三里庄沟排水渡槽渡槽毕业设计 - 图文

华北水利水电学院水利职业学院

毕业设计计算书

姓名:

班级:

学号:

指导老师:

设计内容:

年 月 日

目 录

目 录.......................................................................................................................................2 摘 要.................................................................................................... 错误！未定义书签。 第一章 设计基本资料.......................................................................... 错误！未定义书签。

1.1、工程概况.................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2、设计要求.................................................................................... 错误！未定义书签。 1.3、主要参考书................................................................................ 错误！未定义书签。 第二章 渡槽总体布臵........................................................................ 错误！未定义书签。

2.1、槽址选择.................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1.1、注意问题......................................................................... 错误！未定义书签。 2.1.2、在选择槽址时................................................................. 错误！未定义书签。 2.2、结构选型.................................................................................... 错误！未定义书签。

2.2.1、槽身的选择..................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2、支承选择......................................................................... 错误！未定义书签。 2.3、平面总体布臵............................................................................ 错误！未定义书签。 第三章 水力计算.............................................................................. 错误！未定义书签。

3.1、槽身过水断面尺寸拟定............................................................ 错误！未定义书签。

3.1.1、尺寸拟定......................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.2、输水水头高..................................................................................................... 13 3.2、渡槽进出口的底部高程确定.................................................................................... 14 3.3、进出口渐变段............................................................................................................ 15 第四章 槽身设计...............................................................................................................16

4.1、槽身断面尺寸拟定.................................................................................................... 16 4.2、荷载及荷载组合........................................................................................................ 16

4.2.1永久荷载设计值................................................................................................ 16 4.2.2、可变荷载设计值............................................................................................. 16 4.3、横向结构计算............................................................................................................ 17

4.3.1、受力情况分析：............................................................................................. 17 4.3.2、拉杆轴向力计算：......................................................................................... 18 4.3.3、侧墙内力计算：............................................................................................. 19 4.3.4、底板内力计算：............................................................................................. 20 4.3.5、横向配筋计算：............................................................................................. 20 4.3.6、拉杆斜截面计算：......................................................................................... 25 4.4、槽身纵向结构计算.................................................................................................... 25

4.4.1、荷载计算：..................................................................................................... 26 4.4.2、计算纵向配筋：............................................................................................. 26 4.4.3、斜截面强度计算：......................................................................................... 27 4.5、抗裂计算.................................................................................................................... 27

4.5.1、纵向抗裂计算：............................................................................................. 27 4.5.2、横向抗裂计算：............................................................................................. 29 4.6、吊装计算.................................................................................................................... 33

第五章 排架计算...................................................................................................................34

5.1、排架布臵.................................................................................................................... 34 5.2、排架尺寸拟定............................................................................................................ 35

5.2.1、排架高度计算：............................................................................................. 35 5.2.2、排架分组计算：............................................................................................. 35 5.2.3、排架分组及尺寸拟定：................................................................................. 36 5.2.4、尺寸拟定：..................................................................................................... 36 5.3、荷载计算.................................................................................................................... 37

5.3.1、水平荷载：..................................................................................................... 37 5.3.2、垂直荷载(传给每各立柱的荷载)：............................................................. 38 5.4、排架横向计算............................................................................................................ 41

5.4.1、求排架弯矩M：.............................................................................................. 41 5.4.2、轴向力计算：................................................................................................. 42 5.4.3、排架的配筋计算：......................................................................................... 43 5.4.3、横梁配筋：..................................................................................................... 45 5.4.4、排架的纵向计算：......................................................................................... 45 5.4.5、排架吊装验算：............................................................................................. 47 5.4.6、牛腿设计计算：............................................................................................. 49

第 六 章 基 础 计 算.........................................................................................................50

6.1、基础结构尺寸拟定.................................................................................................... 50

6.1.1、排架基础尺寸拟定：..................................................................................... 50 6.1.2、基础尺寸见附图所示。................................................................................. 50 6.2、基础的荷载组合........................................................................................................ 50 6.3、基础应力计算............................................................................................................ 51 6.4、基础配筋计算............................................................................................................ 51

6.4.1、基础地板配筋................................................................................................. 51 6.4.2、基础梁配筋计算............................................................................................. 52

第七章 稳定计算...................................................................................................................54

7.1、槽身稳定计算............................................................................................................ 54 7.2、渡槽整体沿基础底面抗滑稳定验算........................................................................ 54 7.3、渡槽整体抗倾稳定计算............................................................................................ 55 7.4、地基稳定性验算........................................................................................................ 55 第八章 细部结构.....................................................................................................................57

8.1、伸缩缝及止水............................................................................................................ 57 8.2、支座............................................................................................................................ 57 8.3、两岸连接.................................................................................................................... 58 致 谢.......................................................................................................................................59

第一章 设计基本资料

1.1工程概况

三里庄沟排水渡槽位于河南省辉县市百泉镇三里庄南约500m处，是南水北调中线工程总干渠与三里庄沟的交叉建筑物。工程交叉处总干渠黄河北—漳河南渠段桩号为Ⅳ109＋089.8，轴线交叉点大地坐标为x＝3925715.053，y＝38483718.688。

交叉断面以上三里庄沟集水面积0.9Km2，五年一遇设计洪峰流量11m3/s，二十年一遇校核洪峰流量19 m3/s，五十年一遇设计洪峰流量24m3/s，二百年一遇校核洪峰流量30 m3/s。

交叉断面处总干渠设计流量260 m3/s，相应水位99.464m；加大流量310 m3/s，相应水位99.973m。 1.1.1地形资料

工程区位于太行山山前冲洪积平原和华北平原过渡地带，地势东北高西南低，三里庄沟呈东北西南流向沟底高程103.5～101.0m，呈宽浅型，两岸为耕地，地面高程106.6～108.5m。

工程区测有总干渠带状地形图（比例尺：1/5000）和建筑物场区1/500大比例尺地形图，其中建筑物场区测量范围为总干渠左右岸交叉建筑物上下游各300m。 1.1.2地质资料

工程区位于华北准地台山背斜的东南部，新构造分区为华北断陷～隆起区太行山隆起东南部边缘，区域断裂构造空间展布以北东向为主,次为北西向。1996年7月24日～8月5日，河南省水利勘测总队对工程区进行了勘查，布设钻孔3个，总进尺100m，并进行了标贯重型动力触探等原位测试和室内土工试验。

1.工程地质 ①地层岩性

在勘探深度范围内，场区上覆第四系粘性土卵石，下伏上第三系砂岩粘土岩，可划分为6个地质单元，岩性由老到新分述如下：

上第三系上新统潞王坟组(N 2L)：河湖相沉积，岩性为砂岩粘土岩，顶板高程72.64～75.38m，总厚度大于9.8m。

粘土岩：灰色棕白黄褐色，巨厚层状，具有不规则裂隙，裂面具有蜡状光泽，含少量钙质团块，岩芯完整，中心孔揭露厚度9.8m。

砂岩：黄褐色，中厚层状；砂粒成分以石英为主，长石次之；具水平层理，弱风化；泥钙质半胶结，仅在13号孔中揭露，中心孔被剥蚀而缺失。

第四系中更新统(alplQ 2)：冲洪积物，具粘砾多层结构，岩性由两层粉质粘土和两层卵石组成，总厚度26.2～30.2m。

卵石：灰色，卵石成份为灰岩，直径3～5cm，大者12cm，含量70％～80％，余为泥质充填。该层中心孔较厚，两边孔较薄，平均厚度4.45m。

粉质粘土：棕红色，致密坚硬，土质不均，有铁锰质薄膜，裂隙发育，裂面光滑，具蜡状光泽。平均厚度10.87m，中山部夹厚30cm的泥卵石。

卵石：灰色，成份为灰岩，次圆状，卵石粒径一般2～4cm，大者达12cm，含量60％～80％，余为泥质充填。该层自东向西渐薄，在3号孔附近尖灭。

粉质粘土：棕红棕黄色，土质不均，含少量铁锰质斑点，平均厚度11.13m。 ②岩土物理力学性质

各岩土物理力学性质指标建议值见表一和表二。 ③地震基本烈度

根据长江水利委员会编制的《南水北调中线工程地震动参数区划报告（2000年4月）》，工程区位于华北平原地震带的南部,场区地震动峰值加速度值为0.20g，相当于地震基本烈度为8度区。

2.水文地质

场区地下水类型为孔隙～裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石上第三系砂岩。地下水位标高85.07～85.23m。

场区地下水补给来源主要为大气降水和侧向迳流补给，排泄方式主要为侧向迳流和人工开采。

该区地下水化学类型为“HCO3 -Ca”型；矿化度0.299g/L，属淡水；总硬度16.68H°，属硬水；pH值7.48，呈弱碱性；含量12.97mg/L，侵蚀性CO2含量为0mg/L。根据《水利水电工程地质勘察规范》表G.0.2判别，该区地下水对砼无腐蚀性。

3.工程地质条件及评价

(1)工程区沟底和两岸均为耕地，施工场地开阔，但交通不便利。 (2)工程区地层基本稳定，除表层3.5m强度稍低外，其余各地质单元强度相

对较高，但第③层粉质粘土和第⑥层粘土岩具中等膨胀潜势。地下水埋藏较深，适宜作钻孔灌注桩基础，桩端持力层宜放在上第三系砂岩及粘土岩中，也可放在第④层（Q2）卵石或第③层粉质粘土中，可视荷载情况确定。

(3) 场区地下水类型为孔隙～裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石上第三系砂岩。地下水位标高85.07～85.23m。地下水对砼无腐蚀性

(4)工程区位于华北平原地震带的南部,场区地震动峰值加速度值为0.20g，相当于地震基本烈度为8度区。

1.1.3水文资料

1.流域特征

三里庄沟属海河流域卫河水系内的一条小河道，位于太行山前冲洪积平原，从东北流向西南，属季节性河流。该河发源于辉县市西南部丘陵地区，在辉县市三里庄村附近与总干渠相交。交叉断面以上集水面积0.9Km2,沟长2.38km，平均比降0.0191。工程场区地形比较平坦，河道两岸地面高程106.6～108.5m，交叉地面处的河道已被生活垃圾填平，而上下游沟形明显。上游河底高程为103.5m左右，下游沟底高程101.8～103.6m，左右两岸现为耕地。

该流域地处暖温带，属大陆性季风气候区，全年四季分明，温差较大，冬春季多风干旱少雨，夏末秋初空气湿润雨水较多。流域内多年平均降雨量613mm，降雨主要集中在7～9三个月，占全年降雨量的70％。区内多年平均气温为14.3°C，多年平均蒸发量为1335.4mm；最多风向为南北风，全年无霜期为210天。

2.设计洪水 ①设计暴雨

三里庄沟为流域面积不大的一条小冲沟，流域内无实测流量和雨量资料，交叉断面处的设计洪水由河南省1984年10月出版的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》查算。暴雨计算时段取10分钟1小时6小时和24小时，暴雨参数均值和变差系数Cv，均由《图集》中的短历时暴雨参数等值线图查流域重心点取得。偏差系数Cs选用3.5Cv，由于流域面积小，以设计点雨量作为流域设计面雨量。

②24小时洪量及洪峰流量

由豫北山丘区次降雨径流关系（P+Pa～R）Ⅳ—1线查算24小时各种频率设计净雨量乘以流域面积得设计洪水总量。设计洪峰流量采用推理公式计算。其成果见表3。

表3 设计洪水成果表 项 目 P=20% P=10% P=5% P=2% P=1% P=0.5% 设计洪峰流量（m3/s） 11 14 19 24 26 30 设计24小时流量（万m3） 5 8 12 16 19 23 ③设计洪水过程线

设计洪水过程线按24小时净雨量历时分配三角形概化过程线叠加方法计算，设计洪水过程线见表4。

3水位～容积关系曲线

按照洪水调节计算中规定的计算原则，确定总干渠左岸滞洪高程和相应的滞洪范围。在总干渠1/5000带状地形图上，勾划出限定的最高滞洪水位时的左岸滞洪范围，根据选定的左岸最大滞洪范围，采用地形图上各等高线和等高距，计算各种水位对应的容积，三里庄沟的水位和容积关系见表5。

表5 水位～容积关系表 滞洪水103.00 104.00 105.00 106.00 107.00 108.00 109.00 110.00 位（m） 容积0.10 0.45 1.10 2.15 3.85 6.80 11.25 17.70 （万m3） 4.天然水位～流量关系

根据该河的流域特征，交叉断面处天然水位～流量关系按明渠均匀流进行计算。主槽糙率采用0.035，滩地糙率采用0.06，河道比降为0.0191，交叉断面处沟道水位～流量关系见表6。

表6 交叉断面处天然水位～流量高程表 水位（m） 流量（m3/s） 102.48 11.0 102.58 14.0 102.68 19.0 102.77 24.0 102.91 30.0 5.调洪演算成果

三里庄沟为不串流的河道，考虑河道的滞洪作用，视交叉断面上游为一座水库进行洪水计算，确定建筑物规模及左岸防洪水位，其洪水调节计算原则为：

①在排水渡槽主体高程范围内，总干渠左岸防洪堤防洪标准按五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核。

②在设计洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶1.5m；校核洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶1.0m。

③左岸防护对象的防护标准：当发生五年一遇及以下标准洪水时，要求左岸农田不受淹；当发生二十年一遇以下洪水时，要求左岸村庄不积水。上游水面壅

高一般不超过30cm。

不同渡槽断面时的调洪演算成果见表7

表7 调洪演算成果表 天然情况 方案一 方案二 方案三 频率 槽身断面1 槽身断面2 槽身断面3 Q（m3/s） H（m） 33Q（m/s） H（m） Q（m/s） H（m） Q（m3/s） H（m） P=20% 11 102.48 8 104.56 9 104.31 10 104.15 P=10% 14 102.58 11 105.16 12 104.88 13 104.64 P=5% 19 102.68 14 105.71 15 105.46 16 105.11 P=2% 24 102.77 17 106.21 18 105.91 19 105.65 P=0.5% 30 102.91 21 106.93 23 106.5 24 106.34 注：表中H――上游洪水位。 1.1.4总干渠设计参数

总干渠与三里庄沟排水渡槽交叉处为全挖方渠段。总干渠设计流量260m/s，相应水位99.46m；加大流量310 m3/s，相应水位99.97m。

渠道断面要素为：渠底宽15.5m，渠底高程92.46m，比降1/20000,糙率0.015，一级内边坡1:2，二级内边坡1:1.5；左右岸一级马道高程均为101.47m，马道宽均为5.0m；总干渠运行维护道路设置在渠道右侧。沿渠道开挖线向外13m范围内左岸设防洪堤防护林带截流沟和防护围栏，右岸除不设截流沟外，其他与左岸相同。

1.1.5对外交通运输条件

工程区毗邻辉县市城区，地形开阔，交叉断面处左侧300m有县级公路，向西3km连接豫42省道，场外交通便利。 1.1.6渡槽设计参数

1.设计标准（依据调洪演算成果）

①五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核（首选方案） ②二十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核（次选方案）

2.槽身排架基础等主要部位按Ⅰ级建筑物设计，进出口翼墙导墙下游消能工河沟控导等的防护等次按3级建筑物设计。

3．建筑材料：钢筋采用Ⅱ级钢，槽身及拉杆采用C30钢筋混凝土；人行道板栏杆进出口渐变段消力池底板等采用C20钢筋混凝土；排架基础采用C25钢筋混凝土，其他采用浆砌石或干砌石。建筑材料特性指标见表8，有关系数等见表

3

910。

表8 建筑材料特性指标 轴心抗压设计值轴心抗拉设计值混凝土强度等级 fc ft C20 10 1.1 C25 12.5 1.3 C30 15 1.5 Ⅱ级钢筋强度设计值：fy=f’=310,钢筋Es=2.0×105 混凝土重度γ＝24KN/m3,钢筋混凝土重度γ＝25KN/m3

表9 作用荷载分项系数 作用荷载类别 作用（荷载）分项系数 永久作用 γG＝1.05 可变作用 γQ＝1.2 弹性模量Ec 2.55×104 2.8×104 3.0×104 水荷载 静水压力 动水压力 1.0 1.05 建筑物级别 Ⅰ Ⅲ 表10 结构安全级别及有关系数 结构系数γd 设计状况系数 安全 结构重要级别 性系数γO 素混凝土 钢筋混凝土 持久 短暂 偶然 受压2，受拉Ⅰ 1.1 1.2 1.0 0.95 0.85 1.3 受压2，受拉Ⅱ 1.0 1.2 1.0 0.95 0.85 1.3 4．其他荷载

①人群荷载：2.5KN/m2(人行桥上活荷载) ②施工荷载：4 KN/m2 ③基本风压：0.45 KN/m2 ④γ水＝10 KN/m3

⑤地震荷载：简化成只考虑对排架有影响，在排架纵横向计算中，槽身地震惯性力简化为作用于排架顶部的节点力T??

T???KnCj?iWi 式中：Kn＝0.2

Cj=0.25

?i=2.0

Wi：槽身自重加半槽水重（标准值） ⑥基础土重度；根据地质资料计算

5．施工条件：采用装配式钢筋混凝土结构，预制吊装。

6．使用要求：该槽身结构属二类环境条件，临水面最大裂缝宽度允许值：短期组合0.3mm，长期组合0.25mm。

1.2．设计要求

1.2.1工程总体布置

1．建筑物轴线选择

2．渡槽方案及型式选择（包括支承基础及两岸连接建筑物） 1.2.2水力计算

1．槽身过水断面尺寸的确定 2．渡槽纵坡确定 3．渡槽水头损失演算 4．进出口槽底高程确定 5．出口连接建筑物底部高程确定 1.2.3槽身设计

1．槽身横断面型式及尺寸确定 2．槽身荷载计算 3．槽身横向纵向结构计算

4．槽身的构造设计：槽身分缝止水及支座构造确定等。 1.2.4支承结构设计

1.支承型式选择 2.支承尺寸拟定 3.单排架结构计算 1.2.5基础设计

1.基础型式选择

2.进行尺寸拟定 3.基础结构计算 4.地基应力计算 1.2.6其他结构设计

翼墙消力池河沟控导等结构的设计。

1.3．主要参考规范及书籍

1.《水工混凝土结构设计规范》 2.《水工建筑物荷载设计规范》 3.《水工建筑物抗震荷载设计规范》 4.《水闸设计规范》 5.《水工钢筋混凝土结构》 6.《土力学》 7.《水力学》 8.《工程力学》 9.《工程水文》 10.《渡槽》

11.《水工建筑物》等

第二章 渡槽总体布置

渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置。 渡槽总体布置基本要求： 1、流量、水位满足灌区要求;

2、槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田、交通方便、就地取材等。 .建筑物轴线选择

工程区内总干渠为西北—东南走向，三里庄沟自东北流向西南，上下游沟形明显，并呈宽浅型，河渠中心线接近垂直。

根据《左岸排水建筑物土建工程初步设计大纲》的要求，排水渡槽的轴线应与渠道轴线垂直，槽墩走向应与渠道轴线一致。因此三里庄沟排水渡槽轴线与总干渠中心线成正交布置，渡槽进口布置在河槽内偏右岸，出口偏向河道左岸，通过控导工程与下游河道连接。 2.建筑物型式选择

三里庄沟与总干渠交叉断面处，总干渠设计水位为99.464m，加大水位为99.973m，渠底高程92.464m。三里庄沟沟底高程为103.50m，高于总干渠各工况水位，因此根据地形条件，经分析比较后确定总干渠与三里庄沟交叉建筑物型式选用排水渡槽。

渡槽进口处渠底高程为103.0m，槽身纵向比降在1/500~1/1500之间选择，糙率n采用0.014。渡槽横断面采用矩形型式，侧墙上端设置拉杆，拉杆上铺设人行道板，两侧设栏杆。下整体式平

部支承采用单排架，交叉采用底板。槽身横断面结构见图1。

12

3.槽身断面尺寸选择

根据调洪演算成果，工程修建后，三个方案的五年一遇上游洪水位均低于沟岸一级阶地高程106.11m，对农田无淹没影响；二十年一遇上游洪水位也均低于一级阶地高程106.11m，洪水不出槽，左岸村庄不积水，从总干渠防洪标准看，五十年一遇洪水位方案1为106.21m，高于一级阶地高程，方案23分别为105.91m和106.34m，洪水不出槽；二百年一遇洪水位分别为106.93m、106.50m、106.34m，均高于沟岸一级阶地高程但低于河岸高程，洪水行于槽内，对总干渠无影响。

经过综合分析，建议选用方案2，五十年一遇洪水下泄流量18m3/s，二百年一遇洪水下泄流量23 m3/s，作为槽身断面尺寸的设计和校核标准。 4.渡槽长度确定及其组成部分

①总干渠的横断面结构确定及左右岸堤防高程的确定；

②渡槽各组成部分的确定：槽身段落地槽段涵洞段上游进口段和下游防冲段等

第三章 水力计算

3.1.1 尺寸拟定

选定纵坡i＝1/1000，糙率n＝0.014，深宽比为0.6，Q设＝18m3/s，Q加＝23 m3/s。 确定渡槽内正常水深： 对矩形断面明渠;

超高：h/12+5=115/12+5=14.6(cm)<136-115＝21(cm)，故H＝1.36+0.1=1.46(cm)(考虑拉杆高)。

3.1.2、输水水头高

通过渡槽的输水水头损失，包括进出口水头损失、槽身沿程水头损失与进出口水面回升三方面，详见图3－1所示。

3.1.2.1进出口水头损失Z

水流过渠道渐变段进入槽身时，流速增大，水面发生降落。工程中常近似按淹没宽顶堰计算：

Z?1?K1(V?V02) （3－1） 2g 式中 K1－进口段按局部水头损失系数，与渐变段形式有关，扭曲面为0.1，八字面为0.2，圆

13

弧直墙为0.2，急变形式为0.4；

V、V0＝槽身与上下游渠道的流速，m/s； G－重力加速度，取9.8m/s. 具体计算见表3－1所示。 3.1.2.2槽身沿程水头损失Z1

水流经过全槽后水面发生降落，按明渠均匀流计算：

Z1＝IL （3－2） L－槽身长度，L＝13*8＝104（m）;

I－槽身坡降，要经方案比较，使水头损失满足规划要求，并注意到前面已假定了i＝1、600，比较时可取1/500、1/700、1/650。详见表3－1。

3.1.2.3出口水面回升

水流经槽身、渠道出口渐变段进入下游渠道因流速减少，部分动能转化为势能，水面回升：

2

Z2?1?K22(V?V12) （3－3） 2gK2－出口局部水头损失系数，取0.2： V－槽身流速，m/s： V1－下游渠道流速，m/s。 3.1.2.4、总水头损失

△Z＝Z+ Z1- Z2 (3－4)

规划中允许水头损失为0.2m，计算值应等于或略小于此值，具体计算见表3－1。 注：本设计进出口采用扭曲面式翼墙，在计算Z时，取0.1。

表3－1中已完成计算，通过计算，用允许水头损失作为一个重要指标，当i＝1/600，△Z＝0.217小于规划允许的水头损失0.25m，所以初步选定的断面尺寸符合规划要求。

3.2、渡槽进出口的底部高程确定

为了时渡槽与上下游渠道高程水面平顺连接，合理利用水头损失而不影响过水能力，渡槽进出口渠底的降低要与水流情况相适应。

进口抬高值：

y1＝h1-Z- h2＝1.33-0.163-1.15=0.017(m)

14

出口降低值：

y2＝h3-Z2- h2＝1.33-0.119-1.15＝0.061(m) 进口槽底高程：

▽1＝▽3＋y1＝550.1+0.017＝550.12（m） 出口槽底高程：

▽2＝▽1－Z1＝550.12-0.173＝549.95（m） 出口槽底高程：

▽4＝▽2－y2＝549.95-0.061＝549.89（m） 具体计算结果见图3－1。

12水面线槽底12图3－1 渡槽水力计算图

3.3、进出口渐变段

水流通过渡槽，由于槽身宽与渠宽不一致，为了使水流能平顺过渡，渡槽进出口常采用渐变段衔接。本设计中采用扭面，参照武汉水利电力学院主编的《水工建筑物》计算渐变段长度：

进口段：L1>4h＝4×1.33＝5.32（m），取8m。 出口段：L2>6h＝6×1.33＝9.98（m），取8m。

15

第四章 槽身设计 4.1、槽身断面尺寸拟定

根据前面计算结果，槽内净宽B＝2.0m，高H＝1.46m（拉杆0.1m），其他尺寸按下面计算确定。 该渡槽无通航要求，槽顶设拉杆，间距2m，侧墙厚度t按经验数据t/h=1/12～1/16确定。H为侧墙高1.46m，t＝（1/12～1/16），H＝0.12～0.09m。取t＝15cm。渡槽要满足行人要求，故在拉杆上设臵人行板，板宽取85cm，厚10cm，底板厚15cm，砌体断面尺寸如图4－1所示。

图4－1 槽身断面图：（单位：cm）

4.2、荷载及荷载组合

4.2.1永久荷载设计值

永久荷载分项系数rG×永久荷载标准值Gk（其中rG＝1.05）

4.2.2、可变荷载设计值

可变荷载分项系数rQ×可变荷载标准值Qk（其中rQ＝1.2）

按沿水流方向与垂直水流方向取单位长度来计算。计算结果见表4－1。

槽身是一种空间薄壁结构，受力较复杂，在实际工程中，近似的分为纵向及横向两部分进行平面结构计算。

表4－1 槽身荷载计算：（单位：G－KN；g－KN/m）

荷载种类 1、侧墙重

附表4－1 槽身荷载计算

沿水流方向 垂直水流方向 2、拉杆重 沿水流方向 垂直水流方向 标准值 计算式 大小 设计值 计算式 大小 G1k＝25×0.15×1.71 6.413 G1＝1.05×6.413 6.734 Q 11k＝6.413 Q12k＝6.413/0.15 G2k＝25×（0.12×2＋0.12） Q21k＝0.75×(5/8) Q22k＝0.47/2 Q1k＝1.05×6.413 Q12＝1.05×42.75 42.75 G2＝1.05×0.75 0.75 Q21＝0.47×0.47 1.05 Q22＝1.05×0.24 0.24 6.413 6.734 44.89 0.79 0.49 0.25 16

3、人行板重 沿水流方向 垂直水流方向 4、底板重 沿水流方向 垂直水流方向 5、设计水重 沿水流方向 垂直水流方向 6、校核水重 沿水流方向 垂直水流方向 7、人群重 沿水流方向 垂直水流方向 8、栏杆重 沿水流方向 垂直水流方向 G3k＝25×0.85×0.1 Q31k＝2.13 Q32k＝2.13/0.85 2.13 2.13 2.51 G4k＝25×（2×0.15＋0.152＋0.38.81 ×0.1） Q41k＝8.81 Q42k＝8.81/2 G5k＝9.8×（1.15×2- 0.15） Q51k＝22.32 Q52k＝22.32/2 G6k＝9.8×（1.36×2－0.15） Q61k＝26.44 Q62k＝26.44/2 G7k＝2.0×0.81 Q71〃k＝1.62 Q72k＝1.62/0.85 G8k＝1.8 Q81k＝1.8 Q82k＝1.8/0.85 22G3＝1.05×2.13 Q31＝1.05×2.13 Q32＝1.05×2.51 G4＝1.05×8.81 Q41＝1.05×8.81 Q42＝1.05×4.405 G5＝1.05×22.32 Q51＝1.05×22.32 Q52＝1.05×22.32 Q6＝1.05×26.44 Q61＝1.05×26.44 Q62＝1.05×13.22 G7＝1.2×1.62 Q71＝1.2×1.62 Q72＝1.2×1.91 G8＝1.05×1.8 Q81＝1.05×1.8 Q82＝1.05×2.12 2.24 2.24 2.64 9.25 9.25 4.621 23.435 23.435 23.435 27.76 27.76 13.88 1.94 1.94 2.29 1.89 1.89 2.22 8.81 4.405 22.32 22.32 11.16 26.44 26.44 13.22 1.62 1.62 1.91 1.8 1.8 2.12 4.3、横向结构计算

4.3.1、受力情况分析：

由于槽身在栏杆之间的断面核设臵栏杆处的断面变位相差甚微，故仍可沿槽身纵向取1.0m常的脱离体，按平面问题进行横向计算。

作用在脱离体上的荷载两侧的剪力差（△Q＝Q2－Q1）继续平衡，侧墙与底板交结处可视为铰接，沿中心线切口处可视为上下移动的双链杆支座，计算简图如4－2所示。

由于侧墙与底板等厚，接B/H＝（2.0+0.3）/1.46=1.58，在1.25～1.67之间，槽内水位取至拉杆中心作为控制条件，槽顶荷载产生集中力P0和力矩M0。

17

按设计荷载计算分别为：

P0＝1/2×（Q21+Q31+Q71＋Q81）＝1/2×（0.49+2.24+1.94+1.89）＝3.28（KN） M0＝1/2×3.28×（2.0/2+0.15/2）=1.73(KN.m)

图4－2槽身横向计算简图

4.3.2、拉杆轴向力计算：

简化后结构为一次超静定结构，因力法计算拉杆拉为X1，亦可按下式直接计算，按标准荷载计算分别为：

X1?0.2Qk1HIab20.25Qk2L3Iad?0.5Qk1HLIad? （4－1） H3LIad?2HIadB 式中

H－拉杆中心线至底板距离，H＝1.51m； Qk1－侧墙底部静水压强，KPa；

L－两侧Xk1－单位槽长拉杆轴向拉力，KN；墙中心线间距之半，L＝（2.0+0.15）/2=1.075(m)；

Qk2－底板上均匀荷载强度，KN/m。 按设计荷载计算为：

18

X1?0.2Q1HLab?0.5Q1HLIad20.25Q2L3Iad? （4－2） H3LIad?2HIad Q1＝rq〃r〃H＝1.1×9.8×1.51＝16.278（KN/m）

Q2＝rg（rct＋rqH）＝1.05×25×0.15＋14.798×1.1＝20.215（KN/m）

0.2?16.278?1.512?0.5?16.278?1.51?(X1?3＝2.638（KN/m）

X1s＝X1〃S＝2.638×2＝5.277（KN）

2.15)?20.25?20.215?(1.512.153)2

2?0.15?2?1.5124.3.3、侧墙内力计算：

4.3.3.1、侧墙弯距。由拉杆中心线到侧墙计算截面的距离为y的弯距。 按设计荷载计算为：

My＝X1〃y＋1.73－1/6rG〃ry＝2.638y＋1.73－1/6×1.05×9.8y

表4－3 设计荷载弯距计算表

My M侧y 0 1.73 0.5 2.835 1.0 2.653 0.716 2.989 1.51 －0.191 3

3

（4－4）

4.3.3.2、侧墙轴力Ny。轴力Ny只近似考虑侧墙截面承受剪力△Q。 当按设计荷载计算时： Nky＝

?Q(3Hy2?2y3)?rGrCty?P0 （4－7） 32H 式中 △Q－作用爱槽身截面上的计算简历，其值等于1.0m槽身长的总荷载，即纵向计算中的均布荷载。

△Q＝Q11＋Q21+ Q31＋Q41＋Q61＋Q71＋Q8 （4－8） ＝6.734＋0.49+2.24+9.25+27.76+1.94+1.89＝50.304（KN） 当y＝0，N1＝－P0＝－3.28（KN）（压） 当y＝1.51时，N2＝

50.304?(3?1.51?1.512)?1.05?25?0.15?1.51?3.28 32?1.5119

＝15.93（KN）（拉） 令Ny＝

‘

?Qk2?(6Hy?6y)?rGrct?0 32H2

－43.83y＋66.19y－3.94＝0 y1＝1.45 y2＝0.062

当y＝1.45时，N3＝16.04（KN）（拉） 当y＝0.062时，N4＝－3.4（KN）（压）

表4－4 轴力计算表 单位：KN

Y Ny 0 －3.28 0.062 －3.4 1.45 16.04 1.51 15.93 4.3.4、底板内力计算：

4.3.4.1、底板弯距。离侧墙中心线X处的底板弯距计算，为底板荷载计算。 设计荷载计算为：

rGrh3XMx?X1h?M0??rG(rh?rC?)(L?)X

62 ＝－9.783X——18.989X－0.191 令X＝0，M底1＝－0.191（KN〃m） 令X＝L＝1.075，M底2＝8.969（KN〃m） 令X＝0.5，M底3＝6.869（KN〃m） 令X＝1，M底4＝9.06（KN〃m）

表4－5 底板弯距计算表

X Mx 0 －0.191 0.5 6.869 1 9.06 1.075 8.969 2

4.3.4.2、底板轴力。底板轴力等于侧墙底端的剪力，为底板轴力计算。s 设计荷载计算为：

NA＝NB＝1/2 rG〃rh2－X1＝1/2×1.1×9.8×1.512－2.038＝9.652（KN〃m） 侧墙、底板弯距轴力图见附图一。

4.3.5、横向配筋计算：

4.3.5.1、底板配筋。按底板中部弯距配筋：

采用C20混凝土，fc＝N/mm2，Ⅰ级钢筋，fy=fy’=210N/mm2，M＝8.969（KN〃m）。N＝9.652（KN〃m）。

20

设 a＝a‘＝30，h＝150，h0＝h－a‘＝120（mm） M＝r0〃Ψ〃8.969＝1×0.95×8.969＝8.521（KN〃m） N＝r0〃Ψ〃9.652＝1×0.95×9.652＝9.169（KN〃m） e0＝M/N=8.521/9.169=0.929(m)>h/2-a=45(mm) 故按大偏心受拉构件配筋：

0.8ε?0.614b＝

1?fy（查表）

0.0033Ese＝e0－h/2+a=929-150/2+30=884(mm)

A'rdNs?e??b(1?0.5?b)bh20fcf'(h)

y0?a'1.2?9169?884?0.614(1?0.5?0.614)?1000?1202 =?10210?(120?30)

=－2727.24(mm2

) <0

计算表明不需要配筋，但仍应按构造要求配筋。 ρmin=0.2%

’s min＝0.002×1000×120＝240（mm2) 配臵Φ8@200，A’’2s ＝ As min＝251（mm) 如不考虑A’s 的承压作用，A’s ＝0 由 r2d Ne＝?sbh0fc

则 ?s?1.2?9.169?1000?8841000?1202?10?0.068

ε＝1?1?2?s＝1－1?2?0.068＝0.07 x＝εh0＝0.07×120＝8.4（mm）<2α’=60(mm) e ’= e0+h/2－α=929＋150/2－30＝974（mm） αN'e?f'yA's(h0?a')1.2?9169?974?210?251?90s ＝

rdbh20f?c1000?1202?10＝0.041 ε＝1?1?2?s?1?1?2?0.041?0.042 x＝εh0＝0.042×120＝5.03（mm）<2?s=60(mm)

21

A

仍要按唯一公式进行配筋。As＝567 mm2，选Φ12@200，As＝565 mm2。 4.3.5.2、侧墙配筋：

对侧墙最大弯距处（y＝0.716m）的配筋，计算如下：

α＝α＝30mm，b＝1000mm，h＝150mm，h0＝120mm，fc＝10KN/mm fy＝fy＝210 ‘

2

’

KN/mm2

，r’

d＝1，Ψ＝0.95

Mm＝2.989r0〃Ψ=2.989×1×0.95＝2.84

N?50.3042?1.513?(3?1.51?0.7162?2?0.7163)?1.05?25?0.15?0.716?3.28 5.503（KN）

＝M/n=2.84?103eo5.503?103=0.516(m)>h/2－αs＝45（mm） 按大偏心受拉构件计算。

e＝eo－h/2+α=516－0.5×150＋30＝471(mm) x=εb〃h0＝0.614×120＝73.68（mm） A’rdNe?fcbxch0s＝

f

y(h0??')1.2?5.503?1000?471?10?1000?73.68?(120?73.68 ＝

2) 210?(120?30) ＝－3077.35<0

虽按受力计算不配筋，但仍应按构造要求配筋。 A’s min＝0.002×1000×120＝240（mm2) 选配Φ8@200，A’s ＝ A’s min＝251（mm2) 进一步计算的：As ＝196.01（mm2) 选配Φ8@200，A2

s ＝201（mm) 对侧墙拉力最大处（y＝1.45）配筋。

N3＝16.04r0〃Ψ＝16.04×1×0.95＝19.24（KN）（拉） M＝r130?(x1y?M0?6rGry) ＝1×0.95×（2.638×1.45＋1.73－1/6×1.1×9.8×1.453） ＝0.074（KN〃m）

＝22

e0＝M/N=0.074/15.24=0.05(m)

rdNe1.2?15.24?103?40??39（mm2) A＝'210?(120?30)fy(h0?a)’

s

rdNe'1.2?15.24?103?50??48.4（mm2) As ＝''210?(120?30)fy(h0?a) 构造要求

As＝As’＝As min’＝0.002×1000×120＝240（mm2) 选配Φ8@200，As＝As’＝251（mm2) 最后侧墙配Φ8@200，As＝As＝251（mm)

表4－6 底板侧墙配筋表：单位（mm2)

区域 受压As’ 受拉As 底板 Φ8@200，As’＝251mm2 Φ12@200，As＝565mm 2’

2

侧墙 Φ8@200，As’＝251mm2 Φ8@200，As＝251mm ’2 4.3.5.3、人行板配筋。按受弯构件配筋：

Q＝Q32＋Q72＋Q82＝2.64＋2.29＋2.22＝7.15（KN/m） 跨中弯距： M＝r0〃Ψ

12qL=1×0.95×1/8×7.15×22＝3.396（KN〃m） 8 Ψ按单排架单筋计算，取a＝25mm，b＝850m，h＝100mm， rd＝1.2，h0＝75mm。

rdM1.2?3.396?106? ?s?＝0.072 22fcbh010?1000?75 ??1?1?2?s?1?1?2?0.072＝0.075 ρ??fc10?0.075?＝0.0036>ρmin=0.2% fy210 As＝ρb h0＝0.36%×850×75＝230（mm2) 4.3.5.4、拉杆的配筋：

人行板作用与拉杆的荷载Q板1＝7.15KN/m，其对跨中弯距等效荷载：

23

Q2板1＝（2α－α）Q板1，α＝0.85/2=0.425 Q板1＝(2×0.425－0.4252)×7.15＝4.79（KN/m）

8米长一跨渡槽共5根拉杆，作用在每根拉杆上的荷载为：

Q（8Q‘板1＋Q22）（4.79＋0.25）5＝8?杆＝5＝8.06（KN/m） 跨中弯距：

M＝1×0.95×1/8×8.06×22＝3.83 （KN/m） 支座剪力：

Q＝1×0.95×0.5×8.06×2＝7.657（KN） Nc＝5.277（KN）（拉）

取α＝α‘＝25mm，h0＝h‘－α’＝75mm，b＝150mm， e0＝M/N=3.83/5.277=0.726(m)>0.5h－α＝25（mm）。 按偏心受拉构件计算：

e＝eo－0.5h＋α＝726－0.5×100＋25＝701（mm）

A'rdNe??b(1?0.5?b)h2 0bfcs?f'h

y(0?a')1.?5.277?1000?701－0.619?（1?0.5?0.614）?752 ＝?150?10210?（75－25） ＝81（mm2)

选配2Φ8，A’s＝101mm2，则 αdNe?f'yA's(h0?a')s＝

rbh2f

0c＝

1.2?5.277?1000?701－210?101?（75－25）150?752?10 ＝0.4

??1?1?2?s?1?1?2?0.4?0.533??bx??h0?0.533?(h?a')?27.64?2a'?751mm e'?e0?h2?a'?726?1002?25?751mm则Ar'dNe1.2?5.277?103s＝f'??751453（mm2） y(h0?a)210?（75－25）24

选3Φ8，As＝462(mm2)

表4－7 人行板、拉杆配筋表

区域 受压As’ 受拉As

人行板 无 Φ8@200，As＝251mm 2拉杆 2Φ8，As’＝101mm2 3Φ8，As＝462mm 24.3.6、拉杆斜截面计算：

hwh075???0.5?4bb150＝28.13（KN) 0.25fcbh0?0.25?10?150?75rdV?1.2?7.657＝9.19（KN)rdV?9.19(KN)?0.25fcbh0?28.13(KN) 故截面尺寸满足抗剪条件。

Vc＝0.07fcbh0＝0.07×10×150×75＝7.875（KN）

AsvrdV?0.07fcbh0??0.067 s1.25fyvh0 选用双肢Φ4箍筋，AsV1＝12.6，n＝2代入式得s≤376m，取s＝150mm。 则配Φ4@150。 V?A12(fcbh0?1.25fyvsvh0)?0.2N?67.4KN rd??1.5s则V?1Vcs。满足斜截面抗剪要求。 rd4.4、槽身纵向结构计算

纵向计算中得荷载一般按均布荷载考虑，它包括槽身重、槽中的水重及人群荷载、人行板荷载等（拉杆重集中荷载换算成均布荷载）并按加大流量计算，计算时采用满槽水深h＝1.36（m）。计算简图如图4－3所示。

25

图4－3 槽身纵向计算简图

4.4.1、荷载计算：

槽的纵向荷载：

Q＝Q11＋Q21+ Q31＋Q41＋Q61＋Q71＋Q81

＝6.37482+0.49+2.24+9.25+27.26+1.94+1.89=57.04(KN/m）

槽身净跨：

Ln＝8－0.5×2＝7（m） ro＝1.0 Ψ＝0.95 取L＝7.35（m） 跨中最大弯距：

Mc＝1×0.95×1/8×57.04×7.352

＝365.92（KN〃m）

最大剪力：

V＝1×0.95×0.5×57.04×7＝189.67（KN）

4.4.2、计算纵向配筋：

计算配筋时应注意：

4.2.1、简支梁跨中部分应处于受压区，故在强度计算重不考虑底板的作用； 4.2.2、侧墙高度较大时，沿墙壁配臵Φ6～Φ12的纵向钢筋，其间距不宜大于30cm； 4.2.3、因槽身底板在受拉区，故槽身在纵向按h＝1.71mm，b＝0.3m的矩形梁进行配筋计

26

算。

考虑双层，α＝0.08，h0＝1.71-0.08=1.63(m ), rd＝1.2。

1.2?365.92?106as?＝0.055110?300?163021－1－2as?1?1－2?0.0551＝0.0567 ?＝As??fc10?0.0567??300?1630fybh0310 ＝894.4（mm2) 选6Φ14，As＝924(mm2)

4.4.3、斜截面强度计算：

已知：

V＝189.67KN，hw/b=h0/b＝1.63/0.3=5.43 hw/b＝4，V≤1/rd(0.25fcbh0) hw/b＝6，V≤1/rd(0.2fcbh0) 故：

h0/b＝5.43，V≤1/rd(0.214fcbh0)

1/rd(0.214fcbh0)＝1/1.2×（0.214×10×300×1630） ＝872.5（KN）>V=189.67KN 截面尺寸满足截面限制条件

0.07 fcbh0＝0.07×10×300×1630＝342.3> rdV=227.6(KN)

按受拉计算不要求配臵腹筋，考虑到侧墙的竖向受力筋可以起到腹筋作用，单为固定纵向受力筋位臵，仍在两侧布臵Φ8@250的纵向封闭箍筋。同时沿墙高布臵Φ8@250的纵向钢筋，槽身的配臵的横断面图见附图4－4所示。

4.5、抗裂计算

4.5.1、纵向抗裂计算：

忽略补角作用，将断面化为如图4－5所示。

27

图4－5抗裂计算断面简图。（单位：m）

沿槽身纵向的危险断面是在跨中，按标准荷载计算，通过假定流量时弯距为： M＝1/8×（6.413×2+0.47+2.13+8.81+26.44+1.62+1.8）×7.352

＝365.3（KN〃m）

按标准荷载计算，通过设计流量时弯距为：

M=1、8×(0.423×2+0.47+2.13+8.81+22.32+1.62+1.81)×7.352 ＝337.55（KN〃m）

b＝0.3m，bf＝2.3m，h=1.71m，hf=0.15m h1=1.71-0.1=1.61(m) 可按下式进行抗裂计算;

rm?ctw0ftk?Ml(s) (4－9) 式中 rm－受弯构件塑性影响系数； rm＝1.55×（0.7＋300/1710）=1.357 Ml－按标准荷载计算的弯距；

αct－混凝土拉应力限制系数。长期组合为0.7，短期组合为0.85； W0－换算截面A0对受拉边缘的弹性抗矩，WI00?h?y；

0

I0－换算截面重心轴惯性矩；

28

y0－换算截面重心轴至受压边缘距离；

ftk－混凝土抗拉强度标准值，C20混凝土抗裂强度标准值ftk＝1.5N/mm2. I0、y0可按下列公式计算：

A0＝0.3×1.71+2×0.15＝0.813（m)

2

hfbh2?(bf?b)hf(h1?)22 y0?

A0 ＝

0.3?1.712?(2.3?0.3)?0.15?(1.61?0.8130.15)2

＝1.106（m） I0?hf21311by0?b(h?y0)3?(bf?b)h3?(b?b)h(h?y?) fff1033122＝1/3×0.3×1.1062＋1/3×0.3（1.71－1.106）3

＋1/12（2.3－0.3）×0.15＋（2.3－0.3）×0.15（1.61-1.106-0.15/2） =0.206(m) W0?4

2

Ih?y0?0.206?0.304(m3)

1071?1.106通过加大流量时，Ms＝365.3（KN〃m）

rmactw0ftk＝1.357×0.85×0.341×1.5×10＝589.99（KN〃m）

3

rmactw0ftk≥Ms＝365.39(KN〃m） 通过设计流量时，Ml＝337.55（KN〃m）

rmactw0ftk＝1.357×0.7×0.341×1.5×103＝485.87（KN〃m） rmactw0ftk≥Ml＝337.55(KN〃m） 故槽身纵向满足抗裂要求。

4.5.2、横向抗裂计算：

底板抗裂计算：验算断面在跨中断面。按标准荷载计算，考虑钢筋作用。N＝9.09KN，M＝7.862 KN〃m，b＝1000m，h＝150mm。

29

rmactftkW0rW Nl≤

e0?m0A0 式中 e0－轴向力偏心距，e0＝M/N；

rm－受弯构件的塑性影响系数；rm＝1.55，因0.7＋300/h =0.7+300/1500>1.1,故Vm＝1.55×1.1＝1.71。

W0?I0y

2?y0y0?(0.5?0.425aEe)haEs2.1?105E?E?.55?104?8.235c2y(0.5?0.425?8.235?565 0?1000?120)?150?77.47(mm)I(0.833?0.19?8.235?5650?1000?120)?1000?1503?306000766.4(mm4)WI0306000766.40?y?y＝

?4218954.45(mm3) 20150?74.77eMN?7.8620?9.09?0.865(m) A0?bh?aE(A's?As) ＝1000×150+8.235×（565+251）＝156719.76（m2)

rmactW0ftk?8.314(KN)?e?rN?9.09(KN)mW0 0A0需进行裂缝宽度验算。 5.2.1、底板裂缝宽度验算：

①、已知在标准荷载情况下进行验算。 校核水位：

Ns＝9.09KN，Ms＝7.862 KN〃m，e0＝M/N=0.865(m) e＝eo－h/2+α=820(mm)。 设计水位：

Nl＝6.31KN，Ms＝7.566 KN〃m，e0＝M/N=1.199(m)

30

e＝eo－h/2+α=1154(mm)。 按下列公式计算：

W?ssmax?a1a2a3E(3c?0.1?sP) （4－10）

teWmax?a1a?sl2a3E(3c?0.1?) （4－11

sPte式中 α1－构件受力特征系数（偏心受拉构件1.15，受弯构件核偏心 受压构件α1＝1.0；

α2－钢筋表面形状系数（变形钢筋α2＝1.0，表面钢筋α2＝1.4）；

α3－荷载长期作用系数（荷载效应的短期组合α3＝1.5，荷载效应的长期组合α3＝1.6）；c－纵向受拉钢筋混凝土保护层厚度，mm； α－受拉钢筋直径，mm；

ρte－纵向受拉钢筋的有效配筋率，ρte＝As/Ate，当ρte<0.03时，取ρte＝0.03； te－Ate＝2αsb。αsc+d/2； As－受拉区纵向钢筋截面面积；

σss、σsl－按荷载效应的短期组合及长期组合计算的构件纵向受拉钢筋应力。 σss?NsA(1?1.1eh) s0N

σsl?sA(1?1.1e) sh0

（正号：大偏心受拉构件；负号：小偏心受拉构件）

②进行计算：

已知：α1＝1.15，α2＝1.4，α3＝1.5、1.6，c＝30，αs＝36mm，α＝12 ρte＝As/Ate=As/2αsb=565/2×36×1000＝0.01<0.03，取ρte＝0.03。 σNss?sA(1?1.1e)?9090?(1?1.1?1154)?137.02 sh0565120N

σsl?sA(1?1.1eh)?6310?(1?1.1?820)?129.3(N/mm2) s0565120 故：Wmax?a1a2a?ss3E(3c?0.1?sP)

te31

A

＝1.15×1.4×1.5×(137.02/2.1)×105 ×（3×30+0.1×(12/0.03)）

=0.21<(Wvmin )=0.25(mm) 满足要求。

侧墙抗裂计算可选择轴力核弯距最大的断面进行计算。 分短期组合核长期组合： 短期组合弯距最大时：

Mmax＝2.524 KN〃m，y＝0.625m，N0＝4.08KN，b＝1000mm，h＝150mm rm＝1.71

y0＝（0.5+0.425αEρ）h＝（0.5+0.425×8.235×（251/1000*120））×150 ＝76.10（mm）

I3

0＝（0.0833+0.19×8.235×（251/1000h0））×1000×150 ＝292182951.1（mm4） WI00＝

h?y?292182951.176.1＝3953761.18（mm3）

0150? e0＝M/N=2.524/4.08=0.619(m) A0?bh?aE(As?A's)

＝1000×150+8.235×（251+251）＝154133.93（m2）

rmactfckW0?13.04KN?Ns?4er.08(KN)mW0 0?A0满足抗裂要求。

长期组合弯距最大时：

Mmax＝2.26KN〃m，ymax＝0.581m，Nl＝4.54KN，e0＝Mman/Nl=0.498（m）。

rmactfckW0er?13.15KN?Nl?4.54(KN)mW0 0?A0当轴力最大时，分短期组合和长期组合计算： 短期组合轴力最大时：

Nmax＝15.37KN〃m，y＝1.45m，M＝0.342 KN〃m，e0＝M/Nmax=0.022（m）。32

rmactfckW0?130.88KN?Ns?15.37(KN)rmW0 e0?A0 长期组合轴力最大时：

Nmax＝14.73KN〃m，y＝1.23m，M＝0.407 KN〃m，e0＝M/N=0.0277（m）。

rmactfckW0?98.78KN?Nl?14.73(KN)rmW0 e0?A0 满足侧墙横向抗裂要求。

4.6、吊装计算

设臵四个吊点，按双悬臂梁计算。吊点设在第二根拉杆处。因吊点产生负弯距，上部受拉，下部受压，故可按T形梁校核上部配筋。如图4－6所示。

图4－6 槽身吊装验算（单位：m）

q=q11+q21+q41=6.734×2+0.49+9.25＝23.21（KN/m）。考虑动力系数1.2，故q＝1.2×23.21＝27.85（KN/m）。计算时忽略槽底突出部分的作用，断面尺寸取b＝300mm， h＝1710mm，bf‘＝2300mm，hf‘＝150mm的T形梁。

按短暂状况设计：ro＝1，Ψ＝0.95

计算弯距：M＝1×0.95×1/2×27.85×2＝52.91（KN〃m） 侧墙顶部共有4根Φ8的钢筋，As＝201（mm2） As fy＝201×210＝42210（N）

bf‘hf‘fc＝2300×150×10＝3450000（N）

As fy< bf‘hf‘fc，T形梁，属第一种情况。按梁宽为bf‘德 矩形梁计算：

2

33

h0?1710?50?1660(mm)??Asfyb'fh02fc?201?210?0.00112300?1660?10as??(1?0.5?)?0.0011?(1?0.5?0.0011）＝0.0011asb'fh02fc?0.0011?2300?16602?10＝69.72（KN?m)rdM?1.2?52.91＝63.49（KN?m)

rdM?asb'fh0fc

故槽身纵向配筋满足吊装要求。

第五章 排架计算 5.1、排架布臵

布臵等跨间距8m的单排架,矩形渡槽采用简支。上下游渐变段各8m与梯形混凝土渠道相连。渡

34

槽全长共120m，拱墩台及排架基础墩均采用浆砌石重力墩。槽下两岸墩间用浆砌石护坡。总体布臵见附图三。

布臵单排架优点：体积小, 重量轻, 可现浇或预制吊装, 再渡槽工程中被广泛应用。

5.2、排架尺寸拟定

5.2.1、排架高度计算：

见表5-1所示。

表5-1 排架高度计算表（单位：m）

名称 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 排架顶部高程 549.86 549.85 549.84 549.83 549.82 549.81 549.80 549.79 549.78 549.77 549.76 549.75 排架埋臵高程 548.2 546.25 545.2 544.8 544.7 544.7 544.8 544.08 545.5 544.35 547.38 548.34 排架底部高程 546.7 544.75 543.7 543.3 543.2 543.2 543.3 543.55 544 544.85 545.88 546.84 排架高 3.16 5.10 6.14 6.62 6.62 6.61 6.50 6.24 5.77 4.92 3.88 2.91 5.2.2、排架分组计算：

见表5-2。

表5－2 排架分组及底部高程计算表

分组 编号 1# 一 11# 12# 2# 二 9# 10# 3# 三

附表5－2 排架分组及底部高程计算表

三 6# 7# 549.81 549.80 543.2 543.3 6.61 6.5 6.7 6.7 543.11 543.10 35

排架顶高程▽ 549.86 549.76 549.75 549.85 549.78 549.77 549.84 549.83 549.82 排架底高程 546.7 545.88 546.84 544.75 544 544.85 543.7 543.3 543.2 排架高 3.16 3.88 2.91 5.10 5.77 4.92 6.14 6.53 6.62 调整后高 3.9 3.9 3.9 5.8 5.8 5.8 6.7 6.7 6.7 调整后底高程 545.96 545.86 545.85 544.05 543.97 543.97 543.14 543.13 543.12 4# 5#

8# 549.79 543.55 6.24 6.7 543.09 5.2.3、排架分组及尺寸拟定：

具体计算结果见表5-3及附图5-1。

表5-3 排架分组及尺寸

分组 排架号 高度H 肢柱 横梁 b1 h1 h2 b2 (1/20～1/30)H 常用 (1/6～1/8)L (1/1.5～1/2)h2 一 1# 11# 12# 3.9m 500m 300m 400m 200m 250m 500m 1000m 二 2# 9# 10# 5.8m 500m 300m 400m 200m 250m 500m 1000m 三 3# ~8# 6.7m 500m 300m 400m 200m 250m 500m 1000m 牛腿 c=b1/2 h>b1 a

图5-1最高排架尺寸图（单位：mm）

5.2.4、尺寸拟定：

黄家沟渡槽离地面在8m以下,可采用单排架支撑槽身, 排架固定于墩座上, 考虑排架不宜过高, 对稳定不利。同时为了便于施工，先将渡槽归纳成三种高度：

1号和11号.12号排架高3.9m；2号和9号.10号为5.8m；3号~8号排架高为6.7m;

排架横梁间距为2m, 最下层为2.5m。现以最高的排架（5号）为计算示例，其他排架计算相同，故略去。为使立柱在竖向荷载作用下为轴心受压构件，立柱中心线与槽身支撑中心线相重合。

36

5.3、荷载计算

人群荷载.风荷载分项系数rq=1.2

5.3.1、水平荷载：

槽沟内无常年流水，故不考虑水的作用。 槽身风荷载：风压力按下式计算 Wk=βzμsμz W0

式中 μs — 风载系数，迎风面取1.0，背风面取0.5。 βz— 风压高度变化系数，βz＝1.0 W0 － 基本风压，W0＝ 0.35

迎风面风荷载标准值为 ：Wk=βzμsμz W0＝1.0*1.0*1.0*0.35(KN/m2) 设计值为：

W=rq× Wk=1.2*0.35=0.42(KN/m2) 背风面风荷载标准值为：

Wk`=βzμsμz W0=1.0×(-0.5)×1.0×0.35=-0.175 设计值：

W= rq×Wk=1.2×(-0.175)=-0.21(KN/m2) 吹到8m长一跨的总风荷载(包括端肋)为： 迎风面按标准荷载计算：

Pzk =0.35×81×.71= 4.788 (KN) 按设计荷载计算:

Pz = 1.2×4.788= 5.744(KN) 背风面按标准荷载计算:

P‘

zk = (-0.175)×8×1.71= －2.394(KN) 按设计荷载计算:

Pz = 1.2×(-2.394)= －2.873(KN) 排架风荷载按标准荷载计算： Wpk = (1+η)μsμzW0 按设计荷载计算： Wp =rq×Wpk

37

μs＝1.0，μz= 0.75

立柱净距与立柱迎风面宽度之比为1.85/0.5=3.7。当此值大于或等于10时，不计前柱对后柱的挡风作用，取 η＝ 1。当此值小于10时，η在0.2-1.0之间变化,由于此值为3.7,取η= 0.44

Wpk = (1+0.44) ×1.0×0.75×0.35 =0.378(KN) Wp = 1.2×0.378= 0.454(KN)

作用在槽身上的水平风压力通过纵梁支座传至立柱顶,形成拉力,等于槽身上的总风压对排架顶横梁中心轴取距,再除以立柱轴线的距离,即:

P‘

风K =（Pzk + Pzk）×（1.71/2 + 0.2）/2.15 = (4.788 + 2.394)×（1.71/2 + 0.2）/2.15 各节点荷载计算见表 5-5 计算结果见图 5 - 2

5.3.2、垂直荷载(传给每各立柱的荷载)：

排架垂直荷载计算见表5-4：

38

表5-4 排架荷载计算 (单位：KN)

荷载种类 标准值 计算公式 大小 设计值 槽槽身 身 自重 荷人群 载荷载 （满槽 传水重 给设计各流量个水重 立柱荷载） 顶横排架 梁 自中间重 横梁 立排顶架 个自腿重 端重 柱两牛及部P槽 =1/2(8.81+6.413?2+2.13 +0.47 104.18+1.8)×8 4 P人K=1/2×1.62×8 P满=1/2×26.44×8 P设=1/2×22.32×8 6.48 P槽 P人 109.393 7.78 116.34 107.14 105.76 P满 89.28 P设 (1.85×0.2×0.4+1/2×0.12×2×0.3)×25 (1.85×0.4×0.2+1/2×4×0.12×0.3)×25 (0.25×0.3+1/2×0.25×0.3) ×2×25+0.5 ×0.3×0.2×2×25 23.775 3.85 2.906 3.964 4.043 3.052 39

2m高立柱重 2.5m高立柱重

0.5×0.3×2×25 7.5 7.875 0.5×0.3×2.5×25 9.375 9.844 表5－5 节点荷载计算(单位:KN)

荷节栽点 种类 节 点 水 平 荷 载 1,5 2,6 3,7 4,8 计标准值 算 计算公式 情况 ，设计值 大小 计算公式 大小 说明 T1K =T1K3.279 =3.591+0.275/2 T2K＝T2K=1/2× 0.378×0.5/2 ‘，T1=T5 T2=T6 4.475 0.227 0.189 T3K=T3K＝ 0.118 1/2×0.378×0.5×(1+2.5/2) T4K=T4K＝ 1/2×0.378×0.5×2.5/2 空P1K=104.184-3.5槽24 ＋有8.544+6.48 风 满槽有风 ‘T3=T7 0.255 T=(4.788+2.394)/2 2 T=0.378(1+0.25+0.2+0.5×0.875 =0.275 0.118 T4=T8 0.142 节1 点 垂 直 115.684 P1=109.393－ 4.229+8.971+ 7.78 121.915 P1K221.44 P1K=109.393+116.’=104.184+105.734 + 8.971+ 6+ 8.544-3.524 7.78 +6.48 238.255 节点1。，排架标准＝3.775/2+7.5/2+2.906=8.544 设计值：1.05×8.544＝8.971 P1= P槽－P风＋节点1排架重＋P人 P1‘= P槽＋P水－P风＋节点1排架重＋P人 40

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6om.html