【正文】 .......................................................................................40 排架的設(shè)計(jì) ........................................................................................................40 排架基本尺寸的確定 ................................................................................40 排架的內(nèi)力計(jì)算 .......................................................................................41 ..................................................................................................47 ........................................................................................48 ............................................................................................................48 ...........................................................................................49 牛腿尺寸驗(yàn)算 ..........................................................................................50 第六章 槽臺(tái)的設(shè)計(jì) ........................................................................................................52 槽臺(tái)型式與尺寸的確定 ......................................................................................52 .................................................................................................52 ..................................................................................................52 ...........................................................................................54 第七章 細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................................................................56 .....................................................................................................56 ...................................................................................................................56 .......................................................................................................... 568 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................59 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 緒 論 本次設(shè)計(jì)作為水利水電建筑工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，主要目的在于運(yùn)用所學(xué)的有關(guān) 專業(yè)課，專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及基礎(chǔ)課等的理論；了解并初步掌握水利工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容，設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟；熟悉水利工程的設(shè)計(jì)規(guī)范；提高編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和各種計(jì)算及制圖的能力。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，說(shuō)明書(shū)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，擬定渡槽斷面尺寸，確定槽身總長(zhǎng)度，進(jìn)行水力計(jì)算，從而確定槽底縱坡以及進(jìn)出口高程。第四章，槽身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行槽身縱橫斷面內(nèi)力計(jì)算及結(jié)構(gòu)計(jì)算并配置鋼筋。第五章，支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定支承結(jié)構(gòu)的尺寸，進(jìn)行支承結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計(jì)算，渡槽基礎(chǔ)的 結(jié)構(gòu)計(jì)算及渡槽整體穩(wěn)定性計(jì)算。第六章，槽臺(tái)的設(shè)計(jì)。第七章，細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)伸縮縫、止水、支座和兩岸的連接做近一步的要求。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第一章 工程概況及基本資料 工程概況 高店村溝排水渡槽位于邢臺(tái)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(cè)量樁號(hào)（ 92+852）。據(jù)沙河市約 11km，東聚京廣鐵路及 107 國(guó)道約 ，是南水北調(diào)工程總干渠上的一座左岸排水建筑物。 設(shè)計(jì)資料與數(shù)據(jù) 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(guò)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 50m～ 80m 之間，兩岸地勢(shì)平緩，沒(méi)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(jiàn)油脂光澤，具漲縮性，底部含粗砂及小礫。分布于 高程以下，厚約 。 (2) Q1 壤土：棕黃 — 棕色，夾少量雜灰綠色斑塊，濕，可塑，較致密，呈透 鏡體狀。 (3) Q1 中砂：淺黃色 — 灰白色，濕，密實(shí)，長(zhǎng)石風(fēng)化強(qiáng)烈，含泥質(zhì)，局部夾灰綠色斑塊。分布于高程 ～ ，厚度 ～ 。 (4) Q33 卵石：棕黃色，卵石含量約為 60％～ 80％，最大粒徑 35cm，一般粒徑 2～15cm，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 ～ 范圍內(nèi)，厚度 ～ 。 (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 2～ 15cm，多為次磨圓狀，主要成分為石英砂巖， 分布于 高程至地表，厚度～ 。本層含有孔隙潛水，水量較豐富，地下水位 ～ ，埋深 ～ 。 工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)： (1) 本區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度。 (2) 總干渠渠底高程 ，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，屬中等壓縮性地河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 基。 (3) 地下水位高程 ～ ，埋深 ～ 。卵石及含礫中砂為主要含水層，水量較豐富，對(duì)基礎(chǔ)開(kāi)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 ℃；月平均最低氣溫 ℃，出現(xiàn)在一月份；極端最低氣溫 ℃，出現(xiàn)在 1990 年 2 月 1 日；月平均最高氣溫 ℃，出現(xiàn)在6 月；極端最高氣溫 ℃，出現(xiàn)在 1979 年 6 月 13 日。多年平均日照時(shí)數(shù) 2479 小時(shí)。無(wú)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 。最大風(fēng)速 16m/s，為南風(fēng)。 流域多年平均降水量為 ，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 8 月份；降水的年際變化更為明顯，豐水年與枯水年之比達(dá)數(shù)倍。高店村溝無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料，椐《河北省地表水資源》中徑流深等值線圖，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(zhǎng) 60m，設(shè)計(jì)流量 smQ /30 3?設(shè) ，加大流量 smQ /33 3?設(shè) ，渡槽進(jìn)口底高程 ，渡槽出口底高程 。 （ 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(hù)。 （ 3）根據(jù)邢臺(tái)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(jì)烈度定位 08 。 （ 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(wú)通航要求，若采用渡槽方案直設(shè)人行便道即可。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第二章 渡槽選型與布置 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(diǎn)位置的選擇。對(duì)于地形條件復(fù)雜，長(zhǎng)度達(dá)，工程量大的工程，應(yīng)通過(guò)方案比較確定其位置。主要考慮以下幾個(gè)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(zhǎng)度短，高度小，基礎(chǔ)工程量小，槽軸線最好為直線，并與進(jìn)、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(jìn)、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(shí)，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(shí)，為了滿足渡槽及渠道的檢修要求，常在進(jìn)口段或稍前適當(dāng)位置布置節(jié)制閘與泄水閘，此時(shí)泄水閘應(yīng)有順暢的泄水出路。 （ 4）支承型式選擇。當(dāng)渡槽跨越深谷或水深流急河流，且兩岸地質(zhì)條件較好時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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）。 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 ），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 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(duì)與中小流量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(shí)不設(shè)拉桿，側(cè)墻做成變厚的。矩形槽身河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 施工方便，耐久性、抗凍性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單特別時(shí)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(diǎn)，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(shí)際情況，本設(shè)計(jì)槽身斷面采用矩形斷面。 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(tái)對(duì)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(jì)不采用拱式支承。在主河槽部分由于有過(guò)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(qiáng)度以及縱向穩(wěn)定性易滿足要求，但由于其自重過(guò)大，特別是墩身較高并承受豎向荷載與水平荷載時(shí)，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(shí)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 ） 圖 空心墩的截面形式 圓矩形水流條件好，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(shí)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(duì) y 軸的慣性矩大，故邊緣應(yīng)力較小，但水流條件差，動(dòng)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(wú)水的槽墩。鑒于以上所述本設(shè)計(jì)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 ） 河北工程大學(xué)畢