混凝土结构：4-1 渡槽槽身横向结构设计
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KM 2 1.25 7.87 10 6 s 0.013 f c bh02 14.3 1000 230 2
1 1 2 s 1 1 2 0.013 0.013
＜0.85ξb=0.468
As f cbh0 14.3 1000 0.013 230 143 mm 2 fy 300
取l0=1.1l=1.1×0.8=0.88m
M=γ0ψ[(g3＋q3)l02/2]=0.9×1.0×[(2.89＋2.4) ×0.882/2]=1.84 kN· m
5）配筋计算（按单筋设计） C20混凝土，fc=10N/mm2,Ⅰ级钢筋，fy=210N/mm2， 取as=30mm,h0=h－as=100－30=70mm
（2）绘制槽身及排架配筋图，并编制钢筋表
6.设计成果 （1）设计计算书一份，包括设计所依据的基本资料、计算 图表、计算过程和结果。 要求内容完整、数据准确、书写整洁。
（2）槽身及排架配筋图，包括结构轮廓尺寸、配筋图、钢
筋表，要求布局适当、图面整洁、字体规范。
设 计 步 骤
槽身横向计算
人行桥设计
尺寸拟定 计算简图 荷载计算 内力计算 配筋计算
②跨中最大正弯矩（发生在水深为槽宽的一半，即H3=
B/2=3.3/2=1.65m，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力N。 1）尺寸拟定
底板厚度应为侧墙厚度的（2/3-1）倍，取底板厚度
h=300mm，宽度取单位宽度b=1000mm。 2）计算简图 计算简图见图5所示，图中，B=3＋0.3=3.3m
短暂状况(满槽水深)
标准值 设计值 人行桥传来弯矩 q5k=γ水bH2=10×1×2.5=25 kN/m q5= γQq5k=1.1×25=27.5 kN/m M桥=1.84 kN· m
4）正截面承载力计算 1-1断面：
M1 1 1 2 q3 H 2 M 桥 26.25 2.5 2 1.96 6 6
KM 1 1.25 29.30 10 6 s 0.035 2 2 f c bh0 14.3 1000 270
1 1 2 s 1 1 2 0.035 0.036
＜0.85ξb=0.468mm2
As f cbh0 14.3 1000 0.036 270 463 mm 2 fy 300
底板计算简图
3）内力计算和配筋计算 支座截面：
N A q3 H 2 / 2 26.25 2.5 / 2 32.81 kN
2 M A q3 H 2 / 6 M 桥 N A h / 2
26.25 2.5 2 / 6 1.96 32.81 0.3 / 2
配筋计算：取as=30mm，h0=h－as=300－30=270mm
KNe s max f c bh02 1.25 32 .81 10 3 920 0.358 14 .3 1000 270 2 As 0 (h0 a ) fy 300 (270 30 )
＞0.0015×1000×270=405mm2 选配钢筋12/14@150（实际钢筋面积As=890 mm2）（上表
面受拉）。
跨中截面内力计算： 底板自重 侧向水压力 标准值 g4k=γ砼bh=25×1×0.3=7.5 kN/m 计算值 g4=g4k=7.5 kN/m 标准值 q4k=γ水bH3=10×1×1.65=16.5 kN/m 计算值 q4=1.15q4k=1.15×16.5=18.98 kN/m
＜ρminbh0 = 0.0015×1000×230 =345 mm2 选配钢筋实配钢筋 选配Φ12@300（实配钢筋面积 As=377mm2）
计算结果见表5–1。
表5–1
截面 厚度h （mm） 弯矩M （kN· m）
侧墙横向配筋计算
计算钢筋面积 （mm2） 实配钢筋面积 （mm2）
1–1
300
29.3
墙底1-1断面及其上x=1m处2-2截面来进行计算。 图示
返回
来自百度文库
3）荷载计算 （因风荷载所引起的内力较侧向水压力、人群荷载等引
起的内力小得多，故这里忽略风荷载的影响）
侧向水压力： 持久状况(正常水深) 标准值 设计值 q4k=γ水bH1=10×1×2=20 kN/m q4= γQq4k=1.2×20=24 kN/m
取As′=ρminbh0=0.0015×1000×270=405mm2 ，实配钢筋 14@300（实际钢筋面积As′=513mm2），则
KNe f y As (h0 a ) 1.25 32.81 10 3 920 300 513 (270 30) s 0.0008 f c bh02 14.3 1000 270 2
＞ρminbh0 = 0.0015×1000×270=405 mm2 选配钢筋12@150（实配钢筋面积As=754mm2）（内侧受 拉）。
2-2截面配筋计算 因侧墙顶部厚度为200mm，侧墙底部厚度为300mm，侧 墙高度为2.5m，2–2截面距底部距离为1m，可以得出2–2截 面处的侧墙厚度为260mm。取as=30mm，h0=h－as=300－ 30=270mm
槽身纵向设计
底 板设 计
尺寸拟定
侧墙设计
尺寸拟定 计算简图 荷载计算 正截面承载力计算 抗裂验算
计算简图
荷载计算 内力计算 正截面受弯承载力计算 斜截面受剪承载力计算 抗裂、变形验算 绘制MR图
计算简图
内力计算 配筋计算 抗裂验算
任务1:槽身横向结构计算
（1）人行桥设计 1）尺寸拟定
按受弯构件计算 取h外=80mm，h内=100mm。
×1000×3003 2.34×109mm4
W0=I0/（h–y0）=2.34×109/（300–152.4）=1.59×107mm3 Mk=27.88 kN· m＜ γmαctftkW0=1.55×0.85×2.01×1.59×107=42.1kN· m 满足抗裂要求。
（3）底板设计 底板为一偏心受拉构件，应按下列两种情况进行配筋计算： ①两端最大负弯矩（发生在最大水深且人行桥上有人群荷载 时）及相应的拉力N；
s
dM
2 f c bh0
1.2 1.84 106 10 1000 70
2
0.0451
1 1 2 s 1 1 2 0.0451 0.0462 b 0.614
f c bh0 10 1000 0.0462 70 As 154 mm 2 fy 210
=27.34+1.96=29.30kN· m 2-2断面：
1 1 3 M 2 1.05 水 b( H 2 x) M 桥 1.05 10 1 (2.5 1) 3 1.96 6 6
=5.91+1.96=7.87 kN· m
1-1截面配筋计算 取as=30mm，h0=h－as=300－30=270mm
＞ρminbh0=0.0015×1000×70=105mm2 选配Φ12@300（实配钢筋面积As=377mm2）
（2）侧墙设计
按受弯构件计算
1）尺寸拟定 取侧墙顶部厚度为h上=200mm（按规范要求 不小于
80mm和l/30 =2950/30 = 98 mm）；
侧墙底部厚度为h下=300mm（要求不小于150mm）；纵向 取单位宽度b=1000 mm。 2）计算简图：按固接于底板上的悬臂板计算见图4。 当侧墙较高时，弯矩M变化较大，为了节约材料，取
463
Ø12@150 （As=754）
2–2
260
7.87
143
Ø12@300 （As=377）
5）抗裂验算 侧墙内侧受拉且处于临水面，应进行抗裂验算。
按荷载标准值计算的弯矩值：
2 2 M k q3 k H 2 / 6 ( g 3 k q1k )l0 / 2 25 2.52 / 6 (2.75 2) 0.88 2 / 2
2.荷 载
（1）荷载标准值：钢筋混凝土重度γ砼=25kN/m3；水的重 度γ水=10 kN/m3 栏杆自重g1k=0.5 kN/m2（折算均布荷载）； 人群荷载q1k=2 kN/m2；风荷载q2k=0.25 kN/m2，施工荷载 q3k=4.0 kN/m2。
（2）荷载分项系数：永久荷载：结构自重荷载分项系数
钢筋与混凝土的弹性模量之比：
αE=Es/Ec =2.0×105 /（3.00×104）=6.67
y0=（0.5+0.425αE ρ）h=（0.5+0.425×6.67×0.0028） ×300=152.4mm I0=（0.0833+0.19αEρ）bh3=（0.0833+0.19×6.67×0.0028）
=26.04+1.84=27.88kN· m 查表得：混凝土拉应力限制系数αct=0.85，HRB335级钢 筋的弹性模量Es=2.0×105N/mm2，C30混凝土的弹性模量 Ec=3.00×104N/mm2。 受拉钢筋的配筋率：ρ=As/（bh0）= 754/（1000×270） =0.0028
槽内水重
标准值 q5k=γ水bH3=10×1×1.65=16.5 kN/m
计算值 q5=1.15q5k=1.15×16.5=18.98 kN/m
跨中内力计算值为：
Nc=q4H3/2=18.98×1.65/2=15.66kN
2 M c ( g 4 q5 ) B 2 / 8 q 4 H 32 / 6 g 3l 0 / 2
γG=1.05；可变荷载：除满槽时水重及水压力荷载分项系数取 γQ=1.10外，其他可变荷载分项系数均取γQ=1.20。
3.材 料 选用C20混凝土，Ⅰ级和Ⅱ级钢筋。 4.使用要求 （1）槽身横向临水面和纵向进行抗裂验算 （2）槽身纵向挠度允许值： [ f ] = l0 /500
5.设计内容 （1）对渡槽槽身进行横向和纵向计算，按照强度、裂缝、 挠度以及构造要求配筋。
支座截面配筋计算： 取a=a′ =30mm，h0=h–a=300–30=270mm e0=MA/NA=34.22/32.81=1.04 m＞h/2–a=0.3/2–0.03=0.12m 属于大偏心受拉构件
e=e0–h/2+a=1040–300/2+30=920mm
设x=0.85ξbh0，对HRB335级钢筋，αsmax=0.358，则
项目四: 渡槽槽身结构设计
任务1: 槽身横向结构计算
任务2: 槽身纵向结构计算
一、设计资料
1.基本资料
某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽，属4级建筑物。 渡槽排架为单层门形刚架，立柱高度为5m，立柱基础采用条
形基础；渡槽槽深为等跨简支矩形槽，跨长L=12m，槽内净
尺寸Bn×Hn=3.0m×2.5m，设计水深H1=2.0m，最大水深 H2=2.5m；槽顶外侧设1m宽人行桥，人行道外侧设1.2m高栏 杆。为减小应力集中，在槽身内转角处及排架立柱与横梁连 接处加设补角（设计时忽略其影响）结构布置图如图1所示。
(7.5 18.98) 3.32 / 8 18.98 1.65 2 / 6 2.75 0.88 2 / 2
2）计算简图
3）荷载计算 板自重及栏杆重： 标准值 g3k=γ砼b＋g1kb=25×1×0.09＋
0.5×1=2.75 kN/m
设计值 g3=γG g3k=1.05×2.75=2.89 kN/m 人群荷载： 标准值 q3k=q1kb=2×1=2 kN/m 设计值 q3=γQ q3k=1.2×2=2.4 kN/m 4）内力计算
1 1 2 s 1 1 2 0.0008 0.0008
x=ξh0 =0.0011×270 =0.3mm＜2a′=60 mm e′ =h/2–a+e0 =300/2–30+1040=1160 mm
KNe 1.25 32 .81 10 3 1160 As 661 mm 2 f y (h0 a ) 300 (270 30 )
1 1 2 s 1 1 2 0.013 0.013
＜0.85ξb=0.468
As f cbh0 14.3 1000 0.013 230 143 mm 2 fy 300
取l0=1.1l=1.1×0.8=0.88m
M=γ0ψ[(g3＋q3)l02/2]=0.9×1.0×[(2.89＋2.4) ×0.882/2]=1.84 kN· m
5）配筋计算（按单筋设计） C20混凝土，fc=10N/mm2,Ⅰ级钢筋，fy=210N/mm2， 取as=30mm,h0=h－as=100－30=70mm
（2）绘制槽身及排架配筋图，并编制钢筋表
6.设计成果 （1）设计计算书一份，包括设计所依据的基本资料、计算 图表、计算过程和结果。 要求内容完整、数据准确、书写整洁。
（2）槽身及排架配筋图，包括结构轮廓尺寸、配筋图、钢
筋表，要求布局适当、图面整洁、字体规范。
设 计 步 骤
槽身横向计算
人行桥设计
尺寸拟定 计算简图 荷载计算 内力计算 配筋计算
②跨中最大正弯矩（发生在水深为槽宽的一半，即H3=
B/2=3.3/2=1.65m，且人行桥上无人群荷载时）及相应的拉力N。 1）尺寸拟定
底板厚度应为侧墙厚度的（2/3-1）倍，取底板厚度
h=300mm，宽度取单位宽度b=1000mm。 2）计算简图 计算简图见图5所示，图中，B=3＋0.3=3.3m
短暂状况(满槽水深)
标准值 设计值 人行桥传来弯矩 q5k=γ水bH2=10×1×2.5=25 kN/m q5= γQq5k=1.1×25=27.5 kN/m M桥=1.84 kN· m
4）正截面承载力计算 1-1断面：
M1 1 1 2 q3 H 2 M 桥 26.25 2.5 2 1.96 6 6
KM 1 1.25 29.30 10 6 s 0.035 2 2 f c bh0 14.3 1000 270
1 1 2 s 1 1 2 0.035 0.036
＜0.85ξb=0.468mm2
As f cbh0 14.3 1000 0.036 270 463 mm 2 fy 300
底板计算简图
3）内力计算和配筋计算 支座截面：
N A q3 H 2 / 2 26.25 2.5 / 2 32.81 kN
2 M A q3 H 2 / 6 M 桥 N A h / 2
26.25 2.5 2 / 6 1.96 32.81 0.3 / 2
配筋计算：取as=30mm，h0=h－as=300－30=270mm
KNe s max f c bh02 1.25 32 .81 10 3 920 0.358 14 .3 1000 270 2 As 0 (h0 a ) fy 300 (270 30 )
＞0.0015×1000×270=405mm2 选配钢筋12/14@150（实际钢筋面积As=890 mm2）（上表
面受拉）。
跨中截面内力计算： 底板自重 侧向水压力 标准值 g4k=γ砼bh=25×1×0.3=7.5 kN/m 计算值 g4=g4k=7.5 kN/m 标准值 q4k=γ水bH3=10×1×1.65=16.5 kN/m 计算值 q4=1.15q4k=1.15×16.5=18.98 kN/m
＜ρminbh0 = 0.0015×1000×230 =345 mm2 选配钢筋实配钢筋 选配Φ12@300（实配钢筋面积 As=377mm2）
计算结果见表5–1。
表5–1
截面 厚度h （mm） 弯矩M （kN· m）
侧墙横向配筋计算
计算钢筋面积 （mm2） 实配钢筋面积 （mm2）
1–1
300
29.3
墙底1-1断面及其上x=1m处2-2截面来进行计算。 图示
返回
来自百度文库
3）荷载计算 （因风荷载所引起的内力较侧向水压力、人群荷载等引
起的内力小得多，故这里忽略风荷载的影响）
侧向水压力： 持久状况(正常水深) 标准值 设计值 q4k=γ水bH1=10×1×2=20 kN/m q4= γQq4k=1.2×20=24 kN/m
取As′=ρminbh0=0.0015×1000×270=405mm2 ，实配钢筋 14@300（实际钢筋面积As′=513mm2），则
KNe f y As (h0 a ) 1.25 32.81 10 3 920 300 513 (270 30) s 0.0008 f c bh02 14.3 1000 270 2
＞ρminbh0 = 0.0015×1000×270=405 mm2 选配钢筋12@150（实配钢筋面积As=754mm2）（内侧受 拉）。
2-2截面配筋计算 因侧墙顶部厚度为200mm，侧墙底部厚度为300mm，侧 墙高度为2.5m，2–2截面距底部距离为1m，可以得出2–2截 面处的侧墙厚度为260mm。取as=30mm，h0=h－as=300－ 30=270mm
槽身纵向设计
底 板设 计
尺寸拟定
侧墙设计
尺寸拟定 计算简图 荷载计算 正截面承载力计算 抗裂验算
计算简图
荷载计算 内力计算 正截面受弯承载力计算 斜截面受剪承载力计算 抗裂、变形验算 绘制MR图
计算简图
内力计算 配筋计算 抗裂验算
任务1:槽身横向结构计算
（1）人行桥设计 1）尺寸拟定
按受弯构件计算 取h外=80mm，h内=100mm。
×1000×3003 2.34×109mm4
W0=I0/（h–y0）=2.34×109/（300–152.4）=1.59×107mm3 Mk=27.88 kN· m＜ γmαctftkW0=1.55×0.85×2.01×1.59×107=42.1kN· m 满足抗裂要求。
（3）底板设计 底板为一偏心受拉构件，应按下列两种情况进行配筋计算： ①两端最大负弯矩（发生在最大水深且人行桥上有人群荷载 时）及相应的拉力N；
s
dM
2 f c bh0
1.2 1.84 106 10 1000 70
2
0.0451
1 1 2 s 1 1 2 0.0451 0.0462 b 0.614
f c bh0 10 1000 0.0462 70 As 154 mm 2 fy 210
=27.34+1.96=29.30kN· m 2-2断面：
1 1 3 M 2 1.05 水 b( H 2 x) M 桥 1.05 10 1 (2.5 1) 3 1.96 6 6
=5.91+1.96=7.87 kN· m
1-1截面配筋计算 取as=30mm，h0=h－as=300－30=270mm
＞ρminbh0=0.0015×1000×70=105mm2 选配Φ12@300（实配钢筋面积As=377mm2）
（2）侧墙设计
按受弯构件计算
1）尺寸拟定 取侧墙顶部厚度为h上=200mm（按规范要求 不小于
80mm和l/30 =2950/30 = 98 mm）；
侧墙底部厚度为h下=300mm（要求不小于150mm）；纵向 取单位宽度b=1000 mm。 2）计算简图：按固接于底板上的悬臂板计算见图4。 当侧墙较高时，弯矩M变化较大，为了节约材料，取
463
Ø12@150 （As=754）
2–2
260
7.87
143
Ø12@300 （As=377）
5）抗裂验算 侧墙内侧受拉且处于临水面，应进行抗裂验算。
按荷载标准值计算的弯矩值：
2 2 M k q3 k H 2 / 6 ( g 3 k q1k )l0 / 2 25 2.52 / 6 (2.75 2) 0.88 2 / 2
2.荷 载
（1）荷载标准值：钢筋混凝土重度γ砼=25kN/m3；水的重 度γ水=10 kN/m3 栏杆自重g1k=0.5 kN/m2（折算均布荷载）； 人群荷载q1k=2 kN/m2；风荷载q2k=0.25 kN/m2，施工荷载 q3k=4.0 kN/m2。
（2）荷载分项系数：永久荷载：结构自重荷载分项系数
钢筋与混凝土的弹性模量之比：
αE=Es/Ec =2.0×105 /（3.00×104）=6.67
y0=（0.5+0.425αE ρ）h=（0.5+0.425×6.67×0.0028） ×300=152.4mm I0=（0.0833+0.19αEρ）bh3=（0.0833+0.19×6.67×0.0028）
=26.04+1.84=27.88kN· m 查表得：混凝土拉应力限制系数αct=0.85，HRB335级钢 筋的弹性模量Es=2.0×105N/mm2，C30混凝土的弹性模量 Ec=3.00×104N/mm2。 受拉钢筋的配筋率：ρ=As/（bh0）= 754/（1000×270） =0.0028
槽内水重
标准值 q5k=γ水bH3=10×1×1.65=16.5 kN/m
计算值 q5=1.15q5k=1.15×16.5=18.98 kN/m
跨中内力计算值为：
Nc=q4H3/2=18.98×1.65/2=15.66kN
2 M c ( g 4 q5 ) B 2 / 8 q 4 H 32 / 6 g 3l 0 / 2
γG=1.05；可变荷载：除满槽时水重及水压力荷载分项系数取 γQ=1.10外，其他可变荷载分项系数均取γQ=1.20。
3.材 料 选用C20混凝土，Ⅰ级和Ⅱ级钢筋。 4.使用要求 （1）槽身横向临水面和纵向进行抗裂验算 （2）槽身纵向挠度允许值： [ f ] = l0 /500
5.设计内容 （1）对渡槽槽身进行横向和纵向计算，按照强度、裂缝、 挠度以及构造要求配筋。
支座截面配筋计算： 取a=a′ =30mm，h0=h–a=300–30=270mm e0=MA/NA=34.22/32.81=1.04 m＞h/2–a=0.3/2–0.03=0.12m 属于大偏心受拉构件
e=e0–h/2+a=1040–300/2+30=920mm
设x=0.85ξbh0，对HRB335级钢筋，αsmax=0.358，则
项目四: 渡槽槽身结构设计
任务1: 槽身横向结构计算
任务2: 槽身纵向结构计算
一、设计资料
1.基本资料
某灌溉渠道上有一钢筋混凝土排架式渡槽，属4级建筑物。 渡槽排架为单层门形刚架，立柱高度为5m，立柱基础采用条
形基础；渡槽槽深为等跨简支矩形槽，跨长L=12m，槽内净
尺寸Bn×Hn=3.0m×2.5m，设计水深H1=2.0m，最大水深 H2=2.5m；槽顶外侧设1m宽人行桥，人行道外侧设1.2m高栏 杆。为减小应力集中，在槽身内转角处及排架立柱与横梁连 接处加设补角（设计时忽略其影响）结构布置图如图1所示。
(7.5 18.98) 3.32 / 8 18.98 1.65 2 / 6 2.75 0.88 2 / 2
2）计算简图
3）荷载计算 板自重及栏杆重： 标准值 g3k=γ砼b＋g1kb=25×1×0.09＋
0.5×1=2.75 kN/m
设计值 g3=γG g3k=1.05×2.75=2.89 kN/m 人群荷载： 标准值 q3k=q1kb=2×1=2 kN/m 设计值 q3=γQ q3k=1.2×2=2.4 kN/m 4）内力计算
1 1 2 s 1 1 2 0.0008 0.0008
x=ξh0 =0.0011×270 =0.3mm＜2a′=60 mm e′ =h/2–a+e0 =300/2–30+1040=1160 mm
KNe 1.25 32 .81 10 3 1160 As 661 mm 2 f y (h0 a ) 300 (270 30 )