于亞東鋼混課設(shè)

1、 課 程 設(shè) 計(jì) （2014-2015學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱：水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)學(xué)生姓名： 于亞東 專業(yè)班級(jí)： 11級(jí)水利工程1班 學(xué) 院： 水利學(xué)院 學(xué) 號(hào)： 150140029 學(xué)生成績(jī)： 水閘工作橋課程設(shè)計(jì)工作橋的設(shè)計(jì)內(nèi)容工作橋及剛架設(shè)計(jì),包括結(jié)構(gòu)尺寸選擇及配筋設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，這兩個(gè)方面又包括四個(gè)內(nèi)容:活動(dòng)鋪板、橫梁與機(jī)墩、縱梁、鋼架。工作橋的設(shè)計(jì)資料 1、工作橋橋面高程為31.45m 2、閘墩頂高程24.0m； 3、五孔閘,每孔凈寬7.0m,中墩寬度1.0m,邊墩寬度0.9m 4、平板閘門,自重200KN；5、采用QPQ-2160KN型啟閉機(jī),每臺(tái)自重35KN；6、閘門吊點(diǎn)中心距5.1

2、6m 7、荷載： 人群荷載:3.0KN/m 欄桿重： 1.5KN/m 每個(gè)繩鼓重:6.54KN（著地面積350350mm） 施工荷載:4.0KN/m2 基本風(fēng)壓:0.35 KN/m 8、建筑物等級(jí)3級(jí)； 9、環(huán)境條件二類； 10.建筑材料：混凝土:C25 鋼筋:縱筋HRB335，其余HPB235整體效果圖 活動(dòng)鋪板機(jī)墩縱梁35一、擬定工作橋尺寸（一）工作橋縱向布置 1、工作橋長(zhǎng)度：為便于安裝,工橋橋長(zhǎng)度兩閘墩中心線距離2030mm 7000500500207980mm但計(jì)算時(shí)工作橋長(zhǎng)度仍用8000mm計(jì)算。圖1-1工作橋示意圖2、橫梁位置:為簡(jiǎn)化計(jì)算,我們將地螺栓安裝在橫梁與縱梁相交處,不考慮

3、其偏移。橫梁尺寸初步擬定為，高:400mm；寬:250mm。橫梁上面的機(jī)墩取，高:400mm；寬:250mm。3、活動(dòng)鋪板：為減輕吊裝重量,面板做成活動(dòng)鋪板,簡(jiǎn)支在縱梁上?；顒?dòng)鋪板寬度的計(jì)算：1) 吊點(diǎn)中心距4.00+0.04295.16m5160mm2）吊點(diǎn)間鋪板寬度:=5160-（1350-638）*2/6=622.7mm 取鋪板長(zhǎng)度為600mm3）橋總鋪板寬度:=5160+638*2+600*2=7636mm8000mm橋兩邊鋪板長(zhǎng)度取600mm，滿足要求。因此,活動(dòng)鋪板選用：寬600mm；長(zhǎng)度1500+2*100=1700mm；高度:100mm。中間共6塊面板。橋兩邊每邊一塊板。總的橫

4、向布置圖及個(gè)尺寸如圖所示：圖1-2 工作橋面俯視圖(二）工作橋橫向布置1、縱梁尺寸：高度：800mm,寬度：400mm。2、懸臂板：高度：端部取100mm,根部取200mm,寬度：600mm 圖1-3 縱梁尺寸布置圖(三) 剛架布置 1、剛架高度 工作橋橋面高程=30+0.05*29=31.45計(jì)算用的高度： H=31.4524.00.8=6.65m 2、實(shí)際高度： HH1=6650+500=7150 其中：H1為柱插+入杯口的高度。 H1需滿足： a.大體為1.20.8倍柱長(zhǎng)邊尺寸； b.大于0.05H。 取h=0.8m，H=6.65m， 圖1-4 鋼桁架布置二、配筋（一）面板配筋設(shè)計(jì)1、活

5、動(dòng)鋪板（1）安裝檢修工況：a 荷載計(jì)算板自重:一個(gè)繩鼓重:,施工荷載：橋面活荷載不考慮。b 計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力計(jì)算因此計(jì)算跨度取1380mm安裝或檢修啟閉機(jī)時(shí),板的荷載為板的自重，橋面活荷載（可不計(jì)）以及一個(gè)繩鼓重量的集中荷載。集中荷載應(yīng)置于板的跨徑中部。 圖2-1 活動(dòng)鋪板受力圖c.跨中彎矩：（2)正常使用工況,按持久狀況計(jì)算 正常使用時(shí),板上無集中荷載,應(yīng)計(jì)入橋面活荷載。a.荷載：板自重： 標(biāo)準(zhǔn)值:0.60.1251.5KN/m 設(shè)計(jì)值:g1.051.51.575KN/m 人群荷載:b.跨中彎矩： 從以上兩種狀態(tài)可知，安裝工況下的彎矩更大，因此取安裝工況下的彎矩進(jìn)行計(jì)算。（3） 配筋計(jì)算： 面

6、板縱筋：查表得(二類環(huán)境),估計(jì)鋼筋直徑為查表得:k=1.2,采用C25混凝土，查表，面板用HRB335的鋼筋，查表 查附錄3表1,選用 48, 在受力鋼筋內(nèi)側(cè)布置與受力鋼筋垂直的分布鋼筋，按要求取6300配筋圖如圖所示：圖2-2 活動(dòng)鋪板配筋圖兩側(cè)鋪板： 只計(jì)算正常使用工況，持久狀況（1）荷載與內(nèi)力計(jì)算a:荷載計(jì)算板自重:人群荷載:b: 跨中彎矩M=(q+g)l0/8= (2.16+1.575)1.62/8=1.2KNm配筋計(jì)算：選配46（As=113mm2）的受力鋼筋在受力鋼筋內(nèi)側(cè)布置與受力鋼筋垂直的分布鋼筋，按要求取6300配筋圖如下：.2、懸臂板 圖2-3 懸臂板受力情況挑出縱梁以外部

7、分按懸臂板計(jì)算，沿橋跨方向取1m寬的板帶由根部的最大彎矩計(jì)算板的鋼筋用量。其計(jì)算也分為兩種情況:安裝檢修啟閉機(jī)時(shí)正常使用時(shí)。安裝檢修啟閉機(jī)時(shí)：當(dāng)板上作用有安裝或檢修的集中荷載，可不計(jì)橋面活荷載，板上作用的P1為欄桿荷載，P為安裝或檢修的集中荷載，為面板自重荷載，按受彎構(gòu)件配筋計(jì)算。（1)安裝與檢修工況a.荷載與彎矩計(jì)算自重： （人群荷載不計(jì)） 對(duì)根部產(chǎn)生的彎矩： 欄桿重: 對(duì)根部產(chǎn)生的彎矩： 繩鼓重:P,將集中力放置離縱梁最遠(yuǎn)處。取c為繩鼓集中力P到懸壁的距離每個(gè)繩鼓重：6.54KN，根部的距離c=600-350/2=425mm，繩鼓的著地面積350350mm則P對(duì)根部的彎矩為Pc=6.540

8、.425=2.7795，由寬度為b=a+2c的板帶承受，繩鼓為可控可變荷載，分項(xiàng)系數(shù)為1.1則其對(duì)根部產(chǎn)生的彎矩：總彎矩：（2)正常使用工況，持久狀況荷載與彎矩計(jì)算自重： 對(duì)根部產(chǎn)生的彎矩：欄桿重：產(chǎn)生的彎矩：人群荷載：3KN/m，產(chǎn)生的彎矩：總彎矩：從以上兩種狀態(tài)可知，安裝工況下的彎矩更大，取安裝工況下的彎矩進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際上，橋面板的配筋往往以安裝檢修時(shí)集中荷載為依據(jù)，使用時(shí)的均布荷載影響較小，僅為復(fù)核性質(zhì)。橋面板的斜截面承載力可不必計(jì)算。配筋計(jì)算只計(jì)算正截面,采用HRB335鋼筋,估計(jì)鋼筋直徑為=10mm,按規(guī)定，懸臂板的受力鋼筋每米不少于 58(252mm2).則懸臂板的配筋就取8200

9、 HPB235鋼筋的來布置。分布鋼筋按要求取,直徑不小于6mm,間距不大于300.這里我們?nèi)?200來布置懸臂板配筋如圖所示：圖2-4 懸臂板配筋圖（2） 橫梁配筋設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)橫梁時(shí)，只需設(shè)計(jì)繩鼓下面的橫梁，位于橋跨中部?jī)H起聯(lián)系縱梁作用的橫梁，所受外力很小無需計(jì)算橫梁與縱梁澆筑在一起，計(jì)算彎矩時(shí)按簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)計(jì)算，橫梁計(jì)算跨徑： 計(jì)算跨徑按1575mm計(jì)。1、荷載計(jì)算橫梁自重設(shè)計(jì)值：機(jī)墩自重設(shè)計(jì)值：地腳螺栓傳來的設(shè)計(jì)力: 2、計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力計(jì)算 橫梁以兩根縱梁為支座，計(jì)算跨度取為梁肋中線之間的距離，橫梁實(shí)際為半固定狀態(tài)，精確計(jì)算應(yīng)采用有限單元法。為簡(jiǎn)化計(jì)算起見，橫梁的跨中彎矩可按簡(jiǎn)支梁跨中彎矩的0.7

10、倍計(jì)算，支座彎矩可按簡(jiǎn)支梁跨中彎矩的0.5倍計(jì)算。根據(jù)跨中與支座的彎矩值，分別確定跨中及支座的鋼筋用量。當(dāng)計(jì)算受力鋼筋面積很小時(shí)，可在梁頂和梁底分別配置兩根直徑不小于12mm的直鋼筋。一般情況，橫梁不必按計(jì)算配置抗剪鋼筋，可按構(gòu)造要求配置直徑6mm或8mm間距150至200mm的雙肢箍筋。圖2-5 橫梁彎矩圖支座彎矩較大，取0.7M0 進(jìn)行計(jì)算，最終上下截面配置相同鋼筋查表得：C35mm (二類環(huán)境)，估計(jì)為一層鋼筋,按最小配筋率進(jìn)行配筋 查附錄3表1，受力鋼筋取212（） 圖2-6橫梁配筋圖按規(guī)定取直徑為6mm，間距200的雙肢箍筋橫梁上下緣布置相同的鋼筋。配筋圖如圖所示： （3） 縱梁配筋

11、計(jì)算作用在縱梁上的荷載可分為兩部分：(1)永久荷載。包括縱梁自重、欄桿重、橋面板重以及由橫梁傳給它的集中荷載。前三項(xiàng)可以合并成一項(xiàng)均布永久荷載g,以KN/m計(jì)；后一項(xiàng)為橫梁自重、機(jī)墩重以及啟閉機(jī)重量（通過地腳螺栓）傳遞給縱梁的集中荷載G1和G2，以KN計(jì)。若在橋跨中部設(shè)橫梁，則還有傳遞給縱梁的集中荷載G3(2)可變荷載。包括兩項(xiàng)：一是有橫梁傳遞給縱梁或者由啟閉機(jī)機(jī)座（通過地腳螺栓）直接作用在縱梁上的集中啟門力P1和P2，以KN計(jì)；二是橋面活荷載P，以KN/m計(jì)，可由荷載強(qiáng)度（3KN/m）以及活荷載活動(dòng)寬度計(jì)算得出。根據(jù)啟門力分布情況，為安全起見，取兩根縱梁中受力大的一根縱梁進(jìn)行計(jì)算，然后，兩根

12、縱梁配置同樣數(shù)量的鋼筋?？v梁是以鋼架的柱頂為支座的單跨簡(jiǎn)支梁。彎矩計(jì)算跨度取兩支座中心間距，在設(shè)計(jì)時(shí)，先按受彎構(gòu)件進(jìn)行正截面承載力計(jì)算，確定縱向受力鋼筋的用量。同時(shí)，還必須進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算，確定橫向鋼筋的用量。此外，尚應(yīng)驗(yàn)算撓度及裂縫的開展寬度?？v向受力鋼筋和橫向鋼筋的布置，應(yīng)符合有關(guān)梁的構(gòu)造要求。1、荷載計(jì)算恒載：均布荷載g : 縱梁自重標(biāo)準(zhǔn)值： 一邊欄桿重標(biāo)準(zhǔn)值： 一半面板重標(biāo)準(zhǔn)值： 均布荷載設(shè)計(jì)值：集中荷載G（橫梁自重、機(jī)墩重、啟閉機(jī)重量傳遞給縱梁的集中荷載） 一半橫梁自重：一半機(jī)墩重： 啟閉機(jī)傳遞的集中荷載P ： 啟閉機(jī)重量（通過地腳螺栓）傳遞給縱梁的集中荷載，各地腳螺栓的設(shè)計(jì)值如

13、下： 圖2-7 螺栓布置圖 圖2-8 縱梁受力圖（2）可變荷載分布荷載人群荷載：取一半橋面的人群荷載(取欄桿占用寬度一側(cè)為100mm考慮欄桿后的一半橋?qū)挒?.75m，橋面總寬在3.2-3.7m之間，為方便施工，取3.5m）2、內(nèi)力計(jì)算計(jì)算跨徑：計(jì)算跨徑按7350mm計(jì)，縱梁受力如圖： 跨中彎矩：縱向鋼筋配置HRB335的鋼筋，彎矩值較大，估計(jì)配置雙層鋼筋，確定翼緣計(jì)算寬度所以屬于第一種T型截面，按寬度為1000mm的矩形截面進(jìn)行計(jì)算預(yù)計(jì)配置622（）的HRB335的受力鋼筋。橫向全梁拉通布置。3、抗剪計(jì)算（1）支座邊緣剪力設(shè)計(jì)值：（2）截面尺寸驗(yàn)算截面尺寸滿足抗剪要求（3） 抗剪腹筋計(jì)算以支座

14、邊緣截面為驗(yàn)算截面，則不需要進(jìn)行斜截面抗剪配筋計(jì)算，按構(gòu)造要求配置腹筋。箍筋應(yīng)取滿足要求條件下的最小直徑和最大間距，因?yàn)榱焊邽?00mm，所以，箍筋選取雙肢箍筋8200 故不需要配置彎起鋼筋?？紤]到箍筋的綁扎固定，我們?cè)诳v梁上緣配置兩根架立鋼筋，直徑按規(guī)范取的12的HPB235鋼筋，縱梁高大于450，在中部布置兩根腰筋，直徑取12mm。整個(gè)縱梁配筋圖如圖所示圖2-9縱向鋼筋配筋圖（4） 橫梁處附加鋼筋計(jì)算取較大力G2進(jìn)行計(jì)算選318鋼筋（As=763mm2）圖2-10 橫梁附加鋼筋示意圖三、吊裝驗(yàn)算為了便于橋身吊裝，需在每根縱梁的兩端預(yù)埋吊環(huán)，吊點(diǎn)位置可設(shè)在距端點(diǎn)約橋長(zhǎng)的0.2倍處,取工作橋長(zhǎng)

15、度為8m。（一）荷載計(jì)算分布荷載： 集中荷載： 圖2-11 橫梁受力圖（2） 抗剪腹筋計(jì)算：A截面配筋滿足抗剪要求（三）A點(diǎn)彎矩：屬于第一類T型梁根據(jù)圖進(jìn)行跨中彎矩計(jì)算： 圖3-1 縱梁受力圖跨中彎矩：小于縱筋所配鋼筋面積，滿足要求。四、吊環(huán)計(jì)算：工作橋?yàn)檎w式，由2根縱梁、4根橫梁和懸臂梁組成。自重標(biāo)準(zhǔn)值：每個(gè)吊環(huán)2個(gè)截面，4個(gè)吊環(huán)按3個(gè)吊環(huán)計(jì)算。吊索傾角選擇為：圖4-1 吊環(huán)受力圖選用132的HPB235鋼筋,AS=804.2mm2 滿足要求 五、剛架橫向計(jì)算在多孔水閘中，當(dāng)閘門比較高時(shí)，工作橋可支于閘墩頂?shù)匿摷苌稀ｄ摷苡闪⒅c橫梁組成。圖5-2 鋼架計(jì)算簡(jiǎn)圖（一）荷載計(jì)算：1、水平荷載：

16、作用于工作橋、立柱和閘門上的風(fēng)壓力。風(fēng)壓體型系數(shù)s=1.3,風(fēng)壓高度變化系數(shù)z=0.9工作橋的受風(fēng)面積：A0.8HL=0.80.80.41.08814.592工作橋上總風(fēng)壓力：立柱風(fēng)壓力：閘門風(fēng)壓力：由等效條件得，水平荷載：等效荷載： 2、垂直荷載：（1）工作橋自重：1縱梁、2橫梁、2機(jī)墩、1面欄桿、活動(dòng)鋪板、懸臂板縱梁自重250.40.8864kN橫梁自重0.40.25251.527.5kN懸臂板自重250.150.6818kN機(jī)敦自重 0.250.425(0.161.48528.22kN欄桿重 1.5812KN活動(dòng)鋪板自重 250.11.740.610.2kN工作橋自重 P=1.05647

17、.5188.2212+10.2)=125.92KN 閘門和啟閉機(jī)自重： （3）作用于工作橋上的風(fēng)壓力形成的，橫梁間距 （4）鋼架自重，轉(zhuǎn)化成結(jié)點(diǎn)力 圖5-3 鋼架受力圖 由結(jié)構(gòu)力學(xué)求解軟件，將荷載代入后得到相應(yīng)內(nèi)力 表5-1 鋼架內(nèi)力計(jì)算表格內(nèi)力計(jì)算桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1)- 桿端 1 桿端 2 - - 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩- 1 -185.899687 12.8309122 -9.66260900 -185.899687 12.8309122 4.96463093 2 -177.683222 6.48316357 -2.90758323 -177.683222 6

18、.48316357 4.48322324 3 -6.64683643 -4.98677749 4.48322324 -6.64683643 -4.98677749 -4.49297623 4 -196.756777 6.64683643 -4.49297623 -196.756777 6.64683643 3.08441730 5 -222.360312 12.2190877 -4.69173182 -222.360312 12.2190877 9.23802826 6 -5.57225136 -8.69353515 7.87221416 -5.57225136 -8.69353515 -7.77614912反力計(jì)算約束反力值 ( 乘子 = 1)- 結(jié)點(diǎn)約束反力 合力支座 - - 結(jié) 點(diǎn) 水平 豎直 力矩 大小 角度 力矩- 6 -12.2190877 222.360312 9.23802826 222.695789 93.1453397 9.238028261 -12.8309122 185.899687 9.66260900 186.341960 93.9483285 9.662609005-4鋼架剪力圖與軸