三里庄沟排水渡槽渡槽毕业设计

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华北水利水电学院水利职业学院毕业设计计算书姓名:班级:学号:指导老师:设计内容:年月日 目录目录1摘要3第一章设计基本资料41.1、工程概况41.2、设计要求51.3、主要参考书5第二章渡槽总体布置72.1、槽址选择72.1.1、注意问题72.1.2、在选择槽址时72.2、结构选型72.2.1、槽身的选择72.2.2、支承选择72.3、平面总体布置7第三章水力计算83.1、槽身过水断面尺寸拟定83.1.1、尺寸拟定83.1.2、输水水头高83.2、渡槽进出口的底部高程确定93.3、进出口渐变段10第四章槽身设计114.1、槽身断面尺寸拟定114.2、荷载及荷载组合114.2.1永久荷载设计值114.2.2、可变荷载设计值114.3、横向结构计算134.3.1、受力情况分析：134.3.2、拉杆轴向力计算：144.3.3、侧墙内力计算：154.3.4、底板内力计算：174.3.5、横向配筋计算：174.3.6、拉杆斜截面计算：224.4、槽身纵向结构计算224.4.1、荷载计算：234.4.2、计算纵向配筋：234.4.3、斜截面强度计算：244.5、抗裂计算244.5.1、纵向抗裂计算：244.5.2、横向抗裂计算：264.6、吊装计算30 第五章排架计算325.1、排架布置325.2、排架尺寸拟定325.2.1、排架高度计算：325.2.2、排架分组计算：325.2.3、排架分组及尺寸拟定：335.2.4、尺寸拟定：345.3、荷载计算345.3.1、水平荷载：345.3.2、垂直荷载(传给每各立柱的荷载)：365.4、排架横向计算385.4.1、求排架弯矩M：395.4.2、轴向力计算：405.4.3、排架的配筋计算：405.4.3、横梁配筋：425.4.4、排架的纵向计算：435.4.5、排架吊装验算：455.4.6、牛腿设计计算：46第六章基础计算486.1、基础结构尺寸拟定486.1.1、排架基础尺寸拟定：486.1.2、基础尺寸见附图所示。486.2、基础的荷载组合486.3、基础应力计算496.4、基础配筋计算496.4.1、基础地板配筋496.4.2、基础梁配筋计算50第七章稳定计算517.1、槽身稳定计算517.2、渡槽整体沿基础底面抗滑稳定验算517.3、渡槽整体抗倾稳定计算527.4、地基稳定性验算52第八章细部结构548.1、伸缩缝及止水548.2、支座548.3、两岸连接55致谢56 第一章设计基本资料1.1工程概况三里庄沟排水渡槽位于河南省辉县市百泉镇三里庄南约500m处，是南水北调中线工程总干渠与三里庄沟的交叉建筑物。工程交叉处总干渠黄河北—漳河南渠段桩号为Ⅳ109＋089.8，轴线交叉点大地坐标为x＝3925715.053，y＝38483718.688。交叉断面以上三里庄沟集水面积0.9Km2，五年一遇设计洪峰流量11m3/s，二十年一遇校核洪峰流量19m3/s，五十年一遇设计洪峰流量24m3/s，二百年一遇校核洪峰流量30m3/s。交叉断面处总干渠设计流量260m3/s，相应水位99.464m；加大流量310m3/s，相应水位99.973m。1.1.1地形资料工程区位于太行山山前冲洪积平原和华北平原过渡地带，地势东北高西南低，三里庄沟呈东北西南流向沟底高程103.5～101.0m，呈宽浅型，两岸为耕地，地面高程106.6～108.5m。工程区测有总干渠带状地形图（比例尺：1/5000）和建筑物场区1/500大比例尺地形图，其中建筑物场区测量范围为总干渠左右岸交叉建筑物上下游各300m。1.1.2地质资料工程区位于华北准地台山背斜的东南部，新构造分区为华北断陷～隆起区太行山隆起东南部边缘，区域断裂构造空间展布以北东向为主,次为北西向。1996年7月24日～8月5日，河南省水利勘测总队对工程区进行了勘查，布设钻孔3个，总进尺100m，并进行了标贯重型动力触探等原位测试和室内土工试验。1.工程地质①地层岩性在勘探深度范围内，场区上覆第四系粘性土卵石，下伏上第三系砂岩粘土岩，可划分为6个地质单元，岩性由老到新分述如下：上第三系上新统潞王坟组(N2L)：河湖相沉积，岩性为砂岩粘土岩，顶板高程72.64～75.38m，总厚度大于9.8m。 粘土岩：灰色棕白黄褐色，巨厚层状，具有不规则裂隙，裂面具有蜡状光泽，含少量钙质团块，岩芯完整，中心孔揭露厚度9.8m。砂岩：黄褐色，中厚层状；砂粒成分以石英为主，长石次之；具水平层理，弱风化；泥钙质半胶结，仅在13号孔中揭露，中心孔被剥蚀而缺失。第四系中更新统(alplQ2)：冲洪积物，具粘砾多层结构，岩性由两层粉质粘土和两层卵石组成，总厚度26.2～30.2m。卵石：灰色，卵石成份为灰岩，直径3～5cm，大者12cm，含量70％～80％，余为泥质充填。该层中心孔较厚，两边孔较薄，平均厚度4.45m。粉质粘土：棕红色，致密坚硬，土质不均，有铁锰质薄膜，裂隙发育，裂面光滑，具蜡状光泽。平均厚度10.87m，中山部夹厚30cm的泥卵石。卵石：灰色，成份为灰岩，次圆状，卵石粒径一般2～4cm，大者达12cm，含量60％～80％，余为泥质充填。该层自东向西渐薄，在3号孔附近尖灭。粉质粘土：棕红棕黄色，土质不均，含少量铁锰质斑点，平均厚度11.13m。②岩土物理力学性质各岩土物理力学性质指标建议值见表一和表二。③地震基本烈度根据长江水利委员会编制的《南水北调中线工程地震动参数区划报告（2000年4月）》，工程区位于华北平原地震带的南部,场区地震动峰值加速度值为0.20g，相当于地震基本烈度为8度区。2.水文地质场区地下水类型为孔隙～裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石上第三系砂岩。地下水位标高85.07～85.23m。场区地下水补给来源主要为大气降水和侧向迳流补给，排泄方式主要为侧向迳流和人工开采。该区地下水化学类型为“HCO3-Ca”型；矿化度0.299g/L，属淡水；总硬度16.68H°，属硬水；pH值7.48，呈弱碱性；含量12.97mg/L，侵蚀性CO2含量为0mg/L。根据《水利水电工程地质勘察规范》表G.0.2判别，该区地下水对砼无腐蚀性。3.工程地质条件及评价(1)工程区沟底和两岸均为耕地，施工场地开阔，但交通不便利。(2)工程区地层基本稳定，除表层3.5m 强度稍低外，其余各地质单元强度相对较高，但第③层粉质粘土和第⑥层粘土岩具中等膨胀潜势。地下水埋藏较深，适宜作钻孔灌注桩基础，桩端持力层宜放在上第三系砂岩及粘土岩中，也可放在第④层（Q2）卵石或第③层粉质粘土中，可视荷载情况确定。(3)场区地下水类型为孔隙～裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石上第三系砂岩。地下水位标高85.07～85.23m。地下水对砼无腐蚀性(4)工程区位于华北平原地震带的南部,场区地震动峰值加速度值为0.20g，相当于地震基本烈度为8度区。1.1.3水文资料1.流域特征三里庄沟属海河流域卫河水系内的一条小河道，位于太行山前冲洪积平原，从东北流向西南，属季节性河流。该河发源于辉县市西南部丘陵地区，在辉县市三里庄村附近与总干渠相交。交叉断面以上集水面积0.9Km2,沟长2.38km，平均比降0.0191。工程场区地形比较平坦，河道两岸地面高程106.6～108.5m，交叉地面处的河道已被生活垃圾填平，而上下游沟形明显。上游河底高程为103.5m左右，下游沟底高程101.8～103.6m，左右两岸现为耕地。该流域地处暖温带，属大陆性季风气候区，全年四季分明，温差较大，冬春季多风干旱少雨，夏末秋初空气湿润雨水较多。流域内多年平均降雨量613mm，降雨主要集中在7～9三个月，占全年降雨量的70％。区内多年平均气温为14.3°C，多年平均蒸发量为1335.4mm；最多风向为南北风，全年无霜期为210天。2.设计洪水①设计暴雨三里庄沟为流域面积不大的一条小冲沟，流域内无实测流量和雨量资料，交叉断面处的设计洪水由河南省1984年10月出版的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》查算。暴雨计算时段取10分钟1小时6小时和24小时，暴雨参数均值和变差系数Cv，均由《图集》中的短历时暴雨参数等值线图查流域重心点取得。偏差系数Cs选用3.5Cv，由于流域面积小，以设计点雨量作为流域设计面雨量。②24小时洪量及洪峰流量由豫北山丘区次降雨径流关系（P+Pa～R）Ⅳ—1线查算24小时各种频率设计净雨量乘以流域面积得设计洪水总量。设计洪峰流量采用推理公式计算。其成果见表3。 表3设计洪水成果表项目P=20%P=10%P=5%P=2%P=1%P=0.5%设计洪峰流量（m3/s）111419242630设计24小时流量（万m3）5812161923③设计洪水过程线设计洪水过程线按24小时净雨量历时分配三角形概化过程线叠加方法计算，设计洪水过程线见表4。3水位～容积关系曲线按照洪水调节计算中规定的计算原则，确定总干渠左岸滞洪高程和相应的滞洪范围。在总干渠1/5000带状地形图上，勾划出限定的最高滞洪水位时的左岸滞洪范围，根据选定的左岸最大滞洪范围，采用地形图上各等高线和等高距，计算各种水位对应的容积，三里庄沟的水位和容积关系见表5。表5水位～容积关系表滞洪水位（m）103.00104.00105.00106.00107.00108.00109.00110.00容积（万m3）0.100.451.102.153.856.8011.2517.704.天然水位～流量关系根据该河的流域特征，交叉断面处天然水位～流量关系按明渠均匀流进行计算。主槽糙率采用0.035，滩地糙率采用0.06，河道比降为0.0191，交叉断面处沟道水位～流量关系见表6。表6交叉断面处天然水位～流量高程表水位（m）102.48102.58102.68102.77102.91流量（m3/s）11.014.019.024.030.05.调洪演算成果三里庄沟为不串流的河道，考虑河道的滞洪作用，视交叉断面上游为一座水库进行洪水计算，确定建筑物规模及左岸防洪水位，其洪水调节计算原则为：①在排水渡槽主体高程范围内，总干渠左岸防洪堤防洪标准按五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核。②在设计洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶1.5m；校核洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶1.0m。③ 左岸防护对象的防护标准：当发生五年一遇及以下标准洪水时，要求左岸农田不受淹；当发生二十年一遇以下洪水时，要求左岸村庄不积水。上游水面壅高一般不超过30cm。不同渡槽断面时的调洪演算成果见表7表7调洪演算成果表频率天然情况方案一方案二方案三Q（m3/s）H（m）槽身断面1槽身断面2槽身断面3Q（m3/s）H（m）Q（m3/s）H（m）Q（m3/s）H（m）P=20%11102.488104.569104.3110104.15P=10%14102.5811105.1612104.8813104.64P=5%19102.6814105.7115105.4616105.11P=2%24102.7717106.2118105.9119105.65P=0.5%30102.9121106.9323106.524106.34注：表中H――上游洪水位。1.1.4总干渠设计参数总干渠与三里庄沟排水渡槽交叉处为全挖方渠段。总干渠设计流量260m3/s，相应水位99.46m；加大流量310m3/s，相应水位99.97m。渠道断面要素为：渠底宽15.5m，渠底高程92.46m，比降1/20000,糙率0.015，一级内边坡1:2，二级内边坡1:1.5；左右岸一级马道高程均为101.47m，马道宽均为5.0m；总干渠运行维护道路设置在渠道右侧。沿渠道开挖线向外13m范围内左岸设防洪堤防护林带截流沟和防护围栏，右岸除不设截流沟外，其他与左岸相同。1.1.5对外交通运输条件工程区毗邻辉县市城区，地形开阔，交叉断面处左侧300m有县级公路，向西3km连接豫42省道，场外交通便利。1.1.6渡槽设计参数1.设计标准（依据调洪演算成果）①五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核（首选方案）②二十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核（次选方案）2.槽身排架基础等主要部位按Ⅰ 级建筑物设计，进出口翼墙导墙下游消能工河沟控导等的防护等次按3级建筑物设计。3．建筑材料：钢筋采用Ⅱ级钢，槽身及拉杆采用C30钢筋混凝土；人行道板栏杆进出口渐变段消力池底板等采用C20钢筋混凝土；排架基础采用C25钢筋混凝土，其他采用浆砌石或干砌石。建筑材料特性指标见表8，有关系数等见表910。表8建筑材料特性指标混凝土强度等级轴心抗压设计值fc轴心抗拉设计值ft弹性模量EcC20101.12.55×104C2512.51.32.8×104C30151.53.0×104Ⅱ级钢筋强度设计值：fy=f’=310,钢筋Es=2.0×105混凝土重度γ＝24KN/m3,钢筋混凝土重度γ＝25KN/m3表9作用荷载分项系数作用荷载类别永久作用可变作用水荷载静水压力动水压力作用（荷载）分项系数γG＝1.05γQ＝1.21.01.05表10结构安全级别及有关系数建筑物级别安全级别结构重要性系数γO结构系数γd设计状况系数素混凝土钢筋混凝土持久短暂偶然ⅠⅠ1.1受压2，受拉1.31.21.00.950.85ⅢⅡ1.0受压2，受拉1.31.21.00.950.854．其他荷载①人群荷载：2.5KN/m2(人行桥上活荷载)②施工荷载：4KN/m2③基本风压：0.45KN/m2④γ水＝10KN/m3⑤地震荷载：简化成只考虑对排架有影响，在排架纵横向计算中，槽身地震惯性力简化为作用于排架顶部的节点力 式中：＝0.2=0.25=2.0：槽身自重加半槽水重（标准值）⑥基础土重度；根据地质资料计算5．施工条件：采用装配式钢筋混凝土结构，预制吊装。6．使用要求：该槽身结构属二类环境条件，临水面最大裂缝宽度允许值：短期组合0.3mm，长期组合0.25mm。1.2．设计要求1.2.1工程总体布置1．建筑物轴线选择2．渡槽方案及型式选择（包括支承基础及两岸连接建筑物）1.2.2水力计算1．槽身过水断面尺寸的确定2．渡槽纵坡确定3．渡槽水头损失演算4．进出口槽底高程确定5．出口连接建筑物底部高程确定1.2.3槽身设计1．槽身横断面型式及尺寸确定2．槽身荷载计算3．槽身横向纵向结构计算4．槽身的构造设计：槽身分缝止水及支座构造确定等。1.2.4支承结构设计1.支承型式选择 2.支承尺寸拟定3.单排架结构计算1.2.5基础设计1.基础型式选择2.进行尺寸拟定3.基础结构计算4.地基应力计算1.2.6其他结构设计翼墙消力池河沟控导等结构的设计。1.3．主要参考规范及书籍1.《水工混凝土结构设计规范》2.《水工建筑物荷载设计规范》3.《水工建筑物抗震荷载设计规范》4.《水闸设计规范》5.《水工钢筋混凝土结构》6.《土力学》7.《水力学》8.《工程力学》9.《工程水文》10.《渡槽》11.《水工建筑物》等 第二章渡槽总体布置渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置。渡槽总体布置基本要求：1、流量、水位满足灌区要求;2、槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田、交通方便、就地取材等。.建筑物轴线选择工程区内总干渠为西北—东南走向，三里庄沟自东北流向西南，上下游沟形明显，并呈宽浅型，河渠中心线接近垂直。根据《左岸排水建筑物土建工程初步设计大纲》的要求，排水渡槽的轴线应与渠道轴线垂直，槽墩走向应与渠道轴线一致。因此三里庄沟排水渡槽轴线与总干渠中心线成正交布置，渡槽进口布置在河槽内偏右岸，出口偏向河道左岸，通过控导工程与下游河道连接。2.建筑物型式选择三里庄沟与总干渠交叉断面处，总干渠设计水位为99.464m，加大水位为99.973m，渠底高程92.464m。三里庄沟沟底高程为103.50m，高于总干渠各工况水位，因此根据地形条件，经分析比较后确定总干渠与三里庄沟交叉建筑物型式选用排水渡槽。渡槽进口处渠底高程为103.0m，槽身纵向比降在1/500~1/1500之间选择，糙率n采用0.014。渡槽横断面采用矩形型式，侧墙上端设置拉杆，拉杆上铺设人行道板，两侧设栏杆。下部支承采用单排架，交叉采用整体式平底板。槽身横断面结构见图1。15 3.槽身断面尺寸选择根据调洪演算成果，工程修建后，三个方案的五年一遇上游洪水位均低于沟岸一级阶地高程106.11m，对农田无淹没影响；二十年一遇上游洪水位也均低于一级阶地高程106.11m，洪水不出槽，左岸村庄不积水，从总干渠防洪标准看，五十年一遇洪水位方案1为106.21m，高于一级阶地高程，方案23分别为105.91m和106.34m，洪水不出槽；二百年一遇洪水位分别为106.93m、106.50m、106.34m，均高于沟岸一级阶地高程但低于河岸高程，洪水行于槽内，对总干渠无影响。经过综合分析，建议选用方案2，五十年一遇洪水下泄流量18m3/s，二百年一遇洪水下泄流量23m3/s，作为槽身断面尺寸的设计和校核标准。4.渡槽长度确定及其组成部分①总干渠的横断面结构确定及左右岸堤防高程的确定；②渡槽各组成部分的确定：槽身段落地槽段涵洞段上游进口段和下游防冲段等第三章水力计算3.1.1尺寸拟定选定纵坡i＝1/1000，糙率n＝0.014，深宽比为0.6，Q设＝18m3/s，Q加＝23m3/s。确定渡槽内正常水深：对矩形断面明渠;超高：h/12+5=115/12+5=14.6(cm)<136-115＝21(cm)，故H＝1.36+0.1=1.46(cm)(考虑拉杆高)。3.1.2、输水水头高通过渡槽的输水水头损失，包括进出口水头损失、槽身沿程水头损失与进出口水面回升三方面，详见图3－1所示。3.1.2.1进出口水头损失Z水流过渠道渐变段进入槽身时，流速增大，水面发生降落。工程中常近似按淹没宽顶堰计算：（3－1）15 式中K1－进口段按局部水头损失系数，与渐变段形式有关，扭曲面为0.1，八字面为0.2，圆弧直墙为0.2，急变形式为0.4；V、V0＝槽身与上下游渠道的流速，m/s；G－重力加速度，取9.8m/s2.具体计算见表3－1所示。3.1.2.2槽身沿程水头损失Z1水流经过全槽后水面发生降落，按明渠均匀流计算：Z1＝IL（3－2）L－槽身长度，L＝13*8＝104（m）;I－槽身坡降，要经方案比较，使水头损失满足规划要求，并注意到前面已假定了i＝1、600，比较时可取1/500、1/700、1/650。详见表3－1。3.1.2.3出口水面回升水流经槽身、渠道出口渐变段进入下游渠道因流速减少，部分动能转化为势能，水面回升：（3－3）K2－出口局部水头损失系数，取0.2：V－槽身流速，m/s：V1－下游渠道流速，m/s。3.1.2.4、总水头损失△Z＝Z+Z1-Z2(3－4)规划中允许水头损失为0.2m，计算值应等于或略小于此值，具体计算见表3－1。注：本设计进出口采用扭曲面式翼墙，在计算Z时，取0.1。表3－1中已完成计算，通过计算，用允许水头损失作为一个重要指标，当i＝1/600，△Z＝0.217小于规划允许的水头损失0.25m，所以初步选定的断面尺寸符合规划要求。3.2、渡槽进出口的底部高程确定为了时渡槽与上下游渠道高程水面平顺连接，合理利用水头损失而不影响过水能力，渡槽进出口渠底的降低要与水流情况相适应。进口抬高值：15 y1＝h1-Z-h2＝1.33-0.163-1.15=0.017(m)出口降低值：y2＝h3-Z2-h2＝1.33-0.119-1.15＝0.061(m)进口槽底高程：▽1＝▽3＋y1＝550.1+0.017＝550.12（m）出口槽底高程：▽2＝▽1－Z1＝550.12-0.173＝549.95（m）出口槽底高程：▽4＝▽2－y2＝549.95-0.061＝549.89（m）具体计算结果见图3－1。图3－1渡槽水力计算图3.3、进出口渐变段水流通过渡槽，由于槽身宽与渠宽不一致，为了使水流能平顺过渡，渡槽进出口常采用渐变段衔接。本设计中采用扭面，参照武汉水利电力学院主编的《水工建筑物》计算渐变段长度：进口段：L1>4h＝4×1.33＝5.32（m），取8m。出口段：L2>6h＝6×1.33＝9.98（m），取8m。15 第四章槽身设计4.1、槽身断面尺寸拟定根据前面计算结果，槽内净宽B＝2.0m，高H＝1.46m（拉杆0.1m），其他尺寸按下面计算确定。该渡槽无通航要求，槽顶设拉杆，间距2m，侧墙厚度t按经验数据t/h=1/12～1/16确定。H为侧墙高1.46m，t＝（1/12～1/16），H＝0.12～0.09m。取t＝15cm。渡槽要满足行人要求，故在拉杆上设置人行板，板宽取85cm，厚10cm，底板厚15cm，砌体断面尺寸如图4－1所示。图4－1槽身断面图：（单位：cm）4.2、荷载及荷载组合4.2.1永久荷载设计值永久荷载分项系数rG×永久荷载标准值Gk（其中rG＝1.05）4.2.2、可变荷载设计值可变荷载分项系数rQ×可变荷载标准值Qk（其中rQ＝1.2）按沿水流方向与垂直水流方向取单位长度来计算。计算结果见表4－1。槽身是一种空间薄壁结构，受力较复杂，在实际工程中，近似的分为纵向及横向两部分进行平面结构计算。表4－1槽身荷载计算：（单位：G－KN；g－KN/m）荷载种类标准值设计值计算式大小计算式大小1、侧墙重G1k＝25×0.15×1.716.413G1＝1.05×6.4136.734附表4－1槽身荷载计算沿水流方向Q11k＝6.4136.413Q1k＝1.05×6.4136.734垂直水流方向Q12k＝6.413/0.1542.75Q12＝1.05×42.7544.892、拉杆重G2k＝25×（0.12×2＋0.12）0.75G2＝1.05×0.750.79沿水流方向Q21k＝0.75×(5/8)0.47Q21＝0.47×1.050.49垂直水流方向Q22k＝0.47/20.24Q22＝1.05×0.240.2560 3、人行板重G3k＝25×0.85×0.12.13G3＝1.05×2.132.24沿水流方向Q31k＝2.132.13Q31＝1.05×2.132.24垂直水流方向Q32k＝2.13/0.852.51Q32＝1.05×2.512.644、底板重G4k＝25×（2×0.15＋0.152＋0.3×0.1）8.81G4＝1.05×8.819.25沿水流方向Q41k＝8.818.81Q41＝1.05×8.819.25垂直水流方向Q42k＝8.81/24.405Q42＝1.05×4.4054.6215、设计水重G5k＝9.8×（1.15×2-0.152）22.32G5＝1.05×22.3223.435沿水流方向Q51k＝22.3222.32Q51＝1.05×22.3223.435垂直水流方向Q52k＝22.32/211.16Q52＝1.05×22.3223.4356、校核水重G6k＝9.8×（1.36×2－0.152）26.44Q6＝1.05×26.4427.76沿水流方向Q61k＝26.4426.44Q61＝1.05×26.4427.76垂直水流方向Q62k＝26.44/213.22Q62＝1.05×13.2213.887、人群重G7k＝2.0×0.811.62G7＝1.2×1.621.94沿水流方向Q71·k＝1.621.62Q71＝1.2×1.621.94垂直水流方向Q72k＝1.62/0.851.91Q72＝1.2×1.912.298、栏杆重G8k＝1.81.8G8＝1.05×1.81.89沿水流方向Q81k＝1.81.8Q81＝1.05×1.81.89垂直水流方向Q82k＝1.8/0.852.12Q82＝1.05×2.122.224.3、横向结构计算4.3.1、受力情况分析：由于槽身在栏杆之间的断面核设置栏杆处的断面变位相差甚微，故仍可沿槽身纵向取1.0m常的脱离体，按平面问题进行横向计算。作用在脱离体上的荷载两侧的剪力差（△Q＝Q2－Q1）继续平衡，侧墙与底板交结处可视为铰接，沿中心线切口处可视为上下移动的双链杆支座，计算简图如4－2所示。由于侧墙与底板等厚，接B/H＝（2.0+0.3）/1.46=1.58，在1.25～1.67之间，槽内水位取至拉杆中心作为控制条件，槽顶荷载产生集中力P0和力矩M0。60 按设计荷载计算分别为：P0＝1/2×（Q21+Q31+Q71＋Q81）＝1/2×（0.49+2.24+1.94+1.89）＝3.28（KN）M0＝1/2×3.28×（2.0/2+0.15/2）=1.73(KN.m)图4－2槽身横向计算简图4.3.2、拉杆轴向力计算：简化后结构为一次超静定结构，因力法计算拉杆拉为X1，亦可按下式直接计算，按标准荷载计算分别为：（4－1）式中H－拉杆中心线至底板距离，H＝1.51m；Qk1－侧墙底部静水压强，KPa；L－两侧Xk1－单位槽长拉杆轴向拉力，KN；墙中心线间距之半，L＝（2.0+0.15）/2=1.075(m)；Qk2－底板上均匀荷载强度，KN/m。按设计荷载计算为：60 （4－2）Q1＝rq·r·H＝1.1×9.8×1.51＝16.278（KN/m）Q2＝rg（rct＋rqH）＝1.05×25×0.15＋14.798×1.1＝20.215（KN/m）＝2.638（KN/m）X1s＝X1·S＝2.638×2＝5.277（KN）4.3.3、侧墙内力计算：4.3.3.1、侧墙弯距。由拉杆中心线到侧墙计算截面的距离为y的弯距。按设计荷载计算为：My＝X1·y＋1.73－1/6rG·ry3＝2.638y＋1.73－1/6×1.05×9.8y3（4－4）表4－3设计荷载弯距计算表My00.51.00.7161.51M侧y1.732.8352.6532.989－0.1914.3.3.2、侧墙轴力Ny。轴力Ny只近似考虑侧墙截面承受剪力△Q。当按设计荷载计算时：Nky＝（4－7）式中△Q－作用爱槽身截面上的计算简历，其值等于1.0m槽身长的总荷载，即纵向计算中的均布荷载。△Q＝Q11＋Q21+Q31＋Q41＋Q61＋Q71＋Q8（4－8）＝6.734＋0.49+2.24+9.25+27.76+1.94+1.89＝50.304（KN）当y＝0，N1＝－P0＝－3.28（KN）（压）当y＝1.51时，N2＝60 ＝15.93（KN）（拉）令Ny‘＝－43.83y2＋66.19y－3.94＝0y1＝1.45y2＝0.062当y＝1.45时，N3＝16.04（KN）（拉）当y＝0.062时，N4＝－3.4（KN）（压）表4－4轴力计算表单位：KNY00.0621.451.51Ny－3.28－3.416.0415.934.3.4、底板内力计算：4.3.4.1、底板弯距。离侧墙中心线X处的底板弯距计算，为底板荷载计算。设计荷载计算为：＝－9.783X2——18.989X－0.191令X＝0，M底1＝－0.191（KN·m）令X＝L＝1.075，M底2＝8.969（KN·m）令X＝0.5，M底3＝6.869（KN·m）令X＝1，M底4＝9.06（KN·m）表4－5底板弯距计算表X00.511.075Mx－0.1916.8699.068.9694.3.4.2、底板轴力。底板轴力等于侧墙底端的剪力，为底板轴力计算。s设计荷载计算为：NA＝NB＝1/2rG·rh2－X1＝1/2×1.1×9.8×1.512－2.038＝9.652（KN·m）侧墙、底板弯距轴力图见附图一。4.3.5、横向配筋计算：4.3.5.1、底板配筋。按底板中部弯距配筋：采用C20混凝土，fc＝N/mm2，Ⅰ级钢筋，fy=fy’=210N/mm2，M＝8.969（KN·m）。N＝9.652（KN·m）。60 设a＝a‘＝30，h＝150，h0＝h－a‘＝120（mm）M＝r0·Ψ·8.969＝1×0.95×8.969＝8.521（KN·m）N＝r0·Ψ·9.652＝1×0.95×9.652＝9.169（KN·m）e0＝M/N=8.521/9.169=0.929(m)>h/2-a=45(mm)故按大偏心受拉构件配筋：εb＝（查表）e＝e0－h/2+a=929-150/2+30=884(mm)==－2727.24(mm2)<0计算表明不需要配筋，但仍应按构造要求配筋。ρmin=0.2%Asmin’＝0.002×1000×120＝240（mm2)配置Φ8@200，As’＝Asmin’＝251（mm2)如不考虑As’的承压作用，As’＝0由rdNe＝则ε＝＝1－＝0.07x＝εh0＝0.07×120＝8.4（mm）<2α’=60(mm)e’=e0+h/2－α=929＋150/2－30＝974（mm）αs＝＝0.041ε＝x＝εh0＝0.042×120＝5.03（mm）<2=60(mm)60 仍要按唯一公式进行配筋。As＝567mm2，选Φ12@200，As＝565mm2。4.3.5.2、侧墙配筋：对侧墙最大弯距处（y＝0.716m）的配筋，计算如下：α＝α‘＝30mm，b＝1000mm，h＝150mm，h0＝120mm，fc＝10KN/mm2fy＝fy’＝210KN/mm2，rd’＝1，Ψ＝0.95Mm＝2.989r0·Ψ=2.989×1×0.95＝2.84＝5.503（KN）eo＝M/n==0.516(m)>h/2－αs＝45（mm）按大偏心受拉构件计算。e＝eo－h/2+α=516－0.5×150＋30＝471(mm)x=εb·h0＝0.614×120＝73.68（mm）As’＝＝＝－3077.35<0虽按受力计算不配筋，但仍应按构造要求配筋。Asmin’＝0.002×1000×120＝240（mm2)选配Φ8@200，As’＝Asmin’＝251（mm2)进一步计算的：As＝196.01（mm2)选配Φ8@200，As＝201（mm2)对侧墙拉力最大处（y＝1.45）配筋。N3＝16.04r0·Ψ＝16.04×1×0.95＝19.24（KN）（拉）M＝＝1×0.95×（2.638×1.45＋1.73－1/6×1.1×9.8×1.453）＝0.074（KN·m）60 e0＝M/N=0.074/15.24=0.05(m)ρmin=0.2%As＝ρbh0＝0.36%×850×75＝230（mm2)4.3.5.4、拉杆的配筋：人行板作用与拉杆的荷载Q板1＝7.15KN/m，其对跨中弯距等效荷载：60 Q板1＝（2α－α2）Q板1，α＝0.85/2=0.425Q板1＝(2×0.425－0.4252)×7.15＝4.79（KN/m）8米长一跨渡槽共5根拉杆，作用在每根拉杆上的荷载为：＝8.06（KN/m）跨中弯距：M＝1×0.95×1/8×8.06×22＝3.83（KN/m）支座剪力：Q＝1×0.95×0.5×8.06×2＝7.657（KN）Nc＝5.277（KN）（拉）取α＝α‘＝25mm，h0＝h‘－α’＝75mm，b＝150mm，e0＝M/N=3.83/5.277=0.726(m)>0.5h－α＝25（mm）。按偏心受拉构件计算：e＝eo－0.5h＋α＝726－0.5×100＋25＝701（mm）＝＝81（mm2)选配2Φ8，As’＝101mm2，则αs＝＝＝0.4则As＝60 选3Φ8，As＝462(mm2)表4－7人行板、拉杆配筋表区域人行板拉杆受压As’无2Φ8，As’＝101mm2受拉AsΦ8@200，As＝251mm23Φ8，As＝462mm24.3.6、拉杆斜截面计算：故截面尺寸满足抗剪条件。Vc＝0.07fcbh0＝0.07×10×150×75＝7.875（KN）V=189.67KN截面尺寸满足截面限制条件0.07fcbh0＝0.07×10×300×1630＝342.3>rdV=227.6(KN)按受拉计算不要求配置腹筋，考虑到侧墙的竖向受力筋可以起到腹筋作用，单为固定纵向受力筋位置，仍在两侧布置Φ8@250的纵向封闭箍筋。同时沿墙高布置Φ8@250的纵向钢筋，槽身的配置的横断面图见附图4－4所示。4.5、抗裂计算4.5.1、纵向抗裂计算：忽略补角作用，将断面化为如图4－5所示。60 图4－5抗裂计算断面简图。（单位：m）沿槽身纵向的危险断面是在跨中，按标准荷载计算，通过假定流量时弯距为：M＝1/8×（6.413×2+0.47+2.13+8.81+26.44+1.62+1.8）×7.352＝365.3（KN·m）按标准荷载计算，通过设计流量时弯距为：M=1、8×(0.423×2+0.47+2.13+8.81+22.32+1.62+1.81)×7.352＝337.55（KN·m）b＝0.3m，bf＝2.3m，h=1.71m，hf=0.15mh1=1.71-0.1=1.61(m)可按下式进行抗裂计算;(4－9)式中rm－受弯构件塑性影响系数；rm＝1.55×（0.7＋300/1710）=1.357Ml－按标准荷载计算的弯距；αct－混凝土拉应力限制系数。长期组合为0.7，短期组合为0.85；W0－换算截面A0对受拉边缘的弹性抗矩，；60 I0－换算截面重心轴惯性矩；y0－换算截面重心轴至受压边缘距离；ftk－混凝土抗拉强度标准值，C20混凝土抗裂强度标准值ftk＝1.5N/mm2.I0、y0可按下列公式计算：A0＝0.3×1.71+2×0.15＝0.813（m2)＝＝1.106（m）I0＝1/3×0.3×1.1062＋1/3×0.3（1.71－1.106）3＋1/12（2.3－0.3）×0.15＋（2.3－0.3）×0.15（1.61-1.106-0.15/2）2=0.206(m4)(m3)通过加大流量时，Ms＝365.3（KN·m）＝1.357×0.85×0.341×1.5×103＝589.99（KN·m）≥Ms＝365.39(KN·m）通过设计流量时，Ml＝337.55（KN·m）＝1.357×0.7×0.341×1.5×103＝485.87（KN·m）≥Ml＝337.55(KN·m）故槽身纵向满足抗裂要求。4.5.2、横向抗裂计算：底板抗裂计算：验算断面在跨中断面。按标准荷载计算，考虑钢筋作用。N＝9.09KN，M＝7.862KN·m，b＝1000m，h＝150mm。60 Nl≤式中e0－轴向力偏心距，e0＝M/N；rm－受弯构件的塑性影响系数；rm＝1.55，因0.7＋300/h=0.7+300/1500>1.1,故Vm＝1.55×1.1＝1.71。＝＝1000×150+8.235×（565+251）＝156719.76（m2)需进行裂缝宽度验算。5.2.1、底板裂缝宽度验算：①、已知在标准荷载情况下进行验算。校核水位：Ns＝9.09KN，Ms＝7.862KN·m，e0＝M/N=0.865(m)e＝eo－h/2+α=820(mm)。设计水位：Nl＝6.31KN，Ms＝7.566KN·m，e0＝M/N=1.199(m)60 e＝eo－h/2+α=1154(mm)。按下列公式计算：（4－10）（4－11式中α1－构件受力特征系数（偏心受拉构件1.15，受弯构件核偏心受压构件α1＝1.0；α2－钢筋表面形状系数（变形钢筋α2＝1.0，表面钢筋α2＝1.4）；α3－荷载长期作用系数（荷载效应的短期组合α3＝1.5，荷载效应的长期组合α3＝1.6）；c－纵向受拉钢筋混凝土保护层厚度，mm；α－受拉钢筋直径，mm；ρte－纵向受拉钢筋的有效配筋率，ρte＝As/Ate，当ρte<0.03时，取ρte＝0.03；Ate－Ate＝2αsb。αsc+d/2；As－受拉区纵向钢筋截面面积；σss、σsl－按荷载效应的短期组合及长期组合计算的构件纵向受拉钢筋应力。σssσsl（正号：大偏心受拉构件；负号：小偏心受拉构件）②进行计算：已知：α1＝1.15，α2＝1.4，α3＝1.5、1.6，c＝30，αs＝36mm，α＝12ρte＝As/Ate=As/2αsb=565/2×36×1000＝0.01<0.03，取ρte＝0.03。σssσsl60 故：＝1.15×1.4×1.5×(137.02/2.1)×105×（3×30+0.1×(12/0.03)）=0.21<(Wvmin)=0.25(mm)满足要求。侧墙抗裂计算可选择轴力核弯距最大的断面进行计算。分短期组合核长期组合：短期组合弯距最大时：Mmax＝2.524KN·m，y＝0.625m，N0＝4.08KN，b＝1000mm，h＝150mmrm＝1.71y0＝（0.5+0.425αEρ）h＝（0.5+0.425×8.235×（251/1000*120））×150＝76.10（mm）I0＝（0.0833+0.19×8.235×（251/1000h0））×1000×1503＝292182951.1（mm4）W0＝＝3953761.18（mm3）e0＝M/N=2.524/4.08=0.619(m)＝1000×150+8.235×（251+251）＝154133.93（m2）满足抗裂要求。长期组合弯距最大时：Mmax＝2.26KN·m，ymax＝0.581m，Nl＝4.54KN，e0＝Mman/Nl=0.498（m）。当轴力最大时，分短期组合和长期组合计算：60 短期组合轴力最大时：Nmax＝15.37KN·m，y＝1.45m，M＝0.342KN·m，e0＝M/Nmax=0.022（m）。长期组合轴力最大时：Nmax＝14.73KN·m，y＝1.23m，M＝0.407KN·m，e0＝M/N=0.0277（m）。满足侧墙横向抗裂要求。4.6、吊装计算设置四个吊点，按双悬臂梁计算。吊点设在第二根拉杆处。因吊点产生负弯距，上部受拉，下部受压，故可按T形梁校核上部配筋。如图4－6所示。图4－6槽身吊装验算（单位：m）q=q11+q21+q41=6.734×2+0.49+9.25＝23.21（KN/m）。考虑动力系数1.2，故q＝1.2×23.21＝27.85（KN/m）。计算时忽略槽底突出部分的作用，断面尺寸取b＝300mm，h＝1710mm，bf‘＝2300mm，hf‘＝150mm的T形梁。按短暂状况设计：ro＝1，Ψ＝0.95计算弯距：M＝1×0.95×1/2×27.85×22＝52.91（KN·m）侧墙顶部共有4根Φ8的钢筋，As＝201（mm2）Asfy＝201×210＝42210（N）60 bf‘hf‘fc＝2300×150×10＝3450000（N）Asfyb1a250m500m1000m250m500m1000m250m500m1000m图5-1最高排架尺寸图（单位：mm）5.2.4、尺寸拟定：黄家沟渡槽离地面在8m以下,可采用单排架支撑槽身,排架固定于墩座上,考虑排架不宜过高,60 对稳定不利。同时为了便于施工，先将渡槽归纳成三种高度：1号和11号.12号排架高3.9m；2号和9号.10号为5.8m；3号~8号排架高为6.7m;排架横梁间距为2m,最下层为2.5m。现以最高的排架（5号）为计算示例，其他排架计算相同，故略去。为使立柱在竖向荷载作用下为轴心受压构件，立柱中心线与槽身支撑中心线相重合。5.3、荷载计算人群荷载.风荷载分项系数rq=1.25.3.1、水平荷载：槽沟内无常年流水，故不考虑水的作用。槽身风荷载：风压力按下式计算Wk=βzμsμzW0式中μs—风载系数，迎风面取1.0，背风面取0.5。βz—风压高度变化系数，βz＝1.0W0－基本风压，W0＝0.35迎风面风荷载标准值为：Wk=βzμsμzW0＝1.0*1.0*1.0*0.35(KN/m²)设计值为：W=rq×Wk=1.2*0.35=0.42(KN/m²)背风面风荷载标准值为：Wk`=βzμsμzW0=1.0×(-0.5)×1.0×0.35=-0.175设计值：W=rq×Wk=1.2×(-0.175)=-0.21(KN/m²)吹到8m长一跨的总风荷载(包括端肋)为：迎风面按标准荷载计算：Pzk=0.35×81×.71=4.788(KN)按设计荷载计算:Pz=1.2×4.788=5.744(KN)背风面按标准荷载计算:Pzk‘=(-0.175)×8×1.71=－2.394(KN)按设计荷载计算:60 Pz=1.2×(-2.394)=－2.873(KN)排架风荷载按标准荷载计算：Wpk=(1+η)μsμzW0按设计荷载计算：Wp=rq×Wpkμs＝1.0，μz=0.75立柱净距与立柱迎风面宽度之比为1.85/0.5=3.7。当此值大于或等于10时，不计前柱对后柱的挡风作用，取η＝1。当此值小于10时，η在0.2-1.0之间变化,由于此值为3.7,取η=0.44Wpk=(1+0.44)×1.0×0.75×0.35=0.378(KN)Wp=1.2×0.378=0.454(KN)作用在槽身上的水平风压力通过纵梁支座传至立柱顶,形成拉力,等于槽身上的总风压对排架顶横梁中心轴取距,再除以立柱轴线的距离,即:P风K=（Pzk‘+Pzk）×（1.71/2+0.2）/2.15=(4.788+2.394)×（1.71/2+0.2）/2.15各节点荷载计算见表5-5计算结果见图5-25.3.2、垂直荷载(传给每各立柱的荷载)：排架垂直荷载计算见表5-4：60 表5-4排架荷载计算(单位：KN)荷载种类标准值设计值计算公式大小槽身荷载（传给各个立柱荷载）槽身自重P槽=1/2(8.81+6.413+2.13+0.47+1.8)×8104.184P槽109.393人群荷载P人K=1/2×1.62×86.48P人7.78满槽水重P满=1/2×26.44×8105.76P满116.34设计流量水重P设=1/2×22.32×889.28P设107.1460 排架自重顶横梁(1.85×0.2×0.4+1/2×0.1²×2×0.3)×253.7753.964中间横梁(1.85×0.4×0.2+1/2×4×0.1²×0.3)×253.854.043排架自重立柱顶两个牛腿及端部重(0.25×0.3+1/2×0.252×0.3)×2×25+0.5×0.3×0.2×2×252.9063.0522m高立柱重0.5×0.3×2×257.57.8752.5m高立柱重0.5×0.3×2.5×259.3759.844表5－5节点荷载计算(单位:KN)荷栽种类节点计算情况标准值设计值说明计算公式大小计算公式大小节点水平荷载1,5T1K=T1K，=3.591+0.275/23.279T1=T54.475T=(4.788+2.394)/2T=0.378(1+0.25+0.22+0.5×0.875=0.2752,6T2K＝T2K，=1/2×0.378×0.5/20.189T2=T60.2273,7T3K=T3K‘＝1/2×0.378×0.5×(1+2.5/2)0.118T3=T70.2554,8T4K=T4K‘＝1/2×0.378×0.5×2.5/20.118T4=T80.14260 节点垂直荷载1空槽有风P1K=104.184-3.524＋8.544+6.48115.684P1=109.393－4.229+8.971+7.78121.915节点1。，排架标准＝3.775/2+7.5/2+2.906=8.544设计值：1.05×8.544＝8.971P1=P槽－P风＋节点1排架重＋P人P1‘=P槽＋P水－P风＋节点1排架重＋P人P5=P槽＋P风＋节点6排架重＋P人满槽有风P1K’=104.184+105.76+8.544-3.524+6.48221.44P1K=109.393+116.34+8.971+7.78238.2555空槽有风P5K=104.184+3.524+8.54+6.48122.78P5=109.393+4.229+8.971+7.78130.373满槽有风P5K’=104.184+105.76+8.544+3.524+6.48228.49P5’=109.393+116.34+8.971+7.78246.7132，6PiK=3.85/2+7.59.425Pi=1.05×9.4259.896P5‘=P槽＋P水＋P风＋节点5排架重＋P人3，7PiK=3.85/2+（7.5+9.375）/210.363Pi=1.05×10.36310.8814，8PiK=9.375/24.688Pi=1.05×4.6884.9225.4、排架横向计算排架内力包括M、Q、N,水平荷载产生M、Q,竖直荷载产生N,水平荷载具有反对称性,可利用无剪力分配法求M,利用静力平衡求Q。先求水平荷载下的内力，利用对称性，将结构简化成如图5－3所示。60 图5－35.4.1、求排架弯矩M：4.1.1分配系数和传递系数：分配系数式中－ki杆的抗弯刚度，；见表5—6及图5—5（a）4.1.2固端弯矩：式中－该节点以上水平力所产生的力矩之和。表5－6弯矩M分配和传递计算序号43343L32232M21121N分配系数0.10150.77170.12680.12370.75260.12370.14110.8589附表5－6弯矩M分配和传递计算固端弯矩-6.37-6.37-4.957-4.957-4.475-4.475传递-1-1-1-1-1-1-1-1-160 系数分配传递过程-0.631-0.6313.844-1.245-1.2457.5731.2451.245-1.2761.2769.0721.594-1.594-0.1757-0.17571.069-0.21890.21891.33190.2189-0.2189-0.02220.02220.16890.0278-0.0278-0.03090.03090.188-0.00720.00720.04420.0072-0.0072-0.00070.00070.00560.0009-0.0009-0.0010.0010.0062-7.669-5.079.877-4.8055.1098.949-3.843-5.1075.107持久情况-7.669-5.079.877-4.8055.1098.949-3.843-5.1075.107短暂情况7.2864.829.384.564.858.53.654.854.855.4.2、轴向力计算：立柱轴向力由垂直荷载与水平荷载引起力叠加，横梁力由节点水平力引起。分两种情况进行计算，如作用于立柱12节点1的力N1：=121.915–5.521=115.394（KM）（空槽，有风）=238.255－5.221=224.734（KN）（满槽，有风）其余计算结果如图5-4所示。图5－4弯矩、剪力、轴向力60 5.4.3、排架的配筋计算：采用C25混凝土，=12.5N/mm2。4.3.1、立柱配筋：选取节点4截面进行计算。①空槽有风时。设风向由左至右，按持久设计状况计算。=1，=1.0，=7.669KN·m，=121.74KN，=2500mm，=40mm，=500mm，=300mm，=255mm，。（mm）＞8，故需考虑纵向弯曲影响。=6.417＞1，取。＜15，故=1。==1.204=23.37mm＜=159.64(mm)故按大偏心受压进行计算。又X=22mm＜=80mm，=34.16(mm)==108.02（mm2）按最小配筋率0.25%进行配筋：0.0025×500×260=325（mm2）。选配216，402mm2②满槽有风时，设风向由右至左。60 KN·m，=280.122KN，=2600mm，mm，500mm，mm，255mm，N/mm2。，计算得=1.173，33×1.173=38.7mm＜0.3=0.3×255=76.5mm故按小偏心受压进行计算：=76.5＋300/2－45=181.5（mm）==1.106＝＝1343.64（KN）满足要求。立柱对称横向配筋2Φ16，As＝As‘＝402（mm2）5.4.3、横梁配筋：横梁在反对称荷载作用下，其轴向力为零，按受弯构件进行配筋计算。中横梁（3～7）：M=8.197KN·m，h=300mm，b=200mm，，mm。==0.06160 （mm2）选配212，（mm2），对称配筋得横梁顶部、底部各配置212的钢筋。箍筋选用6@250，封闭式箍筋。5.4.4、排架的纵向计算：4.4.1、排架施工期验算：排架施工期的最不利情况是：一跨槽身施工完毕，而另一跨尚未施工，排架在纵向偏心受压。计算荷载包括每根立柱承受1/4槽身自重、施工荷载和排架自重。施工荷载包括工具和人群荷载等，可按4KN/m2考虑。按短暂状况设计，，=0.95。排架顶部荷载；槽身：=45.78（KN）施工荷载：=20.64（KN）=45.78＋20.64=66.42（KN）假定压力分布为三角形分布，如图所示。图5－5排架施工期荷载图(单位：mm)60 则其对轴线的弯矩为：=22.14（kN·m）按排架立柱底截面进行验算，轴力N还应计入排架自重。N=66.42＋（3.032＋3.15×2＋2.264＋4×7.875＋10.238×2）=99.338（KN）=0.223（m）=223（mm），，，。又因为＞8，所以应按长杆考虑纵向弯曲影响。＞1，取1。又＞8，故=1。=1.270＞，故按大偏心受压构件进行计算。因施工时可能先吊左跨也可能先吊右跨，故应按对称陪筋进行计算。受压区高度：=＜按构造要求配筋，因横向配筋时，已在每边配有216，因此，不需要再进行配筋。4.4.2、正常运行时，按轴心受压情况校核校核情况：，。60 =117.58（KN）5.4.5、排架吊装验算：排架的吊装采用滑行竖直吊装法，吊装时采用两吊点一端支承于地面，一端吊起。取半个排架进行吊装验算吊点设在顶梁底，如图5－6所示。图5－6排架吊装计算图（单位：m）立柱重：半跨顶梁重：半跨横梁重：取支座A点为弯矩中心，得由最大正弯矩：由得按受弯构件对称配筋进行计算如下：60 因横向配筋时，已在每边配有2Φ16，因此每边再配2Φ16即可，实际配筋为综合前面的横向，纵向和吊装计算说明：排架结构的强度受吊装条件控制，最后立柱采用对称配筋，选用2Φ16+2Φ16，。箍筋选用Φ6@200,封闭式箍筋。斜截面强度验算：箍筋选用Φ6@250，封闭式箍筋因经验算斜截面满足要求。5.4.6、牛腿设计计算：牛腿尺寸如图5－7所示：图5－7牛腿尺寸图（单位：mm）60 图5－7牛腿尺寸图（单位：mm）荷载按满槽水重和槽身自重考虑。(P槽+P人+P水)＝（104.184+6.48+105.76）＝108.212（KN）PF风＝式中－按标准荷载计算的水平荷载，KN；－按标准荷载计算的垂直荷载，KN。荷载Q的作用点至下柱边缘的距离：取＝231.22（mm²）选4Φ12，AS=452(mm²)牛腿的斜截面强度计算：60 式中β－裂缝控制系数，对承受静荷载作用的牛腿，取β＝0.8；a－竖向力作用点至下注边缘的水平距离，应考虑安装偏差20mm；b－牛腿宽度；h0－牛腿与下柱铰接处的垂直截面的有效高度，取h0＝h1－asFV=175.25KNFV>从计算可知，牛腿满足斜截面强度要求，不必配置弯起刚筋。第六章基础计算6.1、基础结构尺寸拟定6.1.1、排架基础尺寸拟定：B=3b1=3×0.5＝1.5，取2.5m。L=s+5h1=1.85+5×0.3=3.35m，取4.35m。b1、h1－立柱横截面长、短边，m；s－两立柱间净距，m.。6.1.2、基础尺寸见附图所示。6.2、基础的荷载组合最不利情况为通过加大流量加风荷载：N2=NA=231.08KNN1=NB=246.538KNM=7.669KN·m取基础及回填土平均土重度，基础埋深取2.3m，则基底平均压应力：60 基础受力情况如图6—2所示。6.3、基础应力计算地基应力：基地中点O的弯距：=基底边缘应力：a满足要求。6.4、基础配筋计算6.4.1、基础地板配筋计算时沿基础长边取单宽b=1m,高H=0.35m，的截面，按悬臂梁计算，臂长L=0.65m。平均应力：60 α＝35mm,h0=265mm采有C20混凝土，fc=10N/㎜2α=0.0136ξ=0.0137选用Φ12@250,As=452(㎜2)6.4.2、基础梁配筋计算取断面变化处（x=3.25m）弯矩及两处间跨中最大弯矩作为配筋依据。=71.11(KN·m)两梁各承担：(KN·m)跨中最大弯矩：由=0条件求出。=78.99＝33.28x=2.22(m)60 =49.23(KN·m)两梁各承担：(KN·m)底梁配筋应按弯矩M=35.55KN·m进行计算。经计算用最小配筋率：选用3Φ14，梁顶可按构造配筋选用3Φ14即可。60 第七章稳定计算7.1、槽身稳定计算荷载按空槽有风情况考虑槽身风压力:对槽身支座求矩,得抗倾安全系数:=设支座钢板与钢板摩擦系数,则抗滑安全系数为滑,其中为槽身自重,为水平风荷载：7.2、渡槽整体沿基础底面抗滑稳定验算荷载按空槽有风情况考虑水平荷载:垂直荷载:抗滑安全系数:60 7.3、渡槽整体抗倾稳定计算荷载按空槽有风情况考虑,如图7-1。图7－1抗滑稳定计算：对基础右下角点取矩,得:7.4、地基稳定性验算正常运行时，排架基础应力验算前面已述.此外，还应按最不利情况进行验算。最不利情况是一跨安装就位而另一跨尚未施工，此时应按纵向偏心受压计算。槽身重：60 施工荷载：排架重：基础重：轴向力：对基础中心求矩：满足要求。60 第八章细部结构8.1、伸缩缝及止水梁式渡槽的槽身多采用钢筋混凝土结构。为了适应槽身温度变化引起的伸缩变形，渡槽与进出口建筑物之节及各节及各节槽身之间必须用变形缝分开，缝宽3~5cm。变形缝需要用既能适应变化又能防止漏水的材料封堵。特别是槽身与进出口建筑物之间的接缝止水必须严密可靠，否则不仅会造成大量漏水，还可能促使岸坡滑塌，影响安全。渡槽槽身接缝止水所用材料和构造型式多种多样，如：橡皮压板式止水，塑料止水带止水，沥青填料式止水，粘合式止水，木糠水泥堵塞式止水。橡皮压板式止水是将厚6~12mm的橡皮带，用扁钢和螺栓将其紧压在接缝处。这种止水如能保证施工质量可以做到不漏水，且适应接缝变形的性能好，但检修与更换较不便。塑料止水带压板式止水用聚氯乙烯塑料止水带代替橡皮止水带止水性能良好，具有良好的弹性和韧性，适应变形能力强，体积轻，易粘接不易老化，价格只相当于橡皮止水带的一半左右。沥青填料式止水造价低，维修方便，但适应变形的性能和止水效果不理想。粘合式止水是用环氧树脂橡皮粘贴在接缝处，施工简便，止水效果好。木糠水泥堵塞式止水的填料是用木糠和水泥拌匀，加入适量的水再湿拌而成的。这种接缝止水构造简单，造价低，有一定适应变形能力。经比较，本次设计采用塑料止水带压板式止水。8.2、支座变形缝之间的每节槽身沿纵横向各有两个支点，为了使支点接触面的压力分布比较均匀并减小槽身伸缩时所产生的摩擦力，常在支点处设置支座钢板或油毡座垫。每个支点处的支座钢板有两块，每块钢板上先焊上直径不小于10mm的钢筋，以便分别固定于槽身及墩的支承面上，钢板厚不小于10mm，面积大小根据接触面处混凝土的局部承压能力决定。对于跨度及纵坡较大的简支梁式槽身的支座结构，最好能做成一端固定，一端活动的形式。本次设计渡槽纵坡为1/600，是简支梁式渡槽，故渡槽支座采用一端固定，一端活动的形式，钢板厚度取10mm。60 8.3、两岸连接在渡槽的渐变段与槽身的连接处设置槽台，以支承槽身和挡土，其高度一般在5~6m以下，台背部一般为m=0.25~0.5，为了减小台背部水压力，常设孔径为5~8cm，排水孔并作反滤层保护。60 致谢毕业设计是高职院校学生毕业前最后一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它即是学生学习与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生资格认证的重要依据。本渡槽设计组由彭明老师辅导，在设计过程中，彭明老师耐心讲解，细心辅导，另外，王建伟老师也给了我们很大的帮助与支持，正是在两位老师的精心辅导下，本次毕业设计才得以顺利进行，并圆满地划上句号，在此对两位老师表示衷心地感谢。同时，此次设计体现出了同学们之间的团结合作进取的精神，同学间互相讨论，提建议，这同样使我收益非浅炎炎夏日，即将面临接下来的毕业答辩，还需答辩组的老师为此费心，在此只想道声：老师辛苦了，谢谢！在这次毕业设计中，指导老师对我们要求严格。通过这次设计，让我重温了三年来所学的有关专业知识，对我以后的工作和学习有极大的帮助，在此对曾经帮助过我的老师和同学，特别是我的指导老师表示衷心的感谢。本书在编写过程中，参考与引用了有关文献、资料的部分内容。为此，谨对所有文献的作者深表谢意。由于本人的能力有限，不足之处在所难免，恳请广大读者对本书的缺点和错误予以批评指正。编者2005年6月60