【正文】 .......................................................................................... 15 、荷載計(jì)算 ....................................................................................... 15 、橫向結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 ......................................................................... 16 、配筋計(jì)算 ....................................................................................... 17 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................. 20 、支撐結(jié)構(gòu)的形式及尺寸擬定 ..................................................................... 20 、主拱圈設(shè)計(jì) .................................................................................... 20 、拱軸系數(shù) m的確定及拱圈幾何特性計(jì)算 ......................................... 20 、拱上排架設(shè)計(jì) .......................................................................................... 21 、排架底部高程及高度 H（ m） ........................................................ 21 、排架形式及尺寸的選擇 .................................................................. 21 、排架荷載計(jì)算 ................................................................................ 22 、排架的內(nèi)力計(jì)算 ............................................................................. 24 、排架的配筋計(jì)算 ............................................................................. 27 、排架的縱向計(jì)算 ............................................................................. 29 、拱圈設(shè)計(jì) ................................................................................................. 30 、拱軸系數(shù) m的校核 ........................................................................ 30 、彈性壓縮系數(shù)的計(jì)算 ...................................................................... 31 、鉛直荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 ........................................................... 31 、 水深變化引起的拱圈內(nèi)力計(jì)算 ........................................................ 34 、溫度變化及混凝土收縮作用下的內(nèi)力計(jì)算 ...................................... 35 、主拱圈的強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算 ............................................................... 36 、拱圈配筋 ....................................................................................... 39 、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) ................................................................................................. 40 、支座設(shè)計(jì)（ 0 號(hào)和 12 號(hào)排架） ....................................................... 40 、槽臺(tái)設(shè)計(jì)（ 0 號(hào)和 12 號(hào)排架） ....................................................... 40 、槽墩設(shè)計(jì) ....................................................................................... 41 五、細(xì)部結(jié)構(gòu) ......................................................................................................... 42 、 伸縮縫及止水 ................................................................................... 42 、支座 ................................................................................................. 42 、兩岸連接 .......................................................................................... 42 引 言 、研究背景及意義 渡槽是輸送渠道水流跨越河渠、道路、山?jīng)_、谷口等的架空輸水建筑物，是灌區(qū)水工建筑物中應(yīng)用最廣的交叉建筑物之一，除用于輸送渠水外還可排洪和導(dǎo)流等之用。 我 國(guó)幅員遼闊，但水資源十分短缺，且由于地形和氣候的影響，水資源在時(shí)空上分布不均勻，有一半的國(guó)土處于缺水或嚴(yán)重缺水狀態(tài)。無論是資源性缺水還是工程性缺水，工程手段作為優(yōu)化配置的方法之一，主要就是在水源處修建取水工程，然后通過輸水工程把水送到不同的用戶，如南水北調(diào)工程、 引灤入津 、 引灤入唐、引黃濟(jì)青、引黃入晉 和 東北的北水南調(diào)工程 等等都是如此。渡槽便是其中一種重要渠系建筑物。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為白蓮河灌區(qū)龍?zhí)稕_輸水渡槽的初步設(shè)計(jì)。目的在于培養(yǎng)我們了解并初步掌握水利工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法和步驟，通過設(shè)計(jì)，能夠較熟練地運(yùn)用和鞏固 有關(guān)專業(yè)課、專業(yè)基礎(chǔ)課及基礎(chǔ)課所學(xué)的理論知識(shí)，并鍛煉運(yùn)用所學(xué)理論去解決實(shí)際水利工程問題的能力，并提升編寫設(shè)計(jì)說明書、進(jìn)行各種計(jì)算和繪制水利工程圖的能力。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽 設(shè)計(jì) 引言 2 、國(guó)內(nèi)外關(guān)于渡槽設(shè)計(jì)課題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 世界上最早的渡槽誕生于中東和西亞地區(qū)。公元前 29 世紀(jì)前后 ,埃及在尼羅河上建考賽施干砌石壩 ,壩高 15 m,壩長(zhǎng) 450m,是文獻(xiàn)記載最早的壩 ,并建渠道和渡槽 ,向孟菲斯城供水。 公元前 700 余年 ,亞美尼亞已有渡槽。公元前 703 年 ,亞述國(guó)王西拿基立 (Sennacherib)下令建一條 483 km 長(zhǎng) 的渡槽引水到國(guó)都尼尼微。渡槽建在石墻上 ,跨越澤溫的山谷。石墻寬 21 m ,高 9 m ,共用了 200 多萬塊石頭。渡槽下有 5 個(gè)小橋拱 ,讓溪水流過。 渡槽在我國(guó)已有悠久的歷史。古代 ,人們鑿木為槽用以引水 ,即為最古老的渡槽。據(jù) 《水經(jīng) 渭水注》 :長(zhǎng)安城故渠“上承泬水于章門西 ,飛渠引水入城 ,東為倉(cāng)池 ,池在未央宮西?！薄帮w渠” 即為渡槽 ,建于西漢 ,距今約 2020 年?；蛘f公元前 246 年興建的鄭國(guó)渠“絕”諸水即利用了渡槽。這說明渡槽在中國(guó)已有 2020 年以上的歷史。我國(guó)古代比較著名的渡槽有 :古代陜西關(guān)中地 區(qū)大型引涇灌區(qū) — 鄭國(guó)渠 ,是中國(guó)古代最宏大的水利工程之一。公元前 246 年 (秦始皇元年 )由韓國(guó)水工鄭國(guó)主持興建 ,約十年后完工。它位于涇水和渭水的交會(huì)處 ,干渠西起涇陽(yáng) ,引涇水向東 ,下游入洛水 ,全長(zhǎng) 150 余 km ,其間橫穿了好幾道天然河流 ,可能使用了“渡槽”技術(shù)。鄭國(guó)渠的建成 ,使關(guān)中干旱平原成為沃野良田 ,糧食產(chǎn)量大增 ,直接支持了秦國(guó)統(tǒng)一六國(guó)的戰(zhàn)爭(zhēng)。 我國(guó)從 20世紀(jì) 50 年代開始建造渡槽 ,目前國(guó)內(nèi)已建的各類渡槽有很多。其中單槽過流量最大的為 1999 年新建的新疆烏倫古河渡槽 ,設(shè)計(jì)流量 120 3m / s ,為預(yù)應(yīng)力混凝土矩形槽。單跨跨度最大的為廣西玉林縣萬龍渡槽 ,拱跨長(zhǎng) 126 m。 2020 年完成的廣東東江 ——深圳供水改造工程在旗嶺、樟洋、金湖的 3 座渡槽上采用了現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土 U 型薄殼槽身 ,為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。 根據(jù)目前我國(guó)渡槽的發(fā)展?fàn)顩r，渡槽在橫斷面上 ,以 U 型和矩形槽應(yīng)用較為廣泛 ,特別是隨著施工方法的改進(jìn) ,如采用預(yù)制吊裝的渡槽 ,越來越廣泛的采用各種更輕、更強(qiáng)、更巧、更薄的結(jié)構(gòu) ,即槽身趨向采用 U 型、半橢圓型、環(huán)型、拋 物線形等薄殼結(jié)構(gòu)或薄壁肋箱等。 在支承型式上 ,除梁式渡槽和拱式渡槽外 ,又發(fā)展了一種拱梁組合式 ,拱梁式渡槽是從 20世紀(jì) 90 年代逐步發(fā)展起來的 ,是在折線拱和桁架梁渡槽的基礎(chǔ)上 ,經(jīng)過研究改進(jìn)發(fā)展起來的一種新型渡槽結(jié)構(gòu)形式。它具有結(jié)構(gòu)輕巧 ,受力狀態(tài)良好 ,外形美觀 ,便于施工 ,安全可靠 ,經(jīng)濟(jì)適用等特點(diǎn)。如湖南岳陽(yáng)地區(qū)的涼清渡槽 ,槽身全長(zhǎng) 75. 2 m ,由一跨 50. 4 m 的拱梁組合式結(jié)構(gòu)與兩端各一跨 12. 4 m 的簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)組成。 1990 年建成后投入使用 ,運(yùn)行狀況良好。 在材料使用上 ,在使用一般鋼筋混凝土的基礎(chǔ)上 ,趨于使用鋼絲網(wǎng)水泥、高標(biāo)號(hào)預(yù)應(yīng)力混凝土 ,鋼材采用高強(qiáng)鋼絲、低合金鋼等。采用這種材料后一是降低混凝土槽身的壁厚 ,能使混凝土的壁厚由過去的幾十厘米減為十幾厘米 。其次由于渡槽槽身構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力工藝處理后 ,使渡槽在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了質(zhì)的變化 ,抗裂性、抗震性和剛度大大提高 ,克服了鋼筋混凝土過早出現(xiàn)裂縫的弱點(diǎn) ,充分發(fā)揮了高強(qiáng)鋼材的潛力 ,渡槽的斷面和變形也相對(duì)減少 ,而跨度卻可顯著地增大。 從施工方法角度出發(fā) ,渡槽越來越趨于裝配式 ,由于灌溉及用水事業(yè)的發(fā)展和地形的需要 ,大流量、大跨度的裝配式渡槽逐年增多 ,并且這些大跨度、大流量的 渡槽結(jié)構(gòu)多采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和拱架支承。小型殼槽則較多采用鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)以有利于農(nóng)村小型工地的運(yùn)輸和裝配。 從施工工藝方面 ,預(yù)應(yīng)力施工工藝逐漸廣泛地被采用 ,槽身的張拉 ,小型殼槽則采用先張法 ,即在預(yù)制廠內(nèi)固定的臺(tái)座上成批張拉高強(qiáng)鋼絲或鋼絞線 ,大型槽身則采用后張法施工 ,以構(gòu)件本身為臺(tái)座。在采用裝配式渡槽方面 ,由于吊裝技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn) ,構(gòu)件的單元重量也逐白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽 設(shè)計(jì) 引言 3 漸增大 ,以適應(yīng)大斷面、大跨度結(jié)構(gòu)的需要。如湖北省 1973 年修建的排子河裝配式渡槽 ,采用鋼桁架梁垂直吊升巨型的槽身構(gòu)件 ,起重量達(dá) 200 t ,提升高度達(dá) 50 多 m。 目前 ,渡槽發(fā)展研究的總趨勢(shì)是 ,適應(yīng)各種流量、各種跨度特別是大跨度渡槽結(jié)構(gòu)型式的研究 。應(yīng)用先進(jìn)理論和先進(jìn)手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化設(shè)計(jì) 。材料及施工技術(shù)的改進(jìn)等。如斜拉式及懸吊式這類跨越能力最大的渡槽型式的研究 。過水與承重相結(jié)合的合理結(jié)構(gòu)型式的研究 。利用電子計(jì)算技術(shù)及先進(jìn)設(shè)計(jì)理論優(yōu)選結(jié)構(gòu)型式的研究 。早強(qiáng)快干混凝土和鋼纖維混凝土等材料以及新型止水材料的研制應(yīng)用 。構(gòu)件預(yù)制工廠化及大型機(jī)械吊裝等 ,有的已在逐步開展，有的在探索中 ,但是可以預(yù)見 ,渡槽工程在結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計(jì)理論、建筑材料以及施工技術(shù)等方面 ,將有一個(gè)新的發(fā)展。 、 畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求及本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 1）渡槽型式的選擇、工程總體布置及主要尺寸的擬定； 2）渡槽的水力計(jì)算并編制相應(yīng)渡槽水力計(jì)算軟件一個(gè)； 3）渡槽槽身的結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算； 4）渡槽排架 (拱圈 )的結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算； 5）渡槽的穩(wěn)定計(jì)算； 一、設(shè)計(jì)基本資料 、工程概況綜合說明 龍?zhí)稕_渡槽位于湖北省浠水縣白蓮河灌區(qū)西干渠上游處，樁號(hào)為 1+800，竣工年限在1961 年 1962 年，