1、1摘 要*水库灌区引水干渠控制灌区农田面积 4330hm2，经黄家沟时经比较采用渡槽方案，工程为 III 等工程，主要建筑物为 3 级。修筑的渡槽采用矩形梁式渡槽，槽底宽为 2.0m，侧墙高 1.71m，设有间距为 2.0m高为 0.1m 的拉杆，考虑到交通要求，还设有 0.85m 宽的人行板。黄家沟顶宽约有120m，沟深约为 8m，属狭长 V 形断面，无常流水，沟内有良田，可种植经济作物。耕作深度 1.0m。本设计布置等跨的间距为 8m 的单排架共 13 跨，与渐变段连接处采用浆砌石槽台。排架与地基的连接采用整体基础。槽身、排架以及基础采用预制吊装形式，为使预制时简单、方便，将排架分为三组。
2、细部结构中本设计采用沥青填料式止水；支座采用一端固定，一端活动的形式。关 键 词渡槽；拉杆；排架2第一章 设计基本资料 11、工程概况及简介 11.1、工程概况 11.2、设计要求 21.3、主要参考书 2第二章 渡槽总体布置 31、槽址选择 32、结构选型 32.1、槽身的选择 32.2、支承选择 33、平面总体布置 3第三章 水力计算 41、槽身过水断面尺寸拟定 41.1、尺寸拟定 41.2、输水水头高 42、渡槽进出口的底部高程确定 53、进出口渐变段 6第四章 槽身设计 71、槽身断面尺寸拟定 71.1、尺寸拟定 72、荷载及荷载组合 732.1、荷载计算 73、横向结构计算 83.1
3、、受力情况分析 83.2、拉杆轴向力计算 93.3、侧墙内力计算 103.4、底板内力计算 113.5、横向配筋计算 123.6、拉杆斜截面计算 164、槽身纵向结构计算 164.1、荷载计算 174.2、计算纵向配筋 174.3、斜截面强度计算 175、抗裂计算 185.1、纵向抗裂计算 185.2、横向抗裂计算 196、吊装计算 226.1、吊装验算 22第五章 排架计算 241、排架布置 242、排架尺寸拟定 242.1、排架高度计算 242.2、排架分组计算 242.3、排架分组及尺寸拟4定252.4、尺寸拟定 253、荷载计算 263.1、水平荷载 263.2、垂直荷载(传给每各立柱
4、的荷载) 274、排架横向计算 294.1、求排架弯矩 M 294.2、轴向力计算 304.3、排架的配筋计算 314.3、横梁配筋 324.4、排架的纵向计算 334.5、排架吊装验算 354.6、牛腿设计计算 36第 六 章 基础计算 381、基础结构尺寸拟定 381.1、排架基础尺寸拟定 382、基础的荷载组合 383、基础应力计算 394、基础配筋计算 39第七章 稳定计算 401、槽身稳定计算 402、渡槽整体沿基础底面抗滑稳定验算 403、渡槽整体抗倾稳定计算 414、地基稳定性验算 41第八章 细部结构 431、伸缩缝及止水 432、支座 4353、两岸连接 43第一章 设计基本
5、资料1、工程概况及简介1.1、工程概况：某县佛岭水库灌区引水干渠经黄家沟时需修建一座输水建筑物，经过填方渠道、倒虹吸和渡槽三种方案比较。决定修建渡槽。干渠控制灌区农田面积 6.5 万亩，工程为等工程，主要建筑为 3 级。1.1.1、地形：黄家沟顶宽约 110m，沟深约 8 米。属狭长 V 型断面。无常年流水，沟内种植有经济作物。耕作深度为 1.0m。1.1.2、地质：沟内周口店期黄土层，干重度为 1314KN/m 3。21 。 ，C24KPa ，地基承载力R290Kpa，基础与地基摩擦系数 f0.31。1.1.3、上、下游渠道资料：上游渠底高程为 m，Q 设 4.4m 3/s，k 加大 0.2
6、5，Q 加大 5.5 m3/s， i1/3500 ，渡槽上、下游渠道，渠底宽 2.5m，糙率 n0.017。内、外边坡分别为 1:10 和 1:15，该渡槽规划时允许水头损失为 0.25m，水力要素如表 11。渡槽糙率为 0.015。表 11 上、下游渠道过水断面水力要素：流量（m 3/s）纵坡i底宽b（ m）流量 v（m 3/s）堤高 H（m） 边坡糙率n水深h（m）超高H（m）渠口宽b（m）Q 设 4.4 1/3500 2.5 0.86 1.83 1:11:1.5 0.017 1.33 0.5 6.16Q 加大5.5 1/3500 2.5 0.12 2.001:11:1.5 0.017 1
7、.50 0.5 6.501.1.4、建筑材料及安全系数：6该工程主要的建筑材料为水泥、混凝土、钢筋等。混凝土重度 rc24KN / m3，温度膨胀系数 dc1.010 5 1/,混凝土其他特性性能指标见表 12。采用和级钢筋，级钢筋强度设计值 fy=fy=210N/mm2。强度模量 Es2.110 5N/ mm2, 级钢筋强度设计值 fy=fy=310N/mm2,强度模量 Es2.110 5N/mm2。钢筋混凝土重度 r35KN/ m3。构件裂缝宽度允许值，短期组合 Wmax0.3mm，长期组合W min0.25mm。表 12 混凝土特性指标：（单位 N/ mm2）轴心抗压 轴心抗拉混凝土强度
8、等级 标准值 fck 设计值 fc 标准值 fck 设计值 fc 弹性模量 EcC20 13.5 10.0 1.50 1.10 2.55104C25 17.0 12.5 1.75 1.30 2.8104浆砌采用 M15 砂浆砌块石。1.1.5、工程回填土及地基力学特性根据有关实验报告结果如下：rc16KN / m3；20.8 。 ；C23Kpa，修正后地基承载力特性值 fa=290Kpa。基础与地基摩擦系数 f0.35，抗滑稳定安全系数K 1.5。根据水利水电工程等级划分及洪水标准规定以及灌区规划要求，确定该渡槽为三级永久建筑物，结构安全级别为级。机构重要性系数为 r01，短暂设计状况系数 0
9、.95，偶然状况系数 0.85，钢筋混凝土结构系数 rd1.2。其他荷载：人群荷载：2.0kN/ m 2(人行桥上的活荷载)基本荷载：0.35kN/ m 2(风压)气象：最高日平均气温 30，最低日平均气温 0，不考虑冻土深度。施工条件：采用装载式钢筋混凝土渡槽，预制吊装。1.2、设计要求：按初步设计标准设计，局部可深入考虑。进行渡槽总体布置，包括槽身、支撑、基础等机构型式的选择。水力计算槽身设计支承机构设计基础设计细部构造设计1.3、主要参考书：水工设计手册渡槽设计图集建筑结构工程力学水力学土力学工程制图7水工钢筋混凝土结构8第二章 渡槽总体布置渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、
10、进出口布置、基础布置。渡槽总体布置基本要求：1、流量、水位满足灌区要求;2、槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田、交通方便、就地取材等。1、槽址选择1.1、注意问题：1、槽身长度短、基础低，降低功工程造价。2、轴线短、顺直、进出口避免急转弯，布置在挖方处。3、渡槽轴线尽量和河道正交。4、少占耕地、少拆民房。1.2、在选择槽址时，除应满足以上总体布置的要求外，还应考虑槽址附近是否有宽敞、平坦的施工场地，同时应满足槽下的交通要求。综合考虑各方面因素，在平面图上确定槽址位置，画出该断面图。 2、结构选型2.1、槽身的选择：槽身的横断面型式有矩、U 形、圆形
11、和抛物线形，其中常用的是矩形和 U 形。本设计中 Q 设 4.4 m3/s，属中小流量。渡槽长度为中型渡槽。矩形渡槽具有抗冻、耐久性好的特点，施工方便，故选用矩形渡槽。又因黄家沟无常年流水，故可设拉杆以减少侧墙厚度。2.2、支承选择：该渡槽地址处沟深约 8 米，跨度较大（约 110m） ，宜用梁式渡槽。综合分析：选用简式梁型式，虽弯距较大，但施工方便。3、平面总体布置本设计布置等跨间距为 8m 的单排架共 13 跨，矩形渡槽采用简支，上下游渐变段各 8m 与梯形混凝土渠首相连。渡槽全长 120m，槽上根据交通要求设人行桥，净宽0.85m。拱墩台及排架基础墩均采用浆砌石护坡。总体布置图见图 21
12、 所示。9第三章 水力计算1、槽身过水断面尺寸拟定1.1、尺寸拟定：选定纵坡 i1/600，底宽 B2.0m。糙率 n0.014 ，Q 设 4.4 m3/s，Q 加 5.5 m3/s。因槽长大于 1520 倍槽内水深，故按明渠均匀流计算。计算结果： Q 设 4.4 m3/s时，h 设 1.15 m；Q 加 5.5 m3/s 时，h 加 1.36 m。B/h 分别为 1.74 和 1.47，根据工程特殊情况，侧墙加厚，宽深比适当提高满足要求。超高：h/12+5=115/12+5=14.6(cm)136-11521(cm)，故 H1.36+0.1=1.46(cm)( 考虑拉杆高)。1.2、输水水头
13、高：通过渡槽的输水水头损失，包括进出口水头损失、槽身沿程水头损失与进出口水面回升三方面，详见图 31 所示。1.2.1、进出口水头损失 Z：水流过渠道渐变段进入槽身时，流速增大，水面发生降落。工程中常近似按淹没宽顶堰计算：)(2120VgKZ（31）式中 K1进口段按局部水头损失系数，与渐变段形式有关，扭曲面为 0.1，八字面为 0.2，圆弧直墙为 0.2，急变形式为 0.4；V、V 0槽身与上下游渠道的流速，m/s；G重力加速度，取 9.8m/s2.具体计算见表 31 所示。1.2.2、槽身沿程水头损失 Z1：水流经过全槽后水面发生降落，按明渠均匀流计算：Z1IL （32）L槽身长度，L13
14、*8104（m）;I槽身坡降，要经方案比较，使水头损失满足规划要求，并注意到前面已假定了 i1、600，比较时可取 1/500、1/700、1/650。详见表 31。1.2.3、出口水面回升：水流经槽身、渠道出口渐变段进入下游渠道因流速减少，部分动能转化为势能，水面回升：)(2121VgKZ（33）K2出口局部水头损失系数，取 0.2：10V槽身流速，m/s：V1下游渠道流速，m/s。1.2.4、总水头损失：ZZ+ Z 1- Z2 (34) 规划中允许水头损失为 0.2m，计算值应等于或略小于此值，具体计算见表 31。 表 31 输水水头损失计算：计算情况 i hW(m)X(m)R(m)Q(m
15、3/s)V(m/s)Z(m)Z1(m)Z2(m)Z(m)设计 1/550 1.14 2.28 4.48 0.509 4.4 1.93 0.168 0.189 0.114 0.243校核 1/550 1.32 2.64 4.64 0.568 5.5 2.08 0.192 0.189 0.142 0.239设计 1/600 1.15 2.3 4.3 0.698 4.4 1.91 0.163 0.173 0.119 0.217校核 1/600 1.36 2.72 4.72 0.576 5.5 2.02 0.182 00173 0.132 0.223设计 1/650 1.18 2.36 4.36 0.
16、541 4.4 1.86 0.153 0.16 0.111 0.202校核 1/650 1.41 2.82 4.82 0.585 5.5 1.95 0.166 0.16 0.121 0.205设计 1/700 1.22 2.4 4.4 0.549 4.4 1.81 0.142 0.149 0.104 0.187校核 1/700 1.44 2.88 4.88 0.59 5.5 1.91 0.157 0.149 0.114 0.192注：本设计进出口采用扭曲面式翼墙，在计算 Z 时，取 0.1。表 31 中已完成计算，通过计算，用允许水头损失作为一个重要指标，当i1/600， Z0.217 小于规
17、划允许的水头损失 0.25m，所以初步选定的断面尺寸符合规划要求。2、渡槽进出口的底部高程确定为了时渡槽与上下游渠道高程水面平顺连接，合理利用水头损失而不影响过水能力，渡槽进出口渠底的降低要与水流情况相适应。进口抬高值：y1h 1-Z- h21.33-0.163-1.15=0.017(m)出口降低值：y2h 3-Z2- h21.33-0.119-1.150.061(m)进口槽底高程： 1 3y 1550.1+0.017550.12（m）出口槽底高程： 2 1Z 1550.12-0.173549.95（m）出口槽底高程： 4 2y 2549.95-0.061549.89（m ）具体计算结果见图 31。
