渡槽结构计算书.docx
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渡槽结构计算书
1.工程概况1
2．槽身纵向内力计算及配筋计算1
（1）荷载计算2
（2）内力计算2
（3）正截面的配筋计算3
（4）斜截面强度计算4
（5）槽身纵向抗裂验算53．槽身横向内力计算及配筋计算
（1）底板的结构计算8
（2）渡槽上顶边及悬挑部分的结构计算8
（3）侧墙的结构计算9
（4）基地正应力验算15
1.工程概况
重建渡槽带桥，原渡槽后溢洪道断面下挖，以满足校核标准泄洪要求。
目前，东方
红干渠已整修改造完毕，东方红干渠设计成果显示，该渡槽上游侧渠底设计高程为165.50m，下游侧渠底设计高程为165.40m。
本次设计将现状渡槽拆除，按照上述干渠
设计底高程，结合溢洪道现状布置及底宽，在原渡槽位重建渡槽带桥，上部桥梁按照四
级道路标准，荷载标准为公路-n级折减，建筑材料均采用钢筋砼，桥面总宽5m
现状渡槽拆除后，为满足东方红干渠的过流要求及溢洪道交通要求，需重建跨溢洪
道渡槽带桥。
新建渡槽带桥轴线布置于溢洪道桩号0+95.25,同现状渡槽桩号，下底面
高程为165.20m，满足校核水位+0.5m超高要求，桥面高程167.40m，设计为现
浇结合预制混凝土结构，根据溢洪道设计断面，确定渡槽带桥总长51m,8.5mx6跨。
上部结构设计如下：
渡槽过水断面尺寸为2.7X1.6m，同干渠尺寸，采用C25钢筋砼，
底及侧壁厚20cm，顶壁厚30cm，筒型结构，顶部两侧壁水平挑出1.25m，并在
顺行车方向每隔2m设置一加劲肋，维持悬挑板侧向稳定，桥面总宽5m,路面净
1.2X1.2m，基础深入岩层弱风化
宽4.4m，设计荷载标准为公路-n级折减，两侧设预制C20钢筋砼栏杆，基础宽0.5m。
下部结构设计如下：
下部采用C30钢筋混凝土双柱排架结构，并设置横梁，
由于地基为砂岩，基础采用人工挖孔端承桩，尺寸为
层1.0m，盖梁尺寸为4X1.6X1.2m。
2•槽身纵向内力计算及配筋计算
根据支承形式，跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同，槽身应力状
跨高比一般都比较大，故可以按
态与计算方法也不同，对于梁式渡槽的槽身，跨宽比、
300
3100
肿
梁理论计算。
槽身纵向一般按满槽水。
图2—1槽身横断面型式（单位：
mn）
（1）荷载计算
根据规划方案中拟定，渡槽的设计标准为4级，所以渡槽的安全级别川级，则安
全系数为丫0=0.9,混凝土重度为丫=25kN/m3,正常运行期为持久状况，其设计状况系数
为“=1.0,荷载分项系数为：
永久荷载分项系数丫g=1.05,可变荷载分项系数丫c=1.20,结构系数为丫d=1.2。
纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重力（栏杆等小量集中荷载也换算为匀布的）、槽中水体的重力、车道荷载及人群荷载。
其中槽身自重、水重为永久荷载，而车道荷载、人群荷载为可变荷载。
槽身自重：
标准值：
gik=Y0“YVi=0.9X25X（0.3X5+0.2X2X2+0.2X2.5+0.2X0.3+0.1X0.1+20.4X0.2+0.025X2+0.102X2）=72.09（kN/m）设计值：
g1=yGog1k=1.05X72.09=75.69（kN/m）
水重：
标准值：
g2k=Y0UyV2=0.9X9.81X（1.6X2.7-0.1X0.1-0.4X0.2）
=37.35（kN/m）
设计值：
g2=ygg2k=1.05X37.35=39.22（kN/m）
车辆荷载：
集中荷载标准值：
pk=140X2=280kN
设计值：
p=1.2X280=336kN
人群荷载：
标准值：
qk=3.0（kN/m）
设计值：
q=1.2X3=3.6（kN/m）
（2）内力计算
可按梁理论计算，沿渡槽水流方向按简支或双悬臂梁计算应力及内力:
l0=8500
图2—2槽身纵向计算简图（单位：
cm）
计算长度1=1n+a=6.9+0.8=7.7（m）
1=1.051n=1.05X6.9=7.245（m）
所以计算长度取为7.25m
21
跨中弯矩设计值为M=丫o®X（gi+gi+q）l+pl
2
121
=0.9X1.0XX118.6X7.252+X336X7.25
82
=1898.5（kN.m）
跨端剪力设计值
1
Qma）F丫2X—（q+g1+g2）I+1.2P
2
=0.9X1.0X1X118.6X7.25+1.2X336=797.42（kN）
2
（3）正截面的配筋计算
对于简支梁式槽身的跨中部分底板处于受拉区，故在强度计算中不考虑底板的作
用，但在抗裂验算中，只要底板与侧墙的接合能保证整体受力，就必须按翼缘宽度的规
定计入部分或全部底板的作用。
不考虑底板与牛腿的抗弯作用，将渡槽简化为h=2.3m、b=0.4m的矩形梁进行配筋。
考虑双筋，a=0.08,h0=2.3-0.08=2.22（m）,rd=1.2。
（2—1）
11x
MMu[fcbx（h°r）]
dd2
fcbx=fyAS（2—2）
式中M――弯矩设计值，按承载能力极限状态荷载效应组合计算，并考虑结构重要性系数丫0及设计状况系数2在内；
Mu――截面极限弯矩值；
丫d结构系数，丫d=1.20；
fc――混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土选用C25,则fc=12.5N/mm；
b矩形截面宽度；
x――混凝土受压区计算高度；
h0――截面有效高度；
fy――钢筋抗拉强度设计值；
As――受拉区纵向钢筋截面面积；
将E=x/h0代入式（2—4）、（2—5）,并令as=E（1-0.5E）,则有
（2—3）
（2—4）
（2—5）
M乞丄（f-sbh；）
d
fcEbho=fyA
根据以上各式，计算侧墙的钢筋面积如下:
dM1.21898.5106fcbho=12.540022002
=1-1-2：
s=0.098b=0.544
八fcbh。
A
f
|y
12.50.0984002200
310
=3548（mm2）
、As3548门“
-0.38%>pmin=0.15%
bh。
4002200
选4山20+6立25As=1257+2945=4202（m^
（4）斜截面强度计算已知v=797.42kN,仏=h=2.22=5.55
bb0.4
虹=4,
b
v岂丄（0.25fcbho）rd
1
v（O.2fcbho）
rd
1
（0.2512.54002200）
1.2
hw金
=6
b
=2291.75（KN>v=797.42KN
按受力计算不需要配置腹筋，考虑到侧墙的竖向受力筋可以起到腹筋作用，但为固
定纵向受力筋位置，仍在两侧配置$8@150的圭寸闭箍筋。
同时沿墙高布置虫10@150的纵向钢筋。
（5）槽身纵向抗裂验算
受弯构件正截面在即将开裂的瞬间，受拉区边缘的应变达到混凝土的极限拉伸值£max,最大拉应力达到混凝土抗拉强度ft。
钢筋混凝土构件的抗裂验算公式如下：
MW丫mactftkW（2—7）
MWyMactftkW（2—8）
式中act――混凝土拉应力极限系数，对荷载效应的短期组合act取为0.85;对荷载效
应的长期组合，act取为0.70；
W0――换算截面A对受拉边缘的弹性抵抗距；
y0――换算截面重心轴至受压边缘的距离；
I0――换算截面对其重心轴的惯性距；
ftk混凝土轴心抗拉强度标准值。
混凝土的标号为C25,钢筋为n级钢，贝yEc=2.8x104N/mnm,
52
Es=2.0x10N/mm。
根据《水工混凝土结构设计规范》，选取丫m值。
由bf/b>2,hf/hv0.2，查得丫m=1.40,在丫m值附表中指出，根据h值的不同应对丫m值进行修正。
m=（0.7型）1.40=（0.7^400）1.40=1.19
h2700
111
短期组合的跨中弯矩值+1pl
882
=0.9
X1.0X1X118.6X7.252+1X336X7.25
82
=1898.5（kN.m）
二2216（kN.m）>MS
1815x1。
12m：
ctftkW0=1.190.851.75-
2700—1250
长期组合的跨中弯矩值（人群荷载的准永久系数
P=0）
M；'0（1gkl
（2）=0.9X1X118.6X7.252
88
=858.67（kN.m）
12
1.81510
mSk%"190.7「752700_1250
=1824.7（kN.m）>M
综合上述计算可知，槽身纵向符合抗裂要求。
3•槽身横向内力计算及配筋计算
由于在设计中选用了加肋的矩形槽，所以横向计算时沿槽长取肋间距长度上的槽
身进行分析。
作用于单位长脱离体上的荷载除
q（自重力加水的重力）外，，两侧还有
剪力Q及Q,其差值△Q与荷载q维持平衡。
△Q在截面上的分布沿高度呈抛物线形,
方向向上，它绝大部分分布在两边的侧墙截面上。
工程设计中一般不考虑底板截面上的
剪力。
W川1
I1?
'fI1IfTJV1|VIIf
■1'I'l111■11
1
（1）
2.
（2）
4A
亠
（什—（
3（3）
6）
4
图3—1槽身横向计算计算简图侧墙与底板均按四边固定支承板设计，计算条件为满槽水。
图3—1中Ii为肋间距，qi为作用于侧墙底部的水压力,水计算的槽内水压力之和，根据条件可得
qi二h
q2=hh「
以上各式中丫一一水的重度；
丫h――钢筋混凝土的重度；
s——底板厚度。
q2为底板的重力与按满槽
（3—1）
（3—2）
-107.87-131.86
"1
（1）
!
2
\8o第）■'-8.78
3-92（3）■
4）
:
6）
|-12.98
2.23
-14.93
-14.93
0.28
5
（5）12.65-，
028
图:
结构弯距图
-5.86
4
143.29
136.54
11.06
-142.63
2-3.46
（2）-
-149.38
4）
36.83
-8.54
（5）
6）
-191.36_
35.46（3）
图：
结构剪力图
结构计算成果表
AB
跨中X
BA
BC
跨中
CB
CD
跨中
DC
DA
跨中
弯距
（KN.m）
-14.93
12.65
0.28
0.28
2.23
2.92
-5.86
18.05
107.87
-23.99
-0.1
剪力KN
36.83
0
33.67
8.54
6.1
-15.46
136.5
69.49
143.29
-3.08
-6.1
⑴底板的结构计算
按照底板中部弯矩配筋，采用C25砼，fcm=12.5N/mm根据《水工钢筋混凝土结构》
板厚200mm受力钢筋间距取为100mm具体配筋计算如下：
a=a'=30mmho=2OO-3O=17Omm,取单宽计算b=1000mm
选用I级钢筋，则fc=210N/mm,计算弯矩最大位置的配筋量：
M=14.93kN.m,N=36.83KN时，
12
M（fc：
sbh。
2）
d
fcEbho=fyAs
根据以上各式，计算底板的钢筋面积如下:
S「fcbh02=
6
」214.9310=0.057
12.510001702
-=1-1-=0.061b=0.544
fcbho
12.50.0611000170
210
二617.3（mm2）
一、As617.3…
-0.36%>pmin=0.15%
bh01701000
选①10@125As=628（mm2）
⑵渡槽上顶边及悬挑部分的结构计算
渡槽顶部两侧壁水平挑出1.25m,并在顺行车方向每个两米设置一加劲肋，维持悬
挑板侧向稳定，顶壁厚30cm。
按照悬臂根部最大弯矩计算配筋，采用c25砼,
fcm=12.5N/mm根据《水工钢筋混凝土结构》，板厚300mm受力钢筋间距取为100mm具体配筋计算如下：
a=a'=30mmho=3OO-4O=26Omm,取单宽计算b=1000mm
选用n级钢筋，则fc=310N/mm,计算弯矩最大位置的配筋量：
MX=131.86kN.m,N=143.29KN时，
12
M—sbh。
）
d
fcEbh0=fyAs
ETb
根据以上各式，计算钢筋面积如下：
1.2X131.86X06
:
s-2=2=°.187
fcbh：
12.510002602
=1-_1匚2二=0.209b=0.544
12.50.2091000260
310
=2191（mm2）
、As2191
-0.84%>pmin=0.15%
bh02601000
选也20@140As=2244（mrr）
（3）侧墙的结构计算
其结果更安全。
故可简化成矩形
由于侧墙的受力为不均匀荷载，故按最大值的匀布荷载进行配筋,
①侧墙与肋所构成的T形梁的配筋计算
由于侧墙与肋所构成的T形截面梁，翼缘受拉不考虑其抗弯作用,进行配筋计算。
不考虑纵向弯矩的影响。
内力组合：
Mnax=-14.93kN.m,N=-292.67kN
计算n值：
M14.93106h850
e03=58.3mm28mm
N292.671033030
-9-
故取偏心距为实际值eo=58.3mm。
=3>1,
，取Z1=1.0
广0.5fcbh0.5“2.5汉850汉200
1一？
dN一1.2x292670
上：
：
15,.2=1.0
h
=1亠=1蛊詈瞬2皿5
1400e0/h0
判断大小偏心，因为ne°=1.035x58.3=60mm<0.3h°=0.3x810=243mm
所以，按小偏心受压构件计算。
e=e0h-a=60850-40二445（mm）
22
按最小配筋率计算As,pmin=0.2%，所以
As=pminbh0=0.2%x200x810=324（mrri）
用2
5•
1
1
（丄
16,
EI1
4
As=4
1
丄
EI1
30
02
选
：
-st
134h112213
評1h^-M0h-）1T-（-q1（lh,-M0.--严h）
1111
亦匚曲）瓦評八嘶一严3h）
dNe-fyAs（h。
-a）
2
mm
fcbh。
2
12292670541一31°167（410一4叭0.0132
12.52004102
1一J一2：
st、1一"一20.0132一=0.0134：
：
0.544
h0二0.0134410二5.5mm:
:
2a二80mm
As
dNe
1.2292670（356-^5040）
2
fy（h°-a）
310（410-40）
-?
minbh0
选用2©10,A=157mrn
斜截面受剪承载力计算：
（O..25fcbh0）—0.2512.5200810=373.541kNV=24.4kN
1.2
故截面尺寸满足抗剪要求。
10.2
：
（十脚0）°.07N
1.2
12.52008100.07294630V=14.58kN
1.41.5
故可不进行斜截面受剪承载力计算，而按构造要求配置箍筋选©6@200钢筋
抗裂验算:
般情况需按荷载效应的短期组合及长期组合分别验算，本设计因为是粗略计算,
且可变荷载非常小，故只按荷载效应的长期组合进行抗裂验算。
抗裂演算的对象为T
形截面梁。
基本数据：
民=2.0X105N/mm,Ec=2.0X104N/mrii,ftk=1.75N/mm2,丫d=1.75,
ast=0.7。
具体计算如下：
换算截面面积
A）=bh+（bf-b）bf+aeA»+aeAsz
=200X850+（2000-200）x200+
5
2.010
2.8104
X（226+402）
=454485.7（mrn）
换算截面的重心至受拉边缘的距离
bh2h■-
（bf-b）hf（h-：
eAsh。
：
eAsa
2008502
2
八A
1800200（850-100）愆（40281022640）
454485.7
二324.5（mm）
by3bf（h—y。
）3（bf一b）（h一y。
一hf）3
I0
3
22
n.二eAs（h°—■y°）'-"As（y°—^a）
33
200324.52000（850-324.5）
3
1800（850-324.5-200）
3
5
2.010
+
4
2.810
=85524541087
（mr4）
[402（810_324.5）2226（324.5—40）2]
8552541087
mSkW。
1.750.7454485.7-850-324.5
8552541087443.3454485.7-
850-324.5
=489.2（kN）Nl=162.2kN
换算截面对其重心的惯性矩
经过以上的验算可知，侧墙肋的配筋满足抗裂要求。
②底板与肋所构成的T形截面梁的结构计算
根据底板的内力图，选取两组内力按偏心受拉构件进行结构计算。
第一组内力组合：
M=14.93kN.m,N=8.54kN.m
由于底板与肋所构成的T形截面梁，翼缘受拉不起抵抗弯矩的作用，故可简化成矩形截面进行配筋计算。
I0/h=2300十400=5.75<8，故不需考虑纵向弯曲的影响。
e0=704mm
M^!
4930=1304mm丄=400=13.3mm，故取偏心距
N8.543030
取Z1=1.0。
广I0
2=1.15-0.01丄=1.0925
h
=11（l0/h）21；-1—360（型）21.0925=1.0132
1400（e0/h0）1400704400
判断大小偏心，因为ne0=1.0132x1304=713.3（mn）,所以按大偏心受拉构件计算
配筋。
计算AS及As:
h400
e=eoa=713.340=873.3（mm）
22
对于n级钢筋，asb=0.396
dNe-fcbh：
1.28540873.3-12.52003602
0fy（h0-a）310（360-40）
：
'st
dNe-fy代（h。
-a）
fcbh。
2
1.28540873.3-310157（360-40）
20.031
12.5x200x360
..2
选用2也10,A=157mm。
（偏心受拉构件根据《水工钢筋混凝土结构》不需考虑
Pmin
的限制。
=1-1-2：
s=0.031b二0.544
12.50.031400200
310
=100（mm2）
、As100
s0.19%>pmin=0.15%
bho360200
选用2也8,As=101（mrn）
第二组内力组合：
M=12.65kN.m,N=8.54kN
在此组内力组合作用下，肋的外侧受拉，所以必须通过配筋计算来保证肋外侧的受
拉强度。
计算截面为T形，受拉翼缘宽度br=2000mm高度hfz=200mm肋宽b=200mm
肋高h=400mm
M7460h
e。
305.7（mm），故按大偏心计算。
N24.430
重心轴到受拉边缘的距离为
bh2
（bf
-b）hf（h
hf
~2
bh（bf-b）hf
2004002
2
（2000-200）200（400-100）
200400（2000-200）200
=281.8（mm）
e=e0y-a二484.9281.8-40=726.7（mm）
对于n级钢筋，ast=0.396
故按第一组内力组合求得的Ate=101mrn满足第二组内力组合的配筋要求,
所以A
As
“2””hf
dm-5仇盲）]
fy（hg-a）
1.28540726.7-12.50.3962000400
310（360-40）
.（2000-200）400（360-40）
310x（360—40）
:
:
:
0
=157mrK同理可得，第一组内力组合的Asz=157mrn亦满足第二组内力组合
抗裂验算:
已知：
Es=2.0X105N/mm,Es=2.8X104N/mrn,ftk=1.75N/mm2,丫m=1.75
As的要求。
act=0.7,
换算截面面积Ac=bh+（bf-b）hf+aeA+aeA，
=200
X400+（2000-200）X200+
2.0105
4
2.8104
X（157+101）
=375428.57（mrr）
bh2hf
^+（bf—b）hf（h—^EAsa’y0=A
3303
I0隔
3
2
31800200（40（3-100）（10136015740）
F
o
换算截面的重心到受压边缘的距离
二2.8
'eAs（ho-
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