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1、1 .工程概况12 .槽身纵向内力计算及配筋计算2(1)荷载计算2(2)内力计算4(3)正截面的配筋计算5(4)斜截面强度计算6(5)槽身纵向抗裂验算73,槽身横向内力计算及配筋计算8(1)底板的结构计算10(2)渡槽上顶边及悬挑部分的结构计算11(3)侧墙的结构计算12(4)基地正应力验算191.工程概况重建渡槽带桥，原渡槽后溢洪道断面下挖，以满足校核标准泄洪要求。目前，东方红干渠已整修改造完毕，东方红干渠设计成果显示，该渡槽上游侧渠底设计高程为165.50m,下游侧渠底设计高程为165.40m。本次设计将现状渡槽拆除，按照上述干渠设计底高程，结合溢洪道现状布置及底宽，在原渡槽位重建渡槽带桥
2、，上部桥梁按照四级道路标准，荷载标准为公路-II级折减，建筑材料均采用钢筋碎，桥面总宽5m。现状渡槽拆除后，为满足东方红干渠的过流要求及溢洪道交通要求，需重建跨溢洪道渡槽带桥。新建渡槽带桥轴线布置于溢洪道桩号0+95.25,同现状渡槽桩号，下底面高程为165.20m,满足校核水位+0.5m超高要求，桥面高程167.40m,设计为现浇结合预制混凝土结构，根据溢洪道设计断面，确定渡槽带桥总长51m,8.5mx6跨。上部结构设计如下：渡槽过水断面尺寸为2.7X1.6m,同干渠尺寸，采用C25钢筋碎，底及侧壁厚20cm,顶壁厚30cm,筒型结构，顶部两侧壁水平挑出1.25m,并在顺行车方向每隔2m设置
3、一加劲肋，维持悬挑板侧向稳定，桥面总宽5m,路面净宽4.4m,设计荷载标准为公路-H级折减，两侧设预制C20钢筋碎栏杆，基础宽0.5m。下部结构设计如下：下部采用C30钢筋混凝土双柱排架结构，并设置横梁，由于地基为砂岩，基础采用人工挖孔端承桩，尺寸为L2X1.2m,基础深入岩层弱风化层10m,盖梁尺寸为4X1.61.2m2.槽身纵向内力计算及配筋计算根据支承形式，跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同，槽身应力状态与计算方法也不同，对于梁式渡槽的槽身，跨宽比、跨高比一般都比较大，故可以按梁理论计算。槽身纵向一般按满槽水。30 卜 3100. JOO.3700.图21槽身横断面型式（单位
4、:mm)荷载计算根据规划方案中拟定，渡槽的设计标准为4级，所以渡槽的安全级别HI级，则安全系数为丫。=0.9,混凝土重度为=25kNn?,正常运行期为持久状况，其设计状况系数为中=1.0,荷载分项系数为：永久荷载分项系数YC=L05,可变荷载分项系数a=1.20,结构系数为Y=I.2。纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重力（栏杆等小量集中荷载也换算为匀布的)、槽中水体的重力、车道荷载及人群荷载。其中槽身自重、水重为永久荷载，而车道荷载、人群荷载为可变荷载。槽身自重：标准值：gm=Y0WyV1=0.9x25x(0.3x5+0.2x2x2+0.2x25+0.2x0.3+0.10.1+20
5、.4X0.2+0.025X2+0.1022)=72.09(kNm)设计值：gi=Yc.gu=1.0572.09=75.69(kNm)水重：标准值：g=YoWYV2=0.99.81(1.62.7-0.lO.l-0.40.2)=37.35(kNm)设计值：g2=Y6.g=l.05X37.35=39.22(kNm)车辆荷载：集中荷载标准值：p=1402=280kN设计值：P=L2280=336kN人群荷载：标准值：q=3.O(kNm)设计值：q=l.23=3.6(kNm)(2)内力计算可按梁理论计算，沿渡槽水流方向按简支或双悬臂梁计算应力及内力:i一中图22槽身纵向计算简图(单位：Cm)计算长度1=
6、1,+a=6.9+0.8=7.7(m)1=1.051,=1.056.9=7.245(m)所以计算长度取为7.25m跨中弯矩设计值为W7XQ)14pl=0.9XLOX-XlIS.6X7.25-X336X7.2SR2=1898.5(kN.m)跨端剪力设计值Q1YWXI(Lr心)卜L2P=0.91,OX1X118.6X7.25+1.2X336=797.42(kN)1对于简支梁式槽身的跨中部分底板处于受拉区，故在强度计算中不考虑底板的作用，但在抗裂验算中，只要底板与侧墙的接合能保证整体受力，就必须按翼缘宽度的规定计入部分或全部底板的作用。不考虑底板与牛腿的抗弯作用，将渡槽简化为h=2.3m、b=0.4
7、m的矩形梁进行配筋。考虑双筋，a=0.08,ho=2.3-0.08=2.22(m),r4=1.2oM-M=-(-(2T)1.兀2f:bx=f,As(22)式中M弯矩设计值，按承载能力极限状态荷载效应组合计算，并考虑结构重要性系数Y。及设计状况系数中在内；M截面极限弯矩值；Y结构系数，a=l.20;f混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土选用C25,则fe=12.5N/mm;b矩形截面宽度；X混凝土受压区计算高度；h0截面有效高度；f;钢筋抗拉强度设计值；A,受拉区纵向钢筋截面面积；将Sx/ho代入式(24)、(25),并令a,=(l-O.59,则有f-(,MJ(23)f0 bh0 =f7 A3(24
8、)(25)根据以上各式，计算侧墙的钢筋面积如下:=l- l-2a =0.0985 =0.544l2Sx0098400 2200.354ZA310At 3543血. 400x2200O.38%P=O. 15%选4虫20+6虫25As=1257+2945=4202(mm2)(4)斜截面强度计算hh222已知v=797.42kN,=-=55bb04；=4,v-(O.25,A):RVl(O.24Mi0)y(O.252.54OO22OO)=2291.75(KN)v=797.42KN按受力计算不需要配置腹筋，考虑到侧墙的竖向受力筋可以起到腹筋作用，但为固定纵向受力筋位置，仍在两侧配置8机50的封闭箍筋。同
9、时沿墙高布置虫10150的纵向钢筋。(5)槽身纵向抗裂验算受弯构件正截面在即将开裂的瞬间，受拉区边缘的应变达到混凝土的极限拉伸值e,最大拉应力达到混凝土抗拉强度f0钢筋混凝土构件的抗裂验算公式如下：M2,hh0.2,查得Ym=I.40,在ym值附表中指出，根据h值的不同应对ym值进行修正。4004007.=(0.7-).40=(0.7)x.40=l.l9短期组合的跨中弯矩值M=J,V1,:1H 2700-1250长期组合的跨中弯矩值（人群荷载的准永久系数P=O）=09X118.67.25-=858.67(kN.m)1.190.7l.75L815!Ou2700-12501824.7(WVJW)
10、M综合上述计算可知，槽身纵向符合抗裂要求。3.槽身横向内力计算及配筋计算由于在设计中选用了加肋的矩形槽，所以横向计算时沿槽长取肋间距长度上的槽身进行分析。作用于单位长脱离体上的荷载除q（自重力加水的重力）外，两侧还有剪力Ql及Q,其差值（?与荷载q维持平衡。AQ在截面上的分布沿高度呈抛物线形，方向向上，它绝大部分分布在两边的侧墙截面上。工程设计中一般不考虑底板截面上的剪力。加山川向川I川川川川JII)N2)3(3)4一*r-6)向山川lAmJl7777图31槽身横向计算计算简图侧墙与底板均按四边固定支承板设计，计算条件为满槽水。图31中h为肋间距，与为作用于侧墙底部的水压力，q2为底板的重力与
11、按满槽水计算的槽内水压力之和，根据条件可得q=h(31)92-yh+yi(32)以上各式中y水的重度；yp钢筋混凝土的重度；底板厚度。i1265图：结构弯距图结构计算成果表AB跨中BABC附中CBCD跨中DCDA跨中AD弯距(KNm)-14.9312.650.280.282.232.92-5.8618.05107.87-23.99-0.1-14.93剪力KN36.83033.678.546.1-15.46136.569.49143.29-3.08-6.1-8.54底板的结构计算按照底板中部弯矩配筋，采用c25碎，fcm=12.5Nmm根据水工钢筋混凝土结构，板厚20Omm,受力钢筋间距取为10
12、0mm,具体配筋计算如下：a=a,=30mm,ho=200-30=170mm,取单宽计算b=100Omm选用I级钢筋，则fe=210Nmm2,计算弯矩最大位置的配筋量：M=14.93kN.m,N=36.83KN时，M-(fta,bh;)九fotho=f7A3根据以上各式，计算底板的钢筋面积如下:r,22L=J.2x14.93x0s0057LbhlI15100O17Oj=l-l-2a,=0.061K,=0.544人”小06月电包.617.3(3*/.210A二6173以-170XlOoO0.36%p=0.IM选10125As-628(mm2)(2)渡槽上顶边及悬挑部分的结构计算渡槽顶部两侧壁水平
13、挑出L25m,并在顺行车方向每个两米设置一加劲肋，维持悬挑板侧向稳定，顶壁厚30cm。按照悬臂根部最大弯矩计算配筋，采用c25碎，fcm=12.5Nmm根据7K工钢筋混凝土结构，板厚30Omm,受力钢筋间距取为100mm,具体配筋计算如下：a=a,=30mm,ho=300-40=260mm,取单宽计算b=100Omrn选用H级钢筋，则fe=310Nmm2,计算弯矩最大位置的配筋量：M=131.86kN.m,N=143.29KN时，M-(fta,bh；)九febh0=f2A3根据以上各式，计算钢筋面积如下:九M1.2x131.86x10*lor.r；=-=0.187fM12310002602=l
14、-l-2a,=0.209三=28mm3030故取偏心距为实际值e()=58.3mmoSS丝出=丝卫竺型0-31，取二一入N1.2x29267015.,=L0h1400品/M1400S8850判断大小偏心，因为11e=L03558.3=60mm0.3ho=0.3810=243mm所以，按小偏心受压构件计算。h,A850.1=-=60-40=445(mm)按最小配筋率计算As,pm=0.2%,所以A5=pminbh0=0.2%200810=324(mm2)选用2虫16,As=4O2mm2a西外,=/,xj-A0xy)fg1/偏f0-x3)C/.JUZtJ963小一八At(o-,)0”.Tbhl1.
15、229267054l-310167x(4l0-40)1,.三-;0.0132125x2004102=l-l-2aw=l-l-20.0132=0.0134,=0.544x=h0 =0.0134410=5.5mm1.2 X 2926702a,=80 mm450X (356 -y-4O)310X(410-40)V三24.4WV31.2故截面尺寸满足抗剪要求。1 A)(岩7/MJ+007NYl.5X115200810+0.07294630V三14.58WV1.214+14故可不进行斜截面受剪承载力计算，而按构造要求配置箍筋选6200钢筋抗裂验算：一般情况需按荷载效应的短期组合及长期组合分别验算，本设计
16、因为是粗略计算，且可变荷载非常小，故只按荷载效应的长期组合进行抗裂验算。抗裂演算的对象为T形截面梁。基本数据：E=2.010oNmm2,E=2.010,Nmm2,fw=l.75Nmm2,Ya=I.75,a=0.7。具体计算如下：换算截面面积A0=bh+(bi-b)b+asA+agA=200X85Ot(2000-200)X20Ot也4X(226MO2)8lO4=454485.7(mm2)换算截面的重心至受拉边缘的距离bh2h,*(bf-b)hf(h-)otthffalAtatAtt200Vftn20-1800x2(8SO-100)-x(402x1022640)22843X47=324.5(mm)
17、tb*bf(h-y)(bf-h-y0-z)In=+A,(h0-y0)2+agA,(y0-a，2200324.5,20(850-324.51,1800(850-324.3-200)3332OxIO5+毛；了“402X(8】O-324.5)2226X(3245-40)2=85524541087(mm4)换算截面对其重心的惯性矩1.75 X 0.7 X 454485.7 8552541087850-324.5认此4433x454485.7-8552541087*5。-324.5=489.2(kN)N=162.2kN经过以上的验算可知，侧墙肋的配筋满足抗裂要求。底板与肋所构成的T形截面梁的结构计算根据
18、底板的内力图，选取两组内力按偏心受拉构件进行结构计算。第一组内力组合：M=14.93kN.m,N=8.54kN.m由于底板与肋所构成的T形截面梁，翼缘受拉不起抵抗弯矩的作用，故可简化成矩形截面进行配筋计算。I0h=2300400=5.75三=133RBI故取偏心距eo=704mm0NRS410K)取=1.0。QMl.15-0.04=1.09252+丽乐川+磊*静瓷)F092532判断大小偏心，因为nco=L0132X1304=713.3(mm),所以按大偏心受拉构件计算配筋。计算A，及A:L400ee.Q713.344O873.3(mm)21对于11级钢筋，=0.396a小一闷=L2X8540
19、X873.3一12.5x20OX360、JS*3收6OF)4M-/.At(ht-0*)ZTbhl1.2x8540x57。.3-310X150x(360-40)-00311152OO36O2选用2610,A.=157mm20(偏心受拉构件根据水工钢筋混凝土结构不需考虑PnIin的限制。=l-l-2a=0.031Pe=O.Mi360x200选用2虫8,As=101(mm2)第二组内力组合：M=I2.65kN.m,N=854kN在此组内力组合作用下，肋的外侧受拉，所以必须通过配筋计算来保证肋外侧的受拉强度。计算截面为T形，受拉翼缘宽度br200Omm,高度b=200mm,肋宽b=200mm,肋h=4
20、00mmoee三w3OS.7(*mi)故按大偏心计算。重心轴到受拉边缘的距离为9bhiJz、0f-b)ht(h-3)yeJJ，bh(bi-bh,2004001(2000-200)X200X(400-100)=281.8(mm)200X400(2000-200)X200e=e0+y-a=484.9+281.8-40=726.7(mm)对于II级钢筋，=0.396-/Ja,M;bt-b)h,(o-)J4.-;f.(MF1.2854OX726.7-12SX039620400;310-360-40)(2000200)400(360-40)310X(3604V400220+1800x200x(400-1
21、00)+(l0360+157x40)V7542X47=264.0(mm)换算截面对其重心的惯性矩.bv：b,(*-)(bf-z)l,三*-5L5+gA,(h0-y0)2+agA,(y0-a,)200264,2000x(400-2M)(2OOO-200X4C0-264-200),=+3335n4 =29131H895(mm4一7(IO1X(360-264)1157(264-402=41.709(kN)N=24.4kN经过上述计算可验证所配钢筋混凝土截面满足抗裂要求。基地正应力验算按材料力学偏心受压公式，上下边缘正应力0、Oy为W 6M式中W单位宽度上全部荷载的铅直力总和；M单位宽度上计算截面上全
22、部荷载对于计算截面形心的力矩总和，以使上游面产生正压应力为正;1.一一计算截面沿渡槽方向的长度。取边墩与土基相接触的截面为计算对象：1.=3.2mW=G1+G2+G8=180.27.25+1.2174.6+25(41.61.2+1.21.26.42+1.610.6)=2216(kN)M=2.04.525(-0.25)+0.54.01.025(0.75+l3)+33.396X1.25+2.51.0181.25-0.5X0.52,018(0.75+0.5/3)+0.50.52.0(L75-0.5/3)ll+0.50.518(-1.5)+210.5830.25-14.2092.5(2.5+2.5/3)-0.52.5(33.693-14.209)X(2.5+2.5/3)-33.1782.520.50.52.5(44.785-33.178)X2.5/3-34.33.50.5X(3.2X2/3-1.75)2216 6x920=25.16( WVm,)=920(kNm)3.2x63.26=2O4.8( m2)22)6692032x612,6为了保证渡槽工程的安全和正常运用，基地压应力及其分布必须满足：0o,综合以上计算，基础满足要求。
