矩形渡槽设计说明书

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1、设计基本资料一设计题目:钢筋混凝土渡槽(设计图见尾页)xx灌区干渠上钢筋混凝土渡槽,矩形槽身设计,支撑排架和基础结构布置二基本资料1.地形:干渠跨越xx沟位于干渠桩号6+000处,沟宽约75m,深15m左右。根据地形图和实测渡槽处xx沟横断面如下表;桩号6+0006+0156+0256+0356+0456+0556+0656+0906+100地面高程(m)97.80 92.70 87.66 83.85 83.80 87.60 89.90 97.68 97.70 2.干渠水利要素:设计流量Q设 =10 m3/s、加大流量Q加=11.5 m3/s,纵坡i=1/5000,糙率n=0.025.渠底宽B

2、=2m,内坡1:1,填方处堤顶宽2.5m,外坡1:1.干渠桩号6+000处渠底高程为95.00m。3.地质:该处为第四纪沉积层,表面为壤土深2米,下层为细砂砾石深度为10米,再下层为砂壤土。经试验测定,地基允许承载能力(P)=200KN/ m24.水文气象:实测该处地面在10米高处,三十年一遇10分钟统计平均最大风速为24m/s。设计洪水位,按二十年一遇的防洪标准,低于排架顶1m,洪水平均流速为2m/s,漂浮物重50KN。5.建筑物等级:按灌区规模,确定渡槽为三级建筑物。6.材料:钢筋级3号钢,槽身采用C25混凝土,排架及基础采用C20混凝土。7.荷载: 1)自重:钢筋混凝土=25 KN/ m

3、3 水 =10 KN/ m3 2)人群荷载: 3 KN/ m3 3)施工荷载: 4 KN/ m3 4)基础及其上部填土的平均容重为20 KN/ m3三设计原则与要求1.构件强度及裂缝计算应遵守“水工钢筋混凝土结构设计规范“(SDJ20-78)2.为了减少应力集中,构件内角处应加补角,但计算可以忽略不计。3.计算说明书要求内容完全、书写工整。4.图纸要求布局适当、图面清洁、字体工整。四设计内容1.水力计算:确定渡槽纵坡、过水断面尺寸、水面衔接、水头损失和上下游链接。2.对槽身进行纵向、横向结构计算,按照强度、刚度和构件要求配置钢筋。3.拟定排架及基础尺寸。4.两岸链接和布置。五设计成果1.计算说

4、明书一份2.设计图纸一张(A1)总体布置图:纵剖面及平面图一节槽身钢筋布置图:槽身中部、端部剖面,侧墙钢筋布置及底板上、下层钢筋布置图,并列处钢筋用量明细表。排架和基础尺寸,钢筋布置等。六参考书1.水工建筑物2.工程力学3.建筑结构4.水工钢筋混凝土5. 工程力学与工程结构设计说明书一渡槽总体布置1,槽身长度的确定干渠跨越xx沟,位于干渠桩号6+000处。由此表可画出此沟的横剖面图:桩号6+0006+0156+0256+0356+0456+0556+0656+0906+100地面高程(m)97.80 92.70 87.66 83.85 83.80 87.60 89.90 97.68 97.70

5、 xx渡槽横断面图由图可知在高程为95m处沟长为70.25m。而对于矩形槽,跨度一般取815m,所以此槽身去跨度为9m,共8跨,则槽身长L=72m。2.上下游连接形式及其长度由于扭面的过流能力较好,所以,上下游连接段均采用扭面进行过渡连接;在渠道中:水深h1由已知条件,带入数据知进行迭代得h1=2.89m校核设计流量:A=(b+mh)h=14.13m2 R=A/x=1.39m故,不符合设计流量的要求,当h1=2.9m时故,符合设计流量的要求当Q=10 m3/s,堤顶宽度为2.5m时,查书中表8-5得则校核加大流量: 故,符合加大流量的要求则,渠道的深度H=3.4m,水深h1=2.9m 。对于中

6、小型渡槽,进口渐变段长度可取L1大于等于4 h1(h1为上游渠道水深); 出口渐变段长度可取L2大于等于6 h3(h3为下游渠道水深)。则, 取 L1=12m 取L2=18m综上所述:L1=12m,L2=18m,均采用扭面过渡。3渡槽支撑形式考虑到该渡槽的荷载较小,其支撑形式采用单排架。4渡槽基础的形式采用板梁式条形基础二渡槽水力计算1.尺寸拟定槽身的过水断面尺寸,一般按设计流量设计,按最大流量校核,通过水力学公式()进行计算。当槽身长度L大于等于(1520)h2(h2为槽内水深)时,按明渠均匀流公式进行计算。矩形渡槽深宽比一般取0.60.8,超高一般取0.20.6m。初拟时,纵坡一般取1/5

7、001/1500。糙率取0.011.拟定h/b=0.7,i=1/1000,得:b=2.6m,不符合实际要求:拟定h/b=0.8,i=1/700.得:b=2.25m,也不符合实际要求;拟定h/b=0.8,i=1/500,得;b=2.03m,也不符合要求,通过以上的计算得,无论怎么调整数值,都不能满足设计要求,而,一般渡槽的净宽小于等于渠道底宽。在以上经验数据下,设渡槽净宽b=2m,i=1/700,n=0.011带入计算水深h,进行迭代得:h=1.93m同理,将加大流量带入上式迭代得:h加=2.15m对设计流量进行校核:b=2m,h=1.93m.则, 满足设计流量的要求对加大流量进行校核取m时,则

8、,b=2m, h=0.27+1.93=2.2m满足加大流量的要求2.计算水头损失进口段水面 降落值:(K1=0.1)槽身段沿程降落值: 出口段水面回升值: 渡槽总水面降落值: 所以符合最小水头损失的要求。抬高值: y1=h1-Z-h2=2.9-0.351-1.93=0.619m进口槽底高程: 出口槽底高程: 降低值: y2=h3-Z2-h2=2.9-0.117-1.93=0.853m出口渠底高程: 渡槽水利计算图最终确定,渡槽的断面尺寸为b=2m,h=2.2m符合要求。三槽身结构计算1. 槽身横向结构计算取槽身长1m计算,拟定截面尺寸如下:可选定:t1=1620cm t2=2030cm a=8

9、0100cm b=40cm c=36cm 拉杆截面为16*16cm具体尺寸见下图:槽身断面图 单位:cm由于结构、荷载对称,取一半计算,截面上剪力大部分分布在侧墙上,可视为一个支撑连杆支持于侧墙底部,忽略侧墙所受的竖向力,可用力矩分配法求解内力,其计算见图如下:(1).拉杆弯矩的计算:荷载 KNm KNm分配系数:截面惯性矩分别为 抗弯刚度:所以:分配系数为:传递系数:CAC=0 CAB=-1求固端弯矩及约束力矩,固定状态下,可得各固端弯矩 分配系数0.290.71固端弯矩0-9.6-12.8-6.4分配与传递06.515.9-15.9最后杆端弯矩0-3.13.1-22.3最终杆端弯矩为:MA

10、C=-3.1KNm MCA=0KNm MAB=3.1KNm MBA=-22.3KNm(2).拉杆拉力的计算取侧墙为脱离体,由MA=0则 :槽身一米的拉杆拉力S:拉杆间距(这里取2.2m):一个拉杆所承受的拉力(3).底板夸中弯矩M0计算(4)绘制弯矩图侧墙外侧弯矩代入则得(max)。位置 即 =0 所以代入数据得:当M0=0时,=2.27m当Mmax时,=1.3m此时Mmax=(5).底板拉力M=0 底板拉力NA=(6).拉杆弯矩的计算荷载:杆端弯矩:跨中弯矩:弯矩图 单位:KNm2.槽身纵向结构计算(1).荷载:q1=(0.2*2.43*2+0.3*2.2)*25=40.8KNmq2=10*

11、2.2*2=44KNm q3=2a*3=2*0.5*3=3KNm总荷载:q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8 KNm(2).内力计算计算跨度 L计=1.05L0=1.05*9=9.45m夸中弯矩 M=1/8qL计2 KNm3.配筋计算(1).侧墙配筋查表得, fc=11.9 ,fy=300 K=1.20取a=30mm,则h0=h-a=200-30=170mm所以用最小配筋率配筋其选配钢筋选受拉筋为12300(=377mm2)(2).底板受压计算取a=30mm,则h0=h-a=300-30=270mm所以用最小配筋率配筋其选配钢筋选受拉筋为12200(=565mm2)受拉计算判别偏

12、心受拉构件的类型属于大偏心受拉构件。计算受拉钢筋 按构造规定配置钢筋所以配置12200(=565mm2)(3).拉杆配筋由于拉杆所受拉力很小,直接按构造要求即最小配筋率配筋所以配置48(=201mm2)箍筋63004.槽身纵向配筋计算取a=30mm,则h0=h-a=2860-30=2830mm b=400mm所以用最小配筋率配筋其选配钢筋选筋为820(=2513mm2)四槽身支撑排架与基础的布置1.支撑排架槽身支承采用单跨多层排架,为满足承压和减少伸缩吗查阻力,柱顶设钢板垫座,排架与基础按固接考虑。其排架尺寸。立柱:长边(顺槽向)b1(1/20/30)H 常用b1=0.40.7m 取b1=0.5m短边(横槽向)h1=(1/1.51/2)b1常用h1=0.30.5m 取h1=0.4m横梁:间距 L=2.54.5m 长L=L1-h1 高 h2=(1/61/3)L 宽 b2=(1/1.51/2)h2牛腿:C=1/2b1,h b1 2.基础采用整体式钢筋混凝土板梁基础,地下埋置深度大于1m。底板宽度:B大于3b1底板长度:L1大于5h1基础厚度:t=1m左右

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