矩形渡槽設計說明書

PAGE渡槽課程設計PAGE第4-頁共15頁設計基本資料一．設計題目：鋼筋混凝土渡槽(設計圖見尾頁)xx灌區(qū)干渠上鋼筋混凝土渡槽，矩形槽身設計，支撐排架和基礎結構布置二．基本資料1.地形：干渠跨越xx溝位于干渠樁號6+000處，溝寬約75m，深15m左右。根據地形圖和實測渡槽處xx溝橫斷面如下表;樁號6+0006+0156+0256+0356+0456+0556+0656+0906+100地面高程（m）97.8092.7087.6683.8583.8087.6089.9097.6897.702.干渠水利要素：設計流量Q設=10m3/s、加大流量Q加=11.5m3/s，縱坡i=1/5000，糙率n=0.025.渠底寬B=2m，內坡1：1，填方處堤頂寬2.5m，外坡1：1.干渠樁號6+000處渠底高程為95.00m。3.地質：該處為第四紀沉積層，表面為壤土深2米，下層為細砂礫石深度為10米，再下層為砂壤土。經試驗測定，地基允許承載能力（P）=200KN/m24.水文氣象：實測該處地面在10米高處，三十年一遇10分鐘統(tǒng)計平均最大風速為24m/s。設計洪水位，按二十年一遇的防洪標準，低于排架頂1m，洪水平均流速為2m/s，漂浮物重50KN。5.建筑物等級：按灌區(qū)規(guī)模，確定渡槽為三級建筑物。6.材料：鋼筋Ⅱ級3號鋼，槽身采用C25混凝土，排架及基礎采用C20混凝土。7.荷載：1）自重：鋼筋混凝土Υ=25KN/m3水Υ=10KN/m32）人群荷載：3KN/m33）施工荷載：4KN/m3 4）基礎及其上部填土的平均容重為20KN/m3三．設計原則與要求1.構件強度及裂縫計算應遵守“水工鋼筋混凝土結構設計規(guī)范“（SDJ20-78）2.為了減少應力集中，構件內角處應加補角，但計算可以忽略不計。3.計算說明書要求內容完全、書寫工整。4.圖紙要求布局適當、圖面清潔、字體工整。四．設計內容1.水力計算：確定渡槽縱坡、過水斷面尺寸、水面銜接、水頭損失和上下游鏈接。2.對槽身進行縱向、橫向結構計算，按照強度、剛度和構件要求配置鋼筋。3.擬定排架及基礎尺寸。4.兩岸鏈接和布置。五．設計成果1.計算說明書一份2.設計圖紙一張（A1）總體布置圖：縱剖面及平面圖一節(jié)槽身鋼筋布置圖：槽身中部、端部剖面，側墻鋼筋布置及底板上、下層鋼筋布置圖，并列處鋼筋用量明細表。排架和基礎尺寸，鋼筋布置等。六．參考書1.《水工建筑物》2.《工程力學》3.《建筑結構》4.《水工鋼筋混凝土》5.《工程力學與工程結構》1.尺寸擬定槽身的過水斷面尺寸，一般按設計流量設計，按最大流量校核，通過水力學公式（）進行計算。當槽身長度L大于等于（15～20）h2（h2為槽內水深）時，按明渠均勻流公式進行計算。矩形渡槽深寬比一般取0.6～0.8，超高一般取0.2～0.6m。初擬時，縱坡一般取1/500～1/1500。糙率取0.011.擬定h/b=0.7,i=1/1000,得：b=2.6m,不符合實際要求：擬定h/b=0.8,i=1/700.得：b=2.25m,也不符合實際要求；擬定h/b=0.8,i=1/500,得；b=2.03m,也不符合要求，…………通過以上的計算得，無論怎么調整數值，都不能滿足設計要求，而，一般渡槽的凈寬小于等于渠道底寬。在以上經驗數據下，設渡槽凈寬b=2m,i=1/700,n=0.011帶入計算水深h，進行迭代得：h=1.93m同理，將加大流量帶入上式迭代得：h加=2.15m對設計流量進行校核：b=2m,h=1.93m.則，滿足設計流量的要求對加大流量進行校核取m時，則，b=2m,h=0.27+1.93=2.2m滿足加大流量的要求2.計算水頭損失進口段水面降落值：（K1=0.1）槽身段沿程降落值：出口段水面回升值：渡槽總水面降落值：所以符合最小水頭損失的要求。抬高值：y1=h1-Z-h2=2.9-0.351-1.93=0.619m進口槽底高程：出口槽底高程：降低值：y2=h3-Z2-h2=2.9-0.117-1.93=0.853m出口渠底高程：渡槽水利計算圖最終確定，渡槽的斷面尺寸為b=2m，h=2.2m符合要求。三．槽身結構計算1.槽身橫向結構計算取槽身長1m計算，擬定截面尺寸如下：可選定：t1=16～20cmt2=20～30cma=80～100cmb=40cmc=36cm拉桿截面為16*16cm具體尺寸見下圖：槽身斷面圖單位：cm由于結構、荷載對稱，取一半計算，截面上剪力大部分分布在側墻上，可視為一個支撐連桿支持于側墻底部，忽略側墻所受的豎向力，可用力矩分配法求解內力，其計算見圖如下：（1）.拉桿彎矩的計算：荷載KN·mKN·m分配系數：截面慣性矩分別為抗彎剛度：所以：分配系數為：傳遞系數：CAC=0CAB=-1求固端彎矩及約束力矩，固定狀態(tài)下，可得各固端彎矩分配系數0.290.71固端彎矩0-9.6-12.8-6.4分配與傳遞06.515.9-15.9最后桿端彎矩0-3.13.1-22.3最終桿端彎矩為：MAC=-3.1KN·mMCA=0KN·mMAB=3.1KN·mMBA=-22.3KN·m（2）.拉桿拉力的計算取側墻為脫離體,由∑MA=0則:槽身一米的拉桿拉力S:拉桿間距（這里取2.2m）：一個拉桿所承受的拉力（3）.底板夸中彎矩M0計算（4）．繪制彎矩圖側墻外側彎矩代入則得（max）。位置即=0所以代入數據得：當M0=0時，=2.27m當Mmax時，=1.3m此時Mmax==（5）.底板拉力∑M=0底板拉力NA=（6）.拉桿彎矩的計算荷載：桿端彎矩：跨中彎矩：彎矩圖單位：KNm2.槽身縱向結構計算（1）.荷載：q1=（0.2*2.43*2+0.3*2.2）*25=40.8KN·mq2=10*2.2*2=44KN·mq3=2a*3=2*0.5*3=3KN·m總荷載：q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8KN·m(2).內力計算計算跨度L計=1.05L0=1.05*9=9.45m夸中彎矩M=1/8qL計2KN·m3.配筋計算(1).側墻配筋查表得，fc=11.9,fy=300K=1.20取a=30mm，則h0=h-a=200-30=170mm所以用最小配筋率配筋其選配鋼筋選受拉筋為Φ12@300（=377mm2）(2).底板受壓計算取a=30mm，則h0=h-a=300-30=270mm所以用最小配筋率配筋其選配鋼筋選受拉筋為Φ12@200（=565mm2）受拉計算判別偏心受拉構件的類型屬于大偏心受拉構件。計算受拉鋼筋按構造規(guī)定配置鋼筋所以配置Φ12@200（=565mm2）(3).拉桿配筋由于拉桿所受拉力很小，直接按構造要求即最小配筋率配筋所以配置4Φ8（=201mm2）箍筋Φ6@3004.槽身縱向配筋計算取a=30mm，則h0=h-a=2860-30=2830mmb=400mm所以用最小配筋率配筋其選配鋼筋選筋為8Φ20（=2513mm2）四．槽身支撐排架與基礎的布置1.支撐排架槽身支承采用單跨多層排架，為滿足承壓和減少伸縮嗎查阻力，柱頂設鋼板墊座，排架與基礎按固接考慮。其排架尺寸。立柱：長邊（順槽向）b1（1/20～/30）H常用b1=0.4～0.7m取b1=0.5m短邊（橫槽向）h1=（1/1.5～1/2）b1常用h1=0.3～0.5m