水闸工作桥课程设计

水闸工作桥课程设计
第一部：拟定工作桥尺寸
一、工作桥纵向布置
1、工作桥长度：
为便于安装，工桥桥长度=两闸墩中心线距离－20～30mm
＝7000＋500＋500－20 ＝7980mm 但计算时工作桥长度仍用8000 mm计算。

2、横梁
位置：为简化计算，我们将地螺栓安装在横梁与纵梁相交处，不考虑其偏移。

横梁尺寸初步拟定为，高：500；宽：250. 横梁上面的机敦取高：250；宽：250.
3、活动铺板：
为减轻吊装重量，面板做成活动铺板，简支在纵梁上。

活动铺板选用的，宽850；长度：1500+2*80=1660 ；高度：80。

中间共四块面板。

桥两边再一边一块板。

总的横向布置图及个尺寸如图所示：
二、工作桥横向布置
1、纵梁尺寸：高度：800；宽度：300。

2、悬臂板：高度：端部取100，根部取200；宽度：500 尺寸如图所示：
三、刚架布置（在此不计算）
1、刚架高度
计算用的高度：
H=31.4－24.0－h
实际高度：
H＋H1，其中：H1为柱插入杯口的高度。

H1需满足：
a.大体为1.2～0.8倍柱长边尺寸；
b.大于0.05H。

图3：钢桁架布置
第二部：配筋
一、面板配筋设计
1、活动铺板 1）安装检修工况： a 荷载计算
板自重:0.080.8525 1.7/k g KN m =⨯⨯=
1.05 1.7 1.785/G k g g KN m γ==⨯=
一个绳鼓重： 6.54k G KN =, 6.54 1.05 6.867G k G G KN γ==⨯= 桥面活载不考虑 b 计算简图和内力计算
01500801580n l l a mm =+=+= 01500801580n l l h mm =+=+= 0 1.1 1.115001650n l l mm ==⨯=
因此计算跨度取1580mm
c.跨中弯矩：
220011 6.867 1.581.785 1.58 3.268484
p l M gl KN m ⨯⨯=
+=⨯⨯+=• 2)正常使用工况，持久状况
a.荷载：板自重 0.080.8525 1.7/k g KN m =⨯⨯=
1.05 1.7 1.785/G k g g KN m γ==⨯=
人群荷载 1.240.85 4.08/G k q q b KN m γ==⨯⨯=
b.跨中弯矩：
()2
011 1.838
M g q l KN m =⨯
+=• 从以上两种状态可知，安装工况下的弯矩更大，取大值进行计算
3）配筋计算：查表得
25(),d 302
d
c mm a c mm ==+
=二类环境估计钢筋直径为=10mm,050h h a mm =-=
由书2-7查k=1.2，采用C25混凝土，查表211.9/c f N mm =，面板用HPB335的钢筋，查表2300/y f N mm =
800b mm =，6
220 1.2 3.26100.15511.985050
s c KM f bh α⨯⨯===⨯⨯，
10.1690.850.468b ξξ=-=<=
2011.98500.16950285.2300
c s y f b h A mm f ξ⨯⨯⨯===
0min 285.2
/0.67%0.15%85050
s A bh ρρ===>=⨯
查附录3表1，选用6φ8(2302mm s A =)
在受力钢筋内侧布置与受力钢筋垂直的分布钢筋，按要求取
φ6@250。

配筋图如图所示：
2、悬臂板
绳鼓
取1m 板宽计算，由根部
最大弯矩计算板的钢筋用量。

1)安装与检修工况 a.荷载与弯矩计算 自重： 1k 12k 2g =h =0.125=2.5kN/m g =h 0.2255kN/m
γγ⨯=⨯=
（人群荷载不计） 对根部产生的弯矩：
221k 2k 1k M1=0.5g +(g -g )/6G G l l γγ
22M1=0.5 1.05 2.50.5+1.05(5-2.5)0.5/6=0.9843KN m
⨯⨯⨯⨯⨯•
栏杆重：1k P =1.5kN/m
对根部产生的弯矩：
3K M2= 1.05 1.50.50.7875G P l KN m γ=⨯⨯=•
绳鼓重： P ，将集中力放置离纵梁最远处。

取c 为绳鼓集中力P 到悬壁
根部的距离c=500-350/2=325，a=350为绳鼓的着地面积，则P 对根部的弯矩为Pc=6.540.325 2.1255⨯=，由宽度为b =a +2c 的板带承受，绳鼓为可控可变荷载，分项系数取1.1则 对根部产生的弯矩：
1.1 6.540.325
M3=Pc/(a+2c)=
2.3380.3520.325
G KN m γ⨯⨯=•+⨯
总弯矩：M=M1+M2+M3=0.9843+0.7875+2.338=4.11kN m •
2)正常使用工况，持久状况
a.荷载与弯矩计算
自重： 1k 12k 2g =h =0.125=2.5kN/m g =h 0.2255kN/m
γγ⨯=⨯=
对根部产生的弯矩：
221k 2k 1k M1=0.5g +(g -g )/6G G l l γγ
22M1=0.5 1.05 2.50.5+1.05(5-2.5)0.5/6=0.9843KN m
⨯⨯⨯⨯⨯•
栏杆重：1k P =1.5kN/m
产生的弯矩：
3K M2= 1.05 1.50.50.7875G P l KN m γ=⨯⨯=•
人群荷载：q=1.240.5 2.4kN/m ⨯⨯=
产生的弯矩：
2
201 2.40.530.322
M ql KN m ⨯===•
总弯矩：
()M=M1+M2+M3=1(0.9843+0.7875+0.3)=2.072kN m ϕ⨯•
从以上两种状态可知，安装工况下的弯矩更大，取大值进行计算
b.配筋计算
只计算正截面，采用HPB235钢筋，查
2210/y f N mm =
受力筋：
d 302
d
a c mm
=+=估计钢筋直径为=10mm,020030170h h a mm =-=-=
6
22
0 1.2 4.11100.028711.9500170
s c KM f bh α⨯⨯===⨯⨯，
10.02930.850.468b ξξ=-=<=
2011.95000.0293170141210
c s y f b h A mm f ξ⨯⨯⨯===
又因为，规定中说，悬臂板的受力钢筋每米不少于 5φ8 (252mm2). 则悬臂板的配筋就取φ8@200 HPB235钢筋的来布置。

分布钢筋按要求取，直径不小于6mm,间距不大于300.这里我们取φ6@200来布置。

悬臂板配筋如图所示：
二.横梁配筋设计
横梁与纵梁浇筑在一起，计算弯矩时按简支结构计算，横梁计算跨径：015003001800l mm =+=
1.1 1.0515001575n l l mm ==⨯=
计算跨径按1575计 1、荷载计算
横梁自重：150025025 1.05 3.28/g kN m =⨯⨯⨯= 机敦自重：225025025 1.05 1.64/g kN m =⨯⨯⨯=
地螺栓传来的设计力：
11.1 1.156.1261.73/Q kN m =⨯= 41.1 1.176.1383.74/Q kN m =⨯=
2、计算简图及内力计算
为简化计算，使螺栓正好安装在横梁与纵梁相交处。

则启闭门对横梁不产生弯矩。

考虑到启闭门中心与横梁中心不重合，我们对计算弯矩取k=1.2的放大系数。

横梁实际为半固定状态，精确计算应采用有限单元法。

工程简化：先按简支梁计算，得跨中弯矩M 0，实际梁的支座负弯矩=0.7 M 0 ，跨中正弯矩=0.5
M 0 。

2012011.05() 1.68
M g g l KN m =⨯⨯+=•
支座弯矩较大，取0.7M0 进行计算，最终上下截面配置相同钢筋
00.7 1.2 1.35M kN m ⨯=•
35(),d 402
d
c mm a c mm ==+=二类环境估计钢筋直径为=10mm,
050040460h h a mm =-=-=
6
22
0 1.2 1.35100.0025611.9250460
s c KM f bh α⨯⨯===⨯⨯， s 1120.002570.850.468b ξαξ=--=<=
2011.92500.0025746016.74210
c s y f b h A mm f ξ⨯⨯⨯===
0min 16.74
/0.015%0.25%250460
s A bh ρρ==
=<=⨯
取min ρ的钢筋进行配置，
2min 0288s A bh mm ρ==
查附录3表1，受力钢筋取2φ14 （2308s
A mm =）
按规定取直径为6mm ，间距200的双肢箍筋 横梁上下缘布置相同的钢筋。

配筋图如图所示：
三.纵梁配筋计算
取受力大的一根计算，另一根配筋相同。

1.荷载计算 a 恒载： 均布荷载g :
纵梁自重标准值：1250.30.86/k g kN m =⨯⨯= 一边栏杆重标准值：2 1.5k g kN m =•
一半面板重标准值：
63100200
(80750500)2510 3.375/2
k g kN m -+=⨯+⨯⨯⨯=
均布荷载设计值： 1.05(6 1.5 3.375)11.42/k g g kN m γ==⨯++=
集中荷载G
一半横梁自重：912100
5002502510 3.282
k G kN -=⨯⨯⨯⨯=
一半机墩重：922100
5002502510 3.282
k G kN -=⨯⨯⨯
⨯= 1.05(3.28 3.28) 6.9G K G G kN γ==⨯+= b.可变荷载
分布荷载q, 人群荷载(一半桥面) ：
3.1
4 6.2/2
k q kN m =⨯=
1.2 6.27.44/G k q q kN m γ==⨯=
集中荷载P ：
直接作用于纵梁上的启门力通过横梁传递的启门力，求出横梁的反力，作用于在纵梁上。

由于启门力的标准值为320kN ，简化计算，将其平均分配在四个地螺栓上，每个螺栓说承担的力为GK=80kN. 横梁传给纵梁的集中力设计值： 1.180 6.994.9G
kN =⨯+=
2.内力计算
计算跨径：070005007500l mm =+=
1.05 1.0570007350n l l mm ==⨯=
计算跨径按7350计，纵梁受力如图所示。

其弯矩最大值在跨中：弯矩设计值为：
'2
0210.75 1.8581
(11.427.44)7.3594.9 2.68
374.1M gl G G KN m
=
+⨯+⨯=⨯+⨯+⨯=•
考虑次梁并不是对称的T 型梁，在最大弯矩值下考虑1.1的放大系数。

M=374.1⨯1.1=411.5KN
m •.
纵向钢筋配置HPB400的钢筋，查表2360/y f N mm =
估计配置双层钢筋，70a mm =
0730h h a mm =-=
确定翼缘计算宽度
'150()f h mm =平均
''
0/150/7300.2050.1f h h mm ==> 是独立T 型梁
'0
25003
f
l b mm ==
''122100f f b b h mm =+=
上述宽度均大于翼缘的实有宽度（800mm ），取'
800f
b mm =
1.2411.5493.8KM kN m =⨯=• '''0150
()11.9800150(730)935.342
2
f c f f h f b h h kN m -
=⨯⨯⨯-
=• '''0()2f c f f h KM f b h h <-
属于第一类T 型梁
6
'22
0493.8100.973411.9800730
s c f KM f b h α⨯===⨯⨯，
10.1030.850.468b ξξ=-=<=
2011.98000.103730
1981360
c s y f b h A mm f ξ⨯⨯⨯===
预计配置6φ22（22281s
A mm =） 的HPB400的受力钢筋。

横向全梁拉通
布置。

三、抗剪计算
1、支座边缘剪力设计值：
01
2
21
(11.427.44)7.3594.922
259.11V gl G KN m
=+⨯=⨯+⨯+⨯=• 2、截面尺寸验算
2730200530w h mm =-=
2730 2.43 4.0300
w h mm b ==< 00.250.2511.9300730651.5=1.2259.11=311c f bh kN KV kN
=⨯⨯⨯=>⨯截面尺寸满足抗剪要求
3、抗剪腹筋计算 箍筋采用HPB335钢筋
00.70.7 1.27300730194.7=311c t V f bh kN KV kN ==⨯⨯⨯=<
应由计算确定腹筋
sv 00A KV - 0.7311194.7
==0.425s 1.25 1.25300730
t y f bh kN f h -=⨯⨯ 选用双肢箍筋，直径φ8（2sv
A 101mm =）
2101
2480.425
s mm =
=，取max s=200<250s mm =
满足最小配筋率要求，最后选配双肢φ8@200 HPB335箍筋。

考虑到箍筋的绑扎固定，我们在纵梁上缘配置两根架立钢筋，直径按规范取
的φ12的HPB235钢筋，纵梁高大于450，在中部布置两根腰筋，直径取12。

整个纵梁配筋图如图所示
四、裂缝开展宽度验算
查附录5表1，
lim
0.3
w mm
=
max
(300.07)
sk
s te
d
w c
E
δ
α
ρ
=++，纵梁为受弯构件，查 2.1
α=
主梁标准值在跨中产生的弯矩值为
2
2
1
0.75 1.85
8
1
(6 1.5 3.375 6.2)7.35(802 3.28) 2.6
8
340
k k k k
M g l G G
KN m
=+⨯+⨯
=⨯+++⨯++⨯⨯
=•
6
2
34010
234.7/
0.870.877302281
K
sk
S
M
N mm
h A
δ
⨯
===
⨯⨯⨯⨯
22d mm =
22810.05432270300
S S te te A A A ab ρ====⨯⨯
5210s E =⨯ max 5
234.722
(300.07
) 2.1
(30350.07)0.230.0543210
sk
s
te
d
w c E δα
ρ=++=++=⨯max lim 0.3w w mm <=，裂缝宽度满足要求
五、挠度验算
查本教程附录
5
表
3，该构件的挠度限值为
0/4007350/40018.375l mm ==
跨中标准值计算得到的弯矩340k
M KN m =•
02281
0.010********
S A bh ρ=
==⨯ 5
4
2107.142.810
S E C E E α⨯===⨯ ''01500.2146146f f h h h mm =>==，则取
'''0
()(800300)1460.333300730
f f
f
b b h bh γ--⨯=
==⨯
=0f γ
'3
43142
(0.0250.28)(10.550.12)(0.0250.287.140.0104)+.550.3332.80103007301.7710s E f f c B E bh N mm αργγ=+++=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯•（10） 14130,650.65 1.771011.510s B B ==⨯⨯=⨯
2
62
013
5534010735016.6484811.510
K M l f mm B ⨯⨯=⨯=⨯=⨯ 0/4007350/40018.375f l mm <==,则构件挠度满足要求。