渡槽课程设计计算书

其中 HRB400 钢筋强度设计值 =f =360N/mm2,弹性模量 = N/mm2 .HRB300 钢筋强度设计值 =f =270N/mm2.
混
轴心抗压
轴心抗拉
凝
土
弹性
强
标准
设计
标准
设计
模量
度
值 fck
值 fc
值 fck
值 fc
Ec
等
级
C25
×104
6. 使用要求： =
=l0/600
7. 采用水工混凝土结构设计规范 SL-191-2008
=
（4-4）
式中：W0--为基本风压值，根据资料取 35kg/m2（即 m2）；
μs--为风载体形系数，本渡槽为矩形槽身，H/B=4=，根据《渡槽》① 中的表 1-6 可查得空槽时取，满槽时取；
μz--为风压高度系数，因为槽身的迎风面距地面约 5m，参考《渡槽》 中的表 1-5 可近似取其值为
μt--为地形、地理条件系数，此处取,；
式中 Q——为渡槽的过水流量（m3/s） A——过水断面面积（m2） C——谢才系数 R——水力半径（m） X——湿周（m） i-为槽底比降 n-为槽身糙率，钢筋混凝土槽身可取 n= A=b h=2 =6m2 X=b+2h=3+2 2=7m
R= = =
C= =
I= =
=1/1495 取 1/1200
荷载类型
1、侧墙重 (一侧)
槽身荷载计算：（单位：G－KN；g－KN/m）
标准值
设计值
计算式
大小
大小
g1k 250.22.5+0.150.52.35
垂直方向 2、人行板 重
（一侧） 垂直流方向
沿水流方向
3、底板重
g11k 16.91 g2k 25 0.8 0.125
g21k 2 .5/
g22k 2.5
1.2
16.07103 2140 360 （270－30）
477mm2
<ρminbh0
故配筋 12@200（565mm2） 底板限裂计算：
标准荷载效应弯矩值 MK=M/ = es=+a+e0=++= 对于偏拉构件钢筋应力：
=
=
有效配筋率计算：
==
=＜ 取
=213 N/
= 30+c+ ） 偏拉构件其中 取，
=
ρ=
选配 12@200（
）
沿墙方向配置Φ 8@200 构造筋 抗裂验算：
受弯构件正截面在即将开裂的瞬间，受拉区边缘的应变达到混凝土的极 限拉伸值max ，最大拉应力达到混凝土轴心抗拉强度 ft 。钢筋混凝土构件的抗 裂验算公式如下：
式中
ห้องสมุดไป่ตู้
M k m ct ftkW0
Mk ——由荷载标准值按荷载效应组合计算的弯矩值。 αct——混凝土拉应力限制系数，对标准荷载效应组合，αct 取为
1704 106 1.710.851.78
270 137
33.1KN m
Mk 需进
行槽身横向限裂验算。
标准荷载效应弯矩值 MK=M/ =
对于受弯构件钢筋应力：
=
=
=
有效配筋率计算：
==
=＜ 取
= 30+c+ ） 受弯构件其中 取，
=
（25 30+ ）=＜，故抗裂符合设计要求。
底板计算
底板配筋计算： 最不利工况为半槽水深时，a=a′=30mm N=
）=＜，故抗裂符合设计要求。
其中αE= Ec=
ρ
Bs=+
抗弯刚度：B= Bs=
挠度 f=
S为
与荷载形式，支承条件有关系数，此处 S 取
l0 为梁的计算跨度，带入数据得：
=15<flim=l0/600=满足要求。
排架设计 排架形式及尺寸的选择
采用 C25 混凝土，H=5m，B=，排架短边 =，长边 =，h 横梁梁高 =， 梁宽 =，牛腿 h=，牛腿处倾角 θ= ，牛腿长度 c=。
βz--为风振系数，其值由自振周期 T1 决定，T1 由下式（4-5）计算：
=
(4-5)
式中：H--为槽身重心至地面高度（m） M--为搁置于排架顶部的槽身质量(空槽情况)或槽身及槽中满槽水 的总质量（kg），此处 βz 取 E--为排架材料的弹性模量（N/m2），近似取 C25 混凝土的弹性模量 ×1010N/m2； J--为排架横截面的惯性矩（m4）4； A--为排架的横截面面积（m2）； ρ--为排架材料的密度（kg/m3），取钢筋混凝土密度×103kg/m3；由 此可计算出自振周期：
g3k 2530.3 20.60.6 0.15
垂直流方向
g31k 36.75 / 3
沿水流方向
g32k 36.75
4、人群重
q4k 2.51.0 1.0
3
（一侧） 垂直流方向 沿水流方向
5、栏杆重 （一侧） 垂直流方向 沿水流方向 6、校核水重 垂直流方向 沿水流方向 7、设计水重 垂直流方向 沿水流方向 8、施工荷载
y0 ——换算截面重心轴至受压边缘的距离； I0 ——换算截面对其重心轴的惯性距； 混凝土的标号为 C25,钢筋为 HRB400，则 Ec 2.8104 N / mm2 ， Es 2.0 105 N / mm2 。
αE= Ec= 似计算：
ρ=AS/bh0=
y0=+αEρ)h=+×× ×270=137mm
设计水深的流速 V= =C =s
对于混凝土；Q=1m/s~10m/s 时，不冲刷流速 V’=8 m/s
不淤积流速 V′= m/s ~ m/s
综上 V〞 V Vˊ
流速满足要求。
安全加高Δh=,则 Q 加大=VBHC= m3/s 加大流量系数为符合规范，故满足设计要求。
槽身设计
参考已建工程，初定槽身结构尺寸如下所示，，每跨长度选定 15m，支 撑结构选取简支梁式，按简支梁结构进行计算。
该截面上的剪力设计值 V=×=<(Vsb+VC)/K =585KN 不需要弯起第二排。
纵向限裂计算：
标准荷载效应弯矩值 MK=M/ =对于受弯构件钢筋应力：
==
=
有效配筋率计算：
==
=＜ 取
= 30+c+ ） 受弯构件其中 取，
=
（25 30+
构件变形计算：
抗弯刚度 Bs=+αeρ)Ecbh03 =AS/bh0=2680/(270×2730)
渡槽设计任务书
设计资料
1. 槽身为等跨简支矩形槽，跨长 15m. 2. 槽内径尺寸：b h= 流量：Q=10m3/s,设计水深：hd= 加大水深： hc= 3. 槽顶外侧设宽人行道，人行道外侧设高栏杆 4. 排架为单层门型钢架，立柱高度本跨可按计算 5. 建筑材料参数值：本设计受力筋采用 HRB400（ ）箍筋采用 HPB300（Φ），
=
水
+(g31+
B2/8
=+ 判断大小偏心
e0=M/N==>=
属于大偏压构件，e′=′+e0=
As'
KNe
b (1 0.5b )h02bfc
f
' y
(h0
a')
1.216.07 10001900－0.343 2702 1000 11.9
360 （270－30）
0
按最小配筋率配，选配 AS′为 12@200 （565mm2）
排架荷载计算
、槽壳自重
排架布置图
=×2+×2+×25×××+3×2+×2= ， =×15=
满槽水重
满槽水深时值水重设计值（h=） =×=
排架自重
经计算排架的自重 =（×××25×2+×××25+×××25×2）×=
风荷载计算
A、作用于槽身的横向风压力
作用于槽身的风荷载强度标准值按下列公式（4-4）计算：
=
（25 30+ ）=＜，故抗裂符合设计要求。
渡槽纵向
纵向承载力计算时可取矩形截面简支梁计算，取对称结构计算，荷载全 取荷载的一半，满槽水时为最不利工况，如图所示
纵向横截面简化图
纵向纵截面简化图
L=15m,每边支座宽取 50cm，Ln=15-2×=14m,L0=× Ln= 纵向抗弯计算： a 取 70mm,则 h0=h-a=2800-70=2730mm M=（g1+g22+g 底板/2+q42+g52+q62/2）l02/8 =++×25×××+3++2)×
）、排架和基础（2#
图 420mm
）各一张
渡槽计算书
水力计算及尺寸拟定
渠道断面水力计算
由已知资料可知此渡槽设计流量 Q 设=10 m3/s 渠道断面取 m=1，n=。按 照明渠均匀流计算，根据公式
Q AC Ri
A (b mh)h X b 2h 1 m2
C
1
1
R6
n
R
A
b 2h 1 m2
作为单筋矩形截面采用近
I0=+αEρ)bh3
=+×××1000× 2703=1704×106mm4
根据《水工混凝土结构设计规范》，选取值γm。
γm=，在γm 值附表中指出，根据 h 值的不同应对γm 值进行修正。
修正系数取, γm=
MK= m ct
ftk w0
m ct
ftk
I0 h y0
3 3
20
24
垂直流方向
q81k 4 1
沿水流方向
q82k 4 5
渡槽横向计算（单宽 1m）
人行板计算
横向抗弯计算： 计算简图如下
4
20
24
施工状况为最不利工况，人行悬臂板当作一端固定悬臂梁，初估为单 筋截面，c=25mm a=30mm h0=h-a=125-30=95mm
=
ρ= 选用 Φ 8@200
h w/b=
VC==
故需按计算确定腹筋。
截面尺寸满
因为 KV- VC=ASbfy
即 ASb=（KV- VC）/( fy )=×1000/(360 )=183mm2
为了改善抗剪，由纵筋弯起 2 25（982mm2）满足设计第一排弯起钢筋 的起弯点离支座边缘的距离为 s1+h-a-a′,其中 s1=100mm<smax,a′ =35mm,a=70mm, s1+h-a-a′= 100+2800-70-35=2795mm
ftk ——混凝土轴心抗拉强度标准值；钢筋 ftk= N/mm2 A0 ——换算截面面积， A0 Ac E As ，其中 E 为刚弹性模量与混凝土弹性模
量之比，既E Es / Ec ； As 为钢筋截面面积，由承载力计算确定； Ac 为混凝土截面面积。 W0——换算截面 A0 对受拉边缘的弹性抵抗距；
本设计中槽身横断面采用的是矩形取侧墙厚度 t 上=200mm 和 t 下 350mm， 侧墙高为 H=，底板地面高于侧墙底缘，以减少底板的拉应力，底板厚度为 30mm，侧墙和底板的连接处加设角度为 45 的贴角。根据前面计算结果，槽 内净宽 B=，高 H=。具体结构尺寸如图所示。
槽身横断面图
槽身纵断面图 槽身结构尺寸图（单位：mm）
横向受剪承载力计算：
V=G51+
l0=+
选配 8@150（ =
）分布钢筋
截面尺寸验算 h w=h0=95mm 要求
截面抗剪腹筋计算： VC== . = 故无需按计算确定腹筋。
侧墙计算
h w/b=
截面尺寸满足
将侧墙简化为一端固支悬臂梁，由于单宽截面风荷载较小，忽略不计， 如图
校核水深时为最不利状况，初估为单筋截面 c=25mm,a=30mm,h0=h-a=270-30=240mm
s
KNe
f
' y
As'
(h0
bh02 fc
a')
1.2
16.07
1000 1900－360 550 1000 2702 11.9
（270－30）
0
说明按所选 ASˊ进行计算就不需要混凝土承担任何内力了，这意味着实 际上 ASˊ的应力不会达到屈服强度，所以按 x<2aˊ计算 AS
As
KNe f y (h0 a' )
荷载计算 该渡槽级别为 2 级，结构安全级别为Ⅱ级水工建筑物，采用 C25 混凝土。
结构重要系数 rd 1.0 ，设计状况系数 1.0 ，承载能力极限状态使得结构系 数 rd 1.20 ，永久荷载分项系数 rG 1.05 ，可变荷载分项系数 rQ 1.20 。
纵向计算中的荷载一般按均布荷载考虑，包括槽身重力（拉杆等是少量 集中荷载也换算为均布荷载）、槽中水体的重力及人群荷载，其中槽身自重 为永久荷载，水重、人群荷载为可变荷载。
q41k 2.51.0 q42k 2.51.0 g5k 1.51.0
G51k 1.5 g52k 1.5 q6k 9.8 2.5 31 q61k 9.8 2.51 q62k 9.8 2.5 3 q7k 9.81.0 2.5 3 q71k 9.81.0 2 q72k 9.8 3.0 2 q8k 4 51
8. 荷载 钢筋混凝土重度：25 KN/m3
人行道人群荷载： KN/m2
栏杆重： KN/m
施工荷载：4 KN/m2
基本风压：w0= KN/m2
地基承载力特征值：fak=200 KN/m2
基础埋深：
抗震设计基本烈度：6 度
设计要求
设计计算书一份，包括计算依据资料、计算简图、计算过程、计算的最
终成果。图纸一份，包括槽身（1#图，594mm
=
配给侧墙，底板配 8@250（802 ）
其中 AS/4 配给底板，3AS/4
侧墙配 4 20+2 25（
）,构造钢筋配Φ8@200.
纵向受剪承载力计算： V= （g1+g22+g 底板/2+q42+g52+q62/2）ln=557KN
截面尺寸验算 h w=h0=2730mm 足要求
截面抗剪腹筋计算：