【正文】 長沙理工大學(xué) 淑閭西溝渡 南水北調(diào)工程 3 1 概 述 介 “ 南方水多、北方水少 ” 是我國水資源分布的特點(diǎn)，隨著 社會 和 經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展，北方缺水日益嚴(yán)重。一期工程總調(diào)水量 95 億立方米?？偢汕?jīng)之處除永年縣名山和唐河以北渠段屬于低山丘陵外，大部分渠段在山前平原通過，地形平坦開闊。 淑閭西溝渡槽概況 淑閭西溝渡槽位于河北省保定市唐縣淑閭村西排洪溝上，距離淑閭村約 200 米 ,是南 水北調(diào)中線工程河北段總干渠上的一座左岸排水建筑物。 地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地層巖性 鉆探深度內(nèi)揭露地層為 第四系上更新統(tǒng)中段沖洪積和太古界角閃斜長片麻巖，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為粘性土、基巖雙層結(jié)構(gòu)，現(xiàn)由上至下分述如下： 第四系上更新統(tǒng)中段沖洪積（ al+plQ23） 黃土狀壤土 :褐黃色 ,干燥 — 稍濕 ,可塑 ,層厚 8— 。 工程地質(zhì)條件及評價(jià) 建筑物主要設(shè)計(jì)指標(biāo)：設(shè)計(jì)流量 , 校核流量 m3/s， 槽底高程進(jìn)口段 m， 出口段 m； 設(shè)計(jì)流速 , 校核流速 總干渠指標(biāo)： 設(shè)計(jì)流量 135 m3/s，加大流量 160 m3/s；設(shè)計(jì)水位 ；渠底高程 m。 地下水位距渠底板 以上 。 ① 土質(zhì)結(jié)構(gòu) 第四系上更新統(tǒng)中斷沖洪積（ 23plQal? ）黃土狀壤土；褐黃色，干燥 ~稍濕，可塑，層厚 8~。 渡槽總體布置包括：平面布置、縱剖面布置、若干橫剖面布置 、進(jìn)口、出口、連接段、過渡段布置等，應(yīng)根據(jù)渠系規(guī)劃要求及查勘資料，通過分析比較和必要的水力計(jì)算確定。 2） 槽址應(yīng)盡量選在地質(zhì)條件良好，地形有利和便于施工的地方。 5) 渡槽發(fā)生事故需要停水檢修，成為了上游分水的目的常在進(jìn)口段或進(jìn)口前渠道的適宜位置設(shè)節(jié)制閘，以便與泄水閘聯(lián)合運(yùn)用，使渠水泄入溪谷或河道 6) 盡量少占耕地，少拆房屋并盡可 能有較寬敞的施工場地以便施工。槽身縱向?yàn)楹喼问剑瑱M向結(jié)構(gòu)為槽，采用多側(cè)墻預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 與上下游渠道的 連接形式 渡槽進(jìn)出口建筑物的作用是將槽身與上下游渠道連接起來，以使槽內(nèi)水流與上下游渠道平順銜接，減少水頭損失和紡織滲漏，漸變段采用扭曲面；扭曲面水流條件好，應(yīng)用較多，一般采用漿砌石建造。 3) 進(jìn)口連接段采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長度 16M。 5) 出口連接段和進(jìn)口兩階段結(jié)構(gòu)形式相同。 長沙理工大學(xué) 淑閭西溝渡 南水北調(diào)工程 9 3 渡槽水力計(jì)算 確定槽身斷面尺寸 進(jìn)口漸變段損失系數(shù)， ， ， 天然河溝糙率。1h =，過水?dāng)嗝? ?= 239。0 0 2R R h? ? = +2 = 2m 濕周 39。01x= R 2h? ?? +2 = 水利半徑 Rx??? = 得 Q= 2 13 2 31 3 . 9 6 1 . 4 8 2 0 . 0 0 1 4 1 /0 . 0 1 4 ms?? ? （ 4） 試選圓心軸以上通過設(shè)計(jì)流量 0Q =36 3m /s 時(shí)水深 39。1h =，過水?dāng)嗝? ?= 239。0 0 2R R h? ? = +2 = 2m 濕周 39。01x= R 2h? ?? +2 = 水利半徑 Rx??? = 得 Q= 2 13 2 31 2 . 6 7 1 . 4 1 8 0 . 0 0 1 3 6 . 1 2 /0 . 0 1 4 ms?? ?36 3/m 此時(shí)槽中水深 h= 0R + 39。 所以： 進(jìn)口槽底高程 1 3 1 7 2 4 . 6 5 2 . 9 4 7 3 . 2 1 4D h Z h m? ? ? ? ? ? ? ? ? 進(jìn)口槽底抬高 1 1 3 7 3 . 2 1 4 7 2 1 . 2 1 4ym? ? ? ? ? ? ? 出口槽底高程 2 1 1 7 3 . 2 1 4 0 . 0 5 4 7 3 . 1 6D D Z m? ? ? ? ? 長沙理工大學(xué) 淑閭西溝渡 南水北調(diào)工程 13 出口渠底降低 2 1 1 4 . 6 5 0 . 0 5 4 2 . 9 4 1 . 6 5 6y h Z h m? ? ? ? ? ? ? 出口渠底高程 4 2 2 7 3 . 1 6 1 . 6 5 6 7 1 . 5 0 4D D y m? ? ? ? ? 42h 2水面線h1V 03 32 水力計(jì)算圖 槽壁厚01 1 1 1( ) ( ) 26810 15 10 15tR? ? ? ? ?取 23cm 頂梁尺寸 ( ~ )at? 取 50cm ， (1~2)bt? 取 30cm ， (1~2)ct? 取 30cm 圖 33 渡槽橫斷面尺寸圖 U 型槽頂部拉桿間 距 1~2m 取 2m 。 計(jì)算簡圖 圖 41 槽身穩(wěn)定計(jì)算圖 不利工況及計(jì)算單元 不利工況為槽內(nèi)無水且受風(fēng)壓，計(jì)算單元為不同跨度的槽身。設(shè)計(jì)時(shí)主要用阻滑力及滑動力的比值反映渡槽水平抗滑穩(wěn)定性，其比值為穩(wěn)定安全系數(shù) cK （ 2）抗傾；進(jìn)行抗傾計(jì)算的目的主要是驗(yàn)算槽身在控 水受風(fēng)壓情況下是否會繞背風(fēng)面支撐點(diǎn)產(chǎn)生傾覆。計(jì)算跨徑取 倍徑寬。因此拉桿抗彎能力小，因此按一次超靜定結(jié)構(gòu)求解拉桿拉力，因槽殼橫向結(jié)構(gòu)與荷載對稱，故取一般結(jié)構(gòu)計(jì)算直段與彎弧段的橫向內(nèi)力彎距機(jī)軸力。 直墻段： 0yM? ＝ 010 .5 ( )M a t T X y? ? ? ?－ ＋ （ +） +0=? 1y h hM??＝ 30 1 110. 5 ( ) [ ( ) ]6M a t T y h h X y?? ? ? ? ? ? ? 20 [ ( 2 ) ] ( ) ( 3 )yBN G g B q J a t B K f B??? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 3( 2 )22yf qJN G gf tR? ????? ? ? ? ? ? 彎弧段： 0 1 2 3 4 1( 1 c o s ) s in c o s ( ) ( s in )M m m m m m X R? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 3 4sin c o s c o sN n n n n? ? ? ? ? ?? ? ? ? 計(jì)算各軸力系數(shù) 221 1 00. 5 ( ) 0. 5 ( 1 )n X h R q? ? ? ?? ? ? ? ? ?－ （ ＋ ）－ （ 1－ ）＝－ 200 .5 0 .5n gR R q??? ? ? ? + = 33 0 0 0 .5 [ ( ) 0 .5 ]n G g f h R q J tR? ? ?? ? ? ? ? ? ?＋ ＋ － [247。39。 39。39。39。 39。sA ＝ 335 2mm 39。0 2he e a? ? ? ＝ 156－ 115＋ 30＝ 71mm 設(shè) 0bxh?? 239。2a =60 39。sA ＝ 335 2mm 39。 =30mm 0 200h h a mm? ? ? 混凝土參數(shù) cf ＝ 2/N mm yf ＝ 310 2/N mm 對于最大正彎矩 0 Me N?= ==588mm 2h a??=85mm 長沙理工大學(xué) 淑閭西溝渡 南水北調(diào)工程 28 屬大偏心受拉 0 2he e a? ? ? 2305 8 8 3 0 5 0 32 mm? ? ? ? 設(shè) 0bxh?? 239。 加大流量工況計(jì)算 直段及彎弧段彎距計(jì)算 0M =? ? ? ? 25? ()+[? ? +? ? 2? +? 1? (2)] ? 25? 2? = ? 長沙理工大學(xué) 淑閭西溝渡 南水北調(diào)工程 18 計(jì)算拉桿拉力 11 11PX ???? 3 3 211 11( 2 )3 2 4REI ??? ? ? ?? ? ? ? 3 3 21 3 .1 4 3 .1 42 .6 8 ( 0 .5 4 0 .5 4 2 0 .5 4 ) ( )3 2 4 EI? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 2 2 2 21 1 1 1 01 1 1( 1 0 5 ) [ (1 2 0 2P h h h h h m RE I E I? ? ? ?? ? ? ? ? ?2111) 1 ] [ ( 1 ) ]22mREI ? ?? ? ? ? 32 2 22 3 41 1 1( ) [ ( 1 ) ] ( 2 )4 2 8 1 2m R m R m RE I E I E I? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 式中 30 0 111()26m M a t T h?? ? ? ? ? 1 1 0 03()22qJm R h R R gfR G RtR ???? ? ? ? ? 2 2 22 1 01( 1 ) ( )22qm R h R R g R? ? ? ?? ? ? ? ? 230122qm R R R gR??? ? ? ? 4 2qmR??? 計(jì)算數(shù)值 0G? ? ? 12 +? ? 12 +? ? 1? = g? nt? ? 25? ? ? ? 2[ ( 2 ) ] ( 3 )T q J a B K f B? ? ? ? ? ? ? 30 111. 27 86 ( 0. 5 4. 70 6) 9. 81 1. 50 826m ? ? ? ? ? ? 1 33 1 8 .3 1 7 .6 3 2 3 .1 40 .6 5 8 2 .7 9 5 ( )2 0 .2 3 2 .7 9 5 2m ? ? ? ? ??9 .8 1 1 .5 0 8 2 .6 8 2 .7 9 5? ? ? ? 6 . 0 3 7 5 1 . 6 0 8 2 . 7 9 5 3 . 3 4 1 3 2 . 7 9 5? ? ? ? ?＝ ? 162 2 33 1 8 .3 1 7 .6 3 2 3 .1 40 .6 5 8 2 .7 9 5 ( ) 9 .8 1 1 .5 0 8 2 .6 8 2 .7 9 52 0 .2 3 2 .7 9 5 2m ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 6 . 0 3 7 5 1 . 6 0 8 2 . 7 9 5 3 . 3 4 1 3 2 . 7 9 5? ? ? ? ?＝ 223 31 8. 31 10. 65 8 2. 79 5 9. 81 2. 68 2. 79 5 6. 03 75 2. 79 522m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? － 4 0. 65 8 2. 79 5 0. 26 5 77 .5 72m ? ? ? ? ? 長沙理工大學(xué) 淑閭西溝渡 南水北調(diào)工程 19 1p? ? { ? ? ＋（－ ） ? ? [12 ( +? )+1]+(－ 162) ? [（ － 1） ? ＋ 12 ]＋ ? ? （ ＋ ）＋（－ ）? ? [（ － 1） ? ＋ ]－ ? （ ? ＋ 2） } 1EI? ? ? 拉力 11 11PX ???? ?? ?? 一根拉桿的拉力 1 lX XS? ＝ ? 2＝ 計(jì)算槽殼頂部彎矩 0yM? 及軸力 yBN ??? 橫向圓弧段橫向內(nèi)彎矩 M? 及軸 力 N? 。 18= KN/m A= ( 2 ) 2t R f aB? ? ? ?（ +2 ） + = 2m 22( 2 ) ( 2 )( 2 ) 2t R f a B f BK t R f a B?? ? ?? ?? = 220 . 2 3 ( 2 2 . 7 9 5 1 . 6 0 8 ) 0 . 5 0 . 4 5 ( 2 1 . 6 0 8 0 . 4 5 )3 . 2 1? ? ? ? ? ?= 3 3 3( 2 / 3 ) ( ) 2 ( ) ( 1 / 2 )J a B t f a B f f B t R?? ? ? ? ?? 22[ ( 2 ( 2 ) ]t R f aB f B? ? ?K = 33( 2 / 3 ) (0 . 5 0 . 4 5 0 . 2 3 1 . 6 0 8 )? ? ?2 0 .5 0 .4 5