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        大跨度矩形渡槽槽身縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線計(jì)算與布置

        2021-07-15 13:43:04
        黑龍江水利科技 2021年6期
        關(guān)鍵詞:鋼絞線邊緣底板

        涂 飛

        (安慶市水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院,安徽 安慶 246003)

        1 工程概況

        花涼亭灌區(qū)望江縣南干渠改線段工程渠線總長度6.01km,設(shè)計(jì)流量9.3m3/s。其中控制性工程為預(yù)應(yīng)力大渡槽,共147節(jié),每節(jié)長度30m,合計(jì)4.41km。

        渡槽上部槽身為簡支式,斷面為單廂矩形槽,凈寬3.5m,槽深2.7m,槽外設(shè)底勒和側(cè)勒,間距3.0m,槽頂設(shè)拉桿。槽身底板厚0.3m,兩側(cè)縱墻厚0.35m,底板和側(cè)墻連接處設(shè)0.3m貼角;兩側(cè)縱墻底板以下斷面擴(kuò)大成馬蹄狀,馬蹄寬×高為0.7×0.4m。

        槽身橫向按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),縱向按預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

        2 建筑物荷載及組合

        槽身主要荷載包括自重、水重、水壓力、風(fēng)壓力、人群荷載。簡支結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算未考慮溫度荷載;工程區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度,可不進(jìn)行抗震計(jì)算。

        鋼筋混凝土重度取25kN/m3,人群荷載按3kN/m2,基本風(fēng)壓取0.4kN/m2。

        槽身配筋基本荷載組合分“設(shè)計(jì)水深”和“空槽”工況,偶然荷載組合為“滿槽工況”;槽身斷面應(yīng)力和裂縫控制驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)組合分“設(shè)計(jì)水深”“滿槽”和“空槽”工況[1]。

        3 槽身縱向內(nèi)力計(jì)算

        縱向內(nèi)力計(jì)算時(shí),槽身兩側(cè)縱墻視為簡支梁,底板為縱梁翼緣板。計(jì)算跨度根據(jù)支座布置取29.0m,縱向內(nèi)力計(jì)算見表1。

        表1 槽身縱向內(nèi)力計(jì)算表

        4 槽身跨中斷面預(yù)應(yīng)力計(jì)算

        4.1 材料選擇

        槽身縱向預(yù)應(yīng)力采用后張法。預(yù)應(yīng)力鋼絞線選用7φs15.2,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1860N/mm2,設(shè)計(jì)值fpy=1320N/mm2,張拉控制應(yīng)力σcon取0.75fptk;根據(jù)計(jì)算,鋼絞線預(yù)應(yīng)力總損失約為σcon×20%,則鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力σpe=1116N/mm2。

        槽身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50,軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck=32.4N/mm2,設(shè)計(jì)值fc=23.1N/mm2;軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2.64N/mm2,設(shè)計(jì)值ft=1.89N/mm2。

        4.2 斷面幾何特性

        跨中斷面凈截面面積An=4.41m2,慣性矩In=5.44m4,形心距下邊緣yn=1.44m,換算截面面積A0=4.47m2,慣性矩I0=5.51m4,形心距下邊緣y0=1.44m;計(jì)算高度H=3.4m,初擬受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力中心至頂部受壓區(qū)邊緣距離h0=2.83m,距形心距離ep=0.87m。

        4.3 斷面預(yù)應(yīng)力配筋估算

        槽身按全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)要求配筋,基本原則是保證受拉區(qū)邊緣在最不利荷載組合下不出現(xiàn)拉應(yīng)力。

        按基本組合設(shè)計(jì)水深工況,算得Ap≥7918mm2,57束7φs15.2。

        按正常組合滿槽工況,要求受拉邊緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力,算得Ap≥11556mm2,83束7φs15.2。

        根據(jù)估算,初定跨中斷面受拉區(qū)配置鋼絞線82束,受壓區(qū)不配置。

        5 預(yù)應(yīng)力鋼絞線布置

        跨中斷面受拉區(qū)配置鋼絞線82束,受壓區(qū)不配置,擬定基本合理的鋼絞線布置方案如下:

        受拉區(qū)鋼絞線配置在側(cè)墻馬蹄和底板兩個(gè)區(qū)域,其中底板12束,兩側(cè)側(cè)墻+馬蹄各14+21束。底板內(nèi)共設(shè)3個(gè)并排孔道,每孔4束,均為直通筋;每側(cè)馬蹄各設(shè)3個(gè)孔道,密集布置,每孔7束,均為直通筋;每側(cè)縱墻各設(shè)2個(gè)孔道,豎向并列布置,每孔7束,均為彎起筋[2]。

        梁端預(yù)應(yīng)力束布置斷面圖 跨中預(yù)應(yīng)力束布置斷面圖

        6 斷面邊緣應(yīng)力復(fù)核

        根據(jù)估算的鋼絞線數(shù)量及初擬布置方案,對(duì)斷面邊緣應(yīng)力復(fù)核,其中跨中斷面計(jì)算成果見表2。

        表2 斷面邊緣預(yù)壓應(yīng)力復(fù)核成果表(跨中)

        從表中可見,跨中斷面受拉區(qū)和受壓區(qū)邊緣均未出現(xiàn)拉應(yīng)力,滿足規(guī)范要求,配置的預(yù)應(yīng)力筋基本合理。

        7 結(jié) 語

        花涼亭灌區(qū)望江縣南干渠改線段預(yù)應(yīng)力大渡槽每節(jié)長度30m,上部槽身為簡支式,斷面為單廂矩形槽。槽身橫向按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),縱向按預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

        根據(jù)估算,槽身跨中斷面受拉區(qū)配置鋼絞線82束,受壓區(qū)不需配置。

        經(jīng)復(fù)核,不論是施工期還是運(yùn)行期,槽身受拉、受壓區(qū)斷面邊緣均不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力,說明鋼絞線配置是合理的。

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