渡槽箱形梁结构计算书(11.18)

渡槽箱形梁结构计算书(11.18)

一、槽身纵向内力计算及配筋计算

根据支承形式，跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同，槽身应力状态与计算方法也不同，对于梁式渡槽的槽身，跨宽比、跨高比一般都比较大，故可以按梁理论计算。槽身纵向按正常过水高程计算（本渡槽设计水位高程取60cm）。

图1—1 槽身横断面型式（单位：mm）

1、荷载计算

根据设计拟定，渡槽的设计标准为5级，使用年限50年所以渡槽的安全级别Ⅲ级，

则安全系数为γ

=0.9（DL-T 5057 -2009规范），C30混凝土重度为γ=25kN/m3（根据水工混凝土结构设计规范DL-T 5057-2009：6.1.7条），正常运行期为持久状况，其设计状况

系数为ψ=1.0，荷载分项系数为：永久荷载分项系数γ

G =1.05，可变荷载分项系数γ

Q

=1.20

（《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5057 -1997规范）），结构系数为γ

d

=1.2（DL-T 5057 -2009规范）。

纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重力（栏杆等小量集中荷载也换算为匀布的）、槽中水体的重力及人群荷载。其中槽身自重、水重为永久荷载，而人群荷载

为可变荷载。

（1）槽身自重：

标准值：G

1k =γ

ψγ（V

1

+2V

2

+V

3

)=0.9×1×25×(0.15×

2.3+0.7×0.25×2+1.4×0.2)=21.94（kN/m）

设计值：G

1=γ

G

×g

1k

=1.05×21.94=23.04（kN/m）

（a ）面板自重

设计值：g 1=γG γ0ψγV 1=1.05×0.9×1×25×(0.15×2.3)=8.15（kN/m ） （b ）腹板自重

设计值：g 2=γG γ0ψγ2V 2=1.05×0.9×1×25×(0.25×0.7)×2=8.27（kN/m ） （c ）底板自重

设计值：g 3=γG γ0ψγV 3=1.05×0.9×1×25×(1.4×0.2)=6.62（kN/m ）

（2）水重：标准值：G 2k =γ0ψγV 4=0.9×9.81×1×（0.6×0.9）=4.77（kN/m ）

设计值：G 2=γG ×g 2k =1.05×4.77=5.01（kN/m ）

（3）栏杆荷载：

本设计采用大理石栏杆，大理石的容重γ1=28kN/m3，缘石采用C30 混凝土预制，C25混凝土重度为γ=25kN/m 3

。

标准值：G 3k =γ0ψγ1V 5+γ0ψγV 6=0.9×1×28×2×｛(0.5×0.16×0.16×5÷

10)+0.8×0.16｝+0.9×1×25×2×(0.16×0.3)=8.92（kN/m ）

设计值： G 3=γG ×g 2k =1.05×8.92=9.37（kN/m ）

根据《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98) 规范要求：桥上人行道 栏杆时，作用在栏杆扶手上的活载，竖向荷载采用1.2kN/m ；水平向外 荷载采用1.0kN/m 。两者分别考虑，不得同时作用。 标准值： Q 栏杆竖向=1.2（kN/m ）

设计值： Q 1=1.2×1.2=1.44（kN/m ）

（4）人群荷载：

根据《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98) 规范要求：梁、桁、拱及其他大跨结构的人群荷载w ，可按下列公式计算，且ω值在任何情况下不得小于2．4kPa 。

当跨径或加载长度l ＜20m 时：

20

205.4p

ωω-⨯

=

式中：ω—单位面积上的人群荷载（kPa ）； l —加载长度（m ），本设计中跨径为10m ；

p ω—单边人行道宽度(m)；在专用非机动车桥上时宜取1/2桥宽， 当1/2桥宽大于4m 时应按4m 计，本设计宽度为2.3m 。

kPa 24.420

23

.2205.4=-

⨯

=ω 标准值： Q 1k =4.24×1.0=4.24（kN/m ）

设计值： Q 3=1.2×4.24=5.09（kN/m ）

2、内力计算

可按梁理论计算，沿渡槽水流方向按简支或双悬臂梁计算应力及内力：

图1—2 槽身纵向计算简图及荷载图（单位：mm ）

计算长度l=l n +a=8.8+0.6=9.4（m ） l=1.05l n =1.05×8.8=9.24(m) 所以计算长度取为9.24m

跨中弯矩设计值为 M=8

1

×（q 1+q 2+G 2+G 3+Q 1+Q 3）l 2 图1—3 剪力图及弯矩

图

=8

1

×43.95×9.242

=469.04（kN.m ）

跨端剪力设计值 V=2

1

（q 1+q 2+G 2+G 3+Q 1+Q 3）l =

2

1

×43.95×9.24=203.05（kN ） 3、正截面的配筋计算

将渡槽简化为h=1.05m 、b=1.4m 的I 形梁进行配筋,采用C25混凝土及HRB400钢筋。该底板处于露天且长期处于水环境（二类环境条件），根据《水工混凝土结构设计规范28DL-T 5057-2009》规范要求，钢筋混凝土保护层厚度为c=35mm ，估计受拉钢筋要排成两层，所以c=70mm,,估计钢筋直径d=20mm ，考虑双筋，a=c+1/2d=45mm ，h 0=1050-80=970mm ，r d =1.2。

（2—1）

（2—2）

式中 M ——弯矩设计值，按承载能力极限状态荷载效应组合计算，并考虑结构重要性系

数γ0及设计状况系数ψ在内；

M u ——截面极限弯矩值；

γ————γ=γd ×γ0×ψ,γ=1.2×0.9×1=1.08；K=1.15（承载力安全系数） f c ——混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土选用C25，则f c =11.9N/mm ； b ——截面宽度；

x ——混凝土受压区计算高度； h 0——截面有效高度；

f y ——钢筋抗拉强度设计值，选用HRB4000，则f y =360N/mm ²； A s ——受拉区纵向钢筋截面面积；

——I 形截面受压区的翼缘计算宽度； )

2

()()2('

0''0f f f c c h h h b b f x

h bx f M --+-≤'

'0)(f f c c s y h b b f b h f A f -+≤ξ'

f b