U型渡槽结构计算和配筋计算槽壁15cm(a=200)

0.000
kN
设计水深是
水重：
Gw1=
22.980 kN
校核水深是
水重：
Gw２=
26.180 kN
作用于槽身
的均布荷载
为：
设计水深
时：
q设=
3.254 kN/m
校核水深
时：
q校＝
3.354 kN/m
3 槽身纵
向跨中弯
矩，正应
力及总拉
力计算
跨中弯距
设计水深作用
下：M设=q设 l2/8=
26.035 kN.m
1>:计算 槽顶集中 力G0和槽 顶荷载对 直段顶部 中点的力 矩M0
槽顶结构重 力，槽壳顶 部加大部分 的重力及槽 顶人群荷载 之和为：
G0＝
M0=
2>:计算 直段上的 剪力
T1=q*(y1B2/ 2-B3/6) （t+a)/I=
1.237 kN/m 0.169 kN.m/m
0.358 kN/m
T2=q*[ty1(f 2/2Bf+B2/2)t(f3/6B2f/2+B3/3) +(t+a)(y1BB2/2)(fB)]/I=
φ=0 0.169 0.000 0.000 -0.003 0.036 0.260 0.463
0.261799392 0.523598783 设计水深作用下横向弯矩成果表
φ=15
φ=30
0.169 -0.021 -0.021 -0.024 0.053 0.335 0.491
0.169 -0.083 -0.096 -0.079 0.107 0.405 0.423
-0.021
-0.096
-0.056
-0.144
0.017
0.073
0.417
0.503
0.505
0.423
截面弯矩 NG0 Nh Nw Nτ NX1 ∑
0.000
y=0 1.237 0.000 0.000 -0.369 0.000 0.868
0.000
φ=0 1.237 1.000 0.000 -0.933 0.000 1.304
1.2M校＝
σ＝
0.067 <
0.778
RL/KZ=
0.778
斜截面抗裂 验算 σZL＝
RL/Kf= 满足斜截面 抗裂要求
0.116 < 1.680
1.680
三 槽壳 横向内力 计算
沿槽中水流 方向取1.0m 长槽身计算 槽壳的横向 内力 １ 设计水深 时的内力 计算 （１）求 均匀化拉 杆的轴向 力X1
梁法计算
槽身内力
二 槽身
纵向内力
计算
１ 槽壳
横截面几
何力学参
数计算
将槽身截面
分成７块，
求截面重心
轴的位置几
截面惯性矩
分块号
面积Ａi(m2)
1 2 3 4 5 6 7 总计
0.06000000 0.02000000 0.08000000 0.47522750 -0.31812750 0.03800000 0.02400000 0.37910000
-0.180 (m)
0.186 (m)
0.578
(kN/m) 力）
(拉
-0.021
Mw=-γ [0.5*(h12R+ RR02)sinφ(0.5*RR02φ +RR0h1)cos φ +h13/6+RR0h1 ]=
Mτ =qtR4[sinφ -φcosφ+ λ(φ23.1415927 φ+2cosφ +3.1415927 sinφ2)]/2I+TR( 1-cos φ)+0.5*aT1
=
△1τ =qtR6(0.214 β-0.294λ β-0.264λ +0.197)/I+ TR3(0.571β +0.5)+T1aR2 (0.5β 2+1.57β +1)/2
=
X1=-△1p/δ 11=
-0.258 0.191
(m)
(m) 0.719 kN
截面弯矩 MM0 MG0 Mh Mw Mτ MX1 ∑
-0.042
Nτ=qtR3[φcos φ+(13.1415927 λ)sinφ-2 λ(cosφ1)]/2/ITcosφ=
NX1=X1sinφ =
0.150
截面
MM0 MG0 Mh Mw Mτ MX1 ∑
0
y=0 0.169 0.000 0.000 0.000 0.036 0.000 0.205
0
设计水深作用下轴向力成果表
φ=15
φ=30
1.195
1.071
1.282
1.433
-0.042
-0.153
-1.107
-1.231
0.150
0.289
1.477
1.410
0.369 kN/m
T2=q*[ty1(f 2/2Bf+B2/2)t(f3/6B2f/2+B3/3) +(t+a)(y1BB2/2)(fB)]/I=
0.933
0.900 0.224
kN/m
0.513 (m/kN) -0.157 (m) 0.119 (m)
-0.264 (m)
△1W=-γ(0.008h5+0.0 4h4h10.082h3h12= 0.083h2h13) -γ R[h13(0.262 h+0.167R)+ h13R(0.5h+0 .393R)+h1R0 R(0.57h+0. 5R)+R02R(0. 215h+0.197 R)]
378.465 kN/m2
lmax=My2/I=
=
0.378 N/mm2
受拉区总拉
力
Z＝ 48.848
A= 236.363
斜截面强度
及抗裂验算
设计水深Q
18.550 kN
KQ= 27.825 kN
校核水深Q
19.120 kN
KQ= 26.768 kN
取设计水深 为控制情况
1.25M设＝
斜截面强度 计算
0.224 0.975 0.015 0.008
则Sl=
0.057
2 求作用
在槽身上
的均布荷
载q
计算中，人群荷载取2.5kN/m2,钢筋混凝土重度rh=25kN/m3,水重度 r=9.81kN/m3
槽壳重：
Gk= 74.000
kN
槽顶结构重：Gd=拉杆重＋桥面板重=
7.160
kN
人群荷载： Gz=q人eL=
19.057 kN kN
119.273 kN
26.180 kN
0.000
kN
13.65573425
0.262
0.524
校核水深作用下轴向力成果表
φ=15
φ=30
1.195
1.071
1.282
1.433
-0.087
-0.263
-1.141
-1.269
0.186
0.359
1.435
1.332
21.379
0.74080000 -0.23566885 -0.22894244
1.00000000 0.03800000 0.48814244
1.05000000 0.02520000 0.53814244
0.19404520
截面重心轴I-I轴离槽顶的距 y1=∑Aiyi/A=
I-轴至槽底 的距离y2
y2=H-y1= 重心轴至槽 壳圆心轴的 距离
校核水深作用
下：M校＝q校 l2/8=
26.835 kN.m
由ＳＤＪ２０－７８＜水工钢筋混凝土结构设计规范＞查得钢筋混凝土结构构件的强度安全系
设计水深时：KM=1.55*M设＝ 校核水深时：KM=1.4*M校＝
故以槽中通
40.354 kN.m 37.569 kN.m
过设计水深
为控制情
况．
跨中截面圆
弧纵向正应 力：σ
各分块面积的
分块重心至重
重心到槽顶距
Aiyi
心轴I-I的距离
离yi(m)
y=|y1-yi|
0.07500000 0.00450000 0.43685756
0.18300000 0.00366000 0.32885756
0.71800000 0.05744000 -0.20614244
0.63320000 0.30091405 -0.12134244
T=T1+T2=
3>:计算 形变位
β＝h/R= λ=K/R=
δ 11=R3(0.333 β3+1.571β 2+2β +0.785)/EIt =
4>:计算 载变位
△1G0=G0R3(0.571 β+0.5)=
△ 1M0=M0R2(0.5 β2+1.57β +1)=
△1h=-γ htR4(0.571 β2+0.929β +0.393)=
截面弯矩 NG0 Nh Nw Nτ NX1 ∑
2 校核水 深时的内 力计算
T1=q*(y1B2/ 2-B3/6) （t+a)/I=
0
y=0 1.237 0.000 0.000 -0.358 0.000 0.879
0
φ=0 1.237 1.000 0.000 -0.905 0.000 1.332
0.261799392 0.523598783
K=y1-f= 截面惯性矩
0.512 (m) 0.438 (m) 0.112 (m)
I=∑Aiy2+∑ Ii=
0.030 m4
受拉区面积对截面形心轴的静面距 Sl=2tR2(sinx-xcosx)+S6+S7
其中：cosx=K/R=
sinx=(1-cosx2)1/2= S6=todo(y2-to/2)= S7=2*0.5toso(y2-to)=
0.000
y=0 0.169 0.000 0.000 0.000 0.037 0.000 0.206
0.000
φ=0 0.169 0.000 0.000 -0.013 0.000 0.324 0.480
0.262
0.524
校核水深作用下横向弯矩成果表
φ=15
φ=30
0.169
0.169
-0.021
-0.083
0.905 kN/m
0.900 0.224
0.513 (m/kN)
-0.157 (m) 0.119 (m) -0.264 (m)
△1W=-γ(0.008h5+0.0 4h4h10.082h3h12= 0.083h2h13) -γ R[h13(0.262 h+0.167R)+ h13R(0.5h+0 .393R)+h1R0 R(0.57h+0. 5R)+R02R(0. 215h+0.197 R)]
由以上 计算可知， 在φ=15度 截面上正弯 矩最大，在 φ=90度截 面上负弯矩 最大．故按 两截面来计 算槽身所需 的钢筋面 由于校核水 深和设计水 深作用下强 度安全系数 不同，分别 计算如下：
端肋的体 积： V ＝一个端肋 重：
p
结果：
空槽总重＝ 水 重＝ 人群荷载＝
总体积：
0.762
m3
140.652
弯矩
118.259375
0.174592849
0.193269374
1987.245584
96.9
223.125
设计水深h设(m) 校核水深h校(m) 每节槽长(m) 槽壳壁厚(m) H
0.65
0.7
32
0.1
0.95
f
2R0
R
2Rl
R0
RL
0.4
0.9
0.5
1.1
0.45 0Βιβλιοθήκη 55∑Aiy20.01145067 0.00216295 0.00339958 0.00699724 -0.01667454 0.00905476 0.00695033 0.02334099
各分块面积对自身 重心轴Ii(m4)
0.00011250 0.00003750 0.00106667 0.01005837 -0.00450741 0.00003167 0.00008869 0.00679929
一 基本 资料及已 知条件 参数
槽 身计算跨 度L=
槽 身宽度D=
流量Q设 (m3/s)
1
a 0.2
半径r(m) 0.45 16
纵坡I 0.003
(m)
0.9
b 0.15
(m)
c 0.1
糙率n 0.015
直段加高f(m) 0.4
B
t
0.225
0.1
跨 宽比l/D=
17.77777778
因
此可以按
= △1τ =qtR6(0.214 β-0.294λ β-0.264λ +0.197)/I+ TR3(0.571β +0.5)+T1aR2 (0.5β 2+1.57β +1)/2
=
5>:计算 X1
X1=-△1p/δ
11=
(2) 各截面的 弯矩M及 轴力N计 算
圆弧部分 弯矩 Mh=－γ htR2[f/R(1cosφ)+sin φ-φcos φ]=
=
= MG0=-G0R(1cosφ)=
MX1=X1(h+Rs inφ)=
MM0=M0 轴力 NG0=G0cosφ =
Nh=γ htR(f/R+ φ)cosφ=
NW=γR02φ cosφ-0.5* γ (R02+h12)sin φ-γ h1R0(1-cos φ)=
0.017
-0.021 0.335
1.195 1.282
T=T1+T2=
β＝h/R= λ=K/R= δ 11=R3(0.333 β3+1.571β 2+2β +0.785)/EIt =
△1G0=G0R3(0.571 β+0.5)=
△ 1M0=M0R2(0.5 β2+1.57β +1)=
△1h=-γ htR4(0.571 β2+0.929β +0.393)=
61.24124761
to
do
so
x
0.1
0.38
0.24
1.345
人群荷载（kN/m2） rh（kN/m3）
0.000
2.5
r（kN/m3） 1
计算长 度L （m） 0
L 8.000
混凝土结构构件的强度安全系数：基本荷载组合K=1.55,特殊荷载组合K=1.4.则