高店村溝排水渡槽設(shè)計

1、各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設(shè)計圖紙摘 要高店村溝排水渡槽位于河北省邢臺市所轄沙河市高店村西北，位于總干渠南沙河倒虹吸南側(cè)，是南水北調(diào)中線工程總干渠上的一座左岸排水建筑物。渡槽為跨越式建筑物，采用矩形渡槽排架結(jié)構(gòu)，按三級建筑物考慮。設(shè)計地震烈度為。渡槽上游高程，水位；下游高程，水位，不考慮交通要求，只需設(shè)置人行道板；無通航要求。渡槽總長60m，進口漸變段，出口漸變段，渡槽進口底部高程，出口底部高程。渡槽槽身凈寬，水面寬，側(cè)墻厚，底板厚，人行道板寬度為。本設(shè)計對渡槽進行了認(rèn)真的方案比選和詳細(xì)的尺寸設(shè)計，并針對設(shè)計要求進行了安全校核，保證建筑物的安全運行。關(guān)鍵詞：高店村、渡槽、槽身、建筑物。Abstra

2、ctGao dian village is located in hebei province xingtai city had jurisdiction over the village ditch drainage aqueduct Gao dian village northwest, located in the south area of nansha river inverted siphon of the main canal is the main canal of south-to-north water transfer project on a left bank dra

3、inage structures.Aqueduct for leap buildings, bent rectangular aqueduct structure, the level 3 buildings. Design earthquake intensity is.Aqueduct upper elevation, water level; Elevation, downstream water level, regardless of the traffic requirements, only need to set up the pavement plate; No naviga

4、tion requirements.Aqueduct 60 m, gradual change section import, export, the gradual elevation at the bottom of the aqueduct import and export the bottom elevation. Aqueduct with width, wide water surface, side wall thickness, plate thickness, plate width to the pavement.This design has carried on th

5、e earnest to aqueduct scheme is chosen and the size of the detailed design, and design requirements for the security check, ensure safe operation of the building.Keywords: high shop village, aqueduct, slot, and buildings.目 錄緒 論5第一章 工程概況及基本資料61.1工程概況61.2設(shè)計資料與數(shù)據(jù)61.2.1地形地質(zhì)資料6第二章 渡槽選型與布置82.1渡槽位置的選擇82.2槽

6、身斷面形式的選擇82.3槽身支撐結(jié)構(gòu)形式的選擇92.4接縫構(gòu)造10第三章 槽身縱剖面設(shè)計113.1進出口段的連接形式113.2渡槽的水力計算113.2.1比降的確定113.2.2渡槽過水能力計算113.2.3水頭損失驗算123.2.4 進出口高程的確定143.3進出口的形式選擇及布置143.4 其它資料15第四章 槽身結(jié)構(gòu)計算164.1 渡槽基本尺寸的確定164.1.1槽身高度164.1.3人行道板164.1.4欄桿174.2 槽身的穩(wěn)定驗算174.2.1槽身的計算簡圖及荷載計算174.2.2 抗滑穩(wěn)定驗算184.2.3 抗傾覆穩(wěn)定驗算194.3槽身縱向結(jié)構(gòu)計算194.3.1荷載、內(nèi)力計算19

7、4.3.2 槽身的縱向配筋計算224.3.3 槽身縱向抗裂驗算244.3.4 槽身縱向裂縫開展寬度驗算254.3.5 槽身縱向撓度驗算274.4 槽身的橫向結(jié)構(gòu)計算284.4.1荷載與內(nèi)力計算284.4.2 槽身的橫向配筋計算344.4.3 槽身的抗裂驗算364.4.4 槽身的裂縫開展寬度驗算374.5 槽身的吊裝驗算394.5.1 吊裝內(nèi)力計算394.5.2 吊裝配筋驗算40第五章 支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計415.1 排架的設(shè)計415.1.1 排架基本尺寸的確定415.1.2 排架的內(nèi)力計算425.1.3配筋計算485.1.4橫梁的配筋計算495.2吊裝驗算495.2.1吊裝內(nèi)力計算505.2.2 牛

8、腿尺寸驗算51第六章 槽臺的設(shè)計536.1 槽臺型式與尺寸的確定536.2槽臺的結(jié)構(gòu)計算536.2.1穩(wěn)定驗算536.2.2基底應(yīng)力驗算55第七章 細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計577.1伸縮縫與止水577.2支座577.3兩岸連接58參考文獻59緒 論本次設(shè)計作為水利水電建筑工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計，主要目的在于運用所學(xué)的有關(guān)專業(yè)課，專業(yè)基礎(chǔ)知識及基礎(chǔ)課等的理論；了解并初步掌握水利工程的設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計方法和設(shè)計步驟；熟悉水利工程的設(shè)計規(guī)范；提高編寫設(shè)計說明書和各種計算及制圖的能力。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，說明書分為六章。第一章，基本資料。第二章，渡槽的整體布置和渡槽斷面形式的選擇，以及支承結(jié)構(gòu)形式的確定。第三章，擬定渡槽斷

9、面尺寸，確定槽身總長度，進行水力計算，從而確定槽底縱坡以及進出口高程。第四章，槽身的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行槽身縱橫斷面內(nèi)力計算及結(jié)構(gòu)計算并配置鋼筋。第五章，支承結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定支承結(jié)構(gòu)的尺寸，進行支承結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計算，渡槽基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計算及渡槽整體穩(wěn)定性計算。第六章，槽臺的設(shè)計。第七章，細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，對伸縮縫、止水、支座和兩岸的連接做近一步的要求。第一章 工程概況及基本資料1.1工程概況高店村溝排水渡槽位于邢臺市所轄沙河市高店村西北，位于總干渠南沙河倒虹吸南側(cè)，總干渠測量樁號（92+852）。據(jù)沙河市約11km，東聚京廣鐵路及107國道約9.0km，是南水北調(diào)工程總干渠上的一座左岸排水建筑物。1.2設(shè)計資料

10、與數(shù)據(jù)1.2.1地形地質(zhì)資料（1）地形高店村溝流域地處太行山東麓丘陵區(qū)與山前傾斜平原過渡地帶，沖積發(fā)育，高店村溝在本區(qū)走向近東西。建筑物處在南沙河河灘地上，河床一般由細(xì)砂、壤土組成。交叉斷面河床寬度在50m80m之間，兩岸地勢平緩，沒有明顯的河溝。（2）地質(zhì)工程區(qū)地處沙河河漫灘上，地層巖性以Q1粘土、Q1壤土、Q1中砂、Q33卵石和Q4含礫中砂為主，均為沖洪積物。其分布情況自下而上依次為：(1) Q1粘土：棕紅棕黃色，雜灰綠色，稍濕，可硬塑，細(xì)膩致密，見油脂光澤，具漲縮性，底部含粗砂及小礫。分布于75.0m高程以下，厚約7.0m。(2) Q1壤土：棕黃棕色，夾少量雜灰綠色斑塊，濕，可塑，較致密

11、，呈透鏡體狀。(3) Q1中砂：淺黃色灰白色，濕，密實，長石風(fēng)化強烈，含泥質(zhì)，局部夾灰綠色斑塊。分布于高程80.073.0m，厚度1.257.8m。(4) Q33卵石：棕黃色，卵石含量約為6080，最大粒徑35cm，一般粒徑215cm，主要成分為石英砂巖，磨圓度好或呈次磨圓狀，其間被中粗砂填充。分布于高程89.080.0m范圍內(nèi)，厚度4.89.25m。(5) Q4含礫中砂:棕黃色，濕，松散，卵礫含量約為30，最大粒徑20cm，一般粒徑215cm，多為次磨圓狀，主要成分為石英砂巖，分布于86.0m高程至地表，厚度1.03.8m。本層含有孔隙潛水，水量較豐富，地下水位88.5589.0m，埋深1.

12、241.73m。工程地質(zhì)條件簡要評價：(1) 本區(qū)地震基本烈度為度。(2) 總干渠渠底高程81.198m，處于Q33卵石和Q1壤土透鏡體中，承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為500kPa和220kPa，主要持力層Q1中砂承載力標(biāo)準(zhǔn)值250kPa，屬中等壓縮性地基。(3) 地下水位高程88.5589.0m，埋深1.241.73m。卵石及含礫中砂為主要含水層，水量較豐富，對基礎(chǔ)開挖有一定影響。（3）氣象概況高店村溝流域位于河北省南部，四季分明。春季溫暖，偏北風(fēng)或偏西風(fēng)盛行，氣候干燥，蒸發(fā)量大，降雨稀少；夏季炎熱，降雨量集中；秋季晴朗氣爽，降雨稀少；冬季寒冷少雪多北風(fēng)。該流域多年平均氣溫為13.1；月平均最低氣溫-

13、7.9，出現(xiàn)在一月份；極端最低氣溫-22.3，出現(xiàn)在1990年2月1日；月平均最高氣溫32.6，出現(xiàn)在6月；極端最高氣溫42.7，出現(xiàn)在1979年6月13日。多年平均日照時數(shù)2479小時。無霜期220天，初霜期一般在10月下旬，終霜期一般在3月中旬。封凍期最早在11月18日，解凍期最晚在2月22日。最大凍土深度為54cm。多年平均蒸發(fā)量1858.9mm。最大風(fēng)速16m/s，為南風(fēng)。流域多年平均降水量為480.8mm，年內(nèi)分配不均，年降水量的70%80%集中在汛期，且多以暴雨形式出現(xiàn)在7、8月份；降水的年際變化更為明顯，豐水年與枯水年之比達數(shù)倍。高店村溝無實測徑流資料，椐河北省地表水資源中徑流深

14、等值線圖，查得高店村溝流域多年平均徑流深在50mm左右。（4）基本數(shù)據(jù)（1）擬建高店村渡槽身長60m，設(shè)計流量，加大流量，渡槽進口底高程90.209m，渡槽出口底高程89.938m。（2）與渡槽段相連接的上下游渠道均已建成，橫斷面為梯形，渠底和邊坡均采用漿砌石保護。（3）根據(jù)邢臺地區(qū)地震局提供的有關(guān)資料，高店村溝灌區(qū)的主要建筑物設(shè)計烈度定位。（4）高店村渡槽段跨越式建筑物，不論采用哪種類型，均按三建筑物考慮。（5）跨越建筑物不考慮交通要求和無通航要求，若采用渡槽方案直設(shè)人行便道即可。第二章 渡槽選型與布置2.1渡槽位置的選擇渡槽位置的選擇包括軸線位置及槽身起點位置的選擇。對于地形條件復(fù)雜，長度

15、達，工程量大的工程，應(yīng)通過方案比較確定其位置。主要考慮以下幾個方面：（1）槽址應(yīng)盡量選擇在地形地質(zhì)條件有利之處，使渡槽長度短，高度小，基礎(chǔ)工程量小，槽軸線最好為直線，并與進、出口渠道順直連接，避免在平面上急轉(zhuǎn)彎，以保證水流平順；渡槽進、出口盡量布置在挖方渠道上，以使槽身與渠道連接安全可靠。（2）跨越河流時，槽址應(yīng)盡量布置于河床穩(wěn)定、水流順直的河段，避免布置在水流轉(zhuǎn)彎處，槽軸線盡量與河道主流垂直。有通航要求的河道，槽下應(yīng)有足夠的通航凈空。（3）當(dāng)渡槽上、下游為填方渠道時，為了滿足渡槽及渠道的檢修要求，常在進口段或稍前適當(dāng)位置布置節(jié)制閘與泄水閘，此時泄水閘應(yīng)有順暢的泄水出路。（4）支承型式選擇。當(dāng)

16、渡槽跨越深谷或水深流急河流，且兩岸地質(zhì)條件較好時，宜采用大跨徑拱式支承；兩岸地形平坦，槽高不大，地質(zhì)條件較差時，宜采用小跨徑梁式支承；若渡槽跨越的河谷斷面一側(cè)為深谷，另一側(cè)為淺灘時，宜采用深谷部位為拱式，淺灘部位為梁式的聯(lián)合支承型式。（5）基礎(chǔ)布置。當(dāng)河谷沖刷線或穩(wěn)定邊坡埋深較大時，宜采用深基礎(chǔ)（埋深不小于5m）如樁基、沉井等，否則可采用淺基礎(chǔ)（埋深小于或等于5m）。2.2槽身斷面形式的選擇槽身斷面有矩形、U型（半圓型上加直墻）、多側(cè)墻等（如圖2.1），一般常用矩形斷面和U型斷面，故將兩種斷面形式做以下比較論證。圖2.1 槽身斷面的型式大流量的鋼筋混凝土梁式渡槽槽身多采用矩形斷面，對與中小流量

17、也常采用中小型流量的多設(shè)拉桿，間距2米左右。有通航要求時不設(shè)拉桿，側(cè)墻做成變厚的。矩形槽身施工方便，耐久性、抗凍性好，結(jié)構(gòu)簡單特別時適用于有通航要求的中型渡槽；U型槽身斷面為半圓加直段，槽頂一般設(shè)拉桿，槽壁頂端常加大以增加剛度，多采用鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)，與矩形槽身相比有水力條件好、縱向剛度大，省剛才等優(yōu)點，但抗凍性差、不耐久，施工工藝要求高，如果施工質(zhì)量不高，容易引起表面剝落、鋼絲網(wǎng)銹蝕、甚至有漏水現(xiàn)象產(chǎn)生。綜上所述，根據(jù)所給資料結(jié)合高店村地段的實際情況，本設(shè)計槽身斷面采用矩形斷面。2.3槽身支撐結(jié)構(gòu)形式的選擇槽身的縱向支承形式常用的有墩式支承、排架式支承和拱式支承三種類型。拱式支承常

18、用于大跨越離地面高度不大的槽身，拱式支承雖受力情況好，但是其墩臺對地基的沉降要求高、施工質(zhì)量要求高難度大。根據(jù)高店村的地形情況本段設(shè)計不采用拱式支承。在主河槽部分由于有過水要求采用墩式支承，灘地部分采用排架支承。墩式支承分為重力墩和空心重力墩兩種類型，重力墩節(jié)省鋼材，墩身強度以及縱向穩(wěn)定性易滿足要求，但由于其自重過大，特別是墩身較高并承受豎向荷載與水平荷載時，要求地基有較大的承載力，墩式多用于墩身高度不太大而地基承載力較高的巖基和較好的土基上?？招闹亓Χ盏耐庑屋喞叽绾投彰苯Y(jié)構(gòu)于實體重力墩基本相同。水平截面有圓矩形、雙工字形和矩形三種型式（如圖2.2）圖2.2 空心墩的截面形式圓矩形水流條件好

19、，外形美觀。另外由于做成空心而節(jié)省了材料，減輕了自重和作用于地基上的荷載，空心重力墩比實體重力墩的抗彎剛度大，可以改善自身的受力條件。雙工字形施工方便，對y軸的慣性矩大，故邊緣應(yīng)力較小，但水流條件差，動水壓力大。矩形墩施工最方面，截面慣性矩也較大，水流條件處于前二者之間，適用于河水不深的灘地和兩岸無水的槽墩。鑒于以上所述本設(shè)計排架式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其自重輕地基應(yīng)力較之墩容易得到滿足，排架有單排架、雙排架和A字形排架三種形式（如圖2.3）(a) (b) (c)圖2.3 槽架型式(a)單排架 (b)雙排架 (c)A型排架單排架體積小，重量輕，現(xiàn)場澆筑和預(yù)制吊裝都方便，在墩槽工程中應(yīng)用十分廣泛。雙排

20、架是由兩個單排架，中間以橫梁連接而成，屬空間結(jié)構(gòu)受力較復(fù)雜。A字形排架式兩片單排架的腳放寬。頂端連在一起而成的，其穩(wěn)定性好，適應(yīng)高度較大，但造價較高，施工復(fù)雜。鑒于以上所述，根據(jù)高店村段的地質(zhì)地形條件本設(shè)計采用單排架。2.4接縫構(gòu)造為適應(yīng)槽身因溫度變化引起的伸縮縫變形縫和允許的沉降縫位移，應(yīng)在槽身與進出口建筑物之間及各節(jié)槽身之間用變形縫分開，縫寬35cm。變形縫必須用既能適應(yīng)變形又能防止?jié)B漏的柔性止水封堵。常見的有瀝青止水、橡皮板式止水、粘合式止水或套環(huán)填料式止水等。本設(shè)計采用粘合式止水，這種止水是用環(huán)氧樹脂粘合劑將橡皮貼在混凝土上，施工簡單，止水效果好。第三章 槽身縱剖面設(shè)計渡槽的縱剖面設(shè)計

21、的任務(wù)是確定進出口段的連接形式，根據(jù)設(shè)計流量及水流通過的允許水頭損失值選擇適當(dāng)?shù)亩刹劭v坡和斷面，并擬定出渡槽進出口高程。3.1進出口段的連接形式進出口段的連接應(yīng)力、力求水流銜接良好。平順的流入流出，下游渠道不發(fā)生沖刷，水頭損失小。本設(shè)計采用長扭曲面使渠道與渡槽連接。3.2渡槽的水力計算渡槽水利計算的任務(wù)：1）確定合理的比降；2）確定槽身斷面尺寸；3）通過水頭損失及水面銜接的計算，確定渡槽進出口高程與連接形式。3.2.1比降的確定槽身的比降對過水?dāng)嗝娴挠绊懞艽?，確定槽底縱坡時，應(yīng)考慮渡槽過流能力，水頭損失、沖刷、通航及工程造價等因素，一般要求在滿足渠系規(guī)劃的水頭損失前提下盡量陡些，以提高過流能力

22、，節(jié)省造價。通常也要求比上下游渠道的底坡稍陡些，以免槽內(nèi)泥沙淤積。但槽底縱坡大，槽內(nèi)流速大，水頭損失也大，且易對出口渠道產(chǎn)生沖刷及不利通航。一般常采用1/5001/1500。本設(shè)計渡槽比降定位1/1200。3.2.2渡槽過水能力計算由于渠道大多在一定長度內(nèi)具有相同的度量、底坡、斷面尺寸及相近的渠槽糙率。渠內(nèi)符合明渠均勻流條件。故渠道橫斷面尺寸采用明渠均勻流公式來確定，即式中： 渡槽的過水流量 (m3/s)； 渡槽過水?dāng)嗝婷娣e (m2)； 謝齊系數(shù)，常用曼寧公式：； 糙率系數(shù)，鋼筋混凝土槽身可取n = 0.0130.014，漿砌塊石槽身n 0.017，根據(jù)具體情況而定，本設(shè)計n取0.0135；

23、水力半徑 (m)； 渡槽縱坡，本設(shè)計；槽身斷面高寬比H/B影響槽身結(jié)構(gòu)的縱向受力、橫向穩(wěn)定及進出口水流條件，對于梁式渡槽槽身起縱梁作用，采用較大的高寬比，可提高其縱向剛度，減小梁內(nèi)應(yīng)力和跨中撓度，對受力有利，但槽身高度大，側(cè)面受風(fēng)面積大，橫向風(fēng)載大，對槽身橫向穩(wěn)定不利，且槽身高度大，側(cè)面受風(fēng)面積大，對槽身橫向穩(wěn)定不利，而寬度較小且槽底縱坡較大時，槽內(nèi)水深小，為滿足設(shè)計流量水面銜接進口處槽底抬高較大，此時，當(dāng)渠道通過小流量時，渡槽進口常會出現(xiàn)較大的壅水現(xiàn)象，而當(dāng)通過大流量時，槽前上游渠道又可能產(chǎn)生較長的降水段，使渠道遭受沖刷。合理的高寬比一般應(yīng)通過方案比較確定，初擬時一般可取經(jīng)驗值，試算過程及結(jié)

24、果如表3.1所示：表3.1 截面尺寸初步計算表Bmb/hHARCQ410.894.538.2516.722.2967.530.05129.240.71.1433.522.5812.541.864.880.02739.340.51.1433.520.1311.831.7064.270.02633.73411.253.223.0413.051.7764.670.02739.6440.51.253.217.9211.161.6163.650.02528.95由上表初定，用最接近設(shè)計流量的值計算總水頭損失，用校核流量來確定截面尺寸，計算過程及結(jié)果見表3.2：表3.2 截面尺寸確定計算表BHARCQ43

25、.212.810.41.2373.940.03937.114312101.273.630.03834.2242.911.69.81.1873.460.03832.733.2.3水頭損失驗算渡槽槽身水面與上下游渠道水面銜接的設(shè)計包括進口水面的降落，槽身水面降落和出口水面回升三個部分（如圖3.1）（1）進出口水面降落進出口水面降落的水流現(xiàn)象與明渠流相近似，工程上常用明流公式計算進口水面的降落值Z，即 過水?dāng)嗝娣e 則 則進口水面坡降為：（2）槽身水面降落槽身段水流為均勻流,故水面降落等于底坡降落: (3.3)式中： 渡槽槽身段長度，初定為80m則槽內(nèi)水面坡降為：（3）出口水面回升出口水流仍有水頭損失

26、,但是由于出口處流速較槽身內(nèi)的流速為小,部分動能轉(zhuǎn)化為位能,因此渡槽出口處的水面比槽身末端的水面要高,水面產(chǎn)生回現(xiàn)象。根據(jù)水電部原北京勘測設(shè)計院的試驗資料，渡槽出口水面回升值與進口水面降落值有關(guān)，一般取綜上，水流經(jīng)過渡槽時總水頭損失為該總水面降落值近似等于允許水頭損失值，符合要求。故選定渡槽寬度B=4m,設(shè)計流量時水深為3m。3.2.4 進出口高程的確定為了適應(yīng)進出口水流流態(tài)變化，渡槽進口底部應(yīng)抬高，出口底部應(yīng)降低。進口槽底抬高： 下游水位高程： 下游水面深度： 出口槽底降低： 渡槽進口底部高程： 渡槽出口底部高程： 3.3進出口的形式選擇及布置渡槽進出口漸變段,應(yīng)保證進出口水面銜接良好,水流

27、平順,水頭損失小,下游渠道不發(fā)生沖刷,較常用型式為直線扭面式。渡槽進出口漸變段的長度通常采用經(jīng)驗公式： 式中： 渠道水面寬度，m； 渡槽水面寬度，m； 系數(shù)，進口取1.52.0，本設(shè)計采用1.7；出口取C=2.53.0，本設(shè)計采用2.7。由上述公式可得： 進口渠道水面寬度 出口渠道水面寬度 進口漸變段長 ，取 出口漸變段長 ，取3.4 其它資料渡槽總長80m，由上述計算知漸變段長58.1m，槽身總長690m。取每跨槽身長15m，共46跨。渡槽的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為級，故其結(jié)構(gòu)安全級別為級，則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，正常運行期為持久狀況，其設(shè)計狀況系數(shù)，永久荷載分項系數(shù)，可變荷載分項系數(shù)，結(jié)構(gòu)系數(shù)。鋼筋混凝土重度

28、 混凝土強度（） ，鋼筋強度 級 ， 級 ， 人群荷載 第四章 槽身結(jié)構(gòu)計算4.1 渡槽基本尺寸的確定根據(jù)前面計算結(jié)果，槽內(nèi)凈寬B4.0m，。該渡槽無通航要求，槽頂設(shè)拉桿，間距2m，拉桿的截面尺寸為2020 cm，拉桿長5.4 m； 側(cè)墻厚度t按經(jīng)驗數(shù)據(jù)t/h=1/121/16確定，在此取t0.2 m，側(cè)墻總高5.4m；底板厚通常做成惻墻等厚，因此也取0.2 m；渡槽要滿足行人要求，故在拉桿上設(shè)置人行板，板寬取100cm，厚10cm。砌其斷面尺寸如圖：4.1.1槽身高度不計超高，用校核水深3m確定槽身的高度，即從底板上表面至橫桿中心的高度為3m。4.1.2橫拉桿橫桿的正方形截面，取為15015

29、0mm，橫桿的間距為2m。4.1.3人行道板由橫桿間距為2m，安裝施工縫為2cm，可知人行道板的長度為1.98m，人行道板寬度一般取8001200m，厚度取為60100mm，故選人行道板寬度為（650+350）mm=1000mm，厚度為100mm。4.1.4欄桿欄桿取為1.2m高。4.2 槽身的穩(wěn)定驗算 4.2.1槽身的計算簡圖及荷載計算位于大風(fēng)區(qū)的渡槽，輕型殼體槽身可能被風(fēng)荷掀下來。因此需驗算槽身的整體穩(wěn)定性。最不利荷載的情況為槽中無水，槽身豎向荷載僅有N1，水平向荷載為風(fēng)荷P1.(1) 槽身自重 N1 N1= =97 (2) 風(fēng)壓力 P1風(fēng)壓如下圖所示:計算公式為 式中： 風(fēng)載體型系數(shù)，與

30、建筑物體型、尺度等有關(guān)，槽身為矩形斷面時， ?。詹廴⌒≈?，滿槽水取大值）本設(shè)計； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，本設(shè)計取; 基本風(fēng)壓(KN/米)。當(dāng)?shù)厝绻麤]有風(fēng)速資料,則可參照工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(TJ9-74)中全國基本風(fēng)壓分布圖上的等壓線進行插值酌定=; 則 =4.2.2 抗滑穩(wěn)定驗算穩(wěn)定分析，作用于渡槽上的力盡管其類型、方向、大小各不相同，但根據(jù)它們在槽身沿支承結(jié)構(gòu)頂端發(fā)生水平滑動時所起的作用看，可以歸納為兩大類：一類是促使槽身滑動的力，如水平方向風(fēng)壓力、動水壓力等，稱為滑動力；另一類是維持槽身穩(wěn)定、阻止渡槽滑動的力，主要是在鉛直方向荷載作用下，槽身底部與支承結(jié)構(gòu)頂端之間產(chǎn)生的摩擦力，稱之為

31、阻滑力。槽身是否會產(chǎn)生沿其支承結(jié)構(gòu)頂端發(fā)生水平滑動，主要取決于這兩種力的比值，這個比值反映了渡槽的水平抗滑穩(wěn)定性，我們稱之為穩(wěn)定安全系數(shù)= 式中： 所有鉛直方向作用力的總和（KN）； 所有水平方向作用力的總和（KN），本設(shè)計中等于半跨槽身風(fēng)壓總和，； f 摩擦系數(shù)，與兩接觸面物體的材料性質(zhì)及它們的表面粗糙程度有關(guān)，支座與支承都為鋼板時取鋼對鋼的摩擦系數(shù)f =0.35； 所以滿足抗滑穩(wěn)定性要求4.2.3 抗傾覆穩(wěn)定驗算（1）槽身受風(fēng)壓作用可能發(fā)生傾覆，抗傾覆穩(wěn)定性驗算的目的是驗算槽身空水受壓作用下是否會繞背風(fēng)面支承點發(fā)生傾覆，抗傾覆穩(wěn)定的不利條件與抗滑穩(wěn)定的不利條件是一致的，所以抗傾覆穩(wěn)定性驗算

32、的計算條件及荷載組合與抗滑穩(wěn)定性驗算相同。（2） 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計算： 式中： 鉛直力到槽身支承點的距離； 基底面承受的鉛直力總和； 水平力的總和； 水平力到槽身支承點的距離。 在此 =2.4 =3.1 所以滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求.4.3槽身縱向結(jié)構(gòu)計算4.3.1荷載、內(nèi)力計算矩形斷面槽身是一種空間結(jié)構(gòu)，受力比較復(fù)雜，在實際工程中，常近似地簡化為縱向及橫向兩個平面進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，由于一般槽身長度與寬度比值遠(yuǎn)大于，故縱向可近似按梁的理論計算，矩形槽身截面可化為工字形截面梁，槽身側(cè)墻為工字梁的腹板，側(cè)墻厚度之和即為腹板厚度，側(cè)墻頂端加大部分和人行道板構(gòu)成工字梁的上翼緣，槽身底板構(gòu)成工字梁

33、的下翼緣，如（圖4.4）所示，翼緣的計算寬度按規(guī)范規(guī)定取用?？v向計算中的荷載一般按勻布荷載考慮，包括槽身重（拉桿重等小量集中荷載也換算為勻布的），槽中水重及人群荷載等，并按滿槽水情況設(shè)計。（1）槽身高(2)計算跨度：簡支板、梁的計算跨度可取下列各值的較小值，如（圖4.4）。圖4.4 槽身縱向計算簡圖 (cm)空心板和簡支梁： 或： ； 式中：板或梁的凈跨度；板或梁的支承長度；=取以上較小者 (3)荷載計算：自重： /m水重： 人群荷載： 人行道板： （4）內(nèi)力計算：跨中彎矩設(shè)計值為，式中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，正常運行期為持久狀況，所以設(shè)計狀況系數(shù)，荷載分項系數(shù)：活荷載，永久荷載，可控制荷載。跨中彎矩

34、： = =支座處剪力： =4.3.2 槽身的縱向配筋計算按“T”形梁計算配筋：T型梁的計算，按中和軸所在位置不同可分為兩種情況：第一種情況，中和軸位于翼緣內(nèi)，即受壓區(qū)高度，受壓區(qū)為矩形；第二種情況，中和軸位于梁肋內(nèi)，即受壓區(qū)高度，受壓區(qū)為T型。鑒別 T型梁屬于第一種情況還是第二種情況，可按下列辦法進行：因為中和軸剛好通過翼緣下邊緣（即）時，為兩種情況的分界，所以當(dāng) 時屬于第一種情況；反之屬于第二種情況。正截面彎矩較大，故需采用雙排鋼筋。， ，。 T型梁中性軸的確定：= =即T型梁的中性軸位于受壓翼緣內(nèi)。 將各值帶入上式可得：受壓鋼筋主要放在側(cè)墻底部的占受力鋼筋面積的75%左右，其余25%放在底

35、板部位。選配822+214()放在底板部位的縱向受力鋼筋可兼做底板橫向分布筋，故選配322250，()。受彎截面驗算：因為，故不需要進行斜截面抗剪配筋計算，僅按構(gòu)造要求設(shè)置箍筋。計算抗剪鋼筋：即應(yīng)計算確定腹筋。初選雙支箍筋，由于梁度較大，箍筋不能太細(xì)，選用8150，即故選雙肢箍筋8200滿足斜截面承載力要求。4.3.3 槽身縱向抗裂驗算(1) 基本數(shù)據(jù)，。(2) 計算，截面重心至受壓邊緣的距離及截面對其重心軸的慣性矩，換算截面積，對受拉邊緣的彈性抗抵矩 = 查表得，考慮截面影響，對值進行修正得：，公式中指出當(dāng)時，應(yīng)取計算。對荷載效應(yīng)短期組合：混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)，對荷載效應(yīng)的短期組合，； =

36、=對荷載效應(yīng)長期組合：混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)，對荷載效應(yīng)的短期組合，； = = 綜合長短期計算結(jié)果，均滿足抗裂要求。4.3.4 槽身縱向裂縫開展寬度驗算對于矩形、T形及工形截面的鋼筋混凝土受拉、受彎和偏心受壓構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合的最大裂縫開展寬度可分別按下列公式計算 式中 構(gòu)件受力特征系數(shù)，本設(shè)計取1.0；鋼筋表面形狀系數(shù)，本設(shè)計取1.0；荷載長期作用影響系數(shù)，對于荷載效應(yīng)的短期組合，對于荷載效應(yīng)的長期組合；最外排縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離，本設(shè)計取45mm；受拉鋼筋直徑（mm），當(dāng)鋼筋用不同直徑時，對于本設(shè)計；縱向受拉鋼筋的有效配筋率，；、分別按荷載效應(yīng)的短期組合和長

37、期組合計算的構(gòu)件縱向受拉鋼筋應(yīng)力。對于短期組合：對于長期組合：綜合長、短期計算結(jié)果，滿足裂縫開展寬度要求。4.3.5 槽身縱向撓度驗算受彎構(gòu)件的短期剛度對于出現(xiàn)裂縫的T形及工形截面受彎構(gòu)件的短期剛度，計算公式為： 式中 出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度；縱向受拉鋼筋的配筋率，；受壓翼緣面積與腹板有效面積的比值，由于，故；受拉翼緣面積與腹板有效面積的比值，將以上數(shù)據(jù)代入上式得受彎構(gòu)件的短期剛度： 受彎構(gòu)件的長期剛度根據(jù)國內(nèi)外對受彎構(gòu)件長期撓度觀測結(jié)果，=1.22.0=2.4 對于荷載效應(yīng)短期組合時 式中 短期剛度，；分別由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合計算的彎矩值，；考慮荷載在長

38、期作用下對繞度增大的影響系數(shù)，。將以上各值帶入上式可得對于荷載效應(yīng)長期組合時由材料力學(xué)可知，對于均質(zhì)彈性材料梁，計算撓度公式為 式中 與荷載形式、支承條件有關(guān)的系數(shù)，； 梁的計算跨度和截面抗彎剛度。對于荷載效應(yīng)短期組合對于荷載效應(yīng)長期組合綜合長、短期計算結(jié)果，滿足撓度驗算要求。4.4 槽身的橫向結(jié)構(gòu)計算4.4.1荷載與內(nèi)力計算矩形槽身分為無拉桿矩形槽和有拉桿矩形槽，本設(shè)計采用第二者為有拉桿矩形槽，對于無通航要求的槽身，為了改善橫向受力條件，常沿槽頂每隔米設(shè)一根拉桿改善肋的受力條件，減少肋內(nèi)鋼筋，采用了有拉桿的加肋的矩形槽，人行道板可擱置于拉桿上，側(cè)墻一般都做成等厚的。與底板整體澆筑在一起，其連

39、接形式為墻底低于底板底面，縱向為簡支梁式，側(cè)墻下部受拉，側(cè)墻與底板的此種連接形式可減小底板的拉應(yīng)力，從而減小底板裂縫的出現(xiàn)，為了改善槽身應(yīng)力的分布及傳遞，在受力大的側(cè)墻與底板交接處；加補角，補角角度，邊長一般為，本設(shè)計取，邊長為。按加大流量工況下，計算簡圖如（圖4.5）：（1）人行道板的內(nèi)力配筋計算人群荷載取為，計算簡圖如（圖4.6）圖4.6 人行道板計算簡圖 (cm)人群荷載標(biāo)誰值：設(shè)計值：彎矩標(biāo)準(zhǔn)值： 端彎矩設(shè)計值： %按最少配筋率選配56（），分布筋選用6240。具體配筋圖詳見附圖：高店村溝渡槽槽身配筋圖。（2） 槽身的內(nèi)力計算拉桿軸力1、 計算簡圖圖4.7 橫桿計算簡圖 (cm)因橫桿

40、的抗彎剛度遠(yuǎn)小于其連接的側(cè)墻的剛度，故橫桿的計算簡圖可按單跨固端梁考慮。2、內(nèi)力計算計算跨度。橫桿自重：側(cè)墻內(nèi)力：1、 計算簡圖圖4.8 側(cè)墻計算簡圖 側(cè)墻主要承受槽內(nèi)側(cè)向水壓力，其余豎向力對外側(cè)墻的配筋影響很小，可忽略不計，故近似按受彎構(gòu)件計算。2、 內(nèi)力計算底板內(nèi)力：1、計算簡圖圖4.9 底板計算簡圖2、內(nèi)力計算4.4.2 槽身的橫向配筋計算（1） 拉桿的配筋計算拉桿按軸拉構(gòu)件進行配筋計算，軸力N為6.06KN。按公式 計算拉桿配筋。選配310(),分布筋選用8200。（2） 側(cè)墻的配筋計算側(cè)墻按受彎構(gòu)件根據(jù)最大彎矩進行配筋，側(cè)墻最大彎矩M為。 %選配810250，（），分布筋選用8300

41、。（3） 底板的配筋計算底板按拉彎構(gòu)件根據(jù)跨中彎矩進行配筋，底板跨中彎矩M為39.25，拉力N為48.36。取，則故屬大偏心受拉構(gòu)件先設(shè)，對于級鋼筋按公式： 計算受壓鋼筋選配10250（） 按公式： 計算受拉鋼筋選配714150（）4.4.3 槽身的抗裂驗算(1) 側(cè)墻的抗裂驗算 資料 ， ，的修正系數(shù)，故取的修正系數(shù)為1.1，。 計算及、 驗算抗裂 對于荷載長期組合：， 滿足要求。(2) 底板的抗裂驗算 資料 ， ，的修正系數(shù)，故取的修正系數(shù)為1.1，。 計算及、 = 驗算抗裂 對于荷載長期組合：， 滿足要求。4.4.4 槽身的裂縫開展寬度驗算(1) 側(cè)墻的裂縫開展寬度驗算 資料 ，（側(cè)墻位

42、于水位變動區(qū)，屬于三類環(huán)境），取。 裂縫開展寬度驗算 對于荷載長期組合：，滿足要求。(2) 底板的裂縫開展寬度驗算 資料 ，（漏天或長期出去水下，屬于二類環(huán)境），取。 裂縫開展寬度驗算 對于荷載長期組合：，滿足要求。4.5 槽身的吊裝驗算槽身在預(yù)制場地澆筑后需用起重設(shè)備吊裝，由于整個槽身結(jié)構(gòu)龐大，在吊裝過程中可能會在自重荷載下因強度不夠而遭到破壞，這樣就造成了材料的浪費，故為了使槽身不至于在吊裝過程中遭到破壞，必須對槽身進行吊裝驗算。吊裝示意圖如（圖4.9（a）。4.5.1 吊裝內(nèi)力計算吊裝荷載: 計算C點彎矩:4.5.2 吊裝配筋驗算因吊裝時的跨中彎矩小于縱向配筋計算時的彎矩，故配在槽身底部

43、的縱向受力鋼筋能夠滿足吊裝要求，不必進行驗算，只需驗算A點和B點上部配筋。 需在槽身的側(cè)墻頂端配置418（）。第五章 支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計支承結(jié)構(gòu)是支承槽身的下部結(jié)構(gòu)，本設(shè)計的主要包括槽墩和排架。5.1 排架的設(shè)計5.1.1 排架基本尺寸的確定本設(shè)計采用單排架，單排架是由兩根鉛直肢柱與橫梁組成的單跨多層平面剛架，已知引水總干渠渠底高程65.294米，渡槽進口底高程81.15米，所以擬訂排架高H=16.3米。排架兩根立柱的中心取決于槽身寬度，應(yīng)使槽身傳來的荷載P的作用線與立柱中心線重合，使立柱為中心受壓構(gòu)件，所以取排架總寬為5.5米。肢柱斷面尺寸：長邊（順槽向），常采用米，本設(shè)計取.0.6米；短邊（橫

44、槽向），常采用米，本設(shè)計取0.3米。在排架頂部做一牛腿以減小槽身計算跨度降低排架頂端的接觸應(yīng)力，牛腿長度，本設(shè)計取c = 30cm;高度，本設(shè)計取h = 60cm。傾角取45，為減小兩立柱彎矩并將其連為整體，立柱之間設(shè)水平橫梁，一般取橫梁間距不大與立柱間距，取L=4.0米，橫梁梁高，本設(shè)計取60cm；梁寬，本設(shè)計取30cm。由排架總寬5.5米，立柱短邊h1=0.3米，所以兩立柱中心距B為5.50.3=5.2米其詳細(xì)形式及具體尺寸見上（圖5.1）。5.1.2 排架的內(nèi)力計算排架在橫向風(fēng)壓作用下迎風(fēng)面肢柱可能會產(chǎn)生拉應(yīng)力大過其抗拉強度而破壞，背風(fēng)面肢柱可能會產(chǎn)生壓應(yīng)力大過其抗壓強度而破壞。在槽身吊

45、裝時，一跨槽身已吊裝相鄰一跨未吊裝時可能會因為肢柱的縱向彎曲而失穩(wěn)。故需主要計算在風(fēng)壓作用下桿端產(chǎn)生的彎矩。排架是支承結(jié)構(gòu)主要承受鉛直向的壓應(yīng)力和水平向的風(fēng)壓力。作用于排架的鉛直向的荷載主要有：槽身自重和槽內(nèi)水重；排架自重（化為節(jié)點荷載）；槽身在橫向風(fēng)壓作用下通過支座傳給肢柱的軸壓力和軸拉力。水平向的荷載主要有：槽身在橫向風(fēng)壓作用下通過支座傳給肢柱頂端的摩阻力；作用于排架肢柱上的橫向風(fēng)壓力。荷載計算。計算簡圖如圖5.2所示圖5.2 排架計算簡圖作用于排架的鉛直荷載： 槽身自重及槽內(nèi)水重 作用在槽身的水平風(fēng)壓力T0通過槽身支座轉(zhuǎn)化為作用立柱頂?shù)囊焕粔捍怪陛S向力作用于排架的水平荷載 槽身在橫向風(fēng)

46、壓作用下通過支座傳給肢柱頂端的摩阻力,。 風(fēng)壓力：作用于槽頂?shù)娘L(fēng)壓力按下式計算 槽身和節(jié)點1下半柱范圍內(nèi)風(fēng)壓力之和，即：剛架自重，計算時轉(zhuǎn)化為節(jié)點為、 (1) 截面形常數(shù)的計算立柱的截面慣性矩：橫梁的截面慣性矩：線剛度： 固端彎矩（順時針為正）分配系數(shù)：排架的豎柱可視為零剪力桿件，其轉(zhuǎn)動剛度，傳遞系數(shù)，由位移法中桿端彎矩公式可導(dǎo)出轉(zhuǎn)動剛度：遠(yuǎn)端固定，遠(yuǎn)端簡支，遠(yuǎn)端滑動，遠(yuǎn)端自由根據(jù)以上公式可得結(jié)點A： 轉(zhuǎn)動剛度：分配系數(shù)：結(jié)點B：轉(zhuǎn)動剛度： 分配系數(shù)： 結(jié)點C：轉(zhuǎn)動剛度： 分配系數(shù)：(2) 內(nèi)力計算各桿的桿端彎矩詳見表5.1表5.1表桿端彎矩（）計算表結(jié)點ABCD桿端AEABBABFBCCBC

47、GCDDC0.9340.0660.0620.8760.0620.0620.8760.062傳遞系數(shù)-1-1-1-1-1-1固端彎矩-15.12 -15.12-15.88 -15.88-16.63 -16.63分配與傳遞14.121 -1-2.02 2.0228.482.02 -2.02-2.11 2.1129.82.11 -2.111.970.14 -0.14-0.13 0.131.850.13 -0.13-0.02 0.020.240.02 -0.020.0190.001 -0.001-0.001 0.0010.0180.001 -0.00116.109 -16.109-14.131 30.

48、04 -15.901-15.859 30.348 -14.479-19.78根據(jù)表5.1做作出鋼架的彎矩圖，如圖5.3所示：圖5.3彎矩圖（4）軸力計算按空槽有側(cè)向風(fēng)壓、無人群荷載，短暫狀況，。對CD桿，受變點到桿頂?shù)木嚯x5.1.3配筋計算配筋計算按荷載組合最不利情況進行，即考慮空槽有側(cè)向風(fēng)壓無人群荷載，按短暫狀況的基本組合考慮。由于水平風(fēng)荷載可相反方向作用，立柱受正反方向彎矩，對稱配筋且偏心受壓構(gòu)件，以彎矩最大，軸力最小的3-3截面為配筋控制截面，二類環(huán)境。故選配68（），并配制8200的箍筋。5.1.4橫梁的配筋計算橫梁所受的軸力很小，在配筋計算中可忽略不計，按受彎構(gòu)件考慮，橫梁兩端截面（正、負(fù)最大彎矩處）為控制配筋截面，荷載組合同