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已知某灌溉渠道上渡槽每跨长/=12加渡槽高凡=
3.5MA渡槽最大水深设计水深为
2.5m,过水净宽为
3.1m;B栏杆重
1.5kN/m,施工荷载
4.0kN/m2不与人群荷载同时出现;人群荷载一般取
2.5kN/m2;C槽身混凝土强度等级C25;D槽身受力主筋n,分布筋、箍筋为I级按水利系统的《水工混凝土结构设计规范》SL191—2008结构安全系数为I级因此,承载力安全系数K=
1.35,荷载分项系数分别为由自重.设备等的分项系数为=
1.5可变荷载的分项系数为%=
1.20可控制可变荷载的分项系数为722=
1.10一尺寸选取1渡槽设计水深H=
2.5m水面宽度B=
3.1m2人行道宽取a=1000mm,人行道板厚取h=100mmo3支托厚度取h=60mm o4侧墙上部宽度b=120机加,侧墙下部宽度b=300mmo5底板厚度为b=300mm6混凝土的重力密度取25MV7m37水的重力密度取
9.81网/加8槽身高出水深的高度取40mm9纵向相关尺寸1梁按侧墙平均厚度,即b=hl+h2/2=
0.12+
0.3/2=
0.2m配筋计算取年45nlm,加二方一年300—45=255mni.因为KNe-afc岷《…所以A=
466.28〃妨2s实配钢筋6610@200实际钢筋面积如,=471mm2,则MVf A—dOf-s£媚%=
0.00102占=172as4=
0.001021x=WhO2az所以:,h.rrue\-a-=e,735mm02A=A=——fy\ho-a2=
483.5mms s即上下截面选配钢筋5012@200(实际钢筋面积为二565mm2)(±表面受拉)2跨中截面配筋计算因为跨中最大弯矩及轴向力为Mc=
28.6KNMNc=7而KNMeO-Mc/Nc/i/2・・-a属于大偏心受拉构件e-eO-hl2+a=3628mm2而%=
0.358,=KN”a\fcb底S《%-取Asf二0minMO=
0.002^1000*255=510mm2,实配钢筋5012@200实际钢筋面积/s=565mm2o%=a^h=
0.468x255=
119.34mm1b0因为九ba居凤+£A—KN2=535mm:A=fy兴=夕„^2=0-21%2bh0所以2A=535mm选配钢筋5
①12@200(实际钢筋面积的二565n m之)(下面受拉)l表底板支座与跨中计算钢筋面积与实际配筋面积计算钢筋面积(mm2)实配钢筋面积(mm2)截面位置受拉钢筋受压钢筋受拉钢筋受压钢筋支座
466.
28483.5471565跨中535510565565抗裂验算1底板支座截面取底板支座补角边缘截面(产
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fkZ MYE—WA+天,混凝土拉应力限制系数Ct=
0.85o查表得混凝土拉应力限制系数吸尸
0.85,HRB335级钢筋的弹性模量E=
2.0xlQ5N/m2,C25混凝土的弹性模量s42E=
2.8xl0A^/mm o钢筋与混凝土的弹性模量之比5EjEc=7AO=Ac+aEAs=1000*300+7*1036二307252mm152mm%=
0.5+
0.425a ph=£Io=
0.0833+
0.19a pbh3=2328102000mm4EWo=Io/h-yo=
15730418.92mm3底板与侧墙补角边缘到侧墙中心的距离尸
0.35m此截面的轴向力及弯矩为M二%也/2=
24.9KN〃11M=-q Hl-g+q^N.--30KN.Mk5k+3k[k+k622eO=Mk/Nkh/2-a属于大偏心受拉构件因为人=
2.635e=844mm0,TV,A=64KNC fkDYE—+底板支座临水面满足抗裂要求2底板跨中截面跨中的轴向力和弯矩为Nek=q6kH3/2=
15.3X
1.6/2=
12.24kNKk=g6k+/k*2/8-/6-g3kl/2・=
7.5+
15.3x
3.12/8—
15.3x
1.62/6+
4.36xF/2=
23.MKN meO二旅k=
23.04/
12.24=
1.823m=1882mmh/2-干300/2-45=105mm所以eO=Mk/Nkh/2-a属于大偏心受拉构件z V-口卜A+〜D因为混凝土拉应力限制系数%「
0.85,HRB335级钢筋的弹性模量E’=20x18N/席,C25混凝土的弹性模量凡附加2=2*104钢筋与混凝土的弹性模量之比而区/笈=7A0=Ac+aEAs=1000*300+7*1036=307252mm2152mm0=
0.5+o.425a ph=£I=
0.0833+
0.19abh3=2328102000mm4oEPWo=I/h-y=
15730418.9230mm所以v-々=
31.1KN7V AJA+满足抗裂要求四纵截面设计1正截面承载力计算取c=35rm1,由于截面尺寸较大,配置成单层取a=45mm,s/7o=/ra=35OO-45=3455mm,取b=1000mmsoc-——
0.015/M24=1-戊-2%=
0.
0150.85氤=
0.468A=^^=
2055.7mm2fy选配钢筋7020实际钢筋面积为2199mm22斜截面受剪承载力计算混凝土的/=\.Tlnlmm1C25KV与
0.7ftb/i0比较因为KV=
629.64KN,而
0.7/她=3071ZNKV^.7戊砌0不需进行斜截面承载力计算选配单肢箍筋中8@2503抗裂验算钢筋的弹性模量八二
2.0X105N/mm2,混凝土的弹性模量£c=
2.80X104N/mm2,梁的截面是由侧墙和底板组成的可折算成I字型截面受拉钢筋的配筋率夕二Zs/H0=
0.6%钢筋与混凝土的弹性模量之比a归EJ Ec=7y=
0.5+
0.425a Ph=1812mm0EIo=
0.0833+
0.19pbh3=
3.9xio12mm4CLEW=Io/h-y=
2.3xl09mm3o0侧墙承受荷载标准值产生的弯矩为汽Mk=Zgik+Zlk/;/8=g8k+@9k+g7k+91k+^7klx/02欣二1458kN•m取人=L45,tz=
0.85ct7mqet戊k的=
1.45X
0.85X
1.78X2300000000=
5045.9kN-m即版ym a ctftk/iK该渠道底板跨中截面满足抗裂要求4变形验算1内力组合值一个侧墙受到的弯矩为加•;Mk=E k+//8=1458M2刚度计算钢筋的弹性模量公二
2.0X105N/mm2,混凝土的弹性模量氏二
2.80X104N/mm2o即二7P-As/=
0.6%ZZ/TOI=
31240.0833+O.19cr//z=
3.9xl0mmQ EBs=
0.85氏70=・
9.3xli6z mm2B=
0.16265^S=6*10A^*mm3挠度计算238mm[f]=32mm/=B482计算跨度ln=12-
0.3=
11.7m3净跨l=l.051n=l.05*
11.7=
12.3m0二荷载标准值的计算1横向荷载标准值的计算1人行道标准值g=25x[
0.5x160+100x1000-120]x lO-6=25xlk0,1144=
2.86KN/m2水压力的荷载标准值q=
9.81x
7.75=76K7V/mlk o3栏杆自重标准值g2k=15KN4施工荷载标准值q=
4.0x1=4KN/mlk5人群荷载标准值q2k=
2.5xl=
2.5KN/*6底板自重标准值=25xO.3=
7.5KN//n3纵向荷载标准值计算每个侧墙承受总荷载的一半人行道板及栏杆自重标准值^=1-
0.12=
0.88m gk=Y h佐板7li+gikli=25*
0.2*
0.88+
1.5*
0.88=
5.72KN/m侧墙自重标准值g8k二丫碎bH2=
17.5KN/M人行道板及栏杆自重设计值g7=
1.05g7k=6KN/m侧墙自重设计值g8=l.05g8kL05*
17.5=
18.4KN/M底板自重标准值g9k二丫碎Bnb”/2=H.6KN/M底板自重设计值g9=L05g9k=
12.2KN/M可变荷载:人群荷载标准值人群荷载设计值
2.5KN/m203KN/m电=味二槽内水重标准值qm=丫水BnH/2=38KN/M(正常水深)q=丫长氏用2=
53.2KN/M(满槽水深)12k槽内水重设计值q=
1.276k=
45.6KN/MHq=l.U7k=
58.52KN/M12hl
0.12L12H2h3h
20.3Ln
11.
73.
50.3b
0.25L
012.3B Bna
1.2h
27001.
63.1qlk
2.5qllk38ql2k
53.2qk3qll
45.6ql
258.52横向人行栏杆自人行道人行道时底道板侧墙底板重板自重荷载板自及栏自重自重重杆重永久荷载标g glk g2k g3k g6k g7k g8kg9k准值
1.
52.
864.
367.
55.
7217.
511.6永久荷载设g glg2g3g6g7g8g9计值
1.
5753.
0034.
5787.
875618.
412.2水位正常校核为槽槽内人行槽内水位水位深一水重人群荷施工荷桥上槽内人群水重的侧的侧半时(校载载人群水重荷载(设向水向水的侧核)荷载计)压力压力向水压力可变荷载标qk qlk q3k q3k q4k q5k q6k q7k q8kq9k qlOkqllk ql2k准值
14.
22.
5415.
33853.23可变荷载设q qlq3q3q4q5q6q7q8q9qlO qllql2计值
34.
445.
658.52三横向内力计算1人行道的内力计算人行道板为一支撑在侧墙上的悬臂板,悬臂长度为Q,承受均布荷载名(包括板自重心和人群荷载外,栏杆重可折算在均布自重荷载内)人行道承受的最大弯矩为=-
0.5(/)g,+2g2kG1A7G所以Ms=(())-
0.
51.05x
1.5+
2.86+
2.75x1=—
3.7KNM・2侧墙计算侧墙为支承在底板上的悬臂板在工程实践中,近似按受弯构件设计(略去轴向力影响),侧墙低端的最大弯矩为(弯矩以槽壁外侧受拉为正)
1.190q)a2]M A=-[-xl.2O x
9.81才+_(
1.05g次+L2g2k+
1.20^+
1.12k62所以13M=-3+
3.7Al_6J/1M=—
34.4N・MA3底板计算底板除在两端承受两端传来的轴向拉力N以及弯矩M外,还承受竖向荷载%(包括水自重履俎和底板自重九队)底板为一偏心受拉构件,应按
①两端最大负弯矩M(此时水深取H,人行道上有人群荷载)及相应的轴向拉力N N=-yH22M=M.+—NtA2所以:侬N=g4=05x
9.81x
2.52=
30.
725.9KN•MM=
21.3+
0.5x
30.7x
0.3=
②跨中最大弯矩“c此时水深取H/2,人行道无人群荷载及相应的N分别进行配筋计算:1122N=--H2=--B2C772o取九=25@/”,所以:
7.5KN/mg=7ct=25x
0.3=kq=
1.20x
9.81x
2.5+
1.05x
7.5=
37.3^/M2汨M.」2M J2=—05x981x
1.252至x
37.3x c8=-
7.66KN2・+
21.3=
28.6KN M、人行道板、侧墙及底板一般均能满足斜截面主拉应力计算的要求,可不必另行计算四纵向内力计算1纵向跨中弯矩计算:因为:M中二:/GlgM+/G2g2A+/]%女+/2%〃心O〃/=
1.05/所以:〃/0=
1.05/=L05xl
1.7=
12.3加M中=2-x6+
12.2+3+
58.52x
12.68即〃中・=1582KN M2纵向支座处的弯矩因为H,G2g2k+%[九由出+血+
466.4KN五配筋计算及抗裂验算j/s=g9+
12.2+
58.52x
11.7=一人行道设计C25混凝土,f「ll.9N/irnn2,I级钢筋,fy=210N/mm%由于弯矩较小,钢筋配成单层取c=35mniQ a=45mm,取b=ImsKM于记二
0.0323h=h—a=160-45=115mm0sJ=l—Jl—2xq=
0.
0330.52222A=fc^k=215mmP bh=O.002X1000X115=230mm fymino所以取A=230mm2即配10@300的钢筋
①23A=236mm v二侧墙设计1配筋计算因为,25昆7疑土,f=ll.9N/mm2,HRB335车冈筋,〃・A=
34.4KN Mcfy=300N/mm2,由于弯矩较小,钢筋配成单层取c=35mm取oa=45mm,取b=lm,h0=300-45=255mmsKM\=2=
0.06J=l-y/l-2xa
0.85^J=
0.
0620.4684=3fy2A=627mm
220.002x1000x255=510mm所以,取2A=627mmo即配6
①12@300的HRB335钢筋A=678^
2.按构造要求在侧墙的上部配
①8@250的单肢箍筋2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
1.19k=忆
9.
81、+7A+g2k+0攵+%左~]O Z所以M K=3+-
4.36+
2.5=29KN・M|_62查表得混凝土拉应力限制系数出二
0.85,HRB335级钢筋的弹性模量E,=20x16N/席,C25混凝土的弹性模量42E=
2.8xl0A^/mm o受拉钢筋的配筋率P=As/M0=
0.22%钢筋与混凝土的弹性模量之比yEjEc=7y=
0.5+
0.425a ph=152mm0EI=(
0.0833+
0.19a p)bh3=2328102000mm4o EWo=Io/(h-yo)=
15730418.92mm3又因为白凯Os=L78N/mm2所以r^ftkwo62JKN•M()=
1.55x
0.7+l x
0.85xl.78x
15730148.92=m cl即Mk vY mactftkWo满足抗裂要求
三、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
①两端最大负弯矩(发生在最大水深且人行桥上有人群荷载时)及相应的拉力必
②跨中最大正弯矩(发生在水深为槽宽的一半,即H3=H/2=
2.5/2=
1.25m,且人行桥上无人群荷载时)及相应的拉力No因为b=1000mm,底板宽度b二300inni两端最大负弯矩及轴向压力为M=
25.N=
30.7KN.9/GV.M,跨中最大弯矩及轴向力为Mc=286KNM N=
1.66KN»M・C1支座截面配筋计算取a=a=45mm,hO=h-45=300-45=255mma=M/Nh/2-a属于大偏心受拉构件-hl2+a=735mm设产
0.85fb加,对HRB335级钢筋,连=
0.358=
0.358,则。