矩形渡槽設(shè)計(jì)說明書

1、設(shè)計(jì)基本資料.設(shè)計(jì)題目：鋼筋混凝土渡槽（設(shè)計(jì)圖見尾頁）XX灌區(qū)干渠上鋼筋混凝土渡槽，矩形槽身設(shè)計(jì)，支撐排架和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(jù)地形圖和實(shí)測渡槽處XX溝橫斷面如下表；樁號6+0006+0156+0256+0356+0456+0556+0656+0906+100地面咼程（m）97.80 '92.70 87.66 8385 83.80 87.6089.9097.68 97.70332.干渠水利要素：設(shè)計(jì)流量Q設(shè)=10 m/s、加大流量Q加=11.5 m /s，縱坡i=1/5000，糙率n=0.025.渠底

2、寬B=2m內(nèi)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(zhì)：該處為第四紀(jì)沉積層，表面為壤土深 2米，下層為細(xì)砂礫石深度為 10米，再下層為砂壤土。經(jīng)試驗(yàn)測定，地基允許承載能力（P） =200KN/卅4. 水文氣象：實(shí)測該處地面在10米高處，三十年一遇10分鐘統(tǒng)計(jì)平均最大 風(fēng)速為24m/s。設(shè)計(jì)洪水位，按二十年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)，低于排架頂1m洪水平均流速為2m/s,漂浮物重50KN5. 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U級3號鋼，槽身采用C25混凝土，排架及基礎(chǔ)采用C20混凝 土。7. 荷載：1 ）自重：鋼筋混凝

3、土 Y =25 KN/ m3 水 Y =10 KN/ m32）人群荷載：3 KN/ m 33 ）施工荷載： 4 KN/ m 34 ）基礎(chǔ)及其上部填土的平均容重為 20 KN/ m3三設(shè)計(jì)原則與要求1. 構(gòu)件強(qiáng)度及裂縫計(jì)算應(yīng)遵守“水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范“ （SDJ20-78）2. 為了減少應(yīng)力集中，構(gòu)件內(nèi)角處應(yīng)加補(bǔ)角，但計(jì)算可以忽略不計(jì)。3. 計(jì)算說明書要求內(nèi)容完全、書寫工整。4. 圖紙要求布局適當(dāng)、圖面清潔、字體工整。四設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 水力計(jì)算：確定渡槽縱坡、過水?dāng)嗝娉叽?、水面銜接、水頭損失和上下游 鏈接。2. 對槽身進(jìn)行縱向、橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算，按照強(qiáng)度、剛度和構(gòu)件要求配置鋼筋。3. 擬定排架及

4、基礎(chǔ)尺寸。4. 兩岸鏈接和布置。五設(shè)計(jì)成果1. 計(jì)算說明書一份2. 設(shè)計(jì)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(cè)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(xì)表。排架和基礎(chǔ)尺寸，鋼筋布置等。 六參考書1. 水工建筑物2. 工程力學(xué)3. 建筑結(jié)構(gòu)4. 水工鋼筋混凝土5. 工程力學(xué)與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書一.渡槽總體布置1,槽身長度的確定干渠跨越XX溝，位于干渠樁號6+000處XX渡槽橫斷面圖由此表可畫出此溝的橫剖面圖:樁號6+0006+0156+0256+0356+0456+0556+0656+0906+100地面咼程（m97.80 '

5、;92.70 87.66 8385 83.80 87.6C89.9097.68 97.70由圖可知在高程為95m處溝長為70.25m。而對于矩形槽，跨度一般取815m 所以此槽身去跨度為9m共8跨，則槽身長L=72m2. 上下游連接形式及其長度由于扭面的過流能力較好，所以，上下游連接段均采用扭面進(jìn)行過渡連接 在渠道中：水深hi、.0.4b 2 .1 m2h|由已知條件，帶入數(shù)據(jù)知b2m2b2m進(jìn)行迭代得hi=2.89m校核設(shè)計(jì)流量：A= (b+mh h=14.13m2 R=A/x=1.39mc A爲(wèi)；14.13 門鳥Q 實(shí)=R3i21.393n0.025丄。.59.95m3/s Q設(shè)5000故

6、，不符合設(shè)計(jì)流量的要求,2 1當(dāng) h1=2.9m時(shí) Q實(shí)= AR3i210.03m3/s Q設(shè)n故，符合設(shè)計(jì)流量的要求Q 實(shí) 10.03 Vo=0.71m/sA 14.21當(dāng)Q=10 m/s，堤頂寬度為2.5m時(shí)，查書中表8-5得 h 0.5m則 HAh, 3.4m校核加大流量：A 2 1 3Q加二 R3i214.09m3/s Q 加n故，符合加大流量的要求貝渠道的深度 H=3.4m 水深h1=2.9m。對于中小型渡槽，進(jìn)口漸變段長度可取L1大于等于4 h（h1為上游渠道水深）出口漸變段長度可取L2大于等于6 ha （ha為下游渠道水深）。貝 U，L1 4h1=11.6m取 L1=12mL2

7、6h3 = 17.5m取 L2=18m綜上所述：L1=12m L2=18m均采用扭面過渡。3 渡槽支撐形式考慮到該渡槽的荷載較小，其支撐形式采用單排架。4 渡槽基礎(chǔ)的形式采用板梁式條形基礎(chǔ).渡槽水力計(jì)算1.尺寸擬定槽身的過水?dāng)嗝娉叽纾话惆丛O(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)，按最大流量校核，通過水力學(xué)A21公式（Q=AR3i2 ）進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)槽身長度L大于等于（1520） h2 （h2為槽內(nèi)n水深）時(shí)，按明渠均勻流公式進(jìn)行計(jì)算。矩形渡槽深寬比一般取0.60.8，超高一般取0.20.6m。初擬時(shí)，縱坡一般取 1/5001/1500。糙率取0.011.擬定h/b=0.7,i=1/1000, 得：b=2.6m,不符合實(shí)際

8、要求：擬定h/b=0.8,i=1/700. 得：b=2.25m,也不符合實(shí)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(jì)算得，無論怎么調(diào)整數(shù)值，都不能滿足設(shè)計(jì)要求，而，一般渡 槽的凈寬小于等于渠道底寬。在以上經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)下，設(shè)渡槽凈寬b=2m,i=1/700,n=0.011帶入Q=A n2 1R3i2計(jì)算水深 h，Q=AR3i2 =衛(wèi)_n0.011170010進(jìn)行迭代得：h=1.93m同理，將加大流量帶入上式Q=AR3in3jj0.01111.5700迭代得： h 加=2.15m對設(shè)計(jì)流量進(jìn)行校核：b=2m,h=1.93m.= AR3i2 =n3.86

9、0.0110.6593170010.04m3 / s Q設(shè)則,V=亞= =2.6m/sA 3.86滿足設(shè)計(jì)流量的要求對加大流量進(jìn)行校核取 h=0.27m時(shí)，貝U, b=2m, h=0.27+1.93=2.2m170011.8m3/s Q 加A21/2Q加 = AR3i2二空 0.6883 n0.011滿足加大流量的要求2.計(jì)算水頭損失進(jìn)口段水面降落值:K12v 2g2Vo1 01 2.62 0.7120.351m9.8(K=0.1)槽身段沿程降落值:iL1/ 700720.103m出口段水面回升值:Z210.35130.117m渡槽總水面降落值:Z Z Z1 Z20.3510.1030.117

10、 0.337m所以符合最小水頭損失的要求。抬高值:1=h1-Z-h 2=2.9-0.351-1.93=0.619m進(jìn)口槽底高程:13 y195 0.61995.619m出口槽底高程:21 乙 95.6190.10395.516m降低值:2=h3-Z2-h2=2.9-0.117-1.93=0.853m出口渠底高程:42 y295.516 0.85394.663m渡槽水利計(jì)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(jié)構(gòu)計(jì)算1.槽身橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算取槽身長1m計(jì)算，擬定截面尺寸如下:可選定：11=1620cma=80100cmt2=20 30cmb=40cmc=36cm拉桿

11、截面為16*16cm具體尺寸見下圖：一 40 - - 5CL槽身斷面圖 單位：cm由于結(jié)構(gòu)、荷載對稱，取一半計(jì)算，截面上剪力大部分分布在側(cè)墻上，可視 為一個(gè)支撐連桿支持于側(cè)墻底部，忽略側(cè)墻所受的豎向力，可用力矩分配法求解 內(nèi)力，其計(jì)算見圖如下：(1).拉桿彎矩的計(jì)算：荷載 q! 水 H=10 2.43=24.3 KN mq2水H+混？2=10 2.43+25 0.3=31.8 KN m分配系數(shù):截面慣性矩分別為I ACt；12竺 6.67 10 4m412AB12尊 2.25 10 3m4抗彎剛度:Kac3EIacH46.67 10 EKabEIabH2.432.25 10 3 E1.18.2

12、3 10 4E2.05 10 3EAC所以：分配系數(shù)為:KacKac Kab0.29ABkabkac kab0.71傳遞系數(shù)：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MAcql2159.6KNmmCA0MFq2l212.8KNm Fq2l26.4KNmAB3M ba6分配系數(shù)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 m M ca=OKNmMab=3.1KN - m M ba=-22.3KN m(2).拉桿拉力的計(jì)算取側(cè)墻為脫離體,由刀M=0H

13、3則 NcH+Mac-=06323.12.43=8.6KN、H3 MAC _ 10 2.432 C =-=6 H6NC = NCS=8.6 2=17.2KNmNc :槽身一米的拉桿拉力S:拉桿間距(這里取2.2m)Nc :一個(gè)拉桿所承受的拉力(3).底板夸中彎矩Mo計(jì)算M0 =q-M ab=3.18 2 -3.1=16.1KNm8 8(4).繪制彎矩圖、 1 M x = N cX- 側(cè)墻外側(cè)彎矩6歸-1dX2X3X2=0X=代入M X則得M X(max)。MX1 =0位置 即NcX1 X=0 所以 X1 =6Nc代入數(shù)據(jù)得：當(dāng)Mo=O時(shí),=2.27m當(dāng) M max 時(shí)，X=2Nc =1.3m1

14、此時(shí) MmaxrNcXX= 8.6 1.3-1/6 10 1.33=7.5KNm6(5).底板拉力33刀M=0 底板拉力 N=d-Nc= 10 2'43 -17.2=54.5KN 2Me(6)荷載:拉桿彎矩的計(jì)算qiq2跨中彎矩:0.1 25 32 11KNm0.1622aMe25123L0.64KNmq2L22.2247.520.64 2.2311 0.53 2.21220.64 2.22.35KNm0.34 KNm2416.1彎矩圖單位：KNm2.槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算(1).荷載：q1= (0.2*2.43*2+0.3*2.2) *25=40.8KN m q2=10*2.2*2=44K

15、N m q3=2a*3=2*0.5*3=3KN m總荷載：q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8 KN m(2).內(nèi)力計(jì)算計(jì)算跨度L 計(jì)=1.O5Lo=1.O5*9=9.45m夸中彎矩M=1/8qL 計(jì)2 M=ql計(jì)82=1/8 87.8 9.45 =980 KN67.41000 1700.04% P min0.2%3. 配筋計(jì)算(1).側(cè)墻配筋查表得，fc=11.9 N/mm2 ,fy=300 N/mm2 K=1.20取 a=30mm,貝U ho=h-a=200-30=170mm阻2 1 06 7.5 2 0.03 仙 11.9 1000 17021 . 1 2 s 1.1 2

16、0.030.03p0.85 b 0.468119 1000 °.°3 17067.4mm2300所以用最小配筋率配筋其 As 1000 170 0.002340mm2選配鋼筋選受拉筋為12300 ( As=377mm2).底板受壓計(jì)算KMfcbg取 a=30mm,貝U h0=h-a=300-30=270mm0.021.2 106 16.111.9 1000 270211 2 s 1,1 2 0.020.02p 0.85 b 0.46811.9 1000 0.02 270300214.2214.2mm21000 2700.08% P min0.2%1347所以用最小配筋率配筋

17、其 As 1000 270 0.002540mm選配鋼筋選受拉筋為12200 ( As=565mm2)受拉計(jì)算判別偏心受拉構(gòu)件的類型e0 M/N 16.1/ 54.50.3m300mm f h/2 a 300/2 30120mm屬于大偏心受拉構(gòu)件。計(jì)算受拉鋼筋h0 300 30 270mme q h/2 a 300 300/2 30 180mm2A、KNesmaxfcbh。 1.2 54.5 1000 180 0.386 11.9 1000 2702As- 0p0fy h0 a300270 30按構(gòu)造規(guī)定配置鋼筋2As 0.002 1000 270540mm所以配置 12200 ( As=56

18、5mm2)(3).拉桿配筋由于拉桿所受拉力很小，直接按構(gòu)造要求即最小配筋率配筋2As 0.002 160 13041.6mm所以配置48 ( As=201mm2)箍筋63004. 槽身縱向配筋計(jì)算取 a=30mm,則 h0=h-a=2860-30=2830mm b=400mmKM 1.2 106 980 s20.03fcbh011.9 400 28301 J 2 s 1.1 2 0.03 0.03p 0.85 b 0.468A fcb h011.9 400 0.03 28302As 01347mm2400 28300.12% P min0.2%所以用最小配筋率配筋其 As 400 2830 0.0022260mm2選配鋼筋選筋為 8 20 （ As=2513mm2）四. 槽身支撐排架與基礎(chǔ)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(shè)鋼 板墊座，排架與基礎(chǔ)按固接考慮。其排架尺寸。立柱：長邊（順槽向）bi（ 1/2