不带横杆的矩形渡槽结构计算:1. 槽身横向计算:沿纵向取单位长度1 m 槽身为脱离体进行计算,计算简图如图1所示。
图1.槽身横向计算简图作用于所切取的单位长度脱离体上的荷载q 等于水重、人群荷载及槽身自重之和,除此之外,在脱离体两个侧面作用着剪力1Q 和2Q ,并由1Q 和2Q 的差值Q ∆与竖向力q 保持平衡,即q Q Q Q =-=∆21。
(1)人行道板计算人行道板为一支承在侧墙上的悬臂板,计算跨长为mm a 100020012001=-=,承受的均布荷载1q 等于人群荷载加板的自重。
人行道板承受的最大弯矩为:m kN a g q a q M k G k Q ⋅-=⨯+⨯⨯-=+-=-= 3.11)5.21.0531.2(5.02121212110)(γγ mm a 30=; =-=a h h 0100-30=70mm ;0.0793*******.6103.111.22620=⨯⨯⨯⨯==bh f KM c s α 468.085.00.0827211=<=--=b s ξαξ20851300708270.010009.6mm f h b f A y c s =⨯⨯⨯==ξ 为与侧墙钢筋协调,实配B 025@8,20201mm A =。
(2)侧墙计算侧墙中最大计算弯矩的截面是侧墙的截面1,该处的水深为2.8m,另外为了截断部分由截面1延伸向上的竖向钢筋,距墙底1.0m 处再选取一计算截面2计算。
在工程实践中,侧墙近似的按受弯构件设计(略去轴向力影响)。
侧墙底端的最大弯矩为(弯矩符号以槽壁外侧受拉为正):截面1配筋:m kN a q H M ⋅-=+⨯⨯⨯-=+-=39.73.111.02.810612161321131)()(γ mm a 30=;=-=a h h 0300-30=270mm ;mm b 0100=;0.056727010009.61039.71.02620=⨯⨯⨯⨯==bh f KM c s α 468.085.00.0584211=<=--=b s ξαξ205043002700584.010009.6mm f h b f A y c s =⨯⨯⨯==ξ 取用B 125@10,2628mm A s =。
截面2配筋:m kN a q H M ⋅-=+-⨯⨯-=+'-=12.833.1112.810612161321132))(()(γ mm a 30=;=-=a h h 0300-30=270mm ;mm b 0100=;0.018327010009.61012.831.02620=⨯⨯⨯⨯==bh f KM c s α 468.085.00.0185211=<=--=b s ξαξ201603002700185.010009.6mm f h b f A y c s =⨯⨯⨯==ξ 取用B 025@8,20201mm A =。
抗裂校核:计算截面取在拖承(0.2x0.2)顶边截面3处,校核水深=H 2.8-0.2=2.6m 则:m kN a q H M ⋅-=+⨯⨯-=+'-=32.43.112.610612161321133)()(γ 抗裂安全系数为:]1.1[41.1104.326301001654.16422=>=⨯⨯⨯⨯⨯==f f f k M bh R k γ,满足抗裂要求。
(3)底板计算底板承受的竖向荷载2q 为水重加上底板自重,底板两端还作用有侧墙传来的弯矩A M 及轴向拉力A N 。
m kN q /9.351.08.2101.05253.012=⨯⨯+⨯⨯⨯= 轴向拉力为:kN H N A 2.398.2105.02122-=⨯⨯-=-=γ 两端负弯矩为:m kN t N M M A A ⋅-=⨯--=⋅+= 5.58415.02.3939.721 计算配筋时,取侧墙边缘(x=0.15m )处的计算弯矩:m kN M x Bx q M A x ⋅-=--⨯=+-==83.6385.45)15.015.04.3(29.35)(222215.0 ===2.3983.360N M e 940)1203023002(mm a h mm =-=->,属于大偏心受拉构件。
mm a h e e 20812040920=-=+-= 02403002701000358.06.98201039.21.0)(23020<⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯='-'-='a h f bh f KNe A y sb c s α 按构造配筋,选用B 025@12,20452mm A =。
027010006.92404523008201039.21.5)(23200<⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯='-''-=bh f a h A f KNe c sy s α 按a x '<2计算s A ,mm e a h e 60101503040920=+-=+'-=' 2305772403006010102.390.1)(mm a h f e KN A y s =⨯⨯⨯⨯='-'= 选用取用B 025@14,20615mm A =。
抗裂验算:取x=0.4m 处(拖承边缘)为计算截面m kN M x ⋅-=--⨯==23.8845.18)4.04.04.3(29.3524.0 ]1.1[37.130102.3954.11023.886301001654.162422=>=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=f f f k Nh M bh R k γγ,满足抗裂要求。
跨中截面: 当人行道上没有人群荷载而槽内水深2B H ≈时,底板跨中的正弯矩将达到最大值 m23.67kN )15.07.1102113.11217.11061(4.3)3.0251.057.1101.0(81)2212161()(8181223222113222⋅=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯=+'+-+=+=t H a q H B t H M B q M c A c γγγγ相应于2B H =时,底板承受的轴向拉力为: kN H N c 14.4522=-=γ 163814.4523.670===N M e )1203023002(mm a h mm =-=-> 属大偏心受拉构件,经计算,所需钢筋均较底板支座截面为少,为协调起见,参照支座截面的配筋取用:s A ':B 12@250s A :B 14@250抗裂校核:]1.1[49.1301014.4554.11023.676301001654.162422=>=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=f f f k Nh M bh R k γγ,满足抗裂要求。
2. 槽身纵向计算:荷载与内力:人群荷载及栏杆:m kN q /2.712.1321=⨯⨯⨯=人行道面板自重:m kN q /5.0115.222=⨯⨯⨯=侧墙自重(略去拖承):m kN q /2.4025)]45.08.2(23.02.0[23=⨯++⨯= 底板自重:m kN q /3.23251.33.04=⨯⨯=校核水深时自重:m kN q /8.86108.21.35=⨯⨯=设计水深时自重:m kN q /68.2102.21.36=⨯⨯=设计情况:m kN q q q q q q /152.21.051.264321=++++=)(设; m kN q /58.727.1=设;m kN q /182.62.1=设。
校核情况:m kN q q q q q q /171.71.051.254321=++++=)(校; m kN q /257.61.5=校;m kN q /188.91.1=校。
因此取校核情况进行配筋及抗裂计算。
槽身每支座宽度550mm ,计算跨度m l l 5.119.1005.105.10=⨯==。
m kN ql M ⋅=⨯⨯==83825.1171.71818122 配筋计算:由于人行道面板较薄,h h f 05.0<',配筋计算时可不考虑,按上形截面计算,强度计算是上面受压,近似取mm b 4002002=⨯=。
.3180703250,70,3250,4000mm h mm a mm h mm b =-====0.109631804009.61028381.52620=⨯⨯⨯⨯==bh f KM c s α 468.085.00.1164211=<=--=b s ξαξ20473730031801164.04009.6mm f h b f A y c s =⨯⨯⨯==ξ 选取8B 18加8B 22。
抗裂校核:侧墙近似取平均厚度mm 250,mm b 500=。
为简化计算,可先假设不考虑钢筋及下翼板,即取计算截面为500x3250mm 的混凝土矩形截面,如不符合抗裂要求,再重新按原截面计算。
3.110838.26325501654.152=⨯⨯⨯⨯⨯=f k ]2.1[=>f k ,已满足抗裂要求。
斜截面强度计算(经比较,按设计情况:5.2=z k ) kN l q Q 829.59.1052.2121210=⨯⨯==设 ]/64.0[/805.031805009.010829.59.02230mm N k R mm N bh Q zl =<=⨯⨯⨯==σ 所以弯起钢筋可按构造配置。
斜截面抗裂校核:kN l q Q 935.89.1071.7121210=⨯⨯==校 23/648.0325050010935.823mm N bI QS =⨯⨯⨯==σ]/1.45[2mm N kR l =<,满足抗裂要求。
根据以上计算做出渡槽配筋图见附图。