目录1. 工程概况 12．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 5 3．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 1511.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, 8.5mx 6跨。
上部结构设计如下：渡槽过水断面尺寸为 2.7 X 1.6m，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1.2 X 1.2m，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 4 X 1.6 X 1.2m2 •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、3003100肿JZOI'I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=Y 0 “Y Vi=0.9 X 25 X (0.3 X 5+0.2 X 2 X 2+0.2 X 2.5+0.2 X 0.3+0.1 X 0.1+20.4 X 0.2+0.025 X 2+0.102 X 2)=72.09 (kN/m) 设计值： g 1= y Go g1k=1.05 X 72.09=75.69 (kN/m)水重： 标准值： g2k=Y 0 Uy V2=0.9 X 9.81 X( 1.6 X 2.7-0.1 X 0.1-0.4 X 0.2 )=37.35 (kN/m)设计值：g 2=y g g2k=1.05 X 37.35=39.22 (kN/m)车辆荷载：集中荷载标准值： p k=140X 2=280 kN设计值：p=1.2 X 280=336 kN人群荷载：标准值： q k=3.0 ( kN/m)设计值：q=1.2 X 3=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:l 0 =8500图2— 2 槽身纵向计算简图(单位：cm)计算长度 1=1 n+a=6.9+0.8=7.7 (m)1=1.051 n=1.05 X 6.9=7.245(m)所以计算长度取为7.25m, 2 1跨中弯矩设计值为 M= 丫 o^X( gi+gi+q) I + pl21 2 1=0.9 X 1.0 X X 118.6 X 7.25 2+ X 336 X 7.258 2=1898.5 (kN.m)1跨端剪力设计值 Q maX=Y®X — ( q+g1 + g2)l+1.2P21=0.9 X 1.0 X X 118.6 X 7.25+1.2 X 336=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 Su丄［fcbx(h°df cbX=f yAS(2— 1)(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®在内；M u ――截面极限弯矩值；丫 d 结构系数，丫 d=1.20 ；f c――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；h 0――截面有效高度；f y――钢筋抗拉强度设计值；A s――受拉区纵向钢筋截面面积；(1-0.5 E),则有(2 — 3)(2 — 4)(2 — 5)将 E =x/h 0代入式(2 — 4)、(2 — 5),并令 a s= EM 丄(仁 sbho)df c E bho=fyA根据以上各式，计算侧墙的钢筋面积如下:dM 1.2 1898.5 106 fcbho =12.5 400 220021 . 1 2 s 0.098 b 0.544Asfcbh12.5 0.098 400 22003103548(mm2)Asbh°3548400 22000.38 %>p min=0.15%选4山20+6立25 As=1257+2945=4202 ( m^-9 -(4 )斜截面强度计算已知 v=797.42kN ,仏 h 222 =5.55b b 0.4虹=4,bv 丄(0.25 fcbho) rd=6=2291.75 (KN >v=797.42KN1v — (O.2fcbho) rd1(0.25 12.5 400 2200)1.2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$_ 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：M^Y ma ctftkW ( 2 — 7)M^y Ma ctftkW ( 2 — 8)式中a ct ――混凝土拉应力极限系数， 对荷载效应的短期组合a ct取为0.85 ;对荷载效应的长期组合，a ct取为0.70 ；W 0――换算截面A对受拉边缘的弹性抵抗距；y 0――换算截面重心轴至受压边缘的距离；I 0――换算截面对其重心轴的惯性距；f tk 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y Ec=2.8 x 104N/mnm,5 2Es=2.0 x 10 N/mm根据《水工混凝土结构设计规范》，选取丫 m值由 bf/b >2, hf/h v 0.2，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0.7 学)1.40 (0.72700)140 1-19短期组合的跨中弯矩值Ms1 2 1 2 10(評0严)+J=0.9X 1.0 X 1 X 118.6 X 7.25 2+ 1 X 336 X 7.258=1898.5 (kN.m)m ctftkW。
1.19 0.85 1.75121.815 102700 12502216(kN.m) >MS长期组合的跨中弯矩值（人群荷载的准永久系数P=0)0(8gklo) = 0.9 X1 X 118.6 X 7.258=858.67 (kN.m)1.19 0.7 1.75121.815 102700 12501824.7(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1I1 ? 'f I1 If T J V 1 | V I If■ 1 ' I 'l 1 11 ■ 1 11 ( 1 )2. ( 2 )< A4 A亠(什 —(3 ( 3 )6 )4q2为底板的重力与按满槽（3 — 1）（3—2）q1 hq2 h h以上各式屮 丫-水的重度；Y「—钢筋混凝土的重度;S--底板厚度。
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I i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107.87-131.861(1 )J21"18：06幻'-8.783-92 ( 3 )4 ):6 )|-12.982.23-14.93-14.930.285(5 )12.65萨8-0.46 -23.99 -5864143.29图：结构弯距图136.5411.06-2.631 D I-3.46-19i-，36~(35.46 ( 3 )-149.38-142.6336.83号54 ( 5 ) 82467图：结构剪力图结构计算成果表AB跨中XBABC跨中CBCD跨中DCDA跨中弯距(KN.m)-14.9312.650.280.282.232.92-5.8618.05107.87-23.99-0.1剪力KN36.83033.678.546.1-15.46136.569.49143.29-3.08-6.1⑴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 ' =30mm ho=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，M 丄(fc sbh；)df c E bho=f yAs根据以上各式，计算底板的钢筋面积如下:6dM 1.2 14.93 10fcbh；=12.5 1000 1702=0.0571 1 2 s 0.061 b 0.544fcbh。
12.5 0.061 1000 170210617.3(mm2)As 617.3bh0 170 10000.36 %>p min=0.15%选① 10@125 As=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 ' =30mm ho=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，1 2M (fc sbh)df c E bh0=f yAsET b根据以上各式，计算钢筋面积如下:dM 1.2 131.86 106 fcbh；=12.5 1000 26021 .1 2 s 0.209 b 0.544As bh°12.5 0.209 1000 2603102191(mm2)2191260 10000.84 %>p min=0.15%选d20@140 A s=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：M14.93 106h 58.3mm30 -9 -850 28mm30e0N3292.67 103故取偏心距为实际值 eo=58.3mm10 -0.5fcbhiIo hdN15, 20.5 12.5 850 200 o ’3 1,1.2 2926701.0，取Z 1=1.02* 1盅詈(黠1.035判断大小偏心，因为ne0=1.035 x 58.3=60mm<0.3h0=0.3 x 810=243mmh850e e0 2a 60 40 445( mm)2所以，按小偏心受压构件计算按最小配筋率计算 As，p min=0.2%，所以选用2M1M Pdx1PEI也1 11 34h(押/3hM 0h -16,E11 4652As= p minbh0=O.2%x 200x 810=324 ( mrri)孕“ZhM0Ih - -q2I1I3h)3 2As=4021 (加,430EI1丄（為丿伸3EI2 6M 0lhstd Ne fy As (h° ?)fCbh02 mm1.2 292670 541 310 167 (41012.5 200 410240)0.01322 st1 、、1 2 0.0132 0.01340.544Ash0 0.0134Nefy(h0 a )minbh410 5.5mm 2a 80 mm1 .2 292670(356450240 )310 (410 40 )16 -选用 2© 10, A =157mrn0.2fcbho)1.50.07N11.212.5 200 8101.4 1.50.07 294630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014.58kN6@200钢筋斜截面受剪承载力计算：—(0..25fcbh。
)d1 0.25 12.5 200 810 373.541kN V 24.4kN1.2故截面尺寸满足抗剪要求抗裂验算: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=2.0 X 105N/mm, Ec=2.0 X 104N/mrii, f tk=1.75N/mm2, 丫 d=1.75 ,a st =0.7具体计算如下:换算截面面积A)=bh+ (bf-b ) bf+ a eA»+ a eAsz2 0 10 =200 X 850+ (2000-200 )X 200+ - X( 226+402)2.8 104=454485.7 (mrn)换算截面的重心至受拉边缘的距离ybh2丄(bfb)hf(h 宁)E Ash0E As aA0200 850221800 200 (850 100)202 8(402 810226 40)454485 .7324.5(mm)by； bf (h y)3 I0 E3(bf b)(h y hf)2e As (h° y°)3200 324.52e As (y° a )32000 (850 324.5)31800(850 324.5 200)32.0 105 + 42.8 10[402 (810324.5)2 226(324.5 40)2]=85524541087(mr4)m ct ftkW0e° A0 W08552541087454485.7 - 850 324.58552541087 443.3 454485.7850 324.51.75 0.7489.2(kN)Ni 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I 0/h=2300十400=5.75<8，故不需考虑纵向弯曲的影响e°M149301304 mmhN8.5430取Z1=1.021.150.01 ©h1.092512(l°/h) 12 111400(e°/h°)判断大小偏心，因为n13.3mm，故取偏心距e0=704mm30丄 360 (型)2 1.0925 1.01321400 704 400e°=1.0132 X 1304=713.3(mm,所以按大偏心受拉构件计算配筋计算A，及As:h 400e eo a 713.3 40 873.3(mm)2 2d Ne fcbh：fy (ho a )对于n级钢筋，a sb=0.3961.2 8540 873.3 12.5 200 3602310(360 40)d Ne fy 代(h° a)St fcbh21.2 8540 873.3 310 157 (360 40)2 0.03112.5 200 360.. 2min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p的限制1120.031 b 0.544A fcbh125 °.°31 400 200 100(mm2)310100bh0 360 2000.19 %>p min=0.15%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hf，=200mm肋宽b=200mm肋高 h=400mme746024.4305.7(mm)30，故按大偏心计算重心轴到受拉边缘的距离为bh2(bfb)hf(h2bh (bf b)hf200 40022(2000 200) 200 (400 100)200 400 (2000 200) 200281.8(mm)e e0 y a 484.9 281.8 40 726.7(mm)对于n级钢筋，a st=0.396故按第一组内力组合求得的 As=101mrh满足第二组内力组合的配筋要求,As2 hfdNe fc[ Ah2 (bf b)hf (h° -)]2fy (h0 a )4001.2 8540 726.7 12.5 0.396 2000310 (360 40)(2000 200) 400 (360 40)310 (360 40)0=157mh。
同理可得，第一组内力组合的 Asz =157mrh亦满足第二组内力组合抗裂验算：已知：Es=2.0 X 105N/mh, Es=2.8 X 104N/mrh, ftk=1.75N/mm2, 丫 m=1.75则换算截面面积 A)=bh+ (bf-b ) hf+ a eA+ a eA，2.0 105 =200 X 400+ (2000-200 )X 200+ - X( 157+101)所以 AAs的要求a ct = 0.7 ,2.8 104=375428.57 (mrr)换算截面的重心到受压边缘的距离bh 2-y (bf b)hf(hhf~2) E Ash0 E As a3 A0y°) (bf b)(h y°yI0 鷗 b^ y0)3 (bf Ew y0 hf)；03 3 1800 200 (40(3 100) (101 360 157 40) 2 2 2.8eAs(h0 y°) eAs (y0 a 375428.5720026460
⑷基地正应力验算按材料力学偏心受压公式，上下边缘正应力b yu、b yd为yuydWLWL6 MI2-式中(4— 3)工W单位宽度上全部荷载的铅直力总和；工M单位宽度上计算截面上全部荷载对于计算截面形心的力矩总和，以使上游面产生正压应力为正；L ――计算截面沿渡槽方向的长度取边墩与土基相接触的截面为计算对象：L=3.2m工 W=GG+G3=180.2 X 7.25+1.2 X 174.6+25 X (4 X 1.6 X 1.2+1.2 X 1.2 X 6.4 X2+1.6 X 1X 0.6)=2216 ( kN)工 M=2.0 X 4.5 X 25X( -0.25 ) +0.5 X 4.0 X 1.0 X 25 X( 0.75+1/3 ) +33.396 X1.25+2.5 X 1.0 X 18X 1.25-0.5 X 0.5 X 2.0 X 18X( 0.75+0.5/3 ) +0.5 X 0.5X 2.0 X (1.75-0.5/3 ) X 11+0.5 X 0.5 X 18X (-1.5 ) +210.583 X 0.25-14.209X 2.5 X( 2.5+2.5/3 ) -0.5 X 2.5 X( 33.693-14.209 )X( 2.5+2.5/3 )-33.178 X 2.5 X 0.5-0.5 X 2.5 X( 44.785-33.178 ) X 2.5/3-34.3 X 3.5 X0.5 X( 3.2 X 2/3-1.75)=920(kNm2216 6 920min225.16(kN/m2)3.2 6 3.2 62216 6 9202max204.8(kN/m )3.2 6 3.22 6为了保证渡槽工程的安全和正常运用，基地压应力及其分布必须满足：b maxW[d ] min > 0。
由于地基土的允许压应力为 [d ]=350kN/m 2> ，综合以上计算，基础满足要求。