【正文】 .............................................................. 66蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 一、渡槽的作用及發(fā)展 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，是渠系建筑物中應(yīng)用最廣的交叉建筑物之一，除用于輸送渠水進行農(nóng)田灌溉、城鎮(zhèn)生活用水、工業(yè)用水、跨流域調(diào)水外，還可供排洪和導流之用。古代，人們鑿木為槽用以引水，即為最古老的渡槽。東為倉池，池在未央宮西。 20世紀 50 年代初期，我國新建渡槽多為木、石結(jié)構(gòu)。 20世紀 50 年代中后期，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，采用鋼筋混凝土渡槽日漸增多，施工方法以現(xiàn)場澆筑為主。 20世紀 60 年代后期至 70年代中期，在鋼材、水泥供應(yīng)較困難的條件下，渡槽工程中出現(xiàn)了各種類型的少筋，無筋混凝土結(jié)構(gòu)，如三鉸片拱式、馬鞍式、拱管式、雙曲拱式渡槽等，這些型式由于存在一些缺點，現(xiàn)已很少采用，但確代表了渡槽結(jié)構(gòu)型式發(fā)展的一個階段。這些工作使這一時期興建的渡槽的輸水流量，有過去的幾個、十幾個立方米每秒發(fā)展到幾十個甚至上百個立方米每秒，從而促進了渡槽結(jié)構(gòu)型式的改進與創(chuàng)新。又如廣東省東江 — 深圳供水改造工程，是香港、深圳以及工程沿線東菀城鎮(zhèn)提供飲水及農(nóng)田灌溉用水地跨流域大型調(diào)水工程，該工程中的樟洋渡槽設(shè)計流量 Q=90立方米每秒，采用預應(yīng)力混凝土 U形槽身，縱、橫兩個方向施加預應(yīng)力，槽壁厚僅 30cm，一節(jié)槽身跨度達到 24m，同時，又將橋梁工程地先進施工技術(shù) — 移動模架施工法用于渡槽施工，取得了良好地經(jīng)濟效益和社會效益。目前世界上已建成地最大渡槽為印度戈麥蒂（ GOMTI）渡槽，是薩爾達 — 薩哈亞克調(diào)水工程總干渠跨越戈麥蒂河地大型交叉工程，槽身段長 ，設(shè)計流量 357 立方米每秒，過水槽寬 ，槽高 ，槽中水深 ，下部支承結(jié)構(gòu)為空心槽墩和沉井基礎(chǔ)。 二、渡槽的組成及類型 渡槽是由槽身、支承結(jié)構(gòu)、及進出口建筑物 等部分組成。 按施工方法分，由現(xiàn)澆整體式、預制裝配式及預應(yīng)力渡槽等。以上分類方法甚多，但能反映 渡槽地結(jié)構(gòu)特點、受力狀態(tài)、荷載傳遞方式和結(jié)構(gòu)計算方法區(qū)別地則是按支承結(jié)構(gòu)型式分類。按支承點數(shù)目及布置位置地不同，又分為簡支、雙懸臂、單懸臂及連續(xù)梁四種型式。如果拱腳無 水平約束，在鉛直荷載作用下只產(chǎn)生豎向反力的拱形結(jié)構(gòu)，只能稱為曲梁。由于主拱圈將對支座產(chǎn)生強大 水平推力，對于跨度較大的拱式渡槽一般要求建于巖基上。因此，拱式渡槽還可分為不同類型。桁架拱片是主要的承重結(jié)構(gòu)，其下弦桿或上弦桿作成拱形，既是拱形結(jié)構(gòu)又具有桁架的特點。桁架拱渡槽一般用鋼筋混凝土建造，整體結(jié)構(gòu)剛性大，能充分發(fā)揮材料力學性能；結(jié)構(gòu)輕巧，水平推力小，對墩臺變位的適應(yīng)性也較好，因而對地基的要求較拱式渡槽低。梁型桁架式渡槽的跨度較梁 式渡槽為大，一般不小于 20 米，宜在中等跨越條件下采用。引洮工程由九甸峽水利樞紐及供水工程兩部分組成，計劃分兩期建設(shè)，一期工程建設(shè)內(nèi)容包括九甸峽水利樞紐及引洮供水一期工程。一期工程年調(diào)水量 億 m，配置非農(nóng)業(yè)用水 億 m，約占總外調(diào)水量的 70%；農(nóng)業(yè)用水 億 m，約占總水量 30%?？偢汕跃诺閸{水利樞紐大壩上游洮河右岸取水，以隧洞、暗渠、渡槽形式依次穿越九甸山、宗石山、馱子山、尖山、漫壩河、東峪溝、新寨、秦祁河、高峰進入主要灌區(qū)及供水區(qū)，之后以明渠、渡槽、短隧洞形式沿內(nèi)官盆地南緣山腳向 東行進，過香泉、吳家川、馬蓮溝、大營梁至馬河鎮(zhèn)結(jié)束。三干渠自總干渠馬河鎮(zhèn)分水，渠線沿大咸河左岸山坡腳與隴海鐵路平行向南下行，經(jīng)通安、云田，在小金家門入渭豐渠。 13渡槽是是引洮工程中連接 5隧洞和 6隧洞的重要連接建筑物。 13渡槽的地形資料 溝頂寬約 50m，溝深約 8米。 3m/s 3m/s 1/800i?蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 13渡槽的 地質(zhì) 資料 渡槽地基上部為中～重粉質(zhì)壤土（ PlQ13），厚度為 22m，下部為第三系泥質(zhì)粉砂巖（ N2l）。 13渡槽的建筑材料及安全系數(shù)資料 該工程主要的建筑材料為水泥、混凝土、鋼筋等。 鋼筋混凝土重度 r＝ 25KN/ m3。 工程回填土及地基力學特性根據(jù)有關(guān)實驗報告結(jié)果 rc＝ 16KN / m3；Φ＝ 。 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 、氣象及施工條件 其他荷載： 人群荷載： (人行橋上的活荷載 ) 基本荷載： (風壓 ) 氣象： 最高日平均氣溫 30℃ ，最低日平均氣溫 0℃ ，不考慮凍土深度。 槽身長度短，基礎(chǔ)、岸坡穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)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。 少占耕地、少拆民房。本設(shè)計中 Q設(shè)＝ 32m3/s，屬中小流量。 支承選擇 該渡槽地址處溝深約 8 米，跨度約為 50m，宜用梁式渡槽。槽上根據(jù)交通要求設(shè)人行橋，凈寬 。 計算槽身凈寬 B 和加大水深 ： 根據(jù)通過加大流量 Qm槽中為滿水情況擬定 B和 H值。超高應(yīng)滿足以下要求： 當槽身通過設(shè)計流量時，矩形斷面槽壁頂部超高不小于槽內(nèi)水深的 1/12 再加5cm，即 Δ h1=h設(shè) /12+5=； 當槽身通過加大流量時，槽中水面與槽身頂部（對無拉桿槽身）或拉桿底面（對有拉桿槽身）的高差不應(yīng)小于 5～ 10cm，取Δ h2=10cm。槽身的斷面圖 如圖 41 所示。 圖 42 橫斷面計算簡圖 （單位： mm） 側(cè)墻計算 （ 1）內(nèi)力計算 側(cè)墻各截面彎矩按彎矩分配法推算的下列公式計算： ， ， a b3Ay γ h γ h y HMM H 6 H 6??? ? ?水 水（ ）20A F F qBM M M μ12? ? ?23F γ h 3 h 3 hM [ 4 ]2 4 H 5 H??? ? ? ????水11203IHμ 3I 2IHB??311 tI 12?322 tI 12?2q γ h γ t??水 自蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 式中：（彎矩符號以使側(cè)墻內(nèi)側(cè)受拉為正） My— 距墻頂距離為 y 的截面彎矩， ； MA— 側(cè)墻底部彎矩， ； — 側(cè)向水壓力作用的固端彎矩，滿槽水 (h=H)時 ， ； y— 截面距墻頂距離， m。 表 41 側(cè)墻各截面彎矩計算結(jié)果（單位：彎矩 KN采用 C25 混凝土， fc＝ ，Ⅱ級鋼筋， M=采用 C25 混凝土， fc＝ ，Ⅱ級鋼筋， 。 m， h=300mm， b=1000mm， K=， 受壓鋼筋 應(yīng)力達不到抗壓強度，故按下式受拉鋼筋截面面積 。 驗算基本公式如下： rm— 受彎構(gòu)件的塑性影響系數(shù)； rm＝ ， 因 ＋ 300/h =+300/1500,故 rm＝ ＝ 。2314sA mm?0 3 0 0 3 0 2 7 0h h a m m? ? ? ? ?39。0 .0 2 7 2 2 7 0 7 .3 4 4 2 2 3 0 6 0x h m m a m m?? ? ? ? ? ?? ?6 2s y0K M 1 . 2 3 8 . 2 3 4 1 0A 6 3 7 m mf h a 3 0 0 2 7 0 3 0??? ? ?? ? ?，（ ） （ ）22m in 0 0. 00 15 10 00 27 1 40 5 63 7Sbh m m A m m? ? ? ? ? ? ?2654sA mm?5sE 4cE 2 1 0α 7 .8 4E 2 .5 5 1 0?? ? ??? ?39。 此處，由于槽身寬度較小，故選取端部截面及跨中截面為控制截面，最不利荷載組合為滿槽水深。 30mmaa?? 。 跨中截面 ： 采用 C25混凝土， fc＝ ， Ⅱ 級鋼筋， fy=fy’=300N/mm2。 b039。 ρ min=%， As min’＝ 1000 370＝ 740 mm2， 鋼筋取 B12150 As=754 ； 說明按所選 進行計算就不需要混凝土承擔任何內(nèi)力了，這就意味著實際上的應(yīng)力不會達到屈服強度，故按計算 。按標準荷載計算，考慮鋼筋作用。)022e ( 1 )( 82 100 0 139 4 8 ( 1 8 ) 100 0 370 300 ( 370 30)563 6 .39 m m 0bcsyK N bh fAf h a? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????－2mm )30370()( 220,0, ????? ??????????? bhf ahAfKNe C Sys?0 h 4 0 0e 39。橫桿最不利荷載組合為滿槽水深情況。 由于剪力較小，按計算不需配箍筋，故按構(gòu)造配箍筋 A6200， 。 — 考慮構(gòu)件受力特征和荷載長期作用的綜合影響系數(shù)，偏心受拉構(gòu)件取 。 d— 受拉鋼筋直徑， mm。 內(nèi)力 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。矩形計算截面的計算相較簡單，但因未考慮底板的受力作用，因此計算偏于安全和保守；倒 T 形計算截面按側(cè)墻與底板共同受力考慮，因此計算結(jié)果比較經(jīng)濟合理；因側(cè)墻頂人行道板相對比較薄，為了留有一定的安全度，因此一般不宜按工字性計算截面計算。 a0 370 0 70 363 0h h a m m? ? ? ? ?6s 220 1 .2 2 8 1 8 .3 9 1 0 0 .0 4 3 11 1 .9 5 0 0 3 6 3 0cKMf b h? ??? ? ???蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 mm2 =，故 按最小配筋率配筋，選 8B ，實際面積 mm2。 可知按計算不需要配箍筋，但須按構(gòu)造配箍筋，選配雙肢箍筋 A8200。長期組合為 ，短期組合為 ； W0－換算截面 A0 對受拉邊緣的彈性抗矩， ； I0－換算截面重心軸慣性矩； y0－換算截面重心軸至受壓邊緣距離； ftk－混凝土抗拉強度標準值， C25 混凝土抗裂強度標準值 ftk＝ 。kq KN m? ? ? ?人 群 荷 載 ：2 5 13 25 0 / 。 吊裝計算 設(shè)置四個吊點，按雙懸臂梁計算。 q= 圖 46 槽身吊裝 驗算圖 q= g2k=。 吊點頂計算彎距： M＝ )(256300 20 mmfbhA yc ?????? ?蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 5 排架設(shè)計 1排架設(shè)計 1排架結(jié)構(gòu)尺寸擬定 排架高程為 8m，立柱長邊 b1 為排架高的（ 1/20～ 1/30），常取 ～ 這里b1取 ，短邊 h1=（ ～ ） b1，常用 ～ ，這里取 ，立柱的間凈距為 L=；橫梁高為（ 1/6～ 1/8） L，取 h2=，梁寬 b2=，橫梁間距取，其他尺寸如圖 51，排架尺寸如圖 51 所示： 1111 圖 51 1排架結(jié)構(gòu)布置圖 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 1排架荷載計算 （ 1）風荷載計算 風荷載分項系數(shù) rq= 沖溝內(nèi)無常年流水，故不考慮水荷載對排架的作用。 作用于排架上的風荷載強度為： （ 2） 作用于排架節(jié)點上荷載 圖 52 1單排架計算簡圖 （單位： mm） 槽身自重 ： z?s?z?z?t??20zsp/(1wmKNtZ??????????））（ ??????G1Q1G2Q2P2R2R1 50K N(0. 5p1+Q1) 99K N(0. 5p2)1231 1, 2 2,3Pkp(a) (b) (c)P1蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 滿槽水重： 1 槽身傳遞給排架頂部的荷載 作用于槽身的橫向風壓力 PZ 通過支座摩阻作用，以水平力形式傳遞到排架頂部；同時， PZ 距排架頂高度 ，對排架頂高程所產(chǎn)生的力矩將轉(zhuǎn)化為一對方向相反的集中力，分別作用于兩立柱頂部，迎風面力的方向向上，背風面力的方向向下。 m KN根據(jù)直線比例關(guān)系，按下式計算最下一層排架柱的反彎矩據(jù)節(jié)點 2距離 x 根據(jù)對背風側(cè)最下一層排架柱的反彎點的力矩平衡關(guān)系，按下式計算迎風側(cè)排架柱由水平荷載作用產(chǎn)生的軸向力： = 按下式計算最下一層排架柱的軸力 KNGN )( ????????????KNGN )( ????????????KNGN )( ????????????KNGN )( ??????????? 23 ?? ???? MM LMx )()())(( 。 12 21 2239。 滿槽水中加橫向風壓力情況