呂振彪

(黑龍江省大慶地區(qū)防洪工程管理處，黑龍江 大慶 163311)

松峰山鎮(zhèn)新明塘壩工程位于阿城區(qū)松峰山鎮(zhèn)東北約6.5 km處，屬我區(qū)半山區(qū)，集雨面積0.83 km2。擬建的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(jì)，20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。設(shè)計(jì)總庫(kù)容1.58萬(wàn)m3，興利庫(kù)容 1.54萬(wàn)m3，死庫(kù)容 0.20萬(wàn)m3，無(wú)水源耕地面積1.67 km2。該塘壩是一座集防洪、灌溉、養(yǎng)魚等綜合利用的小型抗旱水利工程。

1 基本設(shè)計(jì)資料

單孔箱涵，內(nèi)凈跨2.0 m，高1.5 m，壁厚0.3 m，填埋式構(gòu)筑，頂部填土1.7 m，回填土重度1.8 t/m3，內(nèi)摩擦角26°，地基土為砂質(zhì)黏土，地面設(shè)計(jì)荷載汽—10(單車行駛)。

2 荷載計(jì)算

2.1 垂直土壓力

垂直土壓力計(jì)算公式為:

式中:Ck為填埋式涵管土壓力計(jì)算系數(shù)，查《涵洞》P 128圖4-7 Ck=0.652。

垂直土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式為:

2.2 側(cè)向土壓力

作用于箱涵頂板厚度中心線處的側(cè)向土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式為:

作用于箱涵底板厚度中心線處的側(cè)向土壓力強(qiáng)度

2.3 外水壓力

作用于箱涵底板厚度中心線處的外水壓力強(qiáng)度計(jì)算公式為:

2.4 汽車荷載產(chǎn)生的垂直壓力

汽—10加重車重力為15 t，后輪輪壓P=5 t;后輪著地寬度d=0.5 m;著地長(zhǎng)度c=0.2 m;輪距1.8 m。

這時(shí)作用涵頂上的壓力強(qiáng)度為:

2.5 頂板自重

計(jì)算公式為:

2.6 側(cè)墻自重

計(jì)算公式為:

2.7 作用于箱涵頂部的總均布荷載(包括自重力)

計(jì)算公式為:

2.8 作用于箱涵底部的地基反力

計(jì)算公式為:

3 內(nèi)力計(jì)算

單孔箱涵，在豎軸對(duì)稱荷載作用下，由于沒有豎向相對(duì)線位移，屬于結(jié)點(diǎn)無(wú)線位移結(jié)構(gòu)，可采用查表法進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。

3.1 各結(jié)點(diǎn)桿端彎矩計(jì)算

將各單獨(dú)荷載作用下的彎矩圖疊加，得各桿端彎矩:

3.2 桿端剪力及各截面剪力計(jì)算

AB桿各截面:Qx=QAB-q3x

DC桿各截面:Qx=QDC-q4x

3.3 桿件最大彎矩位置及最大彎矩值的計(jì)算

立墻外側(cè)受拉，為最小負(fù)彎矩。

4 強(qiáng)度計(jì)算

正截面配筋計(jì)算

箱形洞身混凝土標(biāo)號(hào)采用C20，采用Ⅰ級(jí)鋼筋。安全系數(shù)K=1.50，混凝土彎曲抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度Rw=180kg/cm2，軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度Ra=145kg/cm2。鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度Rg=2 400 kg/cm2，抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度Rg=2 400 kg/cm2，鋼筋保護(hù)層a=3 cm。

4.1 頂板配筋計(jì)算

面層:Ag=μminbh0=0.15% ×100×27=4.05 cm2

底層:Ag=μbh0=0.1575% ×100×27=4.25 cm2

4.2 底板配筋計(jì)算

面層:Ag=μbh0=0.2025% ×100×27=5.47cm2

底層:Ag=μbh0=0.1575% ×100×27=4.25cm2

4.3 側(cè)墻配筋計(jì)算

外側(cè):Ag=μminbh0=0.2% ×100×27=5.4 cm2以上各層(側(cè))鋼筋均選配Φ16@20，(Ag=10.09cm2)

Ra=145 kg/cm2，安全系數(shù) K=1.6。

5 抗裂度驗(yàn)算

箱形洞身以底板跨中彎矩最大M=2.14t·m，對(duì)此截面進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算。底板內(nèi)側(cè)配受力鋼筋Φ16@20(Ag=10.09 cm2)，外側(cè)配受力鋼筋Φ16@20(Ag=10.09cm2)，Kf=1.1，Rf=19 kg/cm2。

鋼筋與混凝土的彈性模量比計(jì)算公式為:

受壓區(qū)高度計(jì)算公式為:

折算斷面慣性矩計(jì)算公式為:

受拉區(qū)塑性影響系數(shù)計(jì)算公式為:

KM=＜Mf，滿足抗裂要求。

6 結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是使設(shè)計(jì)的結(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(jì)合理，結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性常常是相互矛盾的，科學(xué)的設(shè)計(jì)方法就是在兩者之間選擇一種最佳的方案，使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)合理，又有足夠的可靠度。保證建筑物的安全運(yùn)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] 河北水利專科學(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(jī)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.