華北水利水電學院水利職業(yè)學院三里莊溝排水渡槽初步設計報告 畢業(yè)設計

目錄第一章、設計基本資料311、基本資料3111、工程概況4112、地形資料5113、地質(zhì)資料5114、水文資料8115、總干渠設計參數(shù)12116、對外交通運輸條件12117、渡槽設計參數(shù)1212、設計要求14121、工程總體布置14122、水力計算14123、槽身設計14124、支承結構設計14125、基礎設計14126、其他結構設計1413、主要參考規(guī)范及書籍15第二章、渡槽總體布置1521、建筑物軸線選擇1522、建筑物型式選擇1523、槽身斷面尺寸選擇1624、渡槽長度確定及其組成部分17241、總干渠的橫斷面結構確定及左、右岸堤防高程的確定17242、渡槽各組成部分的確定槽身段、上游進口段和下游防沖段等17第三章、水力計算1731、矩形槽身過水斷面的確定1732、計算側墻總高度1833、渡槽水頭損失的計算19331、擬定上游渠道斷面尺寸19332、校核過水能力19333、渠道、槽身水流速20334、進口水面降落Z計算20335、槽身沿程水頭損失Z120336、出口水面回升Z221337、渡槽總水頭損失2134、渡槽各控制點的高程、消力池前的水位確定2135、渡槽前后長度及總長度22第四章、槽身結構計算2241、槽身斷面尺寸擬定2242、橫向結構計算23421、確定槽深結構計算簡圖及作用荷載23422、拉桿軸向力計算24423、拉桿拉力25424、側墻內(nèi)力計算25425、底板內(nèi)力計算2743、縱向結構計算30431、槽身荷載計算30432、計算縱向配筋31433、斜截面強度計算3244、吊裝計算3345、槽身的構造設計33451、伸縮縫及止水33452、支座34453、兩岸連接34第五章、排架設計3551、排架布置3552、排架尺寸擬定35521、排架高度計算35522、排架分組計算35523、排架分組及尺寸擬定36524、尺寸擬定3753、荷載計算37531水平荷載37532、垂直荷載（傳給每個立柱的荷載）4054、排架橫向計算42541、求排架彎矩M42542、軸向內(nèi)力計算44543、排架的配筋計算44544、橫梁配筋47545、排架的縱向計算47546、排架吊裝驗算49547、牛腿設計計算51第六章、基礎計算5261、基礎結構尺寸擬定5362、基礎的荷載組合5363、基礎應力計算5464、基礎配筋計算55641、基礎地板配筋55642、基礎梁配筋計算56第七章、穩(wěn)定計算5771、槽身穩(wěn)定計算5772、渡槽整體沿基礎底面抗滑穩(wěn)定驗算5873、渡槽整體抗傾穩(wěn)定計算5874、地基穩(wěn)定性驗算59第八章、下游消能防沖設計6081、消力池設計60811、消力池深度計算60812、消力池長度計算62813、消力池的結構計算6282、海漫設計62821、海漫的長度計算62822、材料選擇62823、結構布置62824、反濾池62825、河床沖刷深度的計算63第九章、河溝控導和防護設計63第十章、總結63第一章、設計基本資料11、基本資料三里莊溝排水渡槽位于河南省輝縣市百泉鎮(zhèn)三里莊南約500M處，集流面積163KM2，5年一遇設計流量27M3/S，天然洪水位10248M，20年一遇校核流量47M3/S，天然洪水位10268M。交叉斷面處總干渠底寬155M，渠底高程9246M，設計流量260M3/S，相應水位9946M，加大流量310M3/S，相應水位9997M，一級馬道高程10147M，邊坡系數(shù)20，馬道寬50M。渡槽垂直總干渠中心線布置，槽身縱梁底部高程至渠道加大水位的凈空不小于05M。建議進口槽底高程采用10250M，縱向比降采用1/500，槽身糙率采用0014。橫斷面尺寸以通過20年一遇洪水時槽身不發(fā)生漫溢為原則，經(jīng)方案比較后確定槽寬和槽深。槽身可采用預應力混凝土或普通鋼筋混凝土結構，支承結構采用單排架，基礎型式可采用整體板式或鉆孔灌注樁基礎。槽身、支墩、基礎等主要部位按1級建筑物設計；進出口翼墻、導墻、下游消能工、河溝控導、防護等次要部位按3級建筑物設計。槽身穩(wěn)定計算工況設計工況空槽風壓，即槽身無水，設計風壓；校核工況空槽地震，即槽身無水，發(fā)生地震。擋土墻穩(wěn)定計算工況設計工況建成無水；校核工況1墻前無水，墻后水位至1/3墻高；校核工況2墻前墻后無水，地震。結構計算荷載組合參考下表排水渡槽結構計算荷載組合及安全系數(shù)表111、工程概況三里莊溝排水渡槽位于河南省輝縣市百泉鎮(zhèn)三里莊南約500M處，是南水北調(diào)中線工程總干渠與三里莊溝的交叉建筑物。工程交叉處總干渠黃河北漳河南渠段樁號為1090898，軸線交叉點大地坐標為X3925715053，Y38483718688。交叉斷面以上三里莊溝集水面積09KM2，五年一遇設計洪峰流量11M3/S，二十年一遇校核洪峰流量19M3/S，五十年一遇設計洪峰流量24M3/S，二百年一遇校核洪峰流量30M3/S。部位設計工況工況說明自重水重水壓力風荷土壓力預應力地震施工檢修I級建筑物允許撓度（按L）最大裂縫寬度允許值MM基本5年洪水L/5000203特殊滿槽槽身特殊施工基本5年洪水特殊滿槽特殊施工墩排架樁特殊空槽地震交叉斷面處總干渠設計流量260M3/S，相應水位99464M；加大流量310M3/S，相應水位99973M。112、地形資料工程區(qū)位于太行山山前沖洪積平原和華北平原過渡地帶，地勢東北高西南低，三里莊溝呈東北西南流向溝底高程10351010M，呈寬淺型，兩岸為耕地，地面高程10661085M。工程區(qū)測有總干渠帶狀地形圖（比例尺1/5000）和建筑物場區(qū)1/500大比例尺地形圖，其中建筑物場區(qū)測量范圍為總干渠左右岸、交叉建筑物上下游各300M。113、地質(zhì)資料工程區(qū)位于華北準地臺山背斜的東南部，新構造分區(qū)為華北斷陷隆起區(qū)太行山隆起東南部邊緣，區(qū)域斷裂構造空間展布以北東向為主,次為北西向。1996年7月24日8月5日，河南省水利勘測總隊對工程區(qū)進行了勘查，布設鉆孔3個，總進尺100M，并進行了標貫、重型動力觸探等原位測試和室內(nèi)土工試驗。1工程地質(zhì)（1）地層巖性在勘探深度范圍內(nèi)，場區(qū)上覆第四系粘性土、卵石，下伏上第三系砂巖、粘土巖，可劃分為6個地質(zhì)單元，巖性由老到新分述如下上第三系上新統(tǒng)潞王墳組N2L河湖相沉積，巖性為砂巖、粘土巖，頂板高程72647538M，總厚度大于98M。粘土巖灰色、棕白、黃褐色，巨厚層狀，具有不規(guī)則裂隙，裂面具有蠟狀光澤，含少量鈣質(zhì)團塊，巖芯完整，中心孔揭露厚度98M。砂巖黃褐色，中厚層狀；砂粒成分以石英為主，長石次之；具水平層理，弱風化；泥鈣質(zhì)半膠結，僅在1、3號孔中揭露，中心孔被剝蝕而缺失。第四系中更新統(tǒng)ALPLQ2沖洪積物，具粘礫多層結構，巖性由兩層粉質(zhì)粘土和兩層卵石組成，總厚度262302M。卵石灰色，卵石成份為灰?guī)r，直徑35CM，大者12CM，含量7080，余為泥質(zhì)充填。該層中心孔較厚，兩邊孔較薄，平均厚度445M。粉質(zhì)粘土棕紅色，致密堅硬，土質(zhì)不均，有鐵錳質(zhì)薄膜，裂隙發(fā)育，裂面光滑，具蠟狀光澤。平均厚度1087M，中山部夾厚30CM的泥卵石。卵石灰色，成份為灰?guī)r，次圓狀，卵石粒徑一般24CM，大者達12CM，含量6080，余為泥質(zhì)充填。該層自東向西漸薄，在3號孔附近尖滅。粉質(zhì)粘土棕紅、棕黃色，土質(zhì)不均，含少量鐵錳質(zhì)斑點，平均厚度1113M。（2）巖土物理力學性質(zhì)各巖土物理力學性質(zhì)指標建議值見表一和表二。（3）地震基本烈度根據(jù)長江水利委員會編制的南水北調(diào)中線工程地震動參數(shù)區(qū)劃報告（2000年4月），工程區(qū)位于華北平原地震帶的南部,場區(qū)地震動峰值加速度值為020G，相當于地震基本烈度為8度區(qū)。2水文地質(zhì)場區(qū)地下水類型為孔隙裂隙潛水，含水層為第四系中更新統(tǒng)卵石、上第三系砂巖。地下水位標高85078523M。場區(qū)地下水補給來源主要為大氣降水和側向逕流補給，排泄方式主要為側向逕流和人工開采。該區(qū)地下水化學類型為“HCO3CA”型；礦化度0299G/L，屬淡水；總硬度1668H，屬硬水；PH值748，呈弱堿性；含量1297MG/L，侵蝕性CO2含量為0MG/L。根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范表G02判別，該區(qū)地下水對砼無腐蝕性。3工程地質(zhì)條件及評價1工程區(qū)溝底和兩岸均為耕地，施工場地開闊，但交通不便利。2工程區(qū)地層基本穩(wěn)定，除表層35M強度稍低外，其余各地質(zhì)單元強度相對較高，但第層粉質(zhì)粘土和第層粘土巖具中等膨脹潛勢。地下水埋藏較深，適宜作鉆孔灌注樁基礎，樁端持力層宜放在上第三系砂巖及粘土巖中，也可放在第層（Q2）卵石或第層粉質(zhì)粘土中，可視荷載情況確定。3場區(qū)地下水類型為孔隙裂隙潛水，含水層為第四系中更新統(tǒng)卵石、上第三系砂巖。地下水位標高85078523M。地下水對砼無腐蝕性表一各土體單元的物理指標建議值表4工程區(qū)位于華北平原地震帶的南部,場區(qū)地震動峰值加速度值為020G，相當于地震基本烈度為8度區(qū)。表二土巖體力學性指標建議值表力學性質(zhì)飽和快剪鉆孔樁壓縮系數(shù)壓縮模量凝聚力內(nèi)摩擦角滲透系數(shù)AVESCK承載力標準值FK容許承載力樁周土極限摩阻力巖土體單元序號土名MPA1MPAKPA（0）CM/SKPAOI粉質(zhì)粘土02772532018018022060物理性質(zhì)天然含水量天然干密度比重天然孔隙比液液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)WDGSEWLWPIPIL土體單元編號土名G/CM3粉質(zhì)粘土2231582720739340190150018卵石粉質(zhì)粘土2571542730783378216163026卵石砂巖粘土巖1991712744802502270泥卵石350400130粉質(zhì)粘土0218435020023025060泥卵石350400130砂巖350400100粘土巖300350100114、水文資料1流域特征三里莊溝屬海河流域衛(wèi)河水系內(nèi)的一條小河道，位于太行山前沖洪積平原，從東北流向西南，屬季節(jié)性河流。該河發(fā)源于輝縣市西南部丘陵地區(qū)，在輝縣市三里莊村附近與總干渠相交。交叉斷面以上集水面積09KM2,溝長238KM，平均比降00191。工程場區(qū)地形比較平坦，河道兩岸地面高程10661085M，交叉地面處的河道已被生活垃圾填平，而上下游溝形明顯。上游河底高程為1035M左右，下游溝底高程10181036M，左右兩岸現(xiàn)為耕地。該流域地處暖溫帶，屬大陸性季風氣候區(qū)，全年四季分明，溫差較大，冬春季多風干旱少雨，夏末秋初空氣濕潤雨水較多。流域內(nèi)多年平均降雨量613MM，降雨主要集中在79三個月，占全年降雨量的70。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫為143C，多年平均蒸發(fā)量為13354MM；最多風向為南北風，全年無霜期為210天。2設計洪水（1）設計暴雨三里莊溝為流域面積不大的一條小沖溝，流域內(nèi)無實測流量和雨量資料，交叉斷面處的設計洪水由河南省1984年10月出版的河南省中小流域設計暴雨洪水圖集查算。暴雨計算時段取10分鐘、1小時、6小時和24小時，暴雨參數(shù)均值和變差系數(shù)CV，均由圖集中的短歷時暴雨參數(shù)等值線圖查流域重心點取得。偏差系數(shù)CS選用35CV，由于流域面積小，以設計點雨量作為流域設計面雨量。（2）24小時洪量及洪峰流量由豫北山丘區(qū)次降雨徑流關系（PPAR）1線查算24小時各種頻率設計凈雨量乘以流域面積得設計洪水總量。設計洪峰流量采用推理公式計算。其成果見表3。表3設計洪水成果表項目P20P10P5P2P1P05設計洪峰流量（M3/S）111419242630設計24小時流量（萬M3）5812161923（3）設計洪水過程線設計洪水過程線按24小時凈雨量歷時分配、三角形概化過程線疊加方法計算，設計洪水過程線見表4。表4設計洪水過程線（單位M3/S）序號P20P10P5P2P1P05100000020000003000001400000150000116000011700011180001119001112100111221101123312123256131444810142148713151511619112630162211241923171141678180126341900133320001222210002122200011123000111240001113、水位容積關系曲線按照洪水調(diào)節(jié)計算中規(guī)定的計算原則，確定總干渠左岸滯洪高程和相應的滯洪范圍。在總干渠1/5000帶狀地形圖上，勾劃出限定的最高滯洪水位時的左岸滯洪范圍，根據(jù)選定的左岸最大滯洪范圍，采用地形圖上各等高線和等高距，計算各種水位對應的容積，三里莊溝的水位和容積關系見表5。表5水位容積關系表滯洪水位（M）1030010400105001060010700108001090011000容積（萬M3）010045110215385680112517704天然水位流量關系根據(jù)該河的流域特征，交叉斷面處天然水位流量關系按明渠均勻流進行計算。主槽糙率采用0035，灘地糙率采用006，河道比降為00191，交叉斷面處溝道水位流量關系見表6。表6交叉斷面處天然水位流量高程表水位（M）1024810258102681027710291流量（M3/S）1101401902403005調(diào)洪演算成果三里莊溝為不串流的河道，考慮河道的滯洪作用，視交叉斷面上游為一座水庫進行洪水計算，確定建筑物規(guī)模及左岸防洪水位，其洪水調(diào)節(jié)計算原則為（1）在排水渡槽主體高程范圍內(nèi)，總干渠左岸防洪堤防洪標準按五十年一遇洪水設計，二百年一遇洪水校核。（2）在設計洪水時，左岸最高滯洪水位應低于總干渠設計堤頂15M；校核洪水時，左岸最高滯洪水位應低于總干渠設計堤頂10M。（3）左岸防護對象的防護標準當發(fā)生五年一遇及以下標準洪水時，要求左岸農(nóng)田不受淹；當發(fā)生二十年一遇以下洪水時，要求左岸村莊不積水。上游水面壅高一般不超過30CM。不同渡槽斷面時的調(diào)洪演算成果見表7天然情況方案一方案二方案三槽身斷面1槽身斷面2槽身斷面3頻率Q（M3/S）H（M）Q（M3/S）H（M）Q（M3/S）H（M）Q（M3/S）H（M）P2011102488104569104311010415P101410258111051612104881310464P51910268141057115105461610511P22410277171062118105911910565P05301029121106932310652410634表7調(diào)洪演算成果表注表中H上游洪水位。115、總干渠設計參數(shù)總干渠與三里莊溝排水渡槽交叉處為全挖方渠段?？偢汕O計流量260M3/S，相應水位9946M；加大流量310M3/S，相應水位9997M。渠道斷面要素為渠底寬155M，渠底高程9246M，比降1/20000,糙率0015，一級內(nèi)邊坡12，二級內(nèi)邊坡115；左、右岸一級馬道高程均為10147M，馬道寬均為50M；總干渠運行維護道路設置在渠道右側。沿渠道開挖線向外13M范圍內(nèi)左岸設防洪堤、防護林帶、截流溝和防護圍欄，右岸除不設截流溝外，其他與左岸相同。116、對外交通運輸條件工程區(qū)毗鄰輝縣市城區(qū)，地形開闊，交叉斷面處左側300M有縣級公路，向西3KM連接豫42省道，場外交通便利。117、渡槽設計參數(shù)1設計標準（依據(jù)調(diào)洪演算成果）（1）五十年一遇洪水設計，二百年一遇洪水校核（首選方案）（2）二十年一遇洪水設計，五十年一遇洪水校核（次選方案）2槽身、排架、基礎等主要部位按級建筑物設計，進出口翼墻、導墻、下游消能工、河溝控導等的防護等次按3級建筑物設計。3建筑材料鋼筋采用級鋼，槽身及拉桿采用C30鋼筋混凝土；人行道板、欄桿、進出口漸變段、消力池底板等采用C20鋼筋混凝土；排架、基礎采用C25鋼筋混凝土，其他采用漿砌石或干砌石。建筑材料特性指標見表8，有關系數(shù)等見表9、10。表8建筑材料特性指標混凝土強度等級軸心抗壓設計值FC軸心抗拉設計值FT彈性模量ECC201011255104C251251328104C30151530104級鋼筋強度設計值FYF310,鋼筋ES20105混凝土重度24KN/M3,鋼筋混凝土重度25KN/M3表9作用荷載分項系數(shù)水荷載作用荷載類別永久作用可變作用靜水壓力動水壓力作用（荷載）分項系數(shù)G105Q1210105表10結構安全級別及有關系數(shù)結構系數(shù)D設計狀況系數(shù)建筑物級別安全級別結構重要性系數(shù)O素混凝土鋼筋混凝土持久短暫偶然11受壓2，受拉13121009508510受壓2，受拉1312100950854其他荷載（1）人群荷載25KN/M2人行橋上活荷載（2）施工荷載4KN/M2（3）基本風壓045KN/M2（4）水10KN/M3（5）地震荷載簡化成只考慮對排架有影響，在排架縱、橫向計算中，槽身地震慣性力簡化為作用于排架頂部的節(jié)點力TNJITKCW式中02N025J20I槽身自重加半槽水重（標準值）IW（6）基礎土重度；根據(jù)地質(zhì)資料計算5施工條件采用裝配式鋼筋混凝土結構，預制吊裝。6使用要求該槽身結構屬二類環(huán)境條件，臨水面最大裂縫寬度允許值短期組合03MM，長期組合025MM。12、設計要求121、工程總體布置1建筑物軸線選擇2渡槽方案及型式選擇（包括支承、基礎及兩岸連接建筑物）122、水力計算1槽身過水斷面尺寸的確定2渡槽縱坡確定3渡槽水頭損失演算4進出口槽底高程確定5出口連接建筑物底部高程確定123、槽身設計1槽身橫斷面型式及尺寸確定2槽身荷載計算3槽身橫向、縱向結構計算4槽身的構造設計槽身分縫、止水及支座構造確定等。124、支承結構設計1支承型式選擇2支承尺寸擬定125、基礎設計1基礎型式選擇2進行尺寸擬定3基礎結構計算4地基應力計算126、其他結構設計翼墻、消力池、河溝控導等結構的設計。13、主要參考規(guī)范及書籍1水工混凝土結構設計規(guī)范SL/T191962水工建筑物荷載設計規(guī)范DL507719973水工建筑物抗震荷載設計規(guī)范SL203974水閘設計規(guī)范SL26520015水工鋼筋混凝土結構6土力學7水力學8工程力學9工程水文10渡槽11水工建筑物等等第二章、渡槽總體布置渡槽總體布置的主要內(nèi)容包括槽址選擇、形式選擇、進出口布置、基礎布置。渡槽總體布置基本要求1、流量、水位滿足灌區(qū)要求2、槽身長度短，基礎、岸坡穩(wěn)定，結構選型合理；進出口順直通暢，避免填方接頭；少占農(nóng)田、交通方便、就地取材等。21、建筑物軸線選擇工程區(qū)內(nèi)總干渠為西北東南走向，三里莊溝自東北流向西南，上下游溝形明顯，并呈寬淺型，河、渠中心線接近垂直。根據(jù)左岸排水建筑物土建工程初步設計大綱的要求，排水渡槽的軸線應與渠道軸線垂直，槽墩走向應與渠道軸線一致。因此三里莊溝排水渡槽軸線與總干渠中心線成正交布置，渡槽進口布置在河槽內(nèi)偏右岸，出口偏向河道左岸，通過控導工程與下游河道連接。（圖見地形圖）22、建筑物型式選擇三里莊溝與總干渠交叉斷面處，總干渠設計水位為99464M，加大水位為99973M，渠底高程92464M。三里莊溝溝底高程為10350M，高于總干渠各工況水位，因此根據(jù)地形條件，經(jīng)分析比較后確定總干渠與三里莊溝交叉建筑物型式選用排水渡槽。渡槽進口處渠底高程為1035M，槽身縱向比降在1/5001/1500之間選擇，糙率N采用0014。渡槽橫斷面采用矩形型式，側墻上端設置拉桿（S2M），拉桿上鋪設人行道板，兩側設欄桿。下部支承采用單排架，交叉采用整體式平底板。槽身橫斷面結構見圖1T125CMT230CM。人行道板A90CMB8CM拉桿截面為16CM16CM23、槽身斷面尺寸選擇根據(jù)調(diào)洪演算成果，工程修建后，三個方案的五年一遇上游洪水位均低于溝岸一級階地高程10611M，對農(nóng)田無淹沒影響；二十年一遇上游洪水位也均低于一級階地高程10611M，洪水不出槽，左岸村莊不積水，從總干渠防洪標準看，五十年一遇洪水位方案1為10621M，高于一級階地高程，方案2、3分別為10591M和10634M，洪水不出槽；二百年一遇洪水位分別為10693M、10650M、10634M，均高于溝岸一級階地高程但低于河岸高程，洪水行于槽內(nèi)，對總干渠無影響。經(jīng)過綜合分析，建議選用方案2，五十年一遇洪水下泄流量18M3/S，二百年一遇洪水下泄流量23M3/S，作為槽身斷面尺寸的設計和校核標準。24、渡槽長度確定及其組成部分241、總干渠的橫斷面結構確定及左、右岸堤防高程的確定1、左岸堤防高程設計高程1059141510741M校核高程1065101075M2、右岸堤防高程右岸堤防高程比左岸低，則取右岸高程為1070M242、渡槽各組成部分的確定槽身段、上游進口段和下游防沖段等1、槽身長度LMIN100M2、上游進口長度LJCB1B21250187349334JCCBL取則3、下游防沖段長度LJCB1B21253087243946JCCBLM取則第三章、水力計算31、矩形槽身過水斷面的確定根據(jù)設計流量Q、I、N，用試算的方法求出設計水深H和過水斷面寬B。已知糙率N0014,渡槽縱坡I1/1000，Q設18M3/S，深寬比H/B0608，取H/B07，則BH/07。按明渠均勻流公式計算QACRI則0604012NHBHBI采用迭代法得H0237校核過水能力2/31/203324179/18/AQACRIINHRMSMS則故H0需加大則取H0240M則22/31/2334407859/18/01QMSS則設計水深H0240M347BM32、計算側墻總高度1、超高0521265HCMH則2、校核過水能力32203130/474214QMSHHMIS加校當時故滿足要求。33、渡槽水頭損失的計算331、擬定上游渠道斷面尺寸已知邊坡系數(shù)M1，比降I1/8000，糙率N0014，底寬B343M。根據(jù)明渠均勻流公式得062042041116483917527OOONQBHBMHMMZHO則試算得332、校核過水能力1、設計流量2133347621708224M180AQRINXSS則經(jīng)計算2、校核流量33127605263421865250227HAXMQSSH綜上，上游渠道水深333、渠道、槽身水流速上游渠道流速3018V10570MS槽深流速322294334、進口水面降落Z計算水流過渠道漸變段進入槽身時，流速增大，水面發(fā)生降落。工程中常近似按淹沒寬頂堰計算2120VGKZ式中K1進口段按局部水頭損失系數(shù)，與漸變段形式有關，扭曲面為01，八字面為02，圓弧直墻為02，急變形式為04；取八字斜墻K102V、V0槽身與上下游渠道的流速，M/S；G重力加速度，取98M/S2則2210190523M8KZVG335、槽身沿程水頭損失Z1水流經(jīng)過全槽后水面發(fā)生降落，按明渠均勻流計算Z1ILL槽身長度，L100（M）I槽身坡降，要經(jīng)方案比較，使水頭損失滿足規(guī)劃要求，并注意到前面已假定了I1/1000。則Z1IL010M336、出口水面回升Z2水流經(jīng)槽身、渠道出口漸變段進入下游渠道因流速減少，部分動能轉化為勢能，水面回升221K02Z3015MK2出口局部水頭損失系數(shù)，取02K1進口段按局部水頭損失系數(shù)，取02337、渡槽總水頭損失ZZZ1Z2規(guī)劃中允許水頭損失為02M，計算值應等于或略小于此值，具體計算如下ZZZ1Z2023010015018M通過計算，用允許水頭損失作為一個重要指標，當I1/1000，Z018M小于規(guī)劃允許的水頭損失02M，所以初步選定的斷面尺寸符合規(guī)劃要求。34、渡槽各控制點的高程、消力池前的水位確定為了時渡槽與上下游渠道高程水面平順連接，合理利用水頭損失而不影響過水能力，渡槽進出口渠底的降低要與水流情況相適應。進口抬高值Y1H1ZH2276023240013M出口降低值Y2H3Z2H2276015240021M則進口槽底高程131Y0513065M出口槽底高程21Z6出口渠底高程42Y103521034M消力池前的水位為240M35、渡槽前后長度及總長度水流通過渡槽，由于槽身寬與渠寬不一致，為了使水流能平順過渡，渡槽進出口常采用漸變段銜接。本設計中采用八字斜墻，參照武漢水利電力學院主編的水工建筑物計算漸變段長度（1）落地槽段底部高程10365M，長4M（2）涵洞段底部高程10365M，長9M（3）上有進口段（漸變段長3M），高程為10350M（4）下游消能防沖段長391325M（5）槽身段分縫縫寬4CM（6）分跨每10M一跨（7）渡槽總長度100M第四章、槽身結構計算41、槽身斷面尺寸擬定槽深橫斷面結構示意圖如下所示側墻厚T12030CM取T125CM底板厚T22535CM取T230CM人行道板寬度A100150CM取A120CM,厚度B810CM取B10CM拉桿截面25CM25CM間距S2M取槽深長度為1M1121234053789MTLBTTH加加42、橫向結構計算由于槽身在欄桿之間的斷面核設置欄桿處的斷面變位相差甚微，故仍可沿槽身縱向取10M常的脫離體，按平面問題進行橫向計算。421、確定槽深結構計算簡圖及作用荷載計算簡圖作用荷載11221G093516T20368R35165740KQKKQKKNQRMKNQM水混水混H422、拉桿軸向力計算簡化后結構為一次超靜定結構，因力法計算拉桿拉為X1，亦可按下式直接計算，按標準荷載計算分別為32211105Q0Q05Q32ADABADKADLIHIHLIHXIB式中XK1單位槽長拉桿軸向拉力，KN；H拉桿中心線至底板距離，H293M；Q1側墻底部靜水壓強，KPA；L兩側墻中心線間距之半，L189M；Q2底板上均勻荷載強度，KN/M。32211B3332305Q0Q5025025418900235169516298108KNADABADKLIHIIHXL423、拉桿拉力XK1SX1S11552231（KN）XLS拉桿間距為S時，一根拉桿的軸向拉力。424、側墻內(nèi)力計算1、側墻彎距由拉桿中心線到側墻計算截面的距離為Y的彎距。按標準荷載計算為312131121MAXMAX31MAX62,76YH80YMYYYYYXRYDXXRXRKNRMMRK代入，得當H293時，得則2、側墻低端的剪力21137AHRXKN3、側墻配筋（1）側墻外側受力鋼筋按最大正彎矩計算，計算如下基本資料22D0R12,R,10,5,310,7KSNNFCFYMMMNMBHA配筋計算020MIN2IN050320117810210545131ASBH50230MSKDSSBHARKNFCBHFY按最小配筋率計算選配鋼筋，繪制配筋圖。選構造鋼筋為312（AS339MM2）。分布鋼筋為8200（AS251MM2）。（2）則內(nèi)側受力鋼筋按最大負彎矩計算，計算過程如下基本資料22D0R12,R,10,5,310,87KSNNFCFYMMMNMBHA配筋計算020MIN2IN050320189101305452611ASBH50230MSKDSSBHAMMRKNFCBHFY按最小配筋率計算選配鋼筋，繪制配筋圖，選構造鋼筋、分布鋼筋均為312（AS339MM2）。425、底板內(nèi)力計算1、底板的結構計算簡圖如下圖所示（1）底板的軸向力計算底板軸向力等于側墻低端的剪力即NANB3137KNM（2）底板的彎矩計算由于A點為剛結點則MAMYMAX808KNM兩端彎矩MAMBMA808KNM跨中彎矩M中0125Q2L2MA6879KNM（3）底板的配筋計算支座處配筋計算基本資料22D0R12,R,10,5,FY310,837,10,30KKSNNFCMMMNMBHA計算M、N0108937451KRMKNN判別偏心受拉構件類型0890261203451SHEMAM所以，屬于大偏心受拉構件計算受壓鋼筋ASH0HAS30030270MMEE0H/2AS260300/230140MMB02B0032XH15S244961507012703CDSRNEFHFYA將代入公式，得A繪制配筋圖跨中配筋計算基本資料Y22D0R12,R,10,5,F310,68793710,30CKKSNNFMMMNMBHA計算M、N010687956341KMRKNMN判別偏心受拉構件類型075621902034SHEMA所以，屬于大偏心受拉構件計算受壓鋼筋ASH0HAS30030270MMEE0H/2AS2190300/2302070MMB02B0032XH15S24739615070120CDYSRNEFHFA將代入公式，得A故表明不需配筋按構造規(guī)定MIN01205654SABH已知AS，求AS0232S0DSS00S120345173105670324XH471860RNEEH/2A193/2YDSSSCSYSRNEFHABAMAFH則按公式計算2S310458637則（）選配鋼筋，并繪配筋圖AS選用2S20157MA（繪制配筋圖綜上，底板配筋為上層12056SAM下層217（43、縱向結構計算縱向計算中得荷載一般按均布荷載考慮，它包括槽身重、槽中的水重及人群荷載、人行板荷載等（拉桿重集中荷載換算成均布荷載）并按加大流量計算，計算時采用滿槽水深H265（M）。計算簡圖如圖43所示431、槽身荷載計算1、槽身橫向凈跨L。100892（M）RO10102、計算跨度L的確定，分別計算以下兩式并取最小值。LL。A9212104（M）L10592966（M）取L966（M）3、槽身總荷載Q的計算槽身重Q1K（槽身橫截面積）R砼槽內(nèi)水重Q2KR水（BH加）人群荷載Q3KA25槽身橫截面積S側墻面積S12T1H加2025265133M2底板面積S2（L1L2）T2（378025）030121M2拉桿面積S3025（L1T1）025（378025）101M2人行道板面積S4AB1201012M2補角面積S51/20224008M2SS1S2S3S4S5133121101012008375M2槽身重Q1KR砼S253759375（KN/M）Q110593759844（KN/M）槽內(nèi)水重Q2KR水（BH加）10（343265）909（KN/M）Q212Q2K10908（KN/M）人群荷載Q3KA2525123（KN/M）Q312Q2K12336（KN/M）總荷載QQ1Q2Q39844109083621112（KN/M）4、跨中最大彎距MC1/8211129662246260（KNM）最大剪力V1/2QL。1/2211129297152（KN）432、計算縱向配筋計算配筋時應注意1、簡支梁跨中部分應處于受壓區(qū)，故在強度計算重不考慮底板的作用；2、側墻高度較大時，沿墻壁配置612的縱向鋼筋，其間距不宜大于30CM；3、因槽身底板在受拉區(qū)，故槽身在縱向按H32M，B343M的矩形梁進行配筋計算。（1）、基本資料RD12R01010FC15（KN/M）FY、FY310（KN/M）MR0MK246261110270886（KN/M）H320MM（2）、考慮雙層，AS007，H03200703130（MM）620170814954300515A4313SSCSYAFBH33804（MM2）選用520和522，AS3471（MM2）433、斜截面強度計算已知V97152KN，HW/BH0/B313/045696HW/B4，V1/RD025FCBH0HW/B6，V1/RD02FCBH0故H0/B696，V1/RD02FCBH01/RD0214FCBH01/12（02154503130）17606（KN）V805KN截面尺寸滿足截面限制條件007FCBH00071545031301479KNRDV966KN按受拉計算不要求配置腹筋，考慮到側墻的豎向受力筋可以起到腹筋作用，單為固定縱向受力筋位置，仍在兩側布置8250的縱向封閉箍筋。同時沿墻高布置10140的縱向鋼筋，槽身的配置的橫斷面圖見圖44所示。44、吊裝計算設置四個吊點，按雙懸臂梁計算。吊點設在第二根拉桿處。因吊點產(chǎn)生負彎距，上部受拉，下部受壓，故可按T形梁校核上部配筋。如圖46所示。圖46槽身吊裝驗算（單位M）45、槽身的構造設計451、伸縮縫及止水梁式渡槽的槽身多采用鋼筋混凝土結構。為了適應槽身溫度變化引起的伸縮變形，渡槽與進出口建筑物之節(jié)及各節(jié)及各節(jié)槽身之間必須用變形縫分開，縫寬35CM。變形縫需要用既能適應變化又能防止漏水的材料封堵。特別是槽身與進出口建筑物之間的接縫止水必須嚴密可靠，否則不僅會造成大量漏水，還可能促使岸坡滑塌，影響安全。渡槽槽身接縫止水所用材料和構造型式多種多樣，如橡皮壓板式止水，塑料止水帶止水，瀝青填料式止水，粘合式止水，木糠水泥堵塞式止水。橡皮壓板式止水是將厚612MM的橡皮帶，用扁鋼和螺栓將其緊壓在接縫處。這種止水如能保證施工質(zhì)量可以做到不漏水，且適應接縫變形的性能好，但檢修與更換較不便。塑料止水帶壓板式止水用聚氯乙烯塑料止水帶代替橡皮止水帶止水性能良好，具有良好的彈性和韌性，適應變形能力強，體積輕，易粘接不易老化，價格只相當于橡皮止水帶的一半左右。瀝青填料式止水造價低，維修方便，但適應變形的性能和止水效果不理想。粘合式止水是用環(huán)氧樹脂橡皮粘貼在接縫處，施工簡便，止水效果好。木糠水泥堵塞式止水的填料是用木糠和水泥拌勻，加入適量的水再濕拌而成的。這種接縫止水構造簡單，造價低，有一定適應變形能力。經(jīng)比較，本次設計采用塑料止水帶壓板式止水。452、支座變形縫之間的每節(jié)槽身沿縱橫向各有兩個支點，為了使支點接觸面的壓力分布比較均勻并減小槽身伸縮時所產(chǎn)生的摩擦力，常在支點處設置支座鋼板或油氈座墊。每個支點處的支座鋼板有兩塊，每塊鋼板上先焊上直徑不小于10MM的鋼筋，以便分別固定于槽身及墩的支承面上，鋼板厚不小于10MM，面積大小根據(jù)接觸面處混凝土的局部承壓能力決定。對于跨度及縱坡較大的簡支梁式槽身的支座結構，最好能做成一端固定，一端活動的形式。本次設計渡槽縱坡為1/1000，是簡支梁式渡槽，故渡槽支座采用一端固定，一端活動的形式，鋼板厚度取10MM。453、兩岸連接在渡槽的漸變段與槽身的連接處設置槽臺，以支承槽身和擋土，其高度一般在56M以下，臺背部一般為M02505，為了減小臺背部水壓力，常設孔徑為58CM，排水孔并作反濾層保護。第五章、排架設計51、排架布置布置等跨間距10M的單排架，矩形渡槽采用簡支。拱墩臺及排架基礎墩均采用漿砌石重力墩。槽下兩岸墩間用漿砌石護坡。布置單排架優(yōu)點體積小，重量輕，可現(xiàn)澆或預制吊裝，在渡槽工程中被廣泛應用。52、排架尺寸擬定521、排架高度計算見表51所示。表51排架高度計算表（單位M）名稱排架頂部高程排架埋置高程排架底部高程排架高1103341010999593752103339609945987431033292469096123641033092459095123551032992089458871610328101089958370522、排架分組計算見表52。表52排架分組及底部高程計算表分組編號排架頂高程排架底高程排架高調(diào)整后高調(diào)整后底高程110334995937538010339一610328995837038010338210333945987488010339二51032994588718801033831033290961236124010336三41033090951235124010335523、排架分組及尺寸擬定具體計算結果見表53及附圖51。表53排架分組及尺寸分組一二三排架號高度H16380M25880M341140MB11/201/30H肢柱H1常用500MM300MM500MM300MM500MM300MMH21/61/8L橫梁B21/151/2H2400MM200MM400MM200MM400MM200MM牛腿CB1/2HB1A250MM500MM1000MM250MM500MM1000MM250MM500MM1000MM圖51最高排架尺寸圖（單位MM）524、尺寸擬定渡槽采用單排架支撐槽身，排架固定于墩座上，考慮排架不宜過高，對穩(wěn)定不利。同時為了便于施工，先將渡槽歸納成四種高度1號和6號排架高38M；2號和5號排架高88M；3號和4號排架高114M。排架橫梁間距為2M，最下層為3M。現(xiàn)以最高的排架（4號）為計算示例，其他排架計算相同，故略去。為使立柱在豎向荷載作用下為軸心受壓構件，立柱中心線與槽身支撐中心線重合。53、荷載計算人群荷載、風荷載分項系數(shù)RD12531水平荷載槽溝內(nèi)無常年流水，故不考慮水的作用。槽身風荷載風壓力按下式計算0W1045/R245/02/27/KZSQKKZSKPKWKNZP07130862864KZK54W2/7風N（0KZSWW式中風載系數(shù)，迎風面取10，背風面取05S風壓高度變化系數(shù)，10ZZ基本風壓，04500W迎風面風荷載標準值為01045/KZSWKN）設計值R1245/QKKN背風面風荷載標準值為0025/KZSWW設計值R127/QKKN吹到10M長一跨的總風荷載（包括端肋）為迎風面按標準荷載計算ZKP0453214按設計荷載計算ZP12478KN背風面按標準荷載計算ZK0132064按設計荷載計算Z128648排架風荷載按標準荷載計算01PKSZWW按設計荷載計算PQR10，075SZ立柱凈距與立柱迎風面寬度之比為348/05696當此值大于或等于10時，不計前柱對后柱的擋風作用，取1。當此值小于10時，在0210之間變化，由于此值為696，取03710735048PKWKN2841P作用在槽身上的水平風壓力通過縱梁支座傳至立柱頂，形成拉力，等于槽身上的總風壓對排架頂橫梁中心軸取距，再除以立柱軸線的距離，即KZKP320/781728641234KN風（W風6各節(jié)點荷載計算見表55計算結果見圖52532、垂直荷載（傳給每個立柱的荷載）排架垂直荷載計算見表54表54排架荷載計算（單位KN）標準值荷載種類計算公式大小設計值槽身自重P槽1/293751046875P槽49219人群荷載P人K1/231015P人18滿槽水重P滿1/2（9092022）104541P滿4541槽身荷載（傳給各個立柱荷載）設計流量水重P設1/2（1034324022）104114P設4114排架自重頂橫梁34802041/2012032570357387表55節(jié)點荷載計算單位KN標準值設計值荷栽種類節(jié)點計算情況計算公式大小計算公式大小說明1,611521KT018321161216T119342,7052K8405202922703503,83KT058405212029238T03504,904KT58405（13/2）0365490438節(jié)點水平荷載5，100585K12405108870219510T02631486152T20584113T節(jié)點1空槽有風46875123431KP10887467294492191P148611431488761節(jié)點1，6，排架標準7035105122中間橫梁34804021/240103257117466立柱頂兩個牛腿及端部重025030251/20252032250503019252119222528M高立柱重0503282510511025排架自重3M高立柱重0503325112511813滿槽有風4687545411KP12343108879213944921945411P148611431942861空槽有風46875123436KP10887491984921914861614315184816滿槽有風46875123436KP454110887946084921914866P454111431927581設計值10510887114311P槽風節(jié)點排架重1P槽水風節(jié)點排架重6槽風節(jié)點排架重6P槽水風節(jié)點排架重3，805711105IKP1405510214055IP14758垂直荷載4，90571105IK（1051125）1442510514425I151465，10051128IKP56251055625IP590654、排架橫向計算排架內(nèi)力包括M、Q、N，水平荷載產(chǎn)生M、Q，豎直荷載產(chǎn)生N，水平荷載具有反對稱性，可利用無剪力分配法求M，利用靜力平衡求Q。T5先求水平荷載下的內(nèi)力，利用對稱性，將結構簡化成如圖53所示。圖53541、求排架彎矩M1、分配系數(shù)和傳遞系數(shù)序號54454K43343L32232M21121N分配系數(shù)0349002861037390364903649027020364902702036490574504255固端彎矩1960819608126341263412284126841670816708分配傳遞過程959995997109分配系數(shù)2KIKIILSEISNLTM式中KI桿的抗彎剛度，；KISKIISN見表56及圖55（A）2、固端彎矩2ILT表56彎矩M分配和傳遞計算式中該節(jié)點以上水平力所產(chǎn)生的力矩之和。ILT542、軸向內(nèi)力計算立柱軸向力由垂直荷載與水平荷載引起力疊加，橫梁力由節(jié)點水平力引起。分兩種情況進行計算，如作用于立柱12節(jié)點1的力N1N14887618840479921（KN）（空槽，有風）N22382555221244734（KN）（滿槽，有風）其余計算結果如圖54所示。14082140821042714082140821423114231105381423114231809080905992162191621913296173761737681458145603181458145931393136896931393134679467934663250325026643482348251065106378151065106313431342320313431342933293321731094109408971172117222142214163922142214