水闸工作桥计算说明书

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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32.1计算书32.2 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53.7刚架64 桥身结构计算64.1悬臂板64.2活动铺板84.3横梁114.4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（图）174.7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横向计算205.3 纵向计算27参考文献28

2、171 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1m，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-2160kN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；栏杆重标准值1.5kN/m；安装荷载最重部件为绳鼓，每

3、个绳鼓重（标准值）6.54kN， 着地面积为350mm350mm；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s =1.3，风压高度变化系数z=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

4、） 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）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）

5、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3200mm，如图3所示（工作桥面边跨和中跨）。 地脚螺栓位置图BBB剖面B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ln=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80100mm和150200mm，分别取80mm和160mm，挑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，

7、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4001

8、000mm，支撑宽度a为80100mm。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。这样，各跨中部布置5块430mm活动铺板（5430）= 2150mm，两边跨外侧端部布置4块430mm活动铺板（4430）=1720mm，其余跨端部共布置3块500mm活动铺板（3500）=1500mm。活动

9、铺布置见图3。3.6栏杆柱及栏杆栏杆柱截面为150mm150mm，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h通常为300500mm，拟定bh=400mm300mm。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b1 h1=250mm300mm，并带有支托宽200mm。立柱纵向设牛腿，短悬臂长度，c

10、0.5b，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。 C-C剖面D-D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600mm，计算简图如图5所示。2）荷载按1m板宽计算，b=1000mm。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：（平均值）人群荷载设计值： 栏杆重设计值： ，距固定端600-（50+150/2）=475mm3) 悬臂板根部截面弯矩 4）正截面配筋计算 K

11、=1.2 C=25mm fy=300N/mm2 min=0.15% 1b=0.468a=C+d/2=25+5=30mm，4.1.2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350mm350mm，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=a1+2c1=350+2225=800mm。2）荷载悬臂板自重设计值：人群荷载设计值：栏杆重设计值：绳鼓重设计值（可控制可变荷载系数取为1.1）：1.16.45=7.10kN3）根部截面的最大弯矩设计值M=7.10.225+1.260.475+(2.52+4.8)0.62/2=3.51kNm 4）配筋计算计算宽度

12、b=800mm K=1.2 C=25mm fy=300N/mm2 min=0.15% 1b=0.468a=C+d/2=25+5=30mm，换算成1米板宽钢筋数量。按构造要求选配 8200（As=251mm2）为受力筋， 6300为分布筋，如图6所示。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l0值中的较小者：取计算跨度l0=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4.2.2正常使用阶段（持

13、久工况）1）荷载板自重设计值：人群荷载设计值: 2）跨中弯矩设计值：3）配筋计算 K=1.2 C=25mm fy=300N/mm2 min=0.15% a=C+d/2=25+5=30mm b=500mm时， b=430mm时，4.2.3安装检修阶段（短暂工况）1）荷载板自重设计值：绳鼓标准值Qk=6.45kN，设计值Q=1.16.45=7.10kN，作用于跨中，计算简图如图7（b）所示。人群荷载设计值: 2）跨中弯矩3）配筋计算 K=1.2 C=25mm fy=300N/mm2 min=0.15%a=C+d/2=25+5=30mm b=500mm时，b=430mm时，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5 8（）。b=430mm时，纵向钢筋配4 8（）。按构造要求在板的纵向配置 6200的分布筋。截面配筋如图8所示。 （a） （b）图8 活动铺板配筋图(a) 500mm宽板， (b