渡槽课程设计 三峡大学版

不带横杆的矩形渡槽结构计算：

1. 槽身横向计算：沿纵向取单位长度1 m槽身为脱离体进行计算，计算简图如图1所示。

图1.槽身横向计算简图

作用于所切取的单位长度脱离体上的荷载q等于水重、人群荷载及槽身自重之和，除此之外，在脱离体两个侧面作用着剪力Q1和Q2，并由Q1和Q2的差值?Q与竖向力q保持平衡，即?Q?Q1?Q2?q。 （1）人行道板计算

人行道板为一支承在侧墙上的悬臂板，计算跨长为a1?1200?200?1000mm，承受的均布荷载q1等于人群荷载加板的自重。人行道板承受的最大弯矩为：

1122M0??q1a1??（?Qqk??Ggk）a1??0.5?(1.2?3?1.05?2.5)??3.11kN?m

22a?30mm； h0?h?a?100-30=70mm；

KM1.2?3.11?106?s???0.0793 229.6?1000?70fcbh0??1?1?2?s?0.0827?0.85?b?0.468

As?fcb?h09.6?1000?0.0827?70??185mm2 fy300为与侧墙钢筋协调，实配B8@250,A0?201mm2。

（2）侧墙计算

侧墙中最大计算弯矩的截面是侧墙的截面1，该处的水深为2.8m,另外为了截断部分由截面1延伸向上的竖向钢筋，距墙底1.0m处再选取一计算截面2计算。 在工程实践中，侧墙近似的按受弯构件设计（略去轴向力影响）。侧墙底端的最大弯矩为（弯矩符号以槽壁外侧受拉为正）： 截面1配筋：

1112M1??（?H3?q1a1）??（?10?2.83?1.0?3.11）??39.7kN?m

626a?30mm；h0?h?a?300-30=270mm；b?1000mm；

KM1.0?39.7?106?s???0.0567 229.6?1000?270fcbh0??1?1?2?s?0.0584?0.85?b?0.468

As?fcb?h09.6?1000?0.0584?270??504mm2 fy300取用B10@125，As?628mm2。 截面2配筋：

11123M2??（?H?3?q1a1）??（?10?（2.8?1）?3.11）??12.83kN?m

626a?30mm；h0?h?a?300-30=270mm；b?1000mm；

KM1.0?12.83?106?s???0.0183 229.6?1000?270fcbh0??1?1?2?s?0.0185?0.85?b?0.468

As?fcb?h09.6?1000?0.0185?270??160mm2 fy300取用B8@250,A0?201mm2。

抗裂校核：

计算截面取在拖承（0.2x0.2）顶边截面3处，校核水深H?2.8-0.2=2.6m 则：

1112M3??（?H?3?q1a1）??（?10?2.63?3.11）??32.4kN?m

626抗裂安全系数为：

kf??Rfbh26M1.54?16?100?302??1.14?[kf?1.1]，满足抗裂要求。

6?32.4?104（3）底板计算

底板承受的竖向荷载q2为水重加上底板自重，底板两端还作用有侧墙传来的弯矩MA及轴向拉力NA。

q2?1?0.3?25?1.05?10?2.8?1.0?35.9kN/m

1轴向拉力为：NA???H2??0.5?10?2.82??39.2kN

2t两端负弯矩为：MA?M1?NA???39.7?39.2?0.15??45.58kN?m

2计算配筋时，取侧墙边缘（x=0.15m）处的计算弯矩：

q35.9Mx?0.15?2(Bx?x2)?MA?(3.4?0.15?0.152)?45.58??36.83kN?m

22M36.83h300e0???940mm?(?a??30?120mm)，属于大偏心受拉构件。

N39.222he?e0??a?940?120?820mm

2KNe?fc?sbbh01.0?39.2?103?820?9.6?0.358?1000?2702??As??0

fy?(h0?a?)300?240按构造配筋，选用B12@250,A0?452mm2。

2?s??(h0?a?)KNe?fy?Asfcbh021.5?39.2?103?820?300?452?240??0 29.6?1000?270按x?2a?计算As，

e??h?a??e0?940?30?150?1060mm 2KNe?1.0?39.2?103?1060As???577mm2

fy(h0?a?)300?240选用取用B14@250,A0?615mm2。 抗裂验算：

取x=0.4m处（拖承边缘）为计算截面

Mx?0.4?35.9(3.4?0.4?0.42)?45.18??23.88kN?m 2?Rfbh21.54?16?100?302kf???1.37?[kf?1.1]，满足抗裂426M??Nh6?23.88?10?1.54?39.2?10?30要求。

跨中截面：

当人行道上没有人群荷载而槽内水深H?B时，底板跨中的正弯矩将达到最大值 21111?21tMc?q2B2?MA?(?H??ct)B2?(?H3?q1a1??H2)8862221111?(1.0?10?1.7?1.05?25?0.3)?3.42?(?10?1.73??3.11?12??10?1.72?0.15)8622?23.67kN?m相应于H?Nc??e0?B时，底板承受的轴向拉力为： 2?14.45kN

?H22M23.67h300??1638mm?(?a??30?120mm) N14.4522属大偏心受拉构件，经计算，所需钢筋均较底板支座截面为少，为协调起见，参

?:B12@250 照支座截面的配筋取用：As As:B14@250 抗裂校核：

?Rfbh21.54?16?100?302满足抗裂kf???1.49?[kf?1.1]，426M??Nh6?23.67?10?1.54?14.45?10?30要求。

2. 槽身纵向计算： 荷载与内力：

人群荷载及栏杆：q1?2?3?1.2?1?7.2kN/m 人行道面板自重：q2?2?2.5?1?1?5.0kN/m 侧墙自重（略去拖承）：q3?2?[0.2?0.3(2.8?0.45)]?25?40.2kN/m 2底板自重：q4?0.3?3.1?25?23.3kN/m 校核水深时自重：q5?3.1?2.8?10?86.8kN/m

设计水深时自重：q6?3.1?2.2?10?68.2kN/m

设计情况：q设?1.2q1?1.05（q2?q3?q4?q6）?152.2kN/m； 1.7q设?258.7kN/m；1.2q设?182.6kN/m。 校核情况：q校?1.2q1?1.05（q2?q3?q4?q5）?171.7kN/m； 1.5q校?257.6kN/m；1.1q校?188.9kN/m。 因此取校核情况进行配筋及抗裂计算。

槽身每支座宽度550mm，计算跨度l?1.05l0?1.05?10.9?11.5m。

11M?ql2??171.7?11.52?2838kN?m

88配筋计算：

由于人行道面板较薄，h?f?0.05h，配筋计算时可不考虑，按上形截面计算，强度计算是上面受压，近似取b?2?200?400mm。

b?400mm,h?3250mm,a?70mm,h0?3250?70?3180mm.

KM1.5?2838?106?s???0.1096 229.6?400?3180fcbh0??1?1?2?s?0.1164?0.85?b?0.468

As?fcb?h09.6?400?0.1164?3180??4737mm2 fy300选取8B18加8B22。

抗裂校核：

侧墙近似取平均厚度250mm,b?500mm。 为简化计算，可先假设不考虑钢筋及下翼板，即取计算截面为500x3250mm的混凝土矩形截面，如不符合抗裂要求，再重新按原截面计算。

1.54?16?50?3252kf??1.3?[kf?1.2]，已满足抗裂要求。

6?2.838?105斜截面强度计算（经比较，按设计情况：kz?2.5）

Q?11q设l0??152.2?10.9?829.5kN 22RQ829.5?103????0.580N/mm2?[l?0.64N/mm2]

0.9bh00.9?500?3180kz所以弯起钢筋可按构造配置。 斜截面抗裂校核：

11Q?q校l0??171.7?10.9?935.8kN

22QS3935.8?103R?????0.864N/mm2?[l?1.45N/mm2]，满足抗裂要求。

bI2500?3250k根据以上计算做出渡槽配筋图见附图。

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