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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22 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43.2 纵梁53.3 横梁53.4 机墩53.5 活动铺板 53.6 栏杆柱及栏杆 63.7 刚架64 桥身结构计算64.1 悬臂板 64.2 活动铺板84.3 横梁104.4 纵梁124.5 横梁与纵梁交界处附加箍筋计算174.6纵梁钢筋的布置设计（ M 图） 17R4.7 裂缝开展宽度验算184.8 挠度验算195 刚架计算与配筋205.1 刚架计算简图 205.2 横
2、向计算205.3 纵向计算26参考文献281 设计资料根据初步设计成果，提出设计数据和资料如下： （1）排涝闸闸室立面图见图 1。（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lm,边墩宽度0.9m。（ 6 ）闸门采用平面闸门，闸门自重 200kN 。（7）启闭设备采用3台（每孔一台）绳鼓式QPQ-2X160kN型启闭机，启门力（标 准值）320kN。每台启闭机重量（标准值）70kN。启闭机高1080mm。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 5.0kN/m2
3、； 栏杆重标准值 1.5kN/m；安装荷载最重部件为绳鼓，每个绳鼓重（标准值）6.54kN,着地面积为350mm X 350mm；启闭机地脚螺栓作用力设计值（含启闭机重、启门力）：Q1=35.365kN, Q2=46.265kN, Q3=56.116kN， Q4=76.125kN；施工荷载标准值 6.0kN/m2；水闸所在地区基本风压0=0.45kN/m2 （风荷载体型系数匕=1.3，风压高度变化系数 卩=0.9）；钢筋混凝土重力密度 25kN/m3； 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
4、架的节 点构造,以增强抗震能力。（ 10）吊装机械的最大起重量 250kN。（11）最大裂缝宽度允许值：0.3mm。（ 12）允许挠度： l0/400。（ 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1 排涝闸闸室上游立面图图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
5、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。3 工作桥结构布置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10001200mm,栏杆200400mm,拟定桥面宽度 为
6、3200mm,如图3所示（工作桥面边跨和中跨）。50 150 nri300 l|4001-36003200BB剖面地脚螺栓位置图图 3 工作桥桥面结构布置图3.2 纵梁考虑到方便起吊，工作桥每跨设置两根倒 L 型纵梁并由四根横梁连接，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l”=7200mm。纵梁截面尺寸按梁高h= （1/81/10） ln和梁 宽b=（ 1/21/3）h选取，拟定h=800mm，b=300mm。纵梁翼缘厚度端部和根部通常为80 100mm和150200mm,分别取80mm和160mm,挑
7、出长度按工作桥面要求取600mm。 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8190mm。纵梁截 面形式和位置如图3 所示。3.3 横梁横梁联接两侧纵梁，净跨度与纵梁间距相等，为1400mm。横梁截面为矩形，截面 高度h按纵梁高度的2/33/4选取，截面宽度b按横梁高度的1/31/2选取，拟定h=500mm， b=250mm。横梁上布置机墩，沿纵梁纵向的位置由吊绳中心距（3600mm）和图2启闭机 地脚螺栓位置尺寸确定，见图 3。3.4 机墩机墩在纵梁横梁上现浇，一般做成框子形，机墩高
8、拟定h=300mm，宽度与所在纵梁 及横梁相同，b=250mm。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。3.5 活动铺板活动铺板厚h通常为80100mm，宽度b为4001000mm，支撑宽度a为80 100mm。拟定h=80mm，活动铺板长度按纵梁间距1400mm和a=80mm，拟定l=1560mm。 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l=1540mm， b=500mm和b=430mm两种
9、。这 样，各跨中部布置5块430mm活动铺板（5X430） = 2150mm，两边跨外侧端部布置4 块430mm活动铺板（4X430） =1720mm，其余跨端部共布置3块500mm活动铺板（3X500） =1500mm。活动铺布置见图3。3.6 栏杆柱及栏杆栏杆柱截面为150mmX 150mm,高度1200mm,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。3.7 刚架刚架立柱纵向（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
10、h通常为300500mm，拟定bXh=400mmX300mm。横梁截面宽度b1 不应大于闸门槽颈部厚度和立柱截面尺寸b，截面高度h1通常300500mm，拟定b1X h=250mmX300mm，并带有支托宽200mm。立柱纵向设牛腿，短悬臂长度，c0.5b，高 度h2b，拟定c =200mm， h2=400mm。按图1排涝闸闸室立面图，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。IIIDm 尸oaz Quz05D-D剖面C-C剖面图4刚架结构布置图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6
11、00mm，计算简图如图5所示。2）荷载按lm板宽计算，b=1000mm。,300600475600225鬥0532001图5悬臂板计算简图（a）使用阶段（b）检修阶段悬臂板自重设计值：勺=1.05x0.5x (0.08 + 0.16) xlx 25 二 3.15kN /m (平均值) 人群荷载设计值：q二1.2x 5.0x1二6kN/m1栏杆重设计值：G 二 1.05x 1.5x1 二 1.58kN，距固定端 600-(50+150/2)=475mm3) 悬臂板根部截面弯矩M = - (g + q )12 + Gl1 2 1 1 0 0=-x(3.15 + 6 )x 0.62 +1.58 x
12、0.4752=2.40kNm4）正截面配筋计算f = 14.3N / mm2K=1.2 C=25mm f=300N/mm2 p .=0.15%cymina=C+d/2=25+5=30mm，h = 160 一 30 = 130mm0幻刍=0.468KMa =s f bh 2c01.2 x 2.40 x10614.3 x1000 x1302=0.0119 vag = 0.4681bg = 1 -、1 一 2a = 1 - *1一 2 x 0.0119 = 0.01207sA =gbh f / f = 0.0120x1000x130x14.3/300 = 74.4mm2 s 0 c yp bh =
13、0.15% x 1000 x 130 = 195mm2min 04.1.2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350mmX350mm,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=ai+2C=350+2X225=800mm。2）荷载悬臂板自重设计值：g = 3.15 x 0.8 = 2.52kN/m2人群荷载设计值：q = 6 x 0.8 = 4.8kN/m2栏杆重设计值：G 二 1.575 x 0.8 二 1.26kN/m2绳鼓重设计值（可控制可变荷载系数取为1.1）： 1.1X6.45=7.10kN3）根部截面的最大弯矩设计值M=
14、7.1 X 0.225+1.26 X 0.475+(2.52+4.8) X 0.62/2=3.51k Nm4) 配筋计算计算宽度 b=800mmf = 14.3N / mm2K=1.2 C=25mm f=300N/mm2 p .=0.15% a佥=0.468cymin1 ba=C+d/2=25+5=30mm, h = 160 一 30 = 130mm0KMa =s f bh 2c0= 0.02181.2 x 3.51x10614.3 x 800 x1302 = 1 一、1 - 2a = 1 一、1 一 2 x 0.0218 = 0.0220= 0.468s1 bA =h f /f = 0.0220x800x 130x 14.3/300 = 109.3mm2 p bh = 168mm2s 0 c ymin 0换算成 1 米板宽钢筋数量 A = 109.3/0.8 = 136.3mm2 p bh = 195mm2。smin 0按构造要求选配金8200 (As=251mm2)为受力筋，6300为分布筋，如图6所示。 6300|800 匚Li 8200600300图6悬臂板配筋图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=1000mm计算。板的计算跨度l0取下列各相应10值中的
