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1、渡槽课程设计设计基本资料.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.基本资料1.地形：干渠跨越xx沟位丁干渠桩号6+000处，沟宽约75m深15时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（m97.80 '92.70 87.66 8385 83.80 87.6089.9097.68 97.702.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
2、.渠底宽B=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/吊4. 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，低丁排架顶1m洪水平均流速为2m/s,漂浮物重50KN5. 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II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：
3、钢筋混凝土 Y =25 KN/ m3 水 Y =10 KN/ m32）人群荷载：3 KN/ m 33 ）施工荷载：4 KN/ m 34 ）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、图面活洁、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.
4、 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，位丁干渠桩号6+000处xx渡槽横断面图由图可知在高程为95m处沟长为70.25m。而对丁矩形槽，跨度一般取815m 所以此槽身去跨
5、度为9门共8跨，则槽身长L=72m2.上下游连接形式及其长度由丁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hi由已知条件，带入数据知hi=J1 俾 %+2寸? 广十件, .m . i2m 2m进行迭代得hi=2.89m校核设计流量：A= (b+mh h=14.13m2 R=A/x=1.39m第-3 -页 共15页渡槽课程设计0.5=9.95m3 佰 £。设2 i2c A C3.2i4.i3 , CC3 r iQ 实= R3i2i.393n 0.02515000)故，不符合设计流量的要求,当 hi=2.9m时 Q实=AR3i2 =i0.03m3/s 芝Q
6、设 n故，符合设计流量的要求、，Q实 i0.03 , Vo =0.7im/sA i4.2i当Q=10 riT/s，堤顶宽度为2.5m时，查书中表8-5得Ah=0.5m校核加大流量:A 2 i.Q加=R3i2 =i4.09m3/s _Q加 n故，符合加大流量的要求则，渠道的深度 H=3.4m 水深hi=2.9m。对丁中小型渡槽，进口渐变段长度可取Li大丁等丁 4 hi（hi为上游渠道水深）；出口渐变段长度可取L2大丁等丁 6 h3 （h3为下游渠道水深）。则，Li4hi=ii.6m取 Li=i2mL2 芝6h3=i7.5m取 L2=i8m综上所述：Li=i2m L2=i8m均采用扭面过渡。3.
7、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.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2 1L大丁等丁（ 1520） h2 （h2为槽内公式（Q=AR3i2）进行计算。当槽身长度n水深）时，按明渠均匀流公式进行计算。矩形渡槽深宽比一股取0.60.8,超高一般取0.20.6m。初拟时，纵坡一般取 1/5001/1500。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
8、=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2 1带入Q=AR3i2计算n槽的净宽小丁等丁渠道底宽在以上经验数据下，设渡槽净宽b=2m,i=1/700,n=0.0112水深h,。二静七冬/上仁"n 0.0111 h 700进行迭代得：h=1.93m 2A212h，h*，1)同理，将加大流量带入上式Q=AR3i2 = Wq 上 x. =11.5 n 0.011 U + hJ 700)迭代得：h加=2.15m对设计流量进行校核：b=2m,h=1.93m.A 2 1 3.86 W1 )3Q 实=一R3i2=
9、X0.659" =10.04m3/s 芝 Q设n 0.0111700Je Q 实 10.04则，V= =2.6m/sA 3.86满足设计流量的要求 对加大流量进行校核取 Ah=0.27m 时，则，b=2m, h=0.27+1.93=2.2m3 ,=11.8m /s _Q加、A 2 I 4.4 ( 1Q加= R3i2 =X0.6883 乂 700n 0.011满足加大流量的要求2.计算水头损失进口段水面降落值：Z ="心(v2 v2 )= ""(ZE2-0.712 ) = 0.351m 2g2 9.8(K=0.1 )槽身段沿程降落值：乙=iL =1/700
10、 72 = 0.103m出口段水面回升值：Z2 =1Z =1 0.351 =0.117m33渡槽总水面降落值：Z =Z 乙Z2 =0.351 0.103 0.117 = 0.337m £ L Z 1所以符合最小水头损失的要求。抬高值：y1=h1-Z-h 2=2.9-0.351-1.93=0.619m进口槽底高程：13 y1 = 95 0.619 = 95.619m出口槽底高程：' 2 ='、1 -乙=95.619-0.103 = 95.516m降低值：y2=h3-Z 2-h2=2.9-0.117-1.93=0.853m出口渠底高程：4 = '、2 - y2 =
11、 95.516 - 0.853 = 94.663m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:2=20 30cm可选定：11=1620cma=80100cmb=40cmc=36cm拉杆截面为16*16cm第-17 -页 共15页具体尺寸见下图:4Q50槽身断面图单位：cm由丁结构、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丁侧墙底部，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 q1 = ?水 H=10 x 2.
12、43=24.3KN - mq2="H+：混 2 乂乂KN - m分配系数：截面惯性矩分别为|Ac =卫=匹=6.67 10侦121233上=°3 =2.25 10 ' m41212Kac抗弯刚度：3EI acH-4 _3 &67 10 E =8.23 10七K ABEIab2.432.25 10，E1.1= 2.05 10；E所以：分配系数为:ac =全一 =0.29Kac Kab"=Kac Kab = 0.71传递系数：Cac=0Cab =-1求固端弯矩及约束力矩，固定状态下，可得各固端弯矩M Ac =ACq215= -9.6KNmfq2lM A
13、B =-专= -T2.8KNmmCa =0MBA=-¥=-6.KNm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：MS-3.1KN - m M cA=0KNmMab=3.1KN m M ba=-22.3KN - m(2).拉杆拉力的计算取侧墙为脱离体，由£ M=0顿如3则Nc H+M ac-=06Nc =H3M AC 10 2.432 ACH 一 63.1=8.6KN2.43NC = NCS=8.6 2=17.2KNmNc :槽身一米的拉杆拉力S:拉杆间距(这里取2.2m
14、)NC : 一个拉杆所承受的拉力(3).底板夸中弯矩M0计算q2l23.18 22M0= -M AB =-3.1 = 16.1KNm88(4).绘制弯矩图、1 V 3Mx = NcX-X侧墙外侧弯矩6蚂=迎-1 X2=o dX 2X=驾代入M X则得M X (max)。6NcMX1=。位置即NcX1-1 YX13=0所以 X1 =6代入数据得：当Mo=0时，X = J宇 =2.27m当 Mmax 时，X= 12NC =1.3m此时 Mmax= NCX1-1'/X13 = 8.<1.3-1/<1<1.33=7.5KNm 6(5).底板拉力工 M=0 底板拉力 N=-NC
15、二炉2'43 -17.2=54.5KN2 2(6).拉杆弯矩的计算"任q1 = 0.1 25 3 2 =11KNm何载：q2 =0.162 25 = 0.64KNmMc =适- 3-竺-吏6 L 12c 2 0.50.64 2.223 2.212=2.35KNm跨中弯矩:Me3_qa_ 3L*2411 0.53 0.64 2.22+= 0.34 KNm3 2.224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=40.8KN - m q2=10*2.2*2=44KN - m q3=2a*3=2*0.5*3=3KN
16、 - m总荷载：q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8 KN - m (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 M=ql :十2-=1/8 87.8 9.45 =980 KN 83. 配筋计算.侧墙配筋查表得，fc=11.9 N/mm2,fy=300 N/mm2 K=1.20取 a=30mm，贝U h0=h-a=200-30=170mmKM1.2 106 7.50.03fcbh0 11.9 1000 1702=1 -.,1 -2:；=1-J -2 0.03 =0.03 0.85 b =0.468A =也=11.9 1000
17、0.03 170 = 67.4mm2300-67.4-=0.04%:min =0.2%1000 170所以用最小配筋率配筋其 人=1000 170 0.002 = 340mm2选配钢筋选受拉筋为12300 ( A5=377mm2)(2).底板受压计算取 a=30mm，贝U h0=h-a=300-30=270mm1.2 106 16.12 = 0.02 fcbh011.9 1000 2702KM=1 -1 -2： s =1 - .1 -2 0.02 =0.02 0.85 b = 0.468Afcb h0 11.9 1000 0.02 2702A =0 = 214.2mm2300-214.2
18、9; =0.08%、in =0.2%1000 270所以用最小配筋率配筋其=1000 270 0.002 = 540mm2选配钢筋选受拉筋为12200 ( A3=565mm2)受拉计算判别偏心受拉构件的类型% =M /N =16.1/54.5 = 0.3m = 300mm - h/2 - a = 300/2 - 30 = 120mm届丁大偏心受拉构件。计算受拉钢筋h0 =300 -30 =270mme =e0 -h/2 a =300 -300/2 30 =180mm2oA、KN e *max fcbh01.2 乂 54.5 x 1000 x 180 - 0.386 x 11.9 x 1000
19、x 270A=fy h0 -a300270-30按构造规定配置钢筋2A =0.002 1000 270 = 540mm2所以配置 12200 ( A=565mm2)(3).拉杆配筋由丁拉杆所受拉力很小，直接按构造要求即最小配筋率配筋- ，一 2As =0.002 160 130= 41.6mm所以配置48 ( A=201mm2)箍筋63004. 槽身纵向配筋计算KM fcbh取 a=30mm,则 h0=h-a=2860-30=2830mm b=400mm= 0.031.2 106 980211.9 400 283011.9 400 0.03 2830300上=1 -，1 -2"=1-
20、、.1 -2 0.03 =0.03 0.85 b =0.4682=1347mm1347、0.12% ' i min - 0.2%400 2830所以用最小配筋率配筋其 A =400 2830 0.002 = 2260mm2选配钢筋选筋为 8 20 ( As=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)bi (1/20Z30) 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
21、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 油12.基础采用整体式钢筋混凝土板梁基础，地下埋置深度大丁1m。底板宽度：B '大丁 3bi底板长度：Li大丁 5hi基础厚度：t=1m左右d » I1 I 9 I ' -' I < I -111 . - ，1, T 1- 1 = Tg= I r-imH-1II J. L i_» tf k. i 上3 JLUv-4='二7Iy «- %-，dIhrsMihvuJR耶财.1 口丁,河周mung也肢枣：7rrm-:At! rm:二T C M _i>.-L-i r»l-l -，Lj > i»LK LB-h = M.1 !；二 T< 2u u.口 .hlu: ' l>L! LB-*:.:J1 .1 Ii U Lri-=n十*msn 矿