混凝土结构渡槽槽身纵向结构设计.ppt

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1、关于混凝土结构渡槽槽身纵向结构设计现在学习的是第1页，共50页一、设计资料 1.基本资料 某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽，属4级建筑物。渡槽排架为单层门形刚架，立柱高度为5m，立柱基础采用条形基础；渡槽槽深为等跨简支矩形槽，跨长L=12m，槽内净尺寸BnHn=3.0m2.5m，设计水深H1=2.0m，最大水深H2=2.5m；槽顶外侧设1m宽人行桥，人行道外侧设1.2m高栏杆。为减小应力集中，在槽身内转角处及排架立柱与横梁连接处加设补角（设计时忽略其影响）结构布置图如图1所示。现在学习的是第2页，共50页现在学习的是第3页，共50页2.荷 载 （1）荷载标准值：钢筋混凝土重度砼=25kN/

2、m3；水的重度水=10 kN/m3 栏杆自重g1k=0.5 kN/m2（折算均布荷载）；人群荷载q1k=2 kN/m2；风荷载q2k=0.25 kN/m2，施工荷载q3k=4.0 kN/m2。（2）荷载分项系数：永久荷载：结构自重荷载分项系数G=1.05；可变荷载：除满槽时水重及水压力荷载分项系数取Q=1.10外，其他可变荷载分项系数均取Q=1.20。现在学习的是第4页，共50页3.材 料 选用C20混凝土，级和级钢筋。4.使用要求（1）槽身横向临水面和纵向进行抗裂验算（2）槽身纵向挠度允许值：f =l0/500 现在学习的是第5页，共50页 5.设计内容 （1）对渡槽槽身进行横向和纵向计算，

3、按照强度、裂缝、挠度以及构造要求配筋。（2）绘制槽身及排架配筋图，并编制钢筋表 6.设计成果 （1）设计计算书一份，包括设计所依据的基本资料、计算 图表、计算过程和结果。要求内容完整、数据准确、书写整洁。（2）槽身及排架配筋图，包括结构轮廓尺寸、配筋图、钢筋表，要求布局适当、图面整洁、字体规范。现在学习的是第6页，共50页设 计 步 骤 槽身横向计算 人行桥设计 侧 墙 设 计 底 板 设 计 槽身纵向设计 尺寸拟定 计算简图 荷载计算 内力计算 配筋计算 尺寸拟定 计算简图 荷载计算 正截面承载力计算 抗裂验算 尺寸拟定 计算简图 内力计算配筋计算 计算简图 荷载计算 内力计算 正截面受弯承

4、载力计算 斜截面受剪承载力计算 抗裂、变形验算 绘制MR图 抗裂验算 现在学习的是第7页，共50页任务1:槽身横向结构计算 现在学习的是第8页，共50页（1）人行桥设计 按受弯构件计算 1）尺寸拟定 取h外=80mm，h内=100mm。2）计算简图 现在学习的是第9页，共50页 3）荷载计算 板自重及栏杆重：标准值 g3k=砼bg1kb=2510.09 0.51=2.75 kN/m 设计值 g3=G g3k=1.052.75=2.89 kN/m 人群荷载：标准值 q3k=q1kb=21=2 kN/m 设计值 q3=Q q3k=1.22=2.4 kN/m 4）内力计算 取l0=1.1l=1.10

5、.8=0.88m M=0(g3q3)l02/2=0.91.0(2.892.4)0.882/2=1.84 kNm现在学习的是第10页，共50页 5）配筋计算（按单筋设计）C20混凝土，fc=10N/mm2,级钢筋，fy=210N/mm2，取as=30mm,h0=has=10030=70mm minbh0=0.0015100070=105mm2 选配12300（实配钢筋面积As=377mm2）0451.0701000101084.12.12620cdsbhfM614.00462.00451.0211211bs20mm154210700462.0100010ycsfhbfA现在学习的是第11页，共5

6、0页（2）侧墙设计 按受弯构件计算 1）尺寸拟定 取侧墙顶部厚度为h上=200mm（按规范要求 不小于80mm和l/30=2950/30=98 mm）；侧墙底部厚度为h下=300mm（要求不小于150mm）；纵向取单位宽度b=1000 mm。2）计算简图：按固接于底板上的悬臂板计算见图4。当侧墙较高时，弯矩M变化较大，为了节约材料，取墙底1-1断面及其上x=1m处2-2截面来进行计算。图示现在学习的是第12页，共50页返回现在学习的是第13页，共50页 3）荷载计算 （因风荷载所引起的内力较侧向水压力、人群荷载等引起的内力小得多，故这里忽略风荷载的影响）侧向水压力：持久状况(正常水深)标准值

7、q4k=水bH1=1012=20 kN/m 设计值 q4=Qq4k=1.220=24 kN/m 短暂状况(满槽水深)标准值 q5k=水bH2=1012.5=25 kN/m 设计值 q5=Qq5k=1.125=27.5 kN/m人行桥传来弯矩 M桥=1.84 kNm现在学习的是第14页，共50页 1-1断面：4）正截面承载力计算96.15.225.26616122231桥MHqM=27.34+1.96=29.30kNm2-2断面：96.1)15.2(1106105.1)(6105.13322桥水MxHbM=5.91+1.96=7.87 kNm现在学习的是第15页，共50页 1-1截面配筋计算 取

8、as=30mm，h0=has=30030=270mm0.85b=0.468mm2minbh0=0.00151000270=405 mm2 选配钢筋12150（实配钢筋面积As=754mm2）（内侧受拉）。035.027010003.141030.2925.12620c1sbhfKM036.0035.0211211s2mm463300270036.010003.14y0csfhbfA现在学习的是第16页，共50页 2-2截面配筋计算 因侧墙顶部厚度为200mm，侧墙底部厚度为300mm，侧墙高度为2.5m，22截面距底部距离为1m，可以得出22截面处的侧墙厚度为260mm。取as=30mm，h0

9、=has=30030=270mm minbh0=0.00151000230=345 mm2 选配钢筋实配钢筋 选配12300（实配钢筋面积As=377mm2）013.023010003.141087.725.12620c2sbhfKM013.0013.0211211s0.85b=0.468 2mm143300230013.010003.14y0csfhbfA现在学习的是第17页，共50页截面厚度h（mm）弯矩M（kNm）计算钢筋面积（mm2）实配钢筋面积（mm2）1130029.346312150（As=754）222607.8714312300（As=377）计算结果见表51。表51 侧墙横

10、向配筋计算现在学习的是第18页，共50页 5）抗裂验算侧墙内侧受拉且处于临水面，应进行抗裂验算。按荷载标准值计算的弯矩值：2/88.0)275.2(6/5.2252/)(6/2220k1k322k3klqgHqM =26.04+1.84=27.88kNm 查表得：混凝土拉应力限制系数ct=0.85，HRB335级钢筋的弹性模量Es=2.0105N/mm2，C30混凝土的弹性模量Ec=3.00104N/mm2。受拉钢筋的配筋率：=As/（bh0）=754/（1000270）=0.0028钢筋与混凝土的弹性模量之比：E=Es/Ec=2.0105/（3.00104）=6.67现在学习的是第19页，共

11、50页 y0=（0.5+0.425E）h=（0.5+0.4256.670.0028）300=152.4mmI0=（0.0833+0.19E）bh3=（0.0833+0.196.670.0028）10003003 2.34109mm4W0=I0/（hy0）=2.34109/（300152.4）=1.59107mm3 Mk=27.88 kNmmctftkW0=1.550.852.011.59107=42.1kNm满足抗裂要求。现在学习的是第20页，共50页（3）底板设计 底板为一偏心受拉构件，应按下列两种情况进行配筋计算：两端最大负弯矩（发生在最大水深且人行桥上有人群荷载时）及相应的拉力N；跨中最

12、大正弯矩（发生在水深为槽宽的一半，即H3=B/2=3.3/2=1.65m，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力N。1）尺寸拟定 底板厚度应为侧墙厚度的（2/3-1）倍，取底板厚度 h=300mm，宽度取单位宽度b=1000mm。2）计算简图 计算简图见图5所示，图中，B=30.3=3.3m现在学习的是第21页，共50页底板计算简图 现在学习的是第22页，共50页 3）内力计算和配筋计算 支座截面：kN81.322/5.225.262/23HqNA2/6/223hNMHqMAA桥2/3.081.3296.16/5.225.262支座截面配筋计算：取a=a=30mm，h0=ha=30030=270

13、mm e0=MA/NA=34.22/32.81=1.04 mh/2a=0.3/20.03=0.12m 属于大偏心受拉构件 e=e0h/2+a=1040300/2+30=920mm设x=0.85bh0，对HRB335级钢筋，smax=0.358，则现在学习的是第23页，共50页 配筋计算：取as=30mm，h0=has=30030=270mm0)30270(30027010003.14358.09201081.3225.1)(230y20cmaxssahfbhfKNeA取As=minbh0=0.00151000270=405mm2，实配钢筋14300（实际钢筋面积As=513mm2），则0008

14、.027010003.14)30270(5133009201081.3225.1)(2320c0sysbhfahAfKNe0008.00008.0211211s x=h0=0.0011270=0.3mm2a=60 mm e=h/2a+e0=300/230+1040=1160 mm现在学习的是第24页，共50页2mm661)30270(30011601081.3225.1)(30ysahfeKNA 0.00151000270=405mm2选配钢筋12/14150（实际钢筋面积As=890 mm2）（上表面受拉）。现在学习的是第25页，共50页跨中截面内力计算：底板自重 标准值 g4k=砼bh=2

15、510.3=7.5 kN/m 计算值 g4=g4k=7.5 kN/m侧向水压力 标准值 q4k=水bH3=1011.65=16.5 kN/m 计算值 q4=1.15q4k=1.1516.5=18.98 kN/m槽内水重 标准值 q5k=水bH3=1011.65=16.5 kN/m 计算值 q5=1.15q5k=1.1516.5=18.98 kN/m现在学习的是第26页，共50页跨中内力计算值为：Nc=q4H3/2=18.981.65/2=15.66kN2/6/8/)(203234254clgHqBqgM2/88.075.26/65.198.188/3.3)98.185.7(222=36.058

16、.611.06=26.83kNm跨中截面配筋计算：e0=Mc/Nc=26.83/15.66=1.71mh/2a=0.3/20.03=0.12m 属于大偏心受拉构件 e=e0h/2+a=1710300/2+30=1590mm现在学习的是第27页，共50页0)30270(30027010003.14358.015901066.1525.1)(230y20cmaxssahfbhfKNeA取As=minbh0=0.00151000270=405mm2，实配钢筋14300（实际钢筋面积As=513mm2）。027010003.14)30270(51330015901066.1525.1)(2320c0s

17、ysbhfahAfKNe即：x2a=60 mm e=h/2a+e0=300/230+1710=1830 mm2mm498)30270(30018301066.1525.1)(30ysahfeKNA 0.00151000270=405 mm2选配钢筋12/14150（实际钢筋面积As=890mm2）（下面受拉）。结果见表52。现在学习的是第28页，共50页 截面位置计算钢筋面积（mm2）实配钢筋面积（mm2）受拉钢筋受压钢筋受拉钢筋受压钢筋 支 座661（上表面）012/14150（890）14300（513）跨 中498（下表面）012/14150（890）14300（513）表52 底板支座

18、与跨中计算钢筋面积与实际配筋面积现在学习的是第29页，共50页4）抗裂验算 底板上部支托边临水面受拉，应进行裂缝宽度验算。底板支座截面取底板支座补角边缘截面（x=0.15+0.2=0.35m）作为计算截面，并按满槽水深加人群荷载的组合按下式进行抗裂验算。0m0000tkctmkWAeAWfN混凝土拉应力限制系数ct=0.85。A0=Ac+EAs+EAs=1000300+6.67890+6.67513=3.09105现在学习的是第30页，共50页0E0sEcc0AaAhAyAysmm2.1511009.33051367.627089067.615030010005I0=Ic+Ac（y0yc）+E

19、As（h0y0）2+EAs（y0a）=10003003/12+1000300(151.2-150)2+6.67890(270-151.2)2+6.67513(151.2-30)2=2.25109+0.43106+0.08109+0.05109=2.38109mm4 W0=I0/（h-y0）=2.38109/（300-151.2）=1.6107mm3现在学习的是第31页，共50页 底板与侧墙补角边缘到侧墙中心的距离x=0.35m。此截面的轴向力及弯矩为：kN25.312/5.2252/2k3kHqN)1()(212)(2161k4k3k20k1k322k3kBxBxgqhNlqgHqM)3.33

20、5.01(35.03.3)5.725(2123.025.3188.0)275.2(215.2256122 =26.04+1.84+4.6916.78=15.79kNm e0=Mk/Nk=15.79/31.25=0.505m =505mmh/2a=300/230=120mm 属于大偏心受拉构件kN4.72106.155.11009.3505106.11009.301.285.055.1kN25.3175750m0000tkctmkWAeWAfN 底板支座临水面满足抗裂要求。现在学习的是第32页，共50页 底板跨中截面：跨中的轴向力和弯矩为：Nck=q4kH3/2=16.51.65/2=13.61

21、kN2/6/8/)(20k323k42k5k4cklgHqBqgM2/88.075.26/65.15.168/3.3)5.165.7(222=32.67-7.49-1.06=24.12kNme0=Mk/Nk=24.12/13.61=1.77m=1770mmh/2a=300/230=120mm 属于大偏心受拉构件kN9.22106.155.11009.3505106.11009.301.285.055.1kN25.3175750m0000tkctmkWAeWAfN 满足抗裂要求。如果不满足抗裂要求，则需要进行裂缝宽度验算。现在学习的是第33页，共50页任务2:槽身纵向结构计算侧墙作为简支梁，设计

22、时忽略人行桥板截面的影响而按单筋矩形截面计算。（1）计算简图 梁按侧墙平均厚度计算，即 b=（h1h2）/2=（0.20.3）/2=0.25m 计算跨度 l0=1.05ln=1.0510.8=11.3m （ln=lca=121.2=10.8m）现在学习的是第34页，共50页（2）荷载（每个侧墙承受总荷载的一半）人行道板及栏杆自重标准值 kN/m3.20.15.08.009.0251k11k5lglhg板砼人行道板及栏杆自重计算值 g5=g5k=2.3kN/m侧墙自重标准值 g6k=砼bH2=250.252.5=15.6kN/m侧墙自重计算值 g6=g6k=15.6 kN/m底板自重标准值 g7

23、k=砼Bh3/2=253.60.3/2=13.5kN/m底板自重计算值 g7=g7k=13.5 kN/m现在学习的是第35页，共50页可变荷载：人群荷载标准值 q1k=2.0kN/m人群荷载计算值 q1=2.3kN/m槽内水重标准值 q6k=水BnH1/2=1032/2=30kN/m （正常水深）q7k=水BnH2/2=1032.5/2=37.5kN/m （满槽水深）槽内水重计算值 q6=1.15q6k=1.1530=34.5 kN/m （正常水深）q7=1.05q7k=1.0537.5=39.4 kN/m （满槽水深）现在学习的是第36页，共50页3.内力计算 跨中弯矩计算值8/3.118/

24、)(27176520）（）（qqggglqgMiim.kN8.11668/3.11)4.393.2()5.136.153.2(2支座边缘剪力计算值：2/8.10)()(2/)(71765nqqggglqgViikN8.3942/8.10)4.393.2()5.136.153.2(现在学习的是第37页，共50页（4）正截面承载力计算 取as=100mm，h0=has=2950100=2850mm选配钢筋6 20（实际钢筋面积为1884 mm2）063.028502003.14108.116625.12620csbhfKM065.0063.0211211s0.85b=0.4682y0csmm176

25、63002850065.02003.14fhbfA现在学习的是第38页，共50页（5）斜截面受剪承载力计算 KV=1.25394.8=493.5kN 0.7ftbh0=0.71.12002850=438.9 kN 0.2 fcbh0=0.29.62002850=1094 kN 需进行斜截面承载力计算。选配单肢箍筋8200，查表得Asv=50.3mm2，则 =438.9+188.2=627.1kN KV=1.25394.8=493.5kN 按计算不需要设置弯起钢筋，为安全起见按构造每端弯起2 20的纵筋。28502003.5021025.128502001.17.025.17.00svyv0tc

26、shsAfbhfV现在学习的是第39页，共50页 钢筋的弹性模量Es=2.0105N/mm2，混凝土的弹性模量 Ec=3.00104N/mm2，按倒T形截面进行验算，如图57所示。（6）抗裂验算 现在学习的是第40页，共50页 (mm)8.20731017.22850376867.6)23002950(300)4003600(22950400)2()(26200sEfff20AhAhhhbbbhy)(mm108.1)8.20732850(376867.63)3008.20732950)(4003600(3)8.20732950(360038.2073400)(3)(3)(34122333200

27、sE3f0f30f300yhAhyhbbyhbbyI现在学习的是第41页，共50页 W0=I0/（hy0）=1.81012/（29502073.8）=2.05109mm3根据水工混凝土结构设计规范选取m值。查得m=1.55，根据h值的不同应对m值进行修正。侧墙承受荷载标准值产生的弯矩为：=2263.4kNmMk=2263.4kNmmctftkW0=1.240.852.012.05109=4343kNm24.155.1)29503007.0(55.1)3007.0(mh8/)(28/)(220k7k1k7k6k520ikikklqqggglqgM8/3.115.370.25.136.153.2(

28、22）现在学习的是第42页，共50页 （7）变形验算（1）内力组合值一个侧墙受到的弯矩为：=1131.7kNm8/3.11)5.370.25.136.153.2(8/)(220ikikklqgM（2）刚度计算钢筋的弹性模量Es=2.0105N/mm2，混凝土的弹性模量Ec=3.00104N/mm2。E=6.67，=As/（bh0）=1884/（2002850）=0.0033 现在学习的是第43页，共50页41133E0mm1049.429502000033.067.619.00833.019.00833.0bhIBs=0.85EcI0=0.853.001044.491011=1.141016

29、B=0.65Bs=0.651.141016=7.41015（3）挠度计算152620k104.711300107.1131485485BlMf =2.0mm f =l0/500=11300/500=22.6mm挠度满足要求。现在学习的是第44页，共50页 （8）绘制MR图1）计算外荷载产生的弯矩图M：)1(295.09.0lxxqlMx 其中：q=g7g8g9q10q12=73.1 kN/m，l=11.3mx（m）01.534.55.65Mx（kNm）0537.3910.11118.41166.8=1244.0 kNm M=1166.8 kNm)2003.14218843002850(1884

30、30025.11)2(1csy0syRbfAfhAfKM 2）跨中正截面承载力复核 现在学习的是第45页，共50页 （3）弯起钢筋弯起点位置，x=1.5m，即弯起钢筋弯起点到计算跨度原点的距离，到渡槽端部的距离为x=1.5+0.33=1.83m。m.kN3.537)3.115.11(25.13.111.73)1(2111lxplxM)2003.14212563002850(125630025.11)2(1c1y01sy1RbfAfhAfKMs =839.2kNmM1=537.3kNm正截面受弯承载力满足要求。渡槽配筋图如图58所示。现在学习的是第46页，共50页现在学习的是第47页，共50页现在学习的是第48页，共50页现在学习的是第49页，共50页9/6/2022感谢大家观看现在学习的是第50页，共50页