渡槽結構計算書

目錄

1.工程概況..............................................

2.槽身縱向內力計算及配筋計算...........................

(1)荷載計算..........................................

(2)內力計算..........................................

(3)正截面的配筋計算.................................

(4)斜截面強度計算...................................

(5)槽身縱向抗裂驗算.................................

3.槽身橫向內力計算及配筋計算...........................

(1)底板的結構計算....................................

(2)渡槽上頂邊及懸挑部分的結構計算...................

(3)側墻的結構計算...................................

(4)基地正應力驗算...................................

1.工程概況

重建渡槽帶橋，原渡槽后溢洪道斷面下挖，以滿足校核標準泄洪規(guī)定。目前.，東方

紅干渠已整修改造完畢，東方紅干渠設計成果顯示，該渡槽上游側渠底設計高程為

165.50m,下游側渠底設計高程為165.40m。本次設計將現狀渡槽拆除，按照上述干渠

設計底高程，結合溢洪道現狀布置及底寬，在原渡槽位重建渡槽帶橋，上部橋梁按照四

級道路標準，荷載標準為公路TI級折減，建筑材料均采用鋼筋碎，橋面總寬5m。

現狀渡槽拆除后，為滿足東方紅干渠的過流規(guī)定及溢洪道交通規(guī)定，需重建跨溢洪

道渡槽帶橋。新建渡槽帶橋軸線布置于溢洪道樁號0+95.25,同現狀渡槽樁號，下底面

高程為165.20m,滿足校核水位+0.5田超高規(guī)定，橋面高程167.40m,設計為現

澆結合預制混凝土結構，根據溢洪道設計斷面，擬定渡槽帶橋總長51nb8.5nX6跨。

上部結構設計如下：渡槽過水斷面尺寸為2.7X1.6m,同干渠尺寸，采用C25鋼筋碎，

底及側壁厚20cm,頂壁厚30cm,筒型結構，頂部兩側壁水平挑出1.25m,并在

順行車方向每隔2m設立一加勁肋，維持懸挑板側向穩(wěn)定，橋面總寬5m,路面凈

寬4.4川，設計荷載標準為公路-H級折減，兩側設預制C20鋼筋碎欄桿，基礎寬0.5%

下部結構設計如下：下部采用C30鋼筋混凝土雙柱排架結構，并設立橫梁，

由于地基為砂巖，基礎采用人工挖孔端承樁，尺寸為1.2X1.2m,基礎進一步巖層弱風

化層1.0m,蓋梁尺寸為4X1.6X1.2m。

2.槽身縱向內力計算及配筋計算

根據支承形式，跨寬比及跨高比的大小以及槽身橫斷面形式等的不同，槽身應力狀

態(tài)與計算方法也不同，對于梁式渡槽的槽身，跨寬比、跨高比一般都比較大，故可以按

側墻§曇

底板IZ

30L13100p.00

一3700

梁理論計算。槽身縱向一般按滿槽水。

圖2—1槽身橫斷面型式］單位：mm)

(1)荷載計算

根據規(guī)劃方案中擬定，渡槽的設計標準為4級，所以渡槽的安全級別IH級，則安

全系數為丫產0.9,混凝土重度為丫二25kN/n?,正常運營期為持久狀況，其設計狀況系數

為力二1.0,荷載分項系數為：永久荷載分項系數丫「尸1.05,可變荷載分項系數YQ=1.20,

結構系數為丫產1.2。

縱向計算中的荷載一般按勻布荷載考慮，涉及槽身重力(欄桿等小量集中荷載也

換算為勻布的)、槽中水體的重力、車道荷載及人群荷載。其中槽身自重、水重為永久

荷載，而車道荷載、人群荷載為可變荷載。

槽身自重：

標準值：gik=YoYVi=0.9X25X(0.3X5+0.2X2X2+0.2X2.5+0.2X0.3+0.IX

0.1+20.4X0.2+0.025X2+0.102X2)=72.09(kN/m)

設計值：gi=YG.gik=l.05X72.09=75.69(kN/m)

水重：標準值：g2k二Yo巾yVkO.9X9.81%(1.6X2.7-0.1X0.1-0.4X0.2)

=37.35(kN/m)

設計值：g2=YG.g2k=1.05X37.35=39,22(kN/m)

車輛荷載：

集中荷載標準值：pk=140X2=280kN

設計值：p=L2X280=336kN

人群荷載：標準值：qk=3.0(kN/m)

設計值：q=1.2X3=3.6(kN/m)

(2)內力計算

可按梁理論計算，沿渡槽水流方向按簡支或雙懸臂梁計算應力及內力:

lo=8500

圖2—2

槽身縱向計算簡圖(單位：cm)

計算長度l=ln+a=6.9+0.8=7.7(m)

1=1.05L=l.05X6.9=7.245(m)

所以計算長度取為7.25m

2

跨中彎矩設計值為M=yoi|)X(gl+gl+q)I+-P1

2

1..1

=0.9X1,OX-XH8.6X7.25“+—X336X7.25

82

-1898.5(kN.m)

跨端剪力設計值Qnax=Y3xL(q+g]+g2)1+1.2P

2

二0.9X1.0義-X118.6X7.25+1.2X336=797.42(kN)

2

(3)正截面的配筋計算

對于簡支梁式槽身的跨中部分底板處在受拉區(qū)，故在強度計算中不考慮底板的作

用，但在抗裂驗算中，只要底板與側墻的接合能保證整體受力，就必須按翼緣寬度的規(guī)

定計入部分或所有底板的作用。

不考慮底板與牛腿的抗彎作用，將渡槽簡化為h=2.3m、b=0.4nl的矩形梁進行配筋。

考慮雙筋，a=0.08,ho=2.3-0.08=2.22(m),rd=1.2o

11X

M<__[fcbx[h^--)](2—1)

YdYd2

fcbx=fyAs(2—2)

式中M一—彎矩設計值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應組合計算，并考慮結構重要性

系數丫。及設計狀況系數中在內；

M——截面極限彎矩值；

Y11----結構系數,Y(1-1.20；

fc一一混凝土軸心抗壓強度設計值，混凝十選用C25,則

b一一矩形截面寬度；

x一一混凝土受壓區(qū)計算高度；

ho——截面有效高度;

鋼筋抗拉強度設計值;

As一一受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積;

將&二x/h。代入式（2—4）、（2—5）,并令Qs;&(1-0.5&)，則有

1°

Mw一(a)(2—3)

Yd

fcCbho=fyAs(2—4)

&(2—5)

根據以上各式，計算側墻的鋼筋面積如下:

YM1.2x1898.5xlO6

a=--d---------------------7~0.0942

2

fcbhl12.5x400x2200

4=1-J1-2as,=0.。98〈5=0.544

f.bh_12.5x0.098x400x2200

A-=(Q=3548("2〃/)

A31()

3548…-

P=——=---------=0.38%>pmin=O.15%

bh0400X2200

選4曲20+6業(yè)25As=1257+2945=4202(mm2)

（4）斜截面強度計算

hh222

已知v=797.42kN,—=—=----=5.55

bb0.4

v<1(0.25/M)

b

4

v<l(0.2/M)f=6

擊(0.25xl2.5x400x2200)

=2291.75(KN)>v=797.42KN

按受力計算不需要配置腹筋，考慮到側墻的豎向受力筋可以起到腹筋作用，但為固

定縱向受力筋位置，仍在兩側配置68@150的封閉箍筋。同時沿墻高布置業(yè)10@150的縱

向鋼筋。

(5)槽身縱向抗裂驗算

受彎構件正截面在即將開裂的瞬間，受拉區(qū)邊沿的應變達成混凝土的極限拉伸值

￡石，最大拉應力達成混凝土抗拉強度儲。鋼筋混凝土構件的抗裂驗算公式如下：

MW丫.八￡隊(2—7)

Y?actftkW0(2—8)

式中acl一一混凝土拉應力極限系數，對荷載效應的短期組合act取為0.85；對荷載效

應的長期組合，act取為0.70；

Wo一一換算截面Ao對受拉邊沿的彈性抵抗距；

yo——換算截面重心軸至受壓邊沿的距離；

Io——換算截面對其重心軸的慣性距;

f.k——混凝土軸心抗拉強度標準值。

混凝土的標號為C25,鋼筋為II級鋼，則Ec=2.8X10N/n)nK

5

Es=2.0X10N/mm"o

根據《水工混凝土結構設計規(guī)范》，選取Ym值。

由bjb>2,hf/h<0.2,查得ym=L40,在ym值附表中指出,根據h值的不同應

對ym值進行修正。

匕=(0.7+—)X1.40=(0.7+3")xl.40=1.19

h2700

11

--p

短期組合的跨中彎矩值Ms882

11

=0.9X1.0X-X118.6X7.25-9+—X336X7.25

82

=1898.5(kN.m)

12

1Qicxin

以",二(W。=1?19X0.85X1.75X°”u=2216(kN.m)>MS

…'k°2700-1250

長期組合的跨中彎矩值(人群荷載的準永久系數P=0)

M=0-9義1X118.6X7.252

OO

=858.67(kN.m)

1Qi5xIO12

九叱)=1.19x0.7xl.75x——=1824>此

Z/Mc,J,k°2700-1250

綜合上述計算可知，槽身縱向符合抗裂規(guī)定。

3.槽身橫向內力計算及配筋計算

由于在設計中選用了加肋的矩形槽，所以橫向計算時沿槽長取肋間距長度上的槽

身進行分析〈作用于單位長脫離體上的荷載除q（自重力加水的重力）外，，兩側尚有

剪力孰及Q2,其差值△Q與荷載q維持平衡。AQ在截面上的分布沿高度呈拋物線形，

方向向上，它絕大部分分布在兩邊的側墻截面上。工程設計中一般不考慮底板截面上的

剪力。

I]11111111111111111111111

（1）上（2）3⑶

<>

<>

<-->

->

針->

———>

3X11111111

（5）6

圖3—1槽身橫向計算計算簡圖

側墻與底板均按四邊固定支承板設計，計算條件為滿槽水。

圖3—1中L為肋間距，q1為作用于側墻底部的水壓力，q2為底板的重力與按滿槽

水計算的槽內水壓力之和，根據條件可得

（3—1）

%=汝+Yhs(3—2)

以上各式中丫——水的重度；

Yh一—鋼筋混凝土的重度;

S一一底板厚度。

2“18耐^~87X與92

4)6)

-12.982.23

-14.930.28

(5)12.65&期

圖：結構彎距圖

圖：結構剪力圖

結構計算成果表

AB跨中BABC跨中CBCD跨中DCDA跨中

彎距

-14.9312.650.280.282.232.92-5.8618.05107.87-23.99-0.1

(KN.in)

剪力KN36.83033.678.546.1-15.46136.569.49143.29-3.08-6.1

⑴底板的結構計算

按照底板中部彎矩配筋，采用c25位，fcm=12.5N/mni根據《水工鋼筋混凝土結構》,

板厚200nm1,受力鋼筋間距取為100mm,具體配筋計算如下：

a=a'=30mm,ho=2OO-3O=170mm,取單寬計算b=1000mm

選用I級鋼筋，則fc=210Wmm2,計算彎矩最大位置的配筋量：

Mx=14.93kN.m,N=36.83KN時,

19

Ya

fc€bho=fyAs

根據以上各式，計算底板的鋼筋面積如下:

yM1.2xl4.93xl06

ct---d---——---------------；—0.057

2

f(.bhl12.5x1000x170

J=l-J1-2&=0.06嶼,=0.544

〃九_12.5x0.061x1000x170

A.=617.3(m/7i2)

fy210

A617.3

p=——=-----=0.36%>pni?=0.15%

bh。170x1000

2

選①1()@125As=628(mm)

⑵渡槽上頂邊及懸挑部分的結構計算

渡槽頂部兩側壁水三挑出1.25%并在順行車方向每個兩米設立一加勁肋，維持懸

挑板側向穩(wěn)定，頂壁厚30cmo按照懸臂根部最大彎矩計算配筋，采用c25位，

fcm=12.5N/mm根據《水工鋼筋混凝土結構》,板厚300mln,受力鋼筋間距取為100mm,

具體配筋計算如下：

a=a'=30mm,ho=3OO-4O=26Omm,取單寬計算b=1000mm

選用II級鋼筋，則fc=310N/mm2,計算彎矩最大位置的配筋量：

Mx-131.86kN.m,N-143.29KN時，

1°

Yd

fcgbho=fyAs

WWW

根據以上各式，計算鋼筋面積如下:

6

ydM_1.2xl3L86xlQ

%=2=0.187

f(.bhl-12.5x1000x260

J=l-Jl-24=0.209〈就=0.544

__12.5x0.209x1000x260

A.=--------=----------------------------------=2191(/??/n2)

選曲20@140As=2244(nun?)

(3)側墻的結構計算

由于側墻的受力為不均勻荷載，故按最大值的勻布荷載進行配筋，其結臭更安全。

①側墻與肋所構成的T形梁的配筋計算

由于側墻與肋所構成的T形截面梁，翼緣受拉不考慮其抗彎作用，故可簡化成矩形

進行配筋計算。

不考慮縱向彎矩的影響。

內力組合:NLx=-14.93kN.m,N=-292.67kN

計算n值：

M14.93xlO6“0h850

金=—=-----------r=58.3/?7/7i>—=-----=2nXo〃vn

N292.67xl033030

故取偏心距為實際值eo=58.3mmo

尸0.50.5x12.5x850x2(X)的,…

/=--f匕c￡——bh=---------------------=2o、t，取工尸1.0

1.2x292670

心＜15,.?4=1.0

h-

〃式"2,18101600.

//一1十------------=1H--------X-----X(-------/=1.035

140M/圖140058850

判斷大小偏心，由于Heo=l.035X58.3=60mm<0.3ho=O.3X810=243mm

所以，按小偏心受壓構件計算。

e=r/e。+g—。=60+-40=445(m/??)

按最小配筋率計算As,pnin=0.2%,所以

As=pminbho=O.2%X200X810=324(mm2)

選

用2△IP=fEI

2

x.q/Mxg〃-x?)+('qxlxhlh-A70//2-xi%//%)

1

16,

兀Ne-fyA,(%-儲)As=402mm'

%

fc灰

1.2x292670x541-310x167x(410-40)八…。

------------------------------；-------------=().0132

12.5x200x4102

J=l-Jl-2a"=1-71-2x0.0132=0.0134<短=0.544

x==0.0134x410=5.5mm<2a—80m/??

450

丫破1.2x292670x(356-+40)

A

'fy5°—a')310x(410-40)

<夕min"。

選用2610,A?=157mm2

斜截面受剪承載力計算：

—(0..25)=—x0.25x12.5x200x810=373.541kN>V=24.MN

YdL2

故截面尺寸滿足抗剪規(guī)定。

102

一(「7/例o)+0?°7N

Yd4+L5

102

=一x——x12.5x200x810+0.07x294630>V=14.582N

1.21.4+1.5

故可不進行斜截面受剪承載力計算，而按構造規(guī)定配置箍筋選e6@200鋼筋

抗裂驗算：

一般情況需按荷載效應的短期組合及長期組合分別驗算，本設計由于是粗略計算，

且可變荷載非常小，故只按荷載效應的長期組合進行抗裂驗算?？沽蜒菟愕膶ο鬄門

242

形截面梁?；緮祿?Erf.OXIOWmm,Ec=2.0X10N/mm,形=1.7梁/mm；yd=l.75,

ast=0.7o具體計算如下：

換算截面面積

Ao=bh+(bfb)bf+aiAs+aEAS'

=200X850+(2023-200)X200+也(226+402)

2.8xl04

=454485.7(mm2)

換算截面的重心至受拉邊沿的距離

hylbf(h-y°)3(bf—b)(h—y「hf)3

In=---+----------------：---------------：---

°333

+蜘(即￡西的夕華<明用%[/也)+%4'儲

山200l324.53?20()6乂(855324.5,1800(850—324.5—200)3

~3~~；+3°3

--X50+1800x200x(85()-100)4-—x(402x810+226x40)

_______22.8

―454485.7

=324.5(〃2M

+；x[402x(810-324.5)2+226x(324.5-4O)2]

=(mm1)

換算截面對其重心的慣性矩

8552541087

1.75x0.7x454485.7x

850-324.5

8552541087

，oA)—w。443.3x454485.7-

850-324.5

=489.2(KV)>N1=162.2kN

通過以上的驗算可知，側墻肋的配筋滿足抗裂規(guī)定。

②底板與肋所構成的T形截面梁的結構計算

根據底板的內力圖，選取兩組內力按偏心受拉構件進行結構計算。

第一組內力組合：M=14.93kN.m,N=8.54kN.m

由于底板與肋所構成的T形截面梁，翼緣受拉不起抵抗彎矩的作用，故可簡化成矩

形截面進行配筋計算。

lo/h=23OO4-400=5.75<8,故不需考慮縱向彎曲的影響。

M14930h400認口-、u匚…

e=——=--------=1304mm>一=-----=113O.3omm，故取偏心距eo=704mm

nN8.543030

取"=1?0。

乙=1.15-0.01-^=1.0925

h

11302300

77=1+----------------(/。/力)2或△=1+——X—XX1.0925=1.0132

14O0(eo///o)°.1400704400

判斷大小偏心，由于neo=l.心32X1304=713.3（mm）,所以按大偏心受拉構件計算

配筋。

計算AJ及As：

h400

e=r/e0+——6/=713.34-F-40=873.3(陽〃?)

對于II級鋼筋，asb=0.396

J_yNe-fhl^_1.2x8540x873.3-12.5x200x3602

A0=d；c=-<0

刀（%-優(yōu)）310(360-40)

A(%一")

ast

1.2x8540x873.3-310x157x(360-40)

=0.031

12.5x200x3602

選用2@J0,As=157nimJo（偏心受拉構件根據《水工鋼筋混凝土結構》不需考慮Pi

的限制。

自二1-J1_24=0.031?=0.544

.fcbh()12.5x().031x400x20().

A、=——-=----------------------=1(XX〃2〃廠2)

sfy310

A

p=—=-----------=0.19%>P=0.15%

bh0360x200rain

選用2曲8,As=101(mm2)

第二組內力組合：M=12.65kN.m,N=8.54kN

在此組內力組合作用下，肋的外側受拉，所以必須通過配筋計算來保證肋外側的受

拉強度。計算截面為T形,受拉翼緣寬度bj=2023mm,高度hJ=200mm,肋寬b=200mm,

肋高h=400mm<>

M7460h

e--=------=305.7(mm)>一,故按大偏心計算。

0N24.430

2

bh'hf

_—^bf-b)hf(h-^)

y-7f

bh4-(bf-b)hf

200x4002

----------+(2000-200)x200x(400-100)

=281.8(〃〃%)

200x400+(2000-200)x200

e=e0+y-a=484.9+281.8-40=726.7(+、)

重心軸到受拉邊沿的距離為

對于【【級鋼筋，ast=0.396

，YdNe-fc[^xlbh-+(hf-b)hf(/?0-f)]

A=___________________________________j

、f：(〃o-儲)

1.2x8540x726.7—12.5x2.396x2000x40()2

―310x(360-40)

(2000-200)x400x(360-40)

310x(360-40)

<0

故按第一組內力組合求得的AEOlmni?滿足第二組內力組合的配筋規(guī)定，所以AJ

=157mm\同理可得，第一組內力組合的AJ=157nrf亦滿足第二組內力組合A,的規(guī)定。

抗裂驗算：

5J2

已知：Es=2.OX10N/mm,Es=2.8Xftk=l.TSN/mm,ym=l.75,cct=0.7,

換算截面面積Ao=bh+(bf-b)hf+a向+a小」

2.OxlO5

=200X400+(2023-200)X200+--------X(157+101)

2.8xlO4

=375428.57(mm2)

2

bhhf，

十(bf—b)h,(Il—彳)+%△%+%Asci

~T

>o=4

^^^-+1800x200x(400-100)+^x(101x3604-157x40)

-375428.57

=264.0(〃〃〃)

換算截面的重心到受壓邊沿的距高

換算截面對其重心的慣性矩

33

_byl