王 穎，雷佳穎

(哈爾濱市阿城區(qū)給排水管理辦公室，哈爾濱 150300)

雙豐鎮(zhèn)西林塘壩泄洪洞洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計

王 穎，雷佳穎

(哈爾濱市阿城區(qū)給排水管理辦公室，哈爾濱 150300)

闡述了哈爾濱阿城區(qū)雙豐灌區(qū)西林塘壩泄洪洞洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，分析了洞身高度、寬度，底板厚度、進行洞身縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括荷載設(shè)計、截面配筋、抗裂驗算和抗裂驗算等。

泄洪洞;結(jié)構(gòu)設(shè)計;荷載;內(nèi)力;強度;配筋

1 基本情況

雙豐灌區(qū)位于哈爾濱阿城區(qū)南部，阿什河左岸。西林塘壩位于雙豐鎮(zhèn)宮家屯。塘壩工程主要由土壩、泄洪洞兩部分組成，采用10 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。流域面積0.7 km2，設(shè)計總庫容1.85萬m3，興利庫容1.6萬m3，死庫容2 730 m3，可滿足266.7 hm2耕地的需水量。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 設(shè)計資料

單孔箱涵，內(nèi)凈跨1 m，高1 m，填埋式構(gòu)筑，頂部填土2 m，回填土密度17.66 kN/m3，內(nèi)摩擦角20°，地基土為砂質(zhì)黏土，地面設(shè)計荷載汽-10 t(單車行駛)。

2.2 初擬箱涵斷面尺寸

頂板、側(cè)墻厚度均為30 cm，底板30 cm。

2.3 荷載計算

2.3.1 垂直土壓力

1)由地基土性質(zhì)取γsa=0.2，平基敷管a0=1.0，則γsa·a0=0.2，H/D=1.5 m，查《涵洞》圖4-7得Ch=2.1。

經(jīng)計算GB為94.94 kN。

2)垂直土壓力強度計算公式為：

經(jīng)計算，qB=59.34 kN/m。

2.3.2 側(cè)向土壓力

作用于箱涵頂板厚度中心線處側(cè)向土壓力強度計算公式為：

經(jīng)計算，q1為22.08 kN·m。

作用于箱涵底板厚度中心線處側(cè)向土壓力強度計算公式為：

經(jīng)計算，q2為32.04 kN·m。

2.3.3 汽車荷載產(chǎn)生的垂直壓力計算

汽-10 t加重車重力為150 kN，后輪輪壓P=50 kN;著地寬度d=0.5 m;著地長度c=0.2 m;輪距1.8 m。

經(jīng)計算q'B為6.65 kN·m。

2.3.4 頂板自重計算

2.3.5 側(cè)墻自重計算

作用于箱涵頂上的總均布荷載計算公式為：

2.3.6 作用于箱涵底部的地基反力計算

2.4 內(nèi)力計算

內(nèi)力計算見圖1，圖2。單孔箱涵，屬于結(jié)點無線位移結(jié)構(gòu)，采用查表法計算。

圖1 內(nèi)力計算簡圖

圖2 內(nèi)力圖

2.4.1 各結(jié)點桿端彎矩的計算

剛性比K=h/l=1.3/1.3=1。各結(jié)點桿端彎矩計算簡圖見圖 3、圖 4、圖 5。

圖3 結(jié)點桿端彎矩計算簡圖

圖4 計算簡圖

圖5 計算簡圖

合計MB=MA=-6.78、MD=MC=-8.44

2.4.2 桿端剪力及各截面剪力計算

AB桿端：

AB桿各截面QX=QAB-q3x

DC桿端：

DC桿各截面QX=QDC-q4x

CA桿端：

2.4.3 桿件各截面彎矩計算

AB桿：

DC桿：

CA桿：

立墻外側(cè)受拉，為最小負(fù)彎矩。

2.5 強度計算

2.5.1 正截面配筋計算

2.5.1.1 頂板

跨中最大彎矩M=8.75 k N·m，h0=30-3=27 cm

選用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.5.1.2 底板

跨中最大彎矩M=11.02 kN·m，h0=30-3=27 cm

選用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.5.1.3 側(cè)墻

側(cè)墻端彎矩M=8.44 kN·m，h0=30-3=27 cm

屬于大偏心受壓構(gòu)件，按受彎構(gòu)件計算

ξ=1-0.544滿足要求

選用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.6 抗裂度驗算

查《涵洞》表5-6得抗裂安全系數(shù)Kf=1.05，查表5-2得混凝土抗裂設(shè)計強度Rf=1.75 N/mm2。箱涵以底板跨中彎矩最大M=11.02 kN·m，對此截面進行抗裂計算?？缰薪孛鎯?nèi)側(cè)配受力筋5φ12@20，Ag=565 mm2;外側(cè)配構(gòu)造筋5φ10@20，Ag'=393 mm2。

受壓區(qū)高度計算

折算斷面慣性矩計算公式為：

受拉區(qū)塑性影響系數(shù)γ=1.55(1.1-0.1h)=1.66

KM=1.05×9.75=11.57 kN·m ＜45.01 kN·m，滿足抗裂要求。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是使結(jié)構(gòu)能滿足各種預(yù)定功能要求，需要保證建筑物安全適用，又要做到經(jīng)濟合理。結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟性常常是相互矛盾的，科學(xué)的設(shè)計方法就是在兩者之間選擇一種最佳的方案，使設(shè)計結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟合理，又有足夠的可靠度，保證建筑物的安全運行。

［1］浙江水利水電?？茖W(xué)校，東北水利水電?？茖W(xué)校.水利學(xué)［M］.北京：水利電力出版社，1991.

［2］河北水利?？茖W(xué)校，黑龍江水利?？茖W(xué)校.水工建筑物［M］.北京：水利電力出版社，1993.

［3］華東水利學(xué)院，大連工學(xué)院，陜西機械學(xué)校，清華大學(xué).水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)［M］.北京：水利電力出版社，1987.

TV31

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1007-7596(2011)06-0091-03

2011-03-03;

2011-10-17

王穎(1981-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師;雷佳穎(1975-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師。