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1、 水闸工作桥课程设计 1 设计任务及成果任务 工作桥及刚架设计 包括结构尺寸选择及配筋设计 成果 一号设计图纸一张计算书一本 35页左右 2 3 水闸全景 4 闸墩 5 工作桥 6 7 8 9 10 11 水闸工作桥课程设计一 概述1 工作桥作用专为启闭闸门而设 2 工作桥结构型式大多采用梁式桥的形式 且桥身大多为装配式结构 但本设计为简单计 采用整体式 支承形式为简支梁式 施工采用吊装方法 二 设计内容工作桥及刚架设计 包括结构尺寸选择及配筋设计 12 13 14 15 三 设计资料1 工作桥桥面高程原定为 31 4m 本次设计各人不同 2 闸墩顶高程 24 0m 3 五孔闸 每孔净宽7 0
2、m 中墩宽度1 0m 边墩宽度0 9m 16 4 平板闸门 自重200KN 5 采用QPQ 2 160KN型启闭机 每台自重35KN 6 闸门吊点中心距 原定为4 75m 本次设计各人不同 17 18 7 荷载 人群荷载 各班不同栏杆重 1 5KN m每个绳鼓重 6 54KN 着地面积350 350mm 施工荷载 4 0KN m2基本风压 各班不同8 建筑物等级3级 9 环境条件二类 10 建筑材料 混凝土 各班不同钢筋 各班不同 19 水闸工作桥设计数据1 吊点中心距1 3 6班 4 0 0 04 学号末两位数 米 2 4 7班 4 02 0 04 学号末两位数 米 5班 4 0 0 04
3、学号末两位数 0 01 米 2 工作桥面高程30 0 0 05 学号末两位数 米 3 人群荷载1 4 7班 3 0kN m22 3 6班 2 5kN m25班 2 0kN m2 20 4 基本风压1 3 6班 0 35kN m22 4 7班 0 4kN m25班 0 45kN m25 梁柱受力纵筋1 3 4班 II级2 6班 III级5 7班 III级6 混凝土强度等级1班 C25 2 6班 C25 5 7班 C303 4班 C35 21 四 设计要求1 计算书一份 包括 设计资料 结构布置图及说明 桥面板 横梁 纵梁 刚架配筋计算 2 施工详图一张 一号图纸 包括 工作桥立面和平面布置 桥面
4、板 横梁 纵梁和刚架配筋图等 22 五 结构布置一 工作桥纵向布置1 工作桥长度 为便于安装 工桥桥长度 两闸墩中心线距离 20 30mm 7000 500 500 20 7980mm但计算时工作桥长度仍用8000mm计算 23 2 横梁位置 地脚螺栓尽量位于梁中心线 注意 一边螺栓可位于横梁中心线 另一边不行 638 150 488 488 400 881350 638 150 562 562 400 162 24 25 2 横梁高度 取纵梁高度的2 3 3 4 常用350 500mm 宽度 180mm 常用200 250mm 26 3 活动铺板 为减轻吊装重量 面板做成活动铺板 简支在纵梁
5、上 宽度 400 1000mm两板之间空10mm 长度 在纵梁间距净跨的基础上 每边加60 80mm支承长度 高度 60 100mm 27 4 手摇箱 位置 由图13 30确定 28 4 手摇箱 高度 手摇箱手摇柄转轴位置距桥面900 1000mm 由图13 29确定 H 900 1000 400 500 600 mm 29 4 手摇箱 注意 手摇箱位置需做悬臂板 悬臂板再活动铺板 30 5 机墩 启闭机下设机墩 一般在工作桥吊装后浇筑 但机墩中的竖向钢筋预需先埋置在纵梁中 位置和大小 注意地脚螺栓的保护层 50mm 31 5 机墩 高度 由图13 29确定 H 900 1000 360 24
6、0 300 400 mm 32 二 工作桥横向布置1 纵梁位置a 立柱和闸墩以杯形基础联接 杯形基础要求见图13 50 Q3 Q4 Q1 Q2 A 33 b 尽量使螺栓位于纵梁轴线上 Q1和Q2地脚螺栓布置纵梁A轴线上 由此梁A位置就确定了 但Q3和Q4地脚螺栓不可能布置纵梁B轴线上 由杯口要求 梁B中心线距吊点中心线至少为535 h1 2 h1为柱宽 310 150 75 535 916 30 8861485 30 916 599 B A Q1 Q2 Q3 Q4 34 1 纵梁位置c 给活动门槽留位置 图13 53 35 36 2 纵梁尺寸 高度 取工作桥长的1 8 1 10 宽度 取纵梁高
7、度的1 2 1 3 常为250 400mm 37 3 悬臂板 宽度 机墩外操作宽度应有1000 1200mm 两边栏杆每边占用100 200mm 悬臂板宽度 700mm可不做挑梁 高度 端部取80 100mm 根部取150 200mm 38 二 刚架布置1 刚架高度计算用的高度 H 31 4 24 0 h实际高度 H H1 其中 H1为柱插入杯口的高度 H1需满足 a 大体为1 2 0 8倍柱长边尺寸 b 大于0 05H H1 39 2 刚架层数柱高H5m时 双层 取双层 3 刚架尺寸柱顺水流方向 h1 300 500mm横梁高 h2 300 500mm贴角 斜角为45度 高度为 0 5 1
8、0 h1 40 3 刚架尺寸柱垂直水流方向 b1 400 600mm横梁宽度 最好取b2 b1 方便施工 垂直水流方向牛腿 沿垂直水流方向设置牛腿 以增加顶部支承长度 牛腿尺寸 C 0 5b1 h b1 41 3 刚架尺寸顺水流方向牛腿 考虑工作桥和刚架预制安装误差 工作桥纵梁外侧面不宜与立柱外边缘平齐 可在顺水流方向设置小牛腿 即在柱顶顺水流向挑出100 150mm 42 工作桥配筋设计 43 44 45 一 面板配筋设计1 活动铺板1 安装与检修工况短暂状况a 荷载计算板自重 一个绳鼓重 人群荷载 可不考虑 46 b 计算简图和内力计算简支实心板绳鼓放在板中间 47 c 配筋计算按单筋截面
9、计算 受力筋 d 6mm s 200mm分布筋 d 6mm s 300mm2 正常使用工况 持久状况a 荷载 板自重 人群荷载b 内力计算与检修工况相同c 配筋计算与检修工况相同最终取正常使用工况和检修工况配筋大者作为最后配筋 48 49 2 悬板板取1m板宽计算 由根部最大弯矩计算板的钢筋用量 1 安装与检修工况a 荷载与弯矩计算自重 g1k rh1 g2k rh2M1 0 5g1l2 g2 g1 l2 6栏杆重 P1k 1 5kN mM2 0 5g3l 50 取c为绳鼓集中力P到悬壁根部的距离 a为绳鼓的着地面积 则P对根部的弯矩为Pc 由宽度为b a 2c的板带承受 则M3 Pc a 2
10、c 总弯矩 M M1 M2 M3 绳鼓重 P 将集中力放置离纵梁最远处 51 b 配筋计算只计算正截面受力筋 d 6mm s 200mm 至少3 8 m间距和纵梁筋相协调 分布筋 d 6mm s 300mm 52 2 正常使用工况a 荷载弯矩计算 自重 栏杆重 人群荷载b 配筋与检修工况相同最终取正常使用工况和检修工况配筋大者作为最后配筋 53 二 横梁配筋设计 取受力大的横梁计算 另一根筋相同 只计算正常使用工况 1 荷载计算横梁自重g1机墩自重g2启门力 Q1 Q4或Q2 Q3包括启闭机重 闸门重 54 2 计算简图和内力计算横梁实际为半固定状态 精确计算应采用有限单元法 工程简化 先按简
11、支梁计算 得跨中弯矩M0 实际梁的支座负弯矩 0 7M0 跨中正弯矩 0 7M0 55 3 配筋计算正截面 跨中 梁底至少2 12 通长布置支座 梁顶至少2 12 通长布置斜截面 不计算 按构造要求配 6或 8 150 200的双肢箍筋 56 三 纵梁配筋计算取受力大的一根计算 另一根配筋相同 1 荷载计算a恒载 均布荷载g包括 纵梁自重 一边栏杆重 一半面板重集中荷载G包括 一半横梁自重 一半机墩重 57 b 可变荷载分布荷载p人群荷载 一半桥面 集中荷载P直接作用于纵梁上的启门力通过横梁传递的启门力 求出横梁的反力 作用于在纵梁上 2 内力计算简支梁 弯矩l0 剪力ln 58 3承载力极限
12、状态计算按T形截面计算a 正截面 由Mmax求梁底钢筋As 构造见教材p48 b 斜截面 由Vmax求箍筋和弯起钢筋 注意构造 c 斜截面承载力验算 注意 正弯矩区切断钢筋 59 d 横梁处附加钢筋计算 60 四 吊装验算预埋吊环 吊装工作桥 吊点取0 2l处 1 荷载计算分布荷载 纵梁自重 悬臂板自重集中荷载 横梁自重2 内力计算 61 3 配筋计算a 跨中Mmax 求出梁底钢筋As 校核是否大于原配钢筋 b 支座Mmin 求出梁顶钢筋As 此钢筋可做架立钢筋 62 五 吊环计算1 采用 级钢筋 延性好 2 每个吊环按2个截面计算 4个吊环按3个计算 3 钢筋应力小于50MPa 63 六 刚
13、架横向计算刚架计算可分为横向和纵向两个方向 计算简图 立柱和横梁轴线组成 最不利工况 闸门开启到最高位 1 荷载计算有水平荷载和垂直荷载1 水平荷载 作用于工作桥 立柱和闸门上的风压力 风压力计算公式 风压体型系数 风压高度系数 W0 基本风压 A 受风面积 64 a 工作桥风压A 0 75 0 80 HLb 刚架立柱上风压c 闸门风压为便于计算 将风压力转化成节点力 65 2 垂直荷计算a 工作桥纵梁传来的P 工作桥自重 纵梁 横梁 机墩 栏杆 活动铺板 悬臂板 启闭机和闸门自重 按Q1 Q2 Q3和Q4比例分摊到螺栓上 b 作用于工作桥上的风压力形成的方向相反 数值相等的P 66 c 刚架
14、自重 转化成结点力P1和P22 内力计算a 弯矩分配法求水平荷载产生的弯矩b 垂直荷载只产生力c 剪力不大 不计算 3 配筋计算a 立柱 对称偏压 钢筋通长 计算长度为两横梁的轴线距离 b 横梁 按受弯构件计算 上下面配筋 67 68 七 刚架纵向计算在纵向视为独立柱 所受荷载有自重 横梁重 工作桥传来的压力 对中墩立柱 需考虑相邻两孔闸的开启方式 1 一孔闸门刚开启 另一孔未开启a 荷载计算与内力计算P1未开启孔 工作桥自重 启闭机重P2开启孔 工作桥自重 启闭机重 启门力 人群荷载P3 刚架自重 作用于立柱根部 69 b 配筋计算视为端固定 上端工作桥纵梁它有一定的支承作用 取计算长度l 1 5H 注意最不利截面的选取 2 两孔闸门同时开启a 荷载与内力计算工作桥自 启闭机重 启门力 人群荷载 刚架自重 b 配筋计算按轴心受压柱计算 70 3 一跨工作桥吊装完毕 相邻一跨未吊装a 荷载与内力计算半跨工作桥自重 施工荷载b 配筋计算对称配筋 短暂状态 71 工作桥施工图布置 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
