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U形渡槽结构计算书

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U形渡槽结构计算书

项目名称_____________日 期_____________

设 计 者_____________校 对 者_____________

一、示意图：

二、基本设计资料

1．依据规范及参考书目：

《建筑结构荷载规范》（GB 50009－2001）

《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)，以下简称《规范》

《水工钢筋混凝土结构学》(中国水利水电出版社)

《渡槽》（中国水利水电出版社出版）

《建筑结构静力计算手册》（第二版）

2．结构尺寸：

支承形式：简支

槽身长度L = 8.00 m 槽壁厚度t = 0.15 m

槽壳内径Ro = 0.80 m 直段高度f = 0.30 m

外挑长度a = 0.25 m 外挑直高b = 0.15 m 外挑斜高c = 0.15 m

槽底加厚to = 0.09 m 加厚底宽do = 0.60 m 加厚斜长So = 0.37 m

拉杆净间距：2*4 拉杆高度h1 = 0.100 m 拉杆宽度b1 = 0.100 m

端肋尺寸：

端肋厚度td = 0.30 m 端肋直高f1 = 0.500 m 端肋斜高f2 = 1.040 m

端肋支座宽度bz = 0.40 m 支座净距ln = 1.18 m 支座坡角β = 45.0

度

走道板宽B = 0.00 m 走道板厚tz = 0.00 m

3．荷载信息：

设计水深hs = 0.820 m

人群荷载qr = 2.000 kN/m2

4．荷载系数：

安全系数K ＝ 1.15

可变荷载的分项系数 γQ1K ＝ 1.20

可变荷载的分项系数 γQ2K ＝ 1.10

永久荷载的分项系数γG1K ＝ 1.05

永久荷载的分项系数γG2K ＝ 1.20

5．材料信息：

混凝土强度等级： C30

横向受力钢筋种类： HRB335

纵向受力钢筋种类： HRB335

构造钢筋种类： HPB235

纵筋合力点至近边距离as = 0.035 m

混凝土裂缝宽度限值[ωmax] = 0.250 mm

三、计算说明

1．荷载组合

承载力极限状态计算时，荷载效应组合设计值按下式计算：

S ＝ γG1K×SG1K ＋ γG2k×SG2K ＋ γQ1k×SQ1K ＋ γQ2k×SQ2K，即：

S ＝ 1.05×SG1K ＋ 1.20×SG2K ＋ 1.20×SQ1K ＋ 1.10×SQ2K，即：

正常使用极限状态验算应按荷载效应的标准组合进行，并采用下列表达式：

Sk（Gk，Qk，fk，αk） ≤ c

2．横向计算

（1）横向计算是将槽壳作为一次超静定的铰接曲杆框架结构，用力法求出横杆的多余未知力，然后利用静力平衡方程式计算各截面的弯矩及轴向力。

（2）槽身横向各截面根据内力的不同，分别为偏心受压和偏心受拉构件。

（3）以最大负弯矩和最大正弯矩截面作为控制截面，分别进行槽壁内侧及外侧配筋和抗裂计算。

（4）横杆按偏心受拉构件进行配筋计算。

（5）端肋按承受均布荷载的双悬臂梁计算。每个端肋承受的荷载包括半跨槽身荷载及端肋自重。

3．纵向计算

（1）计算荷载按均布荷载考虑。均布荷载q包括槽身自重、水重及人群荷载等。

（2）纵向结构按简支梁进行内力计算。

（3）槽身纵向按总拉力配筋，同时截面应满足抗裂要求。

四、纵向计算 1．槽壳截面要素计算

分块号 Ai（cm2） yi（cm） Ayi（cm3） y（cm） Aiy2（cm4） Ii（cm4）

1 750 7.5 5625 62.6 2935194 14062

2 375 20.0 7500 50.1 939703 4687

3 900 15.0 13500 55.1 2728315 67500

4 14176 70.3 996320 0.2 694 8953053

5 -10053 63.9 -642594 6.1 -378839 -4502323

6 540 129.5 69930 59.4 1907964 3645

7 333 125.0 41625 54.9 1005176 1499

∑ 7021 491906 9138208 4542123

上表中：yi表示各分块重心至槽顶距离，单位为cm

y表示各分块重心至槽壳截面重心轴距离，y ＝ |y1-yi| （cm）

Ii表示各分块面积对自身重心轴的惯性矩，单位为cm4

重心轴至槽顶面距离y1 ＝ ∑Aiyi/∑Ai ＝ 491906/7021 ＝ 70 cm

重心轴至槽底面距离y2 ＝ H-y1 ＝ 1.34-0.70 ＝ 0.64 m

重心轴至槽壳圆心距离K ＝ y1-f ＝ 0.70-0.30 ＝ 0.40 m

截面惯性矩I ＝ ∑Aiy2+∑Ii ＝ 9138208+4542123 ＝ 13680331 cm4

2．作用于槽身的均布荷载标准值计算

槽壳自重qk1 ＝ γh∑Ai ＝ 25×0.7021 ＝ 17.553 kN/m

横杆重qk2 ＝ 0.200 kN/m

计算水深重qk4 ＝ 10.373 kN/m

外挑板上人群荷载qkr1 ＝ 1.600 kN/m

3．内力计算

基本组合下槽身均布荷载q为：

q＝γG1K×（qk1+qk2+qk3）＋γQ2k×qk4＋γQ1k×（qkr1+qkr2） ＝ 31.971 kN/m

荷载效应的标准组合下槽身均布荷载qk为：

qk＝qk1+qk2+qk3+qk4+qkr1+qkr2 ＝ 29.726 kN/m

计算跨径l ＝ max(1.05×lo,lo+td) ＝ 7.770 m

跨中弯矩M ＝ q×l2/8

＝ 31.971×7.7702/8 ＝ 241.276 kN·m

支座剪力Q ＝ q×l/2

＝ 31.971×7.770/2 ＝ 124.209 kN

荷载效应的标准组合下跨中弯矩Ms ＝ qs×l2/8

＝ 29.726×7.7702/8 ＝ 224.334 kN·m

4．配筋计算

截面总拉力Z ＝ MS/I （式中S为重心轴以下面积对中心轴的面积矩）

Z ＝ 241.276×0.139/0.137 ＝ 245.901 kN

As ＝ γdZ/fy ＝ 1.2×245.901*103/300.00 ＝ 984 mm2

钢筋计算面积As=984mm2，实配As=1018mm2(9D12)

5．正截面抗裂验算及裂缝宽度计算

依据《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008）中式7.1.1-2进行验算

根据《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008）中附录C注2： 算得截面抵抗矩的塑性系数γm = 0.924*1.35 = 1.247

Mk = 224.33 ≤ γmαctftkWo

= 1.247×0.85×2.01×213951441/106 = 455.911 kN·m

故荷载效应的标准组合下正截面抗裂验算满足要求！

将渡槽截面简化成倒T型截面算得：

裂缝宽度ωmax = 0.177mm ≤ 0.250 mm，满足要求

6．斜截面抗剪验算

依据《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008）中式6.5.3第3条进行验算

K×V = 1.15×124.21 = 142.84 kN ≤ 0.7ftbho

= 0.7×1.43×0.30×2×1.31×103 = 391.892 kN

故抗剪条件满足，斜截面无需配置附加横向钢筋抗剪！

7．斜截面抗裂验算

支座截面处最大主拉应力σzl = QS/(2tI)

=124.209×0.139/(2×0.150×0.137) = 421.967 kN/m2 = 0.4 N/mm2

γoσzl = 1.15×0.4 ≤ αctftk = 0.85×2.01 = 1.7 N/mm2

故斜截面抗裂验算满足要求！

五、横向计算

1．基本组合下多余未知力X1计算

（1）、计算公式：

X1 = -Δ1P/δ11 = -(Δ1集+Δ1弯+Δ1自+Δ1水+Δ1剪)/δ11

δ11 = R3(0.333A3+1.571A2+2A+0.785)/(EIt)

Δ1集 = -PR3(0.571A+0.5)/(EIt)

Δ1弯 = MoR2(0.5A2+1.57A+1)/(EIt)

Δ1自 = -γhtR4(0.571A2+0.929A+0.393)/(EIt)

Δ1水 = -γ(0.033h5-0.125h2h4+0.167h22h3-0.083h23h2)/(EIt)-γR[h13(0.262h+0.167R)

+h12R(0.5h+0.393R)+h1RRo(0.5R+0.57h)+RRo2(0.215h+0.197R)]/(EIt)

Δ1剪 = -qtR6(0.214A-0.294AK/R+0.197-0.265K/R)/(EItI)

+TR3(0.571A+0.5)/(EIt)+T1R2a(0.5A2+1.57A+1)/(2EIt)

T = T1+T2

T1 = q(y1d2/2-d3/6)(t+a)/I

T2 = q[ty1(f2/2-df+d2/2)-t(f3/6-d2f/2+d3/3)+(t+a)(y1d-d2/2)(f-d)]/I

It = t3/12

A = h/R

以上式中：δ11为X1等于1时在槽顶引起的变位；

Δ1集、Δ1弯、Δ1自、Δ1水、Δ1剪为槽顶集中力P、槽顶弯矩Mo、自重、水压力、剪应力在槽顶引起的变位；

R为槽壳中心半径，h为圆心至横杆中心的高度；

h1为圆心至水面的高度，h2为水面至横杆中心的高度；

Mo为槽顶荷载作用弯矩，T为槽壳直段及顶部加厚部分的剪力；

γ为水的重度，γh为钢筋混凝土重度。

（2）、计算结果：

将已知参数带入上述公式算得：

P = 2.542 kN，Mo = 2.238 kN·m，T = 2.373 kN，T1 = 1.432 kN，T2 = 0.941 kN

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U型槽、箱涵侧模设计计算

U型槽、箱涵侧模设计计算

西安市玉祥门立交工程

第 10 页 共 12 页 U型槽、箱涵侧模设计计算

U型槽、箱涵侧模方案介绍

侧模采用2440×1220×15mm竹胶板拼装，竖向内楞采用10×10cm方木，内楞间距30cm，内外墙模板采用M22对拉螺栓连接，对拉螺栓两端用扣件扣在双排钢管上，对拉螺栓横向间距60cm，竖向间距50cm。

1.荷载计算

F = 0.22·t0·β1·β2·v1/2

= 0.22×25×8.3×1.2×1.15×31/2

= 109.11 kN/m2

γc ——砼重力密度，取25 kN/m2；

t0 ——砼初凝时间，查试验报告t0=8.3h；

β1 ——外加剂影响系数，取1.2；

β2 ——砼坍落度影响修正系数，取1.15；

v ——砼浇筑速度，取3m/h。

F =γc·H =25×6.45 =161.25 kN/m2

H ——砼最大浇筑高度，此处取箱涵外墙高度（箱涵底板和侧墙分成两次浇筑，因此外墙高度只计底板以上高度）。

取二者中的较小值F=109.11 kN/m2为模板侧压力的标准值，则有，

砼有效压头高度h = F/γc =109.11/25=4.36m，由于倾倒砼产生的水平荷载仅在有效压头高度范围内起作用，可略去不计；取荷载分项系数1.2，则作用于模板的总荷载设计值为：（侧压力分布简图如右图）

q1 = 1.2×109.11 = 130.93 kN/m2

2.模板验算

（1）强度验算 西安市玉祥门立交工程

第 11 页 共 12 页 竹胶板规格为：2440×1220×15mm，其截面抵抗距W = bh2/6 = 1220×152/6 = 45750mm3

截面惯性矩I = bh3/12 = 1220×153/12 = 343125 mm4

模板线荷载q2 = 130.93×1.22 = 159.73 kN/m；按四跨连续梁计算，跨距为内楞间距30cm，受力简图如下：

q2=159.73kN/m

渡槽设计说明书

渡槽设计说明书

说 明 书

一、概述

该渡槽位于***省、****************工程 K9+处，该渡槽槽位原为一片农田，因公路基础建设的需要，此处修建公路，横断面为路堑形式，阻断了原有农灌沟渠，应农灌的需求及在不阻碍正常的交通往来情况下，故在此位置修建此渡槽。该渡槽作为民生工程，为保证当地居民正常田灌溉、道路通畅、通行安全，修建此渡槽很有必要。

（一）设计依据

1、采用规范、标准及文件

1）外业勘察资料及业主提供的相关资料。

2）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-2008）。

3）*************************施工图设计。

4）《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T5151-2014执行。

5）《水工混凝土施工规范》（SL677-2014）

6）现行有关法律、法规、标准、规范及规程等。

（二）工程规模及主要工程内容

工程规模：渡槽设计总长，其中渡槽段长，跨径为1×+1×+1×现浇U型槽身，进水口段长55m，出水口段长60m；工程总投资万元；平均每延米渡槽造价万元，其中建筑安装工程费万元，占总投资的％。

主要工程内容：

渡槽基础：基础、挖基、基坑回填；下部构造：槽台台身拱肋、横向连系梁、支架；上部构造：U型槽身；其他工程等。

二、地质、水文、航运等基础资料

（一）地质

根据《****省地图集》（），项目槽位地质为寒武系：硅质岩、岩质页岩，砂页岩及灰岩。

（二）不良地质 槽位无不良地质。

（三）地震

根据《中国地震动态参数区划图》（GB18306-2015），本项目路段地震动峰值加速度系数等于，按部颁《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）规定，除有特殊要求外，可采用简易设防。

三、设计技术标准

（一）渡槽工程

1、跨径、槽型：1×+1×+1×现浇U型槽身，渡槽段全；

2、槽身纵向比降：％。

四、材料、建筑产品采用的技术指标或标准

渡槽箱形梁结构计算书(11.18)

渡槽箱形梁结构计算书(11.18)

一、槽身纵向内力计算及配筋计算

根据支承形式，跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同，槽身应力状态与计算方法也不同，对于梁式渡槽的槽身，跨宽比、跨高比一般都比较大，故可以按梁理论计算。槽身纵向按正常过水高程计算（本渡槽设计水位高程取60cm）。

图1—1 槽身横断面型式（单位：mm）

1、荷载计算

根据设计拟定，渡槽的设计标准为5级，使用年限50年所以渡槽的安全级别Ⅲ级，则安全系数为γ0=0.9（DL-T 5057 -2009规范），C30混凝土重度为γ=25kN/m3（根据水工混凝土结构设计规范DL-T 5057-2009：6.1.7条），正常运行期为持久状况，其设计状况系数为ψ=1.0，荷载分项系数为：永久荷载分项系数γG=1.05，可变荷载分项系数γQ=1.20（《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5057 -1997规范）），结构系数为γd=1.2（DL-T

5057 -2009规范）。

纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重力（栏杆等小量集中荷载也换算为匀布的）、槽中水体的重力及人群荷载。其中槽身自重、水重为永久荷载，而人群荷载为可变荷载。

（1）槽身自重：

标准值：G1k=γ0ψγ（V1+2V2+V3)=0.9×1×25×(0.15×

2.3+0.7×0.25×2+1.4×0.2)=21.94（kN/m）

设计值：G1=γG×g1k=1.05×21.94=23.04（kN/m） （a）面板自重

设计值：g1=γGγ0ψγV1=1.05×0.9×1×25×(0.15×2.3)=8.15（kN/m）

（b）腹板自重

设计值：g2=γGγ0ψγ2V2=1.05×0.9×1×25×(0.25×0.7)×2=8.27（kN/m）

渡槽设计计算书

渡槽设计计算书

1

一、设计基本资料

1.1工程综合说明

根据丰田灌区渠系规划，在灌区输水干渠上需建造一座跨越小禹河的渡槽，由左岸向右岸输水。渡槽槽址及渡槽轴线已由规划选定（见渡槽槽址地形图）。渡槽按4级建筑物设计。

1.2气候条件

槽址地区位于大禹乡境内，植被良好。夏季最高气温36℃，冬季最低气温－32℃，最大冻层深度1.7m。地区最大风力为9级，相应风速v = 24 m / s。

1.3水文条件

根据水文实测及调查，槽址处小禹河平时基流量在0.2—0.4 m3/S之间，有时断流。洪水多发生在每年7、8月份；春汛一般发生在每年3月上旬，但流量不大。经水文计算，槽址处设计洪水位为1242.41m，相应流量 Q = 698 m3/S；最高洪水位为1243.83m，相应流量 Q = 1075 m3/S。据调查，洪水中漂浮物多为树木、牲畜，最大不超过400 kg。在春汛中无流冰发生。

槽址处小禹河两岸表层为壤土分布；表层以下及河床为砂卵石分布（见渡槽轴线断面图）。地基基本承载力壤土为34 t / m2；砂卵石为43 t / m2。

1.4工程所需材料要求

在建材方面，距槽址50km大禹镇有县办水泥厂一座，水泥质量合格，可满足渡槽建造水泥需要；槽址附近有大量砂石骨料分布，质量符合混凝土拌制需要，运距均在5km以内；槽址东北禹王山有石料可供开采，运距350km。

1.5上、下游渠道资料

根据灌区渠系规划，渡槽上下游渠道坡降均为1/5000。渠道底宽按设计流量计算

2.7 m，边坡1：1.5，采用混凝土板衬砌。渠道设计流量6立方米每秒, 加大流量7.5立方米每秒。渠道堤顶超高0.5m。

根据灌区渠系规划，上游渠口（左岸）水面高程加大流量时为1251.04m。下游渠口（右岸）水面高程加大流量时为1250.54m。渠口位置见渡槽槽址地形图。 2

1.6设计要求

1、学生须在规定期限内独立完成下述毕业设计内容并提交纸质版和电子版毕业设计各一份。