鋼筋混凝土課程設(shè)計B5

實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全基本資料設(shè)計課題某排澇閘上裝配式鋼筋混凝土工作橋設(shè)計資料排澇扎示意圖工作橋橋面高程31.4米。閘墩頂高程24.0米。該閘共五孔，每孔凈寬7米。中墩高度1米，邊墩寬度0.9米。閘門采用鋼絲網(wǎng)水泥波形面板和鋼筋混凝土梁組成的平面閘門，閘門自重200KN。啟閉設(shè)備采用五臺繩鼓式啟閉機，啟門力320KN。每臺啟閉機重量35KN，啟閉機形式及主要尺寸見參考資料。閘門吊點中心位置見參考資料。吊點中心距離4.75米。荷載：人群荷載2.5KN/m2，欄桿重1.5KN/m2，安裝荷載，每個繩鼓重6.54KN，施工荷載4KN/m2，水閘所在地區(qū)的基本風(fēng)壓W0=0.4KN/m2，鋼筋混凝土重力密度25KN/m2，荷載分項系數(shù)不變荷載rG=1.05，可變荷載rQ=1.20，啟門力屬于可控的可變荷載rQ=1.10，水閘所在地區(qū)為地震低烈度區(qū)，可以不考慮地震荷載，但應(yīng)注意工作橋梁的支點構(gòu)造，以增強抗震能力。吊裝機械的最大起重量250KN。建筑物級別為3級。結(jié)構(gòu)環(huán)境條件類別二類。建筑材料：鋼筋：梁柱受力筋為Ⅱ級鋼，板受力筋為Ⅰ級鋼，分布筋和鋼箍為Ⅰ級鋼筋?；炷粒簭姸鹊燃塁25.規(guī)范。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。設(shè)計要求學(xué)生應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)，完成下列成果：設(shè)計計算書一份。包括：設(shè)計資料；結(jié)構(gòu)布置簡圖與扼要說明；橋面板、橫梁、縱梁和支架的計算；材料用量表。施工詳圖一張。包括：工作橋立面和平面布置；橋面板、橫梁、縱梁和鋼架配筋等。工作橋的結(jié)構(gòu)布置和尺寸工作橋的平面布置工作橋長度：為便于安裝工作橋長度=兩閘墩中心線距離—20=7000+1000-20=7980mm但是計算時工作橋長度仍用8000mm計算。工作橋?qū)挾龋夯顒影彘L1395mm，縱梁梁肋寬250mm，翼緣長度500mm，所以工作橋總寬度為2735mm。橫梁和機墩為一體：長1735mm,寬300mm，高400mm?；顒影宄叽纾洪L1395mm，寬1000mm，厚50mm。平面圖如下：工作橋的橫截面布置縱梁尺寸：高1000mm，梁肋寬250mm，翼緣長度500mm，翼緣厚度初始厚度80mm，根部厚度150mm?？v梁尺寸如圖：工作橋鋼架布置鋼架高7米。配筋計算活動板的配筋基本材料:橋面板荷載除了自身重力外還有人群分布荷載以及安裝荷載。活動鋪板是以兩縱梁為支座的單跨簡支板。由鋪跨中的最大彎矩，按單筋受彎構(gòu)件正截面強度計算決定受力鋼筋用量。懸臂版中的受力鋼筋布置在板頂面，每米至少3Ф8，其間距最好與縱梁鋼筋箍筋間距相協(xié)調(diào)，直徑可用兩種，分布鋼筋亦用Ф6間距可300mm。在板中，垂直受力的鋼筋方向還要布置分布鋼筋。分布鋼筋作用是將荷載均勻的傳布給受力鋼筋，同時在施工中用以固定受力鋼筋，并起到抵抗混凝土收縮和溫度應(yīng)力的作用。每米板寬中分布鋼筋的截面面積不少于受力鋼筋截面面積的15%；參數(shù)選擇及板面荷載：人群荷載：2.5KN/m2，欄桿重1.5KN/m2，施工荷載4KN/m2，鋼筋混凝土重力密度r=25KN/m2，不可變荷載分項系數(shù)rG=1.05，可變荷載rQ=1.20，結(jié)構(gòu)系數(shù)rd=1.20，設(shè)計狀況系數(shù)為1，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)r0=0.9梁自重：g=rGbhr=1.05*0.05*1*25=2.2KN/M人群荷載：q1=rqb*2.5=1.2*1*2.5=3KN/M施工荷載：q2=rqb*4=1.2*1*4=4.8KN/M配筋要求：M=r0Ψ[18（g+q1+q2）l02=0.9*1*(2.2+3+4.8)*1.3952/8=2.2KN*MαS=（rdM）/(fcbh02)=1.2*2.2*1000000=0.132ξ=1-(1-2*αS)1/2=0.142AS=(fcbhoξ)/fy=(12.5*0.142*1000*40)/310=229.2mm2ρ1=AS/bh0=0.573%＞0.15%配筋率大于最小配筋率，且在板的經(jīng)濟配筋率之間所以可行。取7Ф6.5（232mm2）配筋分布鋼筋ρmin=15%*229.2=34.38mm2取5Ф6（141mm2）配分布鋼筋鋼筋用量：直徑（mm）數(shù)量（根）單位質(zhì)量（Kg/m）長度（m）總量(kg)活動板6.57*80.261.39520.365*80.22218.88合計（kg）29.18縱梁翼緣的配筋計算縱梁的翼緣的厚度在懸臂端一般為80-100mm，在懸臂根部梁肋處則加厚至150-200mm，懸臂的寬度一般為400-700mm。懸臂板中的受力鋼筋布置在板頂面，每米至少3Ф8，其間距與縱梁箍筋間距相協(xié)調(diào)，直徑可用兩種，分布鋼筋亦用Ф6間距可300mm。1、人群荷載：2.5KN/m2，欄桿重1.5KN/m2，施工荷載4KN/m2，鋼筋混凝土重力密度r=25KN/m2，不可變荷載分項系數(shù)rG=1.05，可變荷載rQ=1.20，結(jié)構(gòu)系數(shù)rd=1.20，設(shè)計狀況系數(shù)為1，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)r0=0.9梁翼緣自重：g=rG[（h1+h2）L/2]rb/L=1.05*0.0575*8*25/0.5=24.15KN/M人群荷載：q1=rqb*2.5=1.2*8*2.5=24KN/M施工荷載：q2=rqb*4=1.2*8*4=38.4KN/M欄桿荷載：q3=rGb*1.5=1.05*8*1.5=12.6KN/M配筋計算M=r0Ψ[(g+q1+q2+q3)l2/2]=0.9*1*99.15*0.52/2=11.2KN*MαS=rdM/(fcbho2)=1.2*11.2*1000*1000/(12.5*8000*602)=0.037ξ=1-(1-2αs)1/2=0.038AS=fcξbh0/fy=12.5*0.038*8000*60/310=736.6mm2ρ=As/bh0=736.6/(8000*60)=0.15%=ρmin翼緣單位寬度取5Ф5（99mm2）配筋分布鋼筋取4Ф6（113mm2）配筋鋼筋用量直徑（mm）數(shù)量長度（MM）單位重量（KG/M）總量(KG)翼緣55*87500.1544.626480000.2227.104總計(4.62+7.104)*2=23.448機墩橫梁配筋計算機墩橫梁除了自身重量荷載外還受到啟閉機給予的荷載。機墩橫梁以兩根縱梁為支座，計算跨度取為梁肋中心線之間的距離，橫梁兩端實際為半固定狀態(tài)，為簡化計算起見，橫梁的跨中和支座彎矩可按簡支梁跨中彎矩的0.7倍計算。根據(jù)跨中與支座的彎矩值分別配置連根直徑不小于12mm的直鋼筋。一般情況橫梁不必計算配置抗剪鋼筋，可按構(gòu)造要求配置直徑Ф6或Ф8間距為150-200的雙支箍筋。取橫梁長1735mm，計算長度1485mm，寬度300mm，高度400mm。參數(shù)及其荷載機墩橫梁自重g=rGbhr=1.05*0.3*0.4*25=3.14KN/M啟閉機荷載q=rQQ/L=1.2*(17.5+80)/1.485=78.8KN/M配筋計算M=r0Ψ(g+q)l2/8=0.9*1*81.94*1.4852/8=20.32KN*MAS=rdM/(fcbho2)=1.2*20.32*1000*1000/(12.5*300*3702)=0.047ξ=1-(1-2αs)1/2=0.049AS=fcξbh0/fy=12.5*0.049*300*370/310=219mm2ρ=0.2%＞0.15%機墩橫梁取4Ф10（314mm2）配筋箍筋按照構(gòu)造要求取Ф8@200鋼筋用量機墩橫梁直徑（mm）數(shù)量長度（m）單位質(zhì)量（kg/m）總量(kg)縱筋108*41.7350.61734.3箍筋87*40.60.3956.636總計40.936縱梁配筋計算作用在縱梁上的荷載可分為兩部分：恒載。包括縱梁自重、橋面板重。機墩橫梁、啟閉機自重的集中荷載。活荷載。啟閉機啟動時給予縱梁的集中啟門力。人群分布與施工荷載。根據(jù)啟門力的分布情況，為安全起見，取兩根縱梁中受力大的一根進行計算，然后兩根縱梁配置相同的鋼筋。對于簡支縱梁，除了集中荷載外，只需將所有均布荷載加載在梁上，即可求得其最不利的內(nèi)力。在設(shè)計時先按受彎構(gòu)件進行正截面的強度計算，確定縱向鋼筋的用量。同時，還需進行斜截面剛度計算，確定橫向鋼筋的用量。此外，尚應(yīng)驗算撓度及裂縫的開展寬度。荷載人群荷載q1=rQb1r=1.2*1.485*2.5=4.455KN/M施工荷載q2=rQb1*4=7.128KN/M自重荷載g1=rG(11+0.25*1*8*25)/8=8.3KN/M橋面板自重荷載g2=rG(0.05*1*1.375*25)=1.9KN/M機墩傳遞的集中荷載(按照最大值計算)Q=（rGQ1+rQQ2）*35.6%=（1.09*(5.2+17.5)+1.2*80）*35.6%=69.4KN縱筋配筋計算M=r0Ψ[ql2/8+Qa1+Qa2]=0.9*1*[21.783*82/8+69.4*1.137+69.4*2.187]=364.5KN*MrdM=1.2*364.5=437.4KN*Mfcbfhf(h0-hf/2)=12.5*750*80*920=690KN*MrdM＜fcbfhf(h0-hf/2)所以屬于第一種情況下的T型梁，按照寬度為750mm的矩形梁計算αS=（rdM）/(fcbh02)=(1.2*364.5*1000*1000)/(12.5*250*9602)=0.152ξ=1-(1-2αs)1/2=0.166AS=fCbh0ξ/fy=1606.5mm2縱梁縱筋取2Ф16（157mm2）和4Ф20（1257mm2）配筋箍筋配筋計算支座邊緣截面剪力設(shè)計值V=r0Ψ[ql2/2+2Q]=203.3KN截面尺寸復(fù)核0.25fCbh0=750KNrdV=247.96KN＜750KN所以，截面尺寸滿足抗剪條件初選Ф8@250雙肢箍筋，ASV=101mm2VSV=1.25fyvASVh0/s=150.288KNVc=0.07fcbh0=210KNVSV+VC＞rdV所以此箍筋滿足抗剪要求由于縱梁高度大于700mm，所以設(shè)置腰筋，按照構(gòu)造規(guī)定取2Ф10配腰筋，其拉筋為Ф8@500，縱梁上部架起鋼筋2Ф12配筋。鋼筋分布與用量直徑（mm）數(shù)量長度（m/根）單位質(zhì)量（kg/m）總量（kg）箍筋8322.40.39530.336縱筋20482.4779.0416281.5825.28腰筋10280.6179.872拉筋8160.30.3951.896架起鋼筋12280.88814.208總計160.63*2=321.26裂縫的驗算查表知對于受彎縱梁構(gòu)建起Wlim=0.3mmWmax=（30+C+0.07d/ρte）аδsk/ES查表受彎構(gòu)件中а=2.1主梁標(biāo)準(zhǔn)值在跨中產(chǎn)生彎矩：MK=350KN*MδSK=MK/(0.87*h0*AS)=260.8N/mm2d=22mmρte=As/Ate=1606.5/(2*70*250)=0.0459ES=2*105WMAX=(30+25+0.07*22/0.0459)*2.1*260.8/(2*105)=0.242＜0.3所以裂縫寬度滿足要求撓度的驗算查表知此類縱梁的撓度限值為l0/400=20MK=350KN*Mρ=AS/bh0=1606.5/(250*960)=0.007аE=ES/EC=7.14hf’=115＜0.2h0=192取hf’=115mmrf’=(bf’-b)hf’/(bho)=0.2.rf=0BS=(0.025+0.28аEρ)(1+0.55rf’)ECbh03=2.68*1014B=0.65BS=1.7*1014.f=(5/45)*(MKL02)/B=9.8＜20所以此構(gòu)件撓度滿足要求吊裝驗算為了便于橋身吊裝，需在每根縱梁的兩端預(yù)埋吊環(huán)。吊位置可設(shè)在距端點約0.2L處，以減小吊裝高度。在吊裝時，吊點截面與跨中截面均為最不利的受力截面，必須對此進行強度驗算。為簡單起見，可取半個橋身計算。吊裝中他所受的荷載為縱梁自重和半跨橫梁自重，鋪板與欄桿待工作橋吊裝就位后再鋪設(shè)和安置，因而其重量不予以考慮。計算荷載確定后，按雙懸臂簡支梁計算其內(nèi)力。由配置在縱梁內(nèi)的鋼筋，驗算跨中和支座兩個截面是否滿足強度要求。在此應(yīng)指出，實際工程中吊裝構(gòu)建也有不用吊環(huán)，而在構(gòu)件上預(yù)留的穿鋼絲繩的洞孔，吊裝時吊繩穿過洞孔直接捆綁在構(gòu)件上代替預(yù)埋吊環(huán)。吊環(huán)計算吊環(huán)布置及起吊方式如下圖：吊環(huán)應(yīng)采用一級鋼筋制作，不得使用冷加工鋼筋，每個吊環(huán)可按照兩個截面計算，其抗拉設(shè)計安全系數(shù)K不得小于4。為了保證吊環(huán)的強度，每個吊環(huán)所需截面積為AS=KT/(2fy)其中T味一個吊環(huán)所受的拉力T=G/(nsinа)，G為工作橋在吊裝時的重量，n為吊環(huán)個數(shù)，а為吊環(huán)傾角。根據(jù)計算的AS，選擇吊環(huán)鋼筋直徑。吊環(huán)埋入縱梁內(nèi)深度不應(yīng)小于30d，并焊接或綁扎于縱梁鋼筋骨架上。.n=4.а=450G=71.9KNT=G/(nsinа)=33.9KNAS=322.9mm2選用直徑為16mm的鋼筋制作吊環(huán)。鋼架配筋計算在多孔水閘中，當(dāng)閘門比較高時，工作橋可支于閘墩頂?shù)匿摷苌稀ｄ摷苡闪⒅c橫梁所組成。在現(xiàn)場就地預(yù)制成整體，安裝時吊立插入閘墩頂部預(yù)留的杯形孔內(nèi)，然后與閘墩加以聯(lián)接。鋼架高度H小于5m時，常采用單層鋼架。鋼架高度在5m之上時，宜采用雙層鋼架或者多層鋼架。立柱的中心線一般取與工作橋縱梁中心線相重合。立柱縱梁的尺寸常為400-600mm,橫向的截面尺寸常用300-500mm。立柱的頂部可加做短懸梁，以增加頂部的支撐長度。短懸臂尺寸：C≥0.5b1，高度h≥b1,傾角θ=300-450。對于雙層鋼架或者是多層鋼架，橫梁一般等間距布置。橫梁的寬度b2不應(yīng)超過閘墩門槽頸部的厚度，橫梁高度h2常用300-500mm?？紤]工作橋和鋼架預(yù)制安裝的誤差，工作橋縱梁外側(cè)不宜與立柱外緣平齊，因此可將頂梁柱端部在順?biāo)鞣较蛱舫?00-150mm。鋼架的計算可分為橫向和縱向兩個方向。橫向計算：立柱和橫梁的彎矩和軸力，其剪力一般不大，可不必計算。鋼架內(nèi)力計算出后，立柱可根據(jù)偏心受壓構(gòu)件截面承載能力N與M的關(guān)系確定取值進行配筋。立柱在橫向應(yīng)采用對稱配筋。鋼架結(jié)構(gòu)布置圖如下：水平荷載：作用在工作橋、立柱和閘門上的風(fēng)壓力風(fēng)壓力計算公式：TK=μSμZW0AT=rQTK工作橋上的風(fēng)壓力T0K=uSuZw0A=1.3*0.9*0.4*0.8*(1+0.3+1.08)*8=7.13KN鋼架立柱上的風(fēng)壓力T1K=1.3*0.9*0.4*0.8*0.5*7=1.3KN閘門風(fēng)壓力T2K=1.3*0.9*0.4*0.8*7*8=21KN垂直荷載的計算工作橋縱梁傳來的壓力P1=452KN作用在工作橋上的風(fēng)壓力形成的方向相反數(shù)值相等的力P2=T0H/(2S)=5.7KN鋼架自重P3=78.68KN內(nèi)力計算求鋼架彎矩：由彎矩分配法求鋼架彎矩分布求鋼架軸力配筋計算：根據(jù)最不利組合取值如下:作用在下部橫梁上兩端：Mmax=30.84KN*MN=10.5KN作用在右側(cè)立柱兩端：NMAX=546.54KNM1=-22.09KN*MM2=26.12KN*M作用在上部橫梁兩端：NMIN=7.5KNM=±12.13KN*M下部橫梁配筋：аS=rdM/(fcbh02)=0.057ξ=1-(1-2*аs)^1/2=0.059As=fcξbh0/fy=341.7mm2ρs=As/bh0=0.24%＞0.15%滿足最小配筋率，選用2Ф16（406mm2）配筋按照構(gòu)造要求配置10@200雙支箍筋上部橫梁配筋：аS=rdM/(fcbh02)=0.023ξ=1-(1-2*аs)^1/2=0.023As=fcξbh0/fy=135.2mm2ρs=As/bh0=0.09%＜0.15%所以要按照最小配筋率配筋，即：As=216mm2選用2Ф12（226mm2）配置縱筋。按照構(gòu)造要求選用10@200配置雙支箍筋。立柱配筋計算：彎矩設(shè)計值26.12KN*M,軸力設(shè)計值為546.54KN.e0=M/N=47mm＞h/30=13.3所以偏心距為47mmζ1=0.5fcA/(raN)=1.9則ζ1=ζ2=1η=2.48ηe0=32.98＜0.3e0=108所以按照小偏心受壓構(gòu)件計算fcаsA0=990KN＞rdN=655.8KN所以按照最小配筋率配置受壓鋼筋A(yù)s=0.2%*bh0=360mm2選擇2Ф10和2Ф12（383mm2）校驗受壓區(qū)rdN=655.8＜fcA=2200KN為了防止混凝土橫向脹裂剝落要設(shè)計箍筋，按照構(gòu)造要求選用10@200雙支箍筋，縱向計算：立柱在縱向可視為獨立的柱，所受荷載有立柱的重量、橫梁重和工作橋縱梁傳來的壓力，可按照三角形分布考慮。對于中墩上的立柱，計算縱梁傳來的作用力和確定立柱的受力狀態(tài)時，需考慮相鄰兩閘孔的開啟方式。所以要對稱配筋。一孔打開閘門，一孔不開閘門時鋼架受力最不利：偏心受壓構(gòu)件計算：P1=273.27KNP2=115.67KNM=35.46KN*M.e0=M/N=129.8mm＞h/30=16.7mm故e0=129.8mmζ1=0.5fcA/rdN=3.8,所以取ζ1=1η=1.49因為ηe0=194.2＞0.3*h0=150所以按照大偏心計算。.e=ηe0+h/2=444.2mm對于二級鋼筋取аsb=0.396由于rdNe＜fcаsbh02所以按照最小配筋率配置受壓鋼筋。AS’=0.2%*bh0=368mm2選用2Ф16（402mm2）鋼筋配置