H1,2、刚架层数 柱高H5m时，双层；取双层。3、刚架尺寸 柱顺水流方向：h1300500mm 横梁高：h2300500mm 贴角：斜角为45度，高度为（0.51.0）h1,3、刚架尺寸 柱垂直水流方向：b1400600mm 横梁宽度：最好取b2b1，方便施工。垂直水流方向牛腿：沿垂直水流方向设置牛腿，以增加顶部支承长度。牛腿
8、尺寸：C0.5b1，hb1。,3、刚架尺寸 顺水流方向牛腿：考虑工作桥和刚架预制安装误差，工作桥纵梁外侧面不宜与立柱外边缘平齐，可在顺水流方向设置小牛腿，即在柱顶顺水流向挑出100150mm。,工作桥配筋设计,一.面板配筋设计1.活动铺板1)安装与检修工况 短暂状况 a.荷载计算 板自重，一个绳鼓重，人群荷载，可不考虑,b.计算简图和内力计算 简支实心板 绳鼓放在板中间,c.配筋计算 按单筋截面计算。受力筋：d 6mm，s 200mm 分布筋：d=6mm，s 300mm2)正常使用工况，持久状况 a.荷载：板自重，人群荷载 b.内力计算与检修工况相同 c.配筋计算与检修工况相同 最终取正常使用
9、工况和检修工况配筋大者作为最后配筋。,2.悬板板 取1m板宽计算，由根部最大弯矩计算板的钢筋用量。1)安装与检修工况a.荷载与弯矩计算自重：g1k=rh1、g2k=rh2 M1=0.5g1l2+(g2-g1)l2/6栏杆重：P1k=1.5kN/m M2=0.5g3l,取c为绳鼓集中力P到悬壁根部的距离，a为绳鼓的着地面积，则P对根部的弯矩为Pc，由宽度为b=a+2c的板带承受，则 M3=Pc/(a+2c)总弯矩：M=M1+M2+M3,绳鼓重：P，将集中力放置离纵梁最远处。,b.配筋计算 只计算正截面受力筋：d 6mm，s 200mm，至少38/m间距和纵梁筋相协调。分布筋：d=6mm，s 30
10、0mm,2)正常使用工况 a.荷载弯矩计算：自重、栏杆重、人群荷载 b.配筋与检修工况相同 最终取正常使用工况和检修工况配筋大者作为最后配筋。,二.横梁配筋设计,取受力大的横梁计算，另一根筋相同。只计算正常使用工况。1.荷载计算 横梁自重g1 机墩自重g2 启门力：Q1、Q4 或 Q2、Q3包括启闭机重、闸门重。,2.计算简图和内力计算 横梁实际为半固定状态，精确计算应采用有限单元法。工程简化：先按简支梁计算，得跨中弯矩M0，实际梁的支座负弯矩=0.7 M0，跨中正弯矩=0.7 M0。,3.配筋计算正截面：跨中，梁底至少212，通长布置 支座，梁顶至少212，通长布置斜截面：不计算，按构造要求
11、配6或8，150-200的双肢箍筋。,三.纵梁配筋计算 取受力大的 一根计算，另一根配筋 相同。1.荷载计算a恒载：均布荷载g 包括：纵梁自重、一边栏杆重、一半面板重 集中荷载G 包括：一半横梁自重、一半机墩重,b.可变荷载分布荷载p 人群荷载(一半桥面)集中荷载P 直接作用于纵梁上的启门力 通过横梁传递的启门力，求出横梁的反力，作用于在纵梁上。2.内力计算 简支梁：弯矩l0；剪力ln,3承载力极限状态计算 按T形截面计算a.正截面：由Mmax求梁底钢筋As，构造见教材p48。b.斜截面：由Vmax求箍筋和弯起钢筋，注意构造。c.斜截面承载力验算：注意：正弯矩区切断钢筋。,d.横梁处附加钢筋计
12、算,四.吊装验算 预埋吊环，吊装工作桥。吊点取0.2l处。1.荷载计算分布荷载：纵梁自重、悬臂板自重集中荷载：横梁自重2.内力计算,3.配筋计算 a.跨中Mmax，求出梁底钢筋As，校核是否大于原 配钢筋。b.支座Mmin，求出梁顶钢筋As，此钢筋可做架立 钢筋。,五.吊环计算1.采用 级钢筋，延性好。2.每个吊环按2个截面计算，4个吊环按3个计算。3.钢筋应力小于50MPa。,六.刚架横向计算 刚架计算可分为横向和纵向两个方向。计算简图：立柱和横梁轴线组成。最不利工况：闸门开启到最高位。1.荷载计算 有水平荷载和垂直荷载1)水平荷载：作用于工作桥、立柱和闸门上的风 压力。风压力计算公式：,：
13、风压体型系数；：风压高度系数；W0：基本风压；A：受风面积。,a.工作桥风压 A=(0.75-0.80)HLb.刚架立柱上风压c.闸门风压 为便于计算，将风压力转化成节点力。,2)垂直荷计算a.工作桥纵梁传来的P 工作桥自重：纵梁、横梁、机墩、栏杆、活动铺板、悬臂板。启闭机和闸门自重：按Q1、Q2、Q3和Q4比例分摊到螺栓上。b.作用于工作桥上的风压力形成 的方向相反、数值相等的P,c.刚架自重，转化成结点力P1和P22.内力计算 a.弯矩分配法求水平荷载产生的 弯矩 b.垂直荷载只产生力 c.剪力不大，不计算。3.配筋计算 a.立柱：对称偏压，钢筋通长，计算长度为两横 梁的轴线距离。b.横梁
14、：按受弯构件计算，上下面配筋。,七.刚架纵向计算 在纵向视为独立柱，所受荷载有自重，横梁重、工作桥传来的压力。对中墩立柱，需考虑相邻两孔闸的开启方式。1.一孔闸门刚开启，另一孔未开启a.荷载计算与内力计算 P1 未开启孔：工作桥自重、启闭机重 P2 开启孔：工作桥自重、启闭机重、启门力、人群荷载 P3：刚架自重，作用于立柱根部,b.配筋计算 视为端固定，上端工作桥纵梁它有一定的支承作用，取计算长度l=1.5H。注意最不利截面的选取。2.两孔闸门同时开启 a.荷载与内力计算 工作桥自、启闭机重、启门力、人群荷载、刚架自重。b.配筋计算 按轴心受压柱计算。,3.一跨工作桥吊装完毕，相邻一跨未吊装 a.荷载与内力计算 半跨工作桥自重、施工荷载b.配筋计算 对称配筋，短暂状态,工作桥施工图布置,
