渡槽课程设计 三峡大学版

不带横杆的矩形渡槽结构计算：

1. 槽身横向计算：沿纵向取单位长度1 m 槽身为脱离体进行计算，计算简图如图1所示。

图1.槽身横向计算简图

作用于所切取的单位长度脱离体上的荷载q 等于水重、人群荷载及槽身自重之和，除此之外，在脱离体两个侧面作用着剪力1Q 和2Q ，并由1Q 和2Q 的差值Q ∆与竖向力q 保持平衡，即q Q Q Q =-=∆21。

（1）人行道板计算

人行道板为一支承在侧墙上的悬臂板，计算跨长为mm a 100020012001=-=，承受的均布荷载1q 等于人群荷载加板的自重。人行道板承受的最大弯矩为：

m kN a g q a q M k G k Q ⋅-=⨯+⨯⨯-=+-=-= 3.11)5.21.0531.2(5.02

121212110）（γγ mm a 30=； =-=a h h 0100-30=70mm ；

0.0793*******.6103.111.226

20

=⨯⨯⨯⨯==bh f KM c s α 468.085.00.0827211=<=--=b s ξαξ

20851300

708270.010009.6mm f h b f A y c s =⨯⨯⨯==ξ 为与侧墙钢筋协调，实配B 025@8,20201mm A =。

（2）侧墙计算

侧墙中最大计算弯矩的截面是侧墙的截面1，该处的水深为2.8m,另外为了截断部分由截面1延伸向上的竖向钢筋，距墙底1.0m 处再选取一计算截面2计算。 在工程实践中，侧墙近似的按受弯构件设计（略去轴向力影响）。侧墙底端的最大弯矩为（弯矩符号以槽壁外侧受拉为正）：

截面1配筋：

m kN a q H M ⋅-=+⨯⨯⨯-=+-=39.73.111.02.8106

12161321131）（）（γ mm a 30=；=-=a h h 0300-30=270mm ；mm b 0100=；

0.056727010009.61039.71.026

20

=⨯⨯⨯⨯==bh f KM c s α 468.085.00.0584211=<=--=b s ξαξ

20504300

2700584.010009.6mm f h b f A y c s =⨯⨯⨯==ξ 取用B 125@10，2628mm A s =。

截面2配筋：

m kN a q H M ⋅-=+-⨯⨯-=+'-=12.833.1112.8106

12161321132））（（）（γ mm a 30=；=-=a h h 0300-30=270mm ；mm b 0100=；

0.018327010009.61012.831.026

20

=⨯⨯⨯⨯==bh f KM c s α 468.085.00.0185211=<=--=b s ξαξ

20160300

2700185.010009.6mm f h b f A y c s =⨯⨯⨯==ξ 取用B 025@8,20201mm A =。

抗裂校核：

计算截面取在拖承（0.2x0.2）顶边截面3处，校核水深=H 2.8-0.2=2.6m 则：

m kN a q H M ⋅-=+⨯⨯-=+'-=32.43.112.6106

12161321133）（）（γ 抗裂安全系数为：

]1.1[41.1104.326301001654.164

22

=>=⨯⨯⨯⨯⨯==f f f k M bh R k γ，满足抗裂要求。 （3）底板计算

底板承受的竖向荷载2q 为水重加上底板自重，底板两端还作用有侧墙传来的弯矩A M 及轴向拉力A N 。

m kN q /9.351.08.2101.05253.012=⨯⨯+⨯⨯⨯= 轴向拉力为：kN H N A 2.398.2105.02

122-=⨯⨯-=-=γ 两端负弯矩为：m kN t N M M A A ⋅-=⨯--=⋅+= 5.58415.02.3939.72

1 计算配筋时，取侧墙边缘（x=0.15m ）处的计算弯矩：

m kN M x Bx q M A x ⋅-=--⨯=+-==83.6385.45)15.015.04.3(2

9.35)(222215.0 ===2.3983.360N M e 940)120302

3002(mm a h mm =-=->，属于大偏心受拉构件。 mm a h e e 2081204092

0=-=+-= 0240

3002701000358.06.98201039.21.0)(2

302

0<⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯='-'-='a h f bh f KNe A y sb c s α 按构造配筋，选用B 025@12,20452mm A =。 027010006.92404523008201039.21.5)(2

3200<⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯='-''-=bh f a h A f KNe c s

y s α 按a x '<2计算s A ，

mm e a h e 6010150304092

0=+-=+'-=' 230577240

3006010102.390.1)(mm a h f e KN A y s =⨯⨯⨯⨯='-'= 选用取用B 025@14,20615mm A =。

抗裂验算：

取x=0.4m 处（拖承边缘）为计算截面

m kN M x ⋅-=--⨯==23.8845.18)4.04.04.3(2

9.3524.0 ]1.1[37.130

102.3954.11023.886301001654.16242

2=>=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=f f f k Nh M bh R k γγ，满足抗裂要求。

跨中截面： 当人行道上没有人群荷载而槽内水深2

B H ≈时，底板跨中的正弯矩将达到最大值 m

23.67kN )15.07.1102

113.11217.11061(4.3)3.0251.057.1101.0(81)2

212161()(8181223222113222⋅=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯=+'+-+=+=t H a q H B t H M B q M c A c γγγγ相应于2B H =

时，底板承受的轴向拉力为： kN H N c 14.452

2

=-=γ 163814.4523.670===N M e )120302

3002(mm a h mm =-=-> 属大偏心受拉构件，经计算，所需钢筋均较底板支座截面为少，为协调起见，参照支座截面的配筋取用：s A ':B 12@250

s A :B 14@250

抗裂校核：

]1.1[49.130

1014.4554.11023.676301001654.16242

2=>=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=f f f k Nh M bh R k γγ，满足抗裂要求。

2. 槽身纵向计算：

荷载与内力：

人群荷载及栏杆：m kN q /2.712.1321=⨯⨯⨯=

人行道面板自重：m kN q /5.0115.222=⨯⨯⨯=

侧墙自重（略去拖承）：m kN q /2.4025)]45.08.2(2

3.02.0[23=⨯++⨯= 底板自重：m kN q /3.23251.33.04=⨯⨯=

校核水深时自重：m kN q /8.86108.21.35=⨯⨯=