混凝土結(jié)構(gòu)：4-2 渡槽槽身縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).ppt

任務(wù)1 槽身橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算 任務(wù)2 槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算 項(xiàng)目四 渡槽槽身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 設(shè)計(jì)資料 1 基本資料 某灌溉渠道上有一鋼筋混凝土排架式渡槽 屬4級(jí)建筑物 渡槽排架為單層門(mén)形剛架 立柱高度為5m 立柱基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ) 渡槽槽深為等跨簡(jiǎn)支矩形槽 跨長(zhǎng)L 12m 槽內(nèi)凈尺寸Bn Hn 3 0m 2 5m 設(shè)計(jì)水深H1 2 0m 最大水深H2 2 5m 槽頂外側(cè)設(shè)1m寬人行橋 人行道外側(cè)設(shè)1 2m高欄桿 為減小應(yīng)力集中 在槽身內(nèi)轉(zhuǎn)角處及排架立柱與橫梁連接處加設(shè)補(bǔ)角 設(shè)計(jì)時(shí)忽略其影響 結(jié)構(gòu)布置圖如圖1所示 2 荷載 1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值 鋼筋混凝土重度 砼 25kN m3 水的重度 水 10kN m3欄桿自重g1k 0 5kN m2 折算均布荷載 人群荷載q1k 2kN m2 風(fēng)荷載q2k 0 25kN m2 施工荷載q3k 4 0kN m2 2 荷載分項(xiàng)系數(shù) 永久荷載 結(jié)構(gòu)自重荷載分項(xiàng)系數(shù) G 1 05 可變荷載 除滿槽時(shí)水重及水壓力荷載分項(xiàng)系數(shù)取 Q 1 10外 其他可變荷載分項(xiàng)系數(shù)均取 Q 1 20 3 材料 選用C20混凝土 級(jí)和 級(jí)鋼筋 4 使用要求 1 槽身橫向臨水面和縱向進(jìn)行抗裂驗(yàn)算 2 槽身縱向撓度允許值 f l0 500 5 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 對(duì)渡槽槽身進(jìn)行橫向和縱向計(jì)算 按照強(qiáng)度 裂縫 撓度以及構(gòu)造要求配筋 2 繪制槽身及排架配筋圖 并編制鋼筋表6 設(shè)計(jì)成果 1 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份 包括設(shè)計(jì)所依據(jù)的基本資料 計(jì)算圖表 計(jì)算過(guò)程和結(jié)果 要求內(nèi)容完整 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確 書(shū)寫(xiě)整潔 2 槽身及排架配筋圖 包括結(jié)構(gòu)輪廓尺寸 配筋圖 鋼筋表 要求布局適當(dāng) 圖面整潔 字體規(guī)范 設(shè)計(jì)步驟 槽身橫向計(jì)算 人行橋設(shè)計(jì) 側(cè)墻設(shè)計(jì) 底板設(shè)計(jì) 槽身縱向設(shè)計(jì) 尺寸擬定 計(jì)算簡(jiǎn)圖 荷載計(jì)算 內(nèi)力計(jì)算 配筋計(jì)算 尺寸擬定 計(jì)算簡(jiǎn)圖 荷載計(jì)算 正截面承載力計(jì)算 抗裂驗(yàn)算 尺寸擬定 計(jì)算簡(jiǎn)圖 內(nèi)力計(jì)算 配筋計(jì)算 計(jì)算簡(jiǎn)圖 荷載計(jì)算 內(nèi)力計(jì)算 正截面受彎承載力計(jì)算 斜截面受剪承載力計(jì)算 抗裂 變形驗(yàn)算 繪制MR圖 抗裂驗(yàn)算 任務(wù)1 槽身橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算 1 人行橋設(shè)計(jì) 按受彎構(gòu)件計(jì)算 1 尺寸擬定 取h外 80mm h內(nèi) 100mm 2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 3 荷載計(jì)算板自重及欄桿重 標(biāo)準(zhǔn)值g3k 砼b g1kb 25 1 0 09 0 5 1 2 75kN m設(shè)計(jì)值g3 Gg3k 1 05 2 75 2 89kN m人群荷載 標(biāo)準(zhǔn)值q3k q1kb 2 1 2kN m設(shè)計(jì)值q3 Qq3k 1 2 2 2 4kN m4 內(nèi)力計(jì)算取l0 1 1l 1 1 0 8 0 88mM 0 g3 q3 l02 2 0 9 1 0 2 89 2 4 0 882 2 1 84kN m 5 配筋計(jì)算 按單筋設(shè)計(jì) C20混凝土 fc 10N mm2 級(jí)鋼筋 fy 210N mm2 取as 30mm h0 h as 100 30 70mm minbh0 0 0015 1000 70 105mm2選配 12 300 實(shí)配鋼筋面積As 377mm2 2 側(cè)墻設(shè)計(jì) 按受彎構(gòu)件計(jì)算 1 尺寸擬定取側(cè)墻頂部厚度為h上 200mm 按規(guī)范要求不小于80mm和l 30 2950 30 98mm 側(cè)墻底部厚度為h下 300mm 要求不小于150mm 縱向取單位寬度b 1000mm 2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 按固接于底板上的懸臂板計(jì)算見(jiàn)圖4 當(dāng)側(cè)墻較高時(shí) 彎矩M變化較大 為了節(jié)約材料 取墻底1 1斷面及其上x(chóng) 1m處2 2截面來(lái)進(jìn)行計(jì)算 圖示 返回 3 荷載計(jì)算 因風(fēng)荷載所引起的內(nèi)力較側(cè)向水壓力 人群荷載等引起的內(nèi)力小得多 故這里忽略風(fēng)荷載的影響 側(cè)向水壓力 持久狀況 正常水深 標(biāo)準(zhǔn)值q4k 水bH1 10 1 2 20kN m設(shè)計(jì)值q4 Qq4k 1 2 20 24kN m短暫狀況 滿槽水深 標(biāo)準(zhǔn)值q5k 水bH2 10 1 2 5 25kN m設(shè)計(jì)值q5 Qq5k 1 1 25 27 5kN m人行橋傳來(lái)彎矩M橋 1 84kN m 1 1斷面 4 正截面承載力計(jì)算 27 34 1 96 29 30kN m 2 2斷面 5 91 1 96 7 87kN m 1 1截面配筋計(jì)算取as 30mm h0 h as 300 30 270mm 0 85 b 0 468mm2 minbh0 0 0015 1000 270 405mm2選配鋼筋12 150 實(shí)配鋼筋面積As 754mm2 內(nèi)側(cè)受拉 2 2截面配筋計(jì)算因側(cè)墻頂部厚度為200mm 側(cè)墻底部厚度為300mm 側(cè)墻高度為2 5m 2 2截面距底部距離為1m 可以得出2 2截面處的側(cè)墻厚度為260mm 取as 30mm h0 h as 300 30 270mm minbh0 0 0015 1000 230 345mm2選配鋼筋實(shí)配鋼筋選配 12 300 實(shí)配鋼筋面積As 377mm2 0 85 b 0 468 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5 1 表5 1側(cè)墻橫向配筋計(jì)算 5 抗裂驗(yàn)算 側(cè)墻內(nèi)側(cè)受拉且處于臨水面 應(yīng)進(jìn)行抗裂驗(yàn)算 按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的彎矩值 26 04 1 84 27 88kN m查表得 混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù) ct 0 85 HRB335級(jí)鋼筋的彈性模量Es 2 0 105N mm2 C30混凝土的彈性模量Ec 3 00 104N mm2 受拉鋼筋的配筋率 As bh0 754 1000 270 0 0028鋼筋與混凝土的彈性模量之比 E Es Ec 2 0 105 3 00 104 6 67 y0 0 5 0 425 E h 0 5 0 425 6 67 0 0028 300 152 4mmI0 0 0833 0 19 E bh3 0 0833 0 19 6 67 0 0028 1000 30032 34 109mm4W0 I0 h y0 2 34 109 300 152 4 1 59 107mm3Mk 27 88kN m m ctftkW0 1 55 0 85 2 01 1 59 107 42 1kN m滿足抗裂要求 3 底板設(shè)計(jì) 底板為一偏心受拉構(gòu)件 應(yīng)按下列兩種情況進(jìn)行配筋計(jì)算 兩端最大負(fù)彎矩 發(fā)生在最大水深且人行橋上有人群荷載時(shí) 及相應(yīng)的拉力N 跨中最大正彎矩 發(fā)生在水深為槽寬的一半 即H3 B 2 3 3 2 1 65m 且人行橋上無(wú)人群荷載時(shí) 及相應(yīng)的拉力N 1 尺寸擬定底板厚度應(yīng)為側(cè)墻厚度的 2 3 1 倍 取底板厚度h 300mm 寬度取單位寬度b 1000mm 2 計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5所示 圖中 B 3 0 3 3 3m 底板計(jì)算簡(jiǎn)圖 3 內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算支座截面 支座截面配筋計(jì)算 取a a 30mm h0 h a 300 30 270mme0 MA NA 34 22 32 81 1 04m h 2 a 0 3 2 0 03 0 12m屬于大偏心受拉構(gòu)件e e0 h 2 a 1040 300 2 30 920mm設(shè)x 0 85 bh0 對(duì)HRB335級(jí)鋼筋 smax 0 358 則 配筋計(jì)算 取as 30mm h0 h as 300 30 270mm 取As minbh0 0 0015 1000 270 405mm2 實(shí)配鋼筋 14 300 實(shí)際鋼筋面積As 513mm2 則 x h0 0 0011 270 0 3mm 2a 60mme h 2 a e0 300 2 30 1040 1160mm 0 0015 1000 270 405mm2選配鋼筋12 14 150 實(shí)際鋼筋面積As 890mm2 上表面受拉 跨中截面內(nèi)力計(jì)算 底板自重標(biāo)準(zhǔn)值g4k 砼bh 25 1 0 3 7 5kN m計(jì)算值g4 g4k 7 5kN m側(cè)向水壓力標(biāo)準(zhǔn)值q4k 水bH3 10 1 1 65 16 5kN m計(jì)算值q4 1 15q4k 1 15 16 5 18 98kN m槽內(nèi)水重標(biāo)準(zhǔn)值q5k 水bH3 10 1 1 65 16 5kN m計(jì)算值q5 1 15q5k 1 15 16 5 18 98kN m 跨中內(nèi)力計(jì)算值為 Nc q4H3 2 18 98 1 65 2 15 66kN 36 05 8 61 1 06 26 83kN m跨中截面配筋計(jì)算 e0 Mc Nc 26 83 15 66 1 71m h 2 a 0 3 2 0 03 0 12m屬于大偏心受拉構(gòu)件e e0 h 2 a 1710 300 2 30 1590mm 取As minbh0 0 0015 1000 270 405mm2 實(shí)配鋼筋14 300 實(shí)際鋼筋面積As 513mm2 即 x 2a 60mme h 2 a e0 300 2 30 1710 1830mm 0 0015 1000 270 405mm2選配鋼筋 12 14 150 實(shí)際鋼筋面積As 890mm2 下面受拉 結(jié)果見(jiàn)表5 2 表5 2底板支座與跨中計(jì)算鋼筋面積與實(shí)際配筋面積 4 抗裂驗(yàn)算 底板上部支托邊臨水面受拉 應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算 底板支座截面取底板支座補(bǔ)角邊緣截面 x 0 15 0 2 0 35m 作為計(jì)算截面 并按滿槽水深加人群荷載的組合按下式進(jìn)行抗裂驗(yàn)算 混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù) ct 0 85 A0 Ac EAs EAs 1000 300 6 67 890 6 67 513 3 09 105 I0 Ic Ac y0 yc EAs h0 y0 2 EAs y0 a 1000 3003 12 1000 300 151 2 150 2 6 67 890 270 151 2 2 6 67 513 151 2 30 2 2 25 109 0 43 106 0 08 109 0 05 109 2 38 109mm4W0 I0 h y0 2 38 109 300 151 2 1 6 107mm3 底板與側(cè)墻補(bǔ)角邊緣到側(cè)墻中心的距離x 0 35m 此截面的軸向力及彎矩為 26 04 1 84 4 69 16 78 15 79kN me0 Mk Nk 15 79 31 25 0 505m 505mm h 2 a 300 2 30 120mm屬于大偏心受拉構(gòu)件 底板支座臨水面滿足抗裂要求 底板跨中截面 跨中的軸向力和彎矩為 Nck q4kH3 2 16 5 1 65 2 13 61kN 32 67 7 49 1 06 24 12kN me0 Mk Nk 24 12 13 61 1 77m 1770mm h 2 a 300 2 30 120mm屬于大偏心受拉構(gòu)件 滿足抗裂要求 如果不滿足抗裂要求 則需要進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算 任務(wù)2 槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算 側(cè)墻作為簡(jiǎn)支梁 設(shè)計(jì)時(shí)忽略人行橋板截面的影響而按單筋矩形截面計(jì)算 1 計(jì)算簡(jiǎn)圖 梁按側(cè)墻平均厚度計(jì)算 即b h1 h2 2 0 2 0 3 2 0 25m計(jì)算跨度l0 1 05ln 1 05 10 8 11 3m ln lc a 12 1 2 10 8m 2 荷載 每個(gè)側(cè)墻承受總荷載的一半 人行道板及欄桿自重標(biāo)準(zhǔn)值 人行道板及欄桿自重計(jì)算值g5 g5k 2 3kN m側(cè)墻自重標(biāo)準(zhǔn)值g6k 砼bH2 25 0 25 2 5 15 6kN m側(cè)墻自重計(jì)算值g6 g6k 15 6kN m底板自重標(biāo)準(zhǔn)值g7k 砼Bh3 2 25 3 6 0 3 2 13 5kN m底板自重計(jì)算值g7 g7k 13 5kN m 可變荷載 人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值q1k 2 0kN m人群荷載計(jì)算值q1 2 3kN m槽內(nèi)水重標(biāo)準(zhǔn)值q6k 水BnH1 2 10 3 2 2 30kN m 正常水深 q7k 水BnH2 2 10 3 2 5 2 37 5kN m 滿槽水深 槽內(nèi)水重計(jì)算值q6 1 15q6k 1 15 30 34 5kN m 正常水深 q7 1 05q7k 1 05 37 5 39 4kN m 滿槽水深 3 內(nèi)力計(jì)算跨中彎矩計(jì)算值 支座邊緣剪力計(jì)算值 4 正截面承載力計(jì)算 取as 100mm h0 h as 2950 100 2850mm 選配鋼筋620 實(shí)際鋼筋面積為1884mm2 0 85 b 0 468 5 斜截面受剪承載力計(jì)算 KV 1 25 394 8 493 5kN 0 7ftbh0 0 7 1 1 200 2850 438 9kN 0 2fcbh0 0 2 9 6 200 2850 1094kN需進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算 選配單肢箍筋 8 200 查表得Asv 50 3mm2 則 438 9 188 2 627 1kN KV 1 25 394 8 493 5kN按計(jì)算不需要設(shè)置彎起鋼筋 為安全起見(jiàn)按構(gòu)造每端彎起220的縱筋 鋼筋的彈性模量Es 2 0 105N mm2 混凝土的彈性模量Ec 3 00 104N mm2 按倒T形截面進(jìn)行驗(yàn)算 如圖5 7所示 6 抗裂驗(yàn)算 W0 I0 h y0 1 8 1012 2950 2073 8 2 05 109mm3根據(jù) 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 選取 m值 查得 m 1 55 根據(jù)h值的不同應(yīng)對(duì) m值進(jìn)行修正 側(cè)墻承受荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩為 2263 4kN mMk 2263 4kN m m ctftkW0 1 24 0 85 2 01 2 05 109 4343kN m 7 變形驗(yàn)算 1 內(nèi)力組合值 一個(gè)側(cè)墻受到的彎矩為 1131 7kN m 2 剛度計(jì)算鋼筋的彈性模量Es 2 0 105N mm2 混凝土的彈性模量Ec 3 00 104N mm2 E 6 67 As bh0 1884 200 2850 0 0033 Bs 0 85EcI0 0 85 3 00 104 4 49 1011 1 14 1016B 0 6