《水闸工作桥计算说明书-副本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水闸工作桥计算说明书-副本.docx（33页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、“水工钢筋混凝土结构学”课程设计实例某排涝闸装配式钢筋混凝土工作桥设计计算书姓名：学号：班级：日期：目录1设计资料2实用文档2设计内容42.1 计算书42.2 施工图43工作桥结构布置43.1 桥面长度43.2 桥面宽度43.3 纵梁53.4 横梁63.5 机墩63.6 活动铺板63.7 栏杆柱及栏杆73.8 刚架84桥身结构计算84.1 悬臂板94.2 活动铺板114.3 横梁134.4 纵梁144.5 横梁与纵梁交界处附加箍筋计算204.6 纵梁钢筋的布置设计（MA图）204.7 裂缝开展宽度验算214.8 挠度验算225刚架计算与配筋235.1 刚架计算简图235.2 横向计算235.3
2、 纵向计算29参考文献31根据初步设计成果，提出设计数据和资料如下：(1)排涝闸闸室立面图见图Io(2)工作桥桥面高程31.5m。(3)闸墩顶高程24.0m。(4)该闸共3孔，每孔净宽7m。(5)中墩宽度1m,边墩宽度0.9m。(6)闸门采用平面闸门，闸门自重200kN0(7)启闭设备采用3台(每孔一台)绳鼓式QPQ-2X16OkN型启闭机，启门力(标准值)320kNo每台启闭机重量(标准值)70kN0启闭机高1080mmo启闭机地脚螺栓位置和机墩尺寸见图2。(8)闸门吊绳中心距离3.6m。(9)荷载桥面活荷载标准值5.0kNm2;栏杆重标准值1.5kNm;安装荷载最重部件为绳鼓，每个绳鼓重(
3、标准值)6.54kN,着地面积为35OmmX350mm；启闭机地脚螺栓作用力设计值(含启闭机重、启门力)：0=35.365kN,Q=46.265kN,03=56.116kN,Q=76.125kN;施工荷载标准值6.0kNm2;水闸所在地区基本风压3o=O.45kNm2(风荷载体型系数s=L3,风压高度变化系数“z=0.9);钢筋混凝土重力密度25kNm3;在进行荷载组合设计值计算时，注意启门力属可控制其不超出规定限制的可变荷载。水闸所在地区地震烈度为6度，可不考虑地震作用，但应注意工作桥纵梁与刚架的节点构造，以增强抗震能力。(10)吊装机械的最大起重量250kN0(11)最大裂缝宽度允许值：0
4、.3mm。(12)允许挠度：o400o(13)水工建筑物级别3级，基本荷载组合。(14)结构环境类别二类。(15)建筑材料钢筋：梁、柱纵板、横梁纵向受力筋为HRB335钢筋，其余为HPB235钢筋。混凝土：强度等级C30(16)设计依据的规范为水工混凝土结构设计规范(SL191-2008)工作桥图2启闭机地脚螺栓位置和机墩尺寸2设计内容2.1 计算书工作桥结构设计计算书一份，包括：桥面板、纵梁及联系横梁和支撑刚架的尺寸拟定；工作桥身荷载计算、内力计算及配筋计算；支撑刚架荷载计算、内力计算及配筋计算；工作桥和刚架的材料（钢筋、混凝土）用量。2.2 施工图工作桥结构施工图，包括：工作桥立面和平面布
5、置图；桥面板、纵梁、横梁模板图和配筋图；刚架立柱、横梁模板图和配筋图；设计有关说明。2.3 桥结构布置3.1 桥面长度按图1闸室立面图，工作桥分3跨，中跨长8000mm,边跨长8200mm,桥面总长度为24400mm。为便于安装，跨间设安装缝20mm,中跨实际长7980mm,边跨长8190mm,如图3所示。3.2 桥面宽度机墩宽16001800mm,两边操作宽1000l200mm,栏杆200400mm,拟定桥面宽度为3200mm,如图3所示（工作桥面边跨和中跨）。工作桥中心线3600吊绳中心线17872226, ,800 , , 1577 , 1577地脚螺栓位置图图3工作桥桥面结构布置图3.
6、2纵梁考虑到方便起吊，工作桥每跨设置两根倒L型纵梁并由三根横梁连接，然后再在两纵梁之间加活动铺板。工作桥下支撑刚架的牛腿纵向(垂直水流方向)尺寸中部取800mm,端部取600mm,因此工作桥净跨4f=7200mm0纵梁截面尺寸按梁高人=(l8l10)4,和梁宽b=(1/21/3)/?选取，拟定力=80Omm,b=300mm0纵梁翼缘厚度端部和根部通常为80100mrn和150200mm,分别取80mm和160mm,挑出长度按工作桥面要求取600mmo纵梁肋的位置应满足桥面宽度和机墩横向(平行水流方向)尺寸的要求，纵梁肋净间距取1400mmo纵梁长度与各跨工作桥长度相等，中跨为7980mm,边跨
7、为8190mm。纵梁截面形式和位置如图3所示。3.3 纵梁考虑到方便起吊，工作桥每跨设置两根倒L型纵梁并由三根横梁连接，然后再在两纵梁之间加活动铺板。工作桥下支撑刚架的牛腿纵向(垂直水流方向)尺寸中部取1OOOmrn,端部取IOoOmm,因此工作桥净跨/“=1400Omm。纵梁截面尺寸按梁高力=(1/8-1/10)/和梁宽b=(12-13)。选取，拟定刀=150Omm,b=500mm,)纵梁肋的位置应满足桥面宽度和机墩横向(平行水流方向)尺寸的要求，纵梁肋净间距取1400mm。纵梁长度与各跨工作桥长度相等，中跨为7980mm,边跨为819OmmC纵梁截面形式和位置如图3所示。3.4 横梁横梁联
8、接两侧纵梁，净跨度与纵梁间距相等，为MOOmm0横梁截面为矩形，截面高度h按纵梁高度的2334选取,截面宽度b按横梁高度的1312选取,拟定A=500mm,b=250mm.横梁上布置机墩，沿纵梁纵向的位置由吊绳中心距（360Omm）和图2启闭机地脚螺栓位置尺寸确定，见图3。3.5 横梁横梁联接两侧纵梁，净跨度5000mm。横梁截面为矩形，截面高度力按纵梁高度的2334选取，截面宽度6按横梁高度的1312选取，拟定Zr=100Omm,b=500mm.横梁上布置机墩，沿纵梁纵向的位置由吊绳中心距（360Omm）和图2启闭机地脚螺栓位置尺寸确定，见图3。3.6 机墩机墩在纵梁横梁上现浇，一般做成框子
9、形，机墩高拟定=30Omm,宽度与所在纵梁及横梁相同，b=250mm0浇筑机墩时，注意留出启闭机地脚螺栓位置。启闭机地脚螺栓位置见图3。3.7 活动铺板活动铺板厚。通常为80100mm,宽度b为4001000mm,支撑宽度。为80100mmo拟定力=8Omm,活动铺板长度按纵梁间距140Omm和=80mm,拟定/=156Ommo由桥面布置可知，工作桥各跨中部活动铺板宽度范围均为2226mm,除两边跨外侧端部活动铺板宽度范围1787mm外，其余端部活动铺板宽度范围均为1577mm。为了便于安装，活动铺板尺寸比设计值少1020mm,拟定/=154Omm,b=500mm和6=43Omm两种。这样，各
10、跨中部布置5块43Omm活动铺板(5430)=2150mm,两边跨外侧端部布置4块43Omm活动铺板(4430)=1720mm,其余跨端部共布置3块50Omm活动铺板(3500)=1500mmo活动铺布置见图3。3.8 活动铺板活动铺板厚力通常为80IoOmm,宽度6为400IoOOmm,支撑宽度。为80IOomm。拟定人=100mm,活动铺板长度按纵梁间距5000mm和=10Omm,拟定/=520OmmO由桥面布置可知，工作桥各跨中部活动铺板宽度范围均为2226mm,除两边跨外侧端部活动铺板宽度范围1787mm外，其余端部活动铺板宽度范围均为1577mm。为了便于安装，活动铺板尺寸比设计值少
11、1020mm,拟定/=154Omm,6=50Omm和b=430mm两种。这样，各跨中部布置5块43Omm活动铺板(5430)=2150mm,两边跨外侧端部布置4块43Omm活动铺板(4430)=1720mm,其余跨端部共布置3块50Omm活动铺板(3500)=1500mmo活动铺布置见图3。3.9 栏杆柱及栏杆栏杆柱截面为150mmX150mm,高度120Omm,每跨内设5根，距桥面边缘50mm。相邻两个栏杆柱之间距顶部100mm处和底部焊接直径50mm不锈钢管，上下不锈钢管间焊接直径20mm不锈钢管，间距150mm。栏杆柱布置见图3。3.10 杆柱及栏杆栏杆柱截面为15OmmXl50mm,高
12、度120Omrrb每跨内设8根，距桥面边缘50mm。相邻两个栏杆柱之间距顶部100mm处和底部焊接直径50mm不锈钢管，上下不锈钢管间焊接直径20mm不锈钢管，间距150mm。栏杆柱布置见图3。3.11 架刚架立柱纵向（垂直水流方向）截面尺寸b通常为400600mm,横向（平行水流方向）截面尺寸力通常为300500mm,拟定6X力=40OmmX30Ommo横梁截面宽度力不应大于闸门槽颈部厚度和立柱截面尺寸山截面高度加通常300500mm,拟定从Xn=250mm300mm,并带有支托宽200mm。立柱纵向设牛腿，短悬臂长度，c0.5hf高度62,拟定c=200mm,A2MOOmmo按图1排涝闸闸
13、室立面图，刚架高度为6700mm,将刚架设为两层。刚架结构布置图如图4所示。500DD剖面图4刚架结构布置图3.7刚架刚架立柱纵向（垂直水流方向）截面尺寸通常为400600mm,横向（平行水流方向）截面尺寸通常为300500mm,但是考虑到本次工程规模较大、安全等级高，拟定Z）=1000mm100Omme横梁截面宽度从不应大于闸门槽颈部厚度和立柱截面尺寸b,截面高度通常300500mm,拟定bX=250mm300mm,并带有支托宽20Ommo立柱纵向设牛腿，短悬臂长度，c0.5bf高度ii2b,拟定c=200mm,7/2=40Ommo按图1排涝闸闸室立面图，刚架高度为6700mm,将刚架设为两
14、层。刚架结构布置图如图4所示4桥身结构计算4.1 悬臂板4.1.1 正常使用阶段（持久工况）1）计算简图挑出梁以外的板按固结在梁肋的悬臂板计算，长度600mm,计算简图如图5所示。2）荷载按Im板宽计算,Z=1000mmo（b）检修阶段悬臂板自重设计值：g1=1.050.5(0.08+0.16)l25=3.15kNm(平均值)人群荷载设计值：71=1.25.0l=6kNm栏杆重设计值：G1=1.051.5l=l.58kN,距固定端600-(50+150/2)=475mm3)悬臂板根部截面弯矩=-(3.15+6)0.62+1.580.475=2.40kNm4)正截面配筋计算fc=14.3N/mm
15、2K=1.2C=25mm/,=300Nmm2pm11=0.15%=0.468a=C+2=25+5=30mm,o=160-30=130mmKML2x2.40106I4.3x10001302=O.O119 V a总= 0.468=l-l-2a=l-l-20.0119=0.01204=bhjc/4=.l20100013014.3300=74.4mm2minbh0=0.15%1000130=l95mm24.L2安装检修阶段（短暂工况）1）计算简图一个绳鼓重6.45KN,着地面积35OmmX350mm,将集中荷载尽可能放在离纵梁肋最远处，如图5（b）所示。计算宽度b=m+2ci=350+2X225=80
16、0mm。2）荷载悬臂板自重设计值：g2=3.150.8=2.52kNm人群荷载设计值：q2=60.8=4.8kNm栏杆重设计值：G2=1.5750.8=1.26kNm绳鼓重设计值（可控制可变荷载系数取为1.1）：1.1X6.45=7.1OkN3）根部截面的最大弯矩设计值f=7.1X0.225+1.26X0.475+(2.52+4.8)0.622=3.5lkNm4)配筋计算计算宽度b=800mm=14.3Nmm2K=.2C=25mm.=300Nmtn2pmilt=0A5。0=O.468=C+d2=25+5=30mm,o=160-30=130mm1.2x3.51106I4.3x8001302=-l
17、-2av=1-l-20.0218=0.0220axh=0.468Ax=bhjc/fy=0.022080013014.3/300=109.3mm2A0=168mm2换算成1米板宽钢筋数量4=109.3/0.8=136.3mnmin乩o=195mn0按构造要求选配8200(4=25Imm2)为受力筋,06300为分布筋，如图6所示。4.2 活动铺板4.2.1 计算简图活动铺板板长为1540mm,净跨1400mm,板厚80mm,板宽为500mm和430mm两种，宽度以b=100Omm计算。板的计算跨度Io取下列各相应/o值中的较小者：0=/“+=1400+70=1470mm;IO=“+h=1400+
18、80=1480mm;0=1.1m=1.11400=1540mm;取计算跨度o=1470mm活动铺板计算简图见图7。图7活动铺板计算简图a）正常使用阶段b）检修阶段422正常使用阶段（持久工况）1）荷载板自重设计值：g=1.050.08l25=2.1kNm人群荷载设计值：q=1.25.0l=6kNm2）跨中弯矩设计值：M=-（g+q）l=-1.472=2.18&N.m883）配筋计算fc=14.3N/mm2XT=1.2C=25mm/=300Nmm2Pm加=0.15%4=C+d2=25+5=30mmA0=A-=80-30=50mmKM久=7T=-=1-2as=1-1-20.0734=0.0763P
19、min=0.15%b=500mm时，As=PbhQ=0.364%50050=90.9mm26=43Omm时，As=PbhG=0.364%X43050=78.3mm2423安装检修阶段（短暂工况）1）荷载板自重设计值：g=1.050.08l25=2.1kNm绳鼓标准值Q=6.45kN,设计值0=1.1X6.45=7.IOkN,作用于跨中，计算简图如图7（b）所示。人群荷载设计值：=1.251=6kNm2）跨中弯矩材=:（g+夕）/；+?=gx（21+6）xL472+71147=4.797kN-m3）配筋计算fc=14.3N/mm2K=L2C=25mm=300Nmm2pmin=O.15%4=C+d
20、2=25+5=30mmo=-=80-30=50mm= 0.161KM=1.24.797XIO6fcbhl14.31000502=-y-2as=1-1-2161=0.177pm,n=0.15%b=500mm时，Jy=p0=0.841%50050=210.5mm2Z=430mmW,Ax=PbhO=0841%X43050=180.8mm2活动铺板按安装检修阶段钢筋用量选配钢筋b=500mm时，纵向钢筋配5a8（4=252mm2）ob=430mm时，纵向钢筋配48（4=20Imm?）。按构造要求在板的纵向配置06200的分布筋。截面配筋如图8所示。图8活动铺板配筋图-E（a）500mm宽板，（b）43
21、0mm宽板4.3横梁1）计算简图横梁和纵梁整浇在一起，与纵梁的连接为半固定状态，计算内力时可按简支梁简化处理。横梁的跨中弯矩按简支梁跨中弯矩的0.7倍计算，支座弯矩按简支梁跨中弯矩的0.5倍计算。横梁计算跨度，Zc=1400+300=1700mm1.05,j=1.05X1400=1470mm取/0=1470mm横梁计算简图见图9。2）荷载横梁自重设计值：g1=1.050.250.525=3.28kNm机墩重设计值：g7=1.050.250.325=1.97kNm地脚螺栓传来的力设计值：3=56.12KN4=76.13KN按Q计算。215I14851700415后图9横梁计算简图3）内力计算取受
22、荷载最大的一根横梁进行承载力计算，其它横梁都照此配筋。按图9计算简图,由内力计算得，在集中荷载作用点截面，正弯矩最大M=7.46kNm.横梁跨中弯矩，V询中=0.7M=O.77.46=5.22kNmo横梁支座弯矩M支座=0.5M=O.57.46=3.73kNm4)配筋计算fc=14.3Nmm2K=I.2C=35mm=300Nmm2加”=0.20%b=250mm,=500mm,=45mm(单层钢筋)KM 1.25.22106o=-=5OO-45=455mm按跨中弯矩确定梁底部纵筋数量,=0.00846Ct=vfcbhl14.32504552=i-y-2as=0.00849P = fcfy0.00
23、849x14.3 _3000.041% CPZM加= 0.20%A3=PlniftbhQ=0.20%250455=227.5mm2按最小配筋率和满足构造要求2l2(=227mm2)o按支座弯矩确定横梁顶部纵筋数量。横梁支座弯矩小于跨中弯矩，最小配筋率和满足构造要求2l2(As=227mm2)o横梁抗剪承载力不必计算，按构造要求选配双肢箍筋082OOo横梁配筋图如图10所示。图10横梁配筋图4.4纵梁1)计算简图梁的净跨为=720Omm,支座宽度=800mm,0=1.05n=7560mm00,1按T形独立梁考虑A0630计算宽度b,=6+12/=300+12x120=174Omm，07560bf
24、=-iL=2520mmz33以上两值均大于翼缘实有宽度900mm,故=90OmmKM=L2X392.18=470.62kNm,hfbfhffc(h0-)=90012014.3x(730-120/2)=1034.75kNmKMllnaX=470.62kNm故属于第一类T形梁。0.0686KM1.2x392.18xl06fcbfhl_14.39007302=l-l-2av=I-Jl-2x0.0686=0.0712VaXZJ=0.468As=J/瓦%/=0.0712x14.3900730/300=2228.2mm24b%)2228.2300 730= LoI%=0.20%选筋525(4=2454mm
25、2),配筋图如图13所示。图15纵梁跨中配筋图(2)抗剪钢筋计算按最大剪力计算，Pmax=187.67kN验算截面尺寸，,=f730-1207300=20KP=1.2x187.67=225.20kN截面尺寸符合要求。匕=0.lfthh0=0.71.43300730=219.219kNKP=225.20kN腹筋需经计算确定。沿全长布置亳200双肢箍筋，S=200mmps.=0.15%-bs3002005m,n混凝土和箍筋能承担的剪力最大值为：Vcs=O.7ZAo+1.25rv4vo5=219.219+1.25210101630200=302.73kNKV=225.20kN故不需要配置弯起钢筋。弯
26、起角按理论不必弯起钢筋帮助抗剪，但按构造要求也弯起225(4=982mn)45下弯点距支座边缘为150mm,伸入梁顶再伸入支座。4.5 横梁与纵梁交界处附加箍筋计算F=Gwav=G+/;=70.95+4.76=75.7IkNKF 1.275.711034 ,.fyv sin aAsv 432.63 m =nAsvl 2x50.3210l= 4.3432 63mm25=3Z+2i=3250+2%2=365mm,满足要求。其余钢筋不再弯起，直通伸入支座，伸入长度0212d=12x25=300mm,考虑支座宽度35Omm和钢筋保护层35mm,伸入支座长度350-35=315mmo纵梁净跨度/=720
27、Omm600Omm,架立钢筋选用22由于梁高6=800-120=680mm450mm,在梁肋设置腰筋，选用2l4(=308mm2),钢筋面积0.1%bh=0.1%X300X800=24Omm2),满足要求。腰筋拉筋选用014200。4.7 裂缝开展宽度验算4.7.1 计算简图纵梁裂缝开展宽度计算简图见图18o按4.4的计算，纵梁计算跨度o=756Omm,荷载52307095标准值，=10.70kNm,=4kNm,=4.53kN,旦=、手=47.55kN,Pkx=-p=64.50kN图18纵梁裂缝宽度计算简图4.7.2 弯矩计算简支梁跨中弯矩最大，按图18纵梁裂缝宽度计算简图采用4.4的计算公式
28、计算，标准荷载作用下纵梁跨中弯矩，=320.72kNm4.7.3 裂缝开展宽度验算允许裂缝开展宽度，WRnt=0.3mm8五黑0584320.72106“zcw2O.87oAs 0.877302454=205.8Nmm%=。詈(30+c+007色)EsPte70sR75=2,1(30+35+0.07)21050.0584=0.21mm4x)js2480.65收(4.53+47.55)x1(Px1492x(375602-414922)CX2480.651.89810,4=4.42mm(Ga+%M(3;-4xZ)加48x0.658,_(4.53+64.5)x10?2542x(375602-4254
29、2?).?480.651.89810,4=8.62mm4.8.4挠度验算允许挠度=4000最大挠度为，=Z23=5.07+4.42+8.62=18.Imm1.43Nmm2,=300Nmm2,v=210Nmm2,K=I.2。由图4刚架结构布置图，刚架横向是固定于闸墩顶的刚架结构，其计算简图由立柱和横梁的轴线组成，立柱底部按固定端考虑。刚架计算简图如图24所示。5.2 横向计算图24刚架计算简图刚架受力的最不利情况为闸门开启到最高位置，工作桥上无人群荷载。5.2.1 荷载计算1）风荷载在上部结构的风压力为.=,s=1.3,也=0.9,0=0.45/mm2(Dk=.sz-0.527kN/mm2设计值
30、：=1.2k=0.632kN/mm2上部受风面积:=0.77/L=0.77(0.8+0.3+1.08)8=13.43m2式中077为考虑实际受风面积的折减系数；，为纵梁底面到启闭机顶的高度；L为一跨身长度。把作用于面积/上的风压力化作集中力Tf则T=A=0.63213.43=8.49kN作用于立柱上的风压力(闸门开到最高位置后靠于立柱上)；T,=L=0.6328=5.06kNm将风压力化做节点荷载：7；=+3.352=8.493.3525.06=16.97kN7；=(3.352+3.22)T,=(3.352+3.22)5.06=16.57kN2)纵梁传来的压力(相邻两跨)为：闸门重200/2=
31、10OkN启闭机702=35kN纵梁自重7.8X8=62.4kN栏杆重1.5X8=12kN活动铺板重1.48=11.2kN横梁自重和机墩重44.53=18.12kN纵梁所传来的压力标准值100+35+62.4+12+11.2+18.12=238.8kN纵梁所传来的压力设计值GO=LO5X238.8=250.74kN3)工作桥上风压力通过纵梁支座在立柱上形成的等量反向力P,作用于上部结构的风压力在刚架顶部产生的力矩为，TH/2=8.492.18/2=9.25kNm两柱轴线间距1.7m,则等量反向力设计值，P=9.251.7=5.44kN4)刚架自重设计值G1=1.053.3520.30.4+(0
32、.4+0.2)0.20.3+0.70.30.25+0.20.20.25225=7.73kNG2=1.05(3.352+3.22)0.30.4+0.70.30.25+0.20.20.2525=11.9kN5.2.3 内力计算如图25所示，将刚架水平荷载八和八（a）分为对称（b）和反对称（C）两组荷载。对称荷载只产生横梁轴力，而反对称荷载使刚架产生弯矩、剪力和轴力。分别按该两组荷载进行内力计算，而后将两者的计算结果进行叠加得到刚架的内力图。图25刚架内力计算荷载划分图1）对称荷载刚架内力计算对称荷载只产生横梁轴向压力，而不产生其它内力。上部横梁，M=TI2=8.485kN;下部横梁，N2=22=8
33、.285kN2）反对称荷载刚架内力计算取半边刚架采用无剪力弯矩分配法计算刚架弯矩。计算简图 见图26。（1）分配系数的计算横梁和立柱的弹性模量E相同,长度，ab= /CD=O85m, /Ac=3.35m, be=3.2i横梁线性刚度25O3OO312= CD= 5.63108(mm4)AB5.63x10-4 0.85= 6.62 108 ENmm立柱线性刚度图26反对称荷载刚架弯矩计算简图bh3 he =Ice=- =400 30012= 9108(mm4),小学=*=23 WENmmElCF 9x10”ICF= =C ICE3.2= 2.8110Nmm各节点的分配系数节点A：3ii36.62
34、108E 3 r - 3x6.62108, + 2.69108E= 0.881,=L二2.69x108je一Qi0ac3z4+z-r36.62108+2.69x108E节点C: Pca =CA2.69 IO8 EiCA+iCE+3iCD 2.6910 + 2.81108 + 36.62108f:=0.106Ace =2.81108EicA +zce 2.69x108 + 2.81x108 + 3x6.62x108=0.111Acd =3x6.62x10EicA +ic 3zcd 2.69x108 + 2.81x108 + 3x6.62x108=0.783(2)固端弯矩的计算Mac =M ca =-X8.485x3.35 =-14.21kNmMce = Mec = - X(8.485 + 8,285) 3.2 = -26.83kNm22(3)弯矩计算取半边刚架采用无剪力弯矩分配法计算刚架弯3矩，计算过程和结果见图27。(4)剪力和轴力计算按图27无剪力分配法弯矩计算结果，由各杆件的 脱离体按平衡条件可计算
