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97.70
2.干渠水利要素:
设计流量Q设=10m3/s、加大流量Q加=11.5m3/s,纵坡i=1/5000,糙率n=0.025.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/m2
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:
钢筋混凝土Υ=25KN/m3水Υ=10KN/m3
2)人群荷载:
3KN/m3
3)施工荷载:
4KN/m3
4)基础及其上部填土的平均容重为20KN/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:
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8~15m,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=14.13m2R=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=10m3/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。
对于中小型渡槽,进口渐变段长度可取L1大于等于4h1(h1为上游渠道水深);
出口渐变段长度可取L2大于等于6h3(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(15~20)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0.6~0.8,超高一般取0.2~0.6m。
初拟时,纵坡一般取1/500~1/1500。
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,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=16~20cmt2=20~30cm
a=80~100cmb=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KN·
m
KN·
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=0CAB=-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
0.29
0.71
固端弯矩
-9.6
-12.8
-6.4
分配与传递
6.5
15.9
-15.9
最后杆端弯矩
-3.1
3.1
-22.3
最终杆端弯矩为:
MAC=-3.1KN·
mMCA=0KN·
MAB=3.1KN·
mMBA=-22.3KN·
(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:
KNm
2.槽身纵向结构计算
(1).荷载:
q1=(0.2*2.43*2+0.3*2.2)*25=40.8KN·
q2=10*2.2*2=44KN·
q3=2a*3=2*0.5*3=3KN·
总荷载:
q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8KN·
(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2KN·
3.配筋计算
(1).侧墙配筋
查表得,fc=11.9,fy=300K=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Φ12@300(=377mm2)
(2).底板
受压计算
取a=30mm,则h0=h-a=300-30=270mm
选受拉筋为Φ12@200(=565mm2)
受拉计算
判别偏心受拉构件的类型
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Φ12@200(=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4Φ8(=201mm2)箍筋Φ6@300
4.槽身纵向配筋计算
取a=30mm,则h0=h-a=2860-30=2830mmb=400mm
选筋为8Φ20(=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=0.4~0.7m取b1=0.5m
短边(横槽向)h1=(1/1.5~1/2)b1
常用h1=0.3~0.5m取h1=0.4m
横梁:
间距L=2.5~4.5m
长L‘=L1-h1
高h2=(1/6~1/3)L
宽b2=(1/1.5~1/2)h2
牛腿:
C=1/2b1,hb1
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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