【正文】 8 9 10 11 、排架的配筋計算 、 立柱的配筋計算 正截面 ：立柱尺寸 h=400mm， b=1000mm，選用 Ⅱ 級鋼筋， ft=310N/mm2 由于渡槽的環(huán)境類別為二類，可取混凝土保護(hù)層厚度 c= c′ =35mm，預(yù)估鋼筋直徑d=16mm，且鋼筋布置一排，所以受力鋼筋合力作用點到梁受拉邊緣的距離a=a′ =c+d/2=35+16/2=43mm；將立柱視為一端固定一端為不移動的鉸接，則計算長度 l0==*=，計算高度 =ha=40043=357mm 初始偏心距 =M/N=偏心距增大系數(shù) 由于 l0 /h=＞ 8 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 === =*= 由此可計算 得偏心距增大系數(shù) η=1+ =1+**= ε=*==320mm＞ =*400=120mm 故按大偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行計算。 具體布置見下圖： 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 42 拱上排架布置圖（ 0 號） 、排架 荷載計算 、 槽殼自重 =+=+=， =*15= 、 滿槽水重 設(shè)計水深時值水重設(shè)計值（ h=） =*= 加大水深時值水重設(shè)計值（ h=） =*= 、 排架自重（以 0 號排架為例） 經(jīng)計算排架的橫截面積為 =，故 =**25= 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 故可計算出通過排架 傳給拱肋的鉛直荷載，見下表：（單位） 表 42 半跨鉛直荷載分布表 風(fēng)荷載計算 A、作用于槽身的橫向風(fēng)壓力 作用于槽身的風(fēng)荷載強度標(biāo)準(zhǔn)值按下列公式（ 44）計算： = （ 44） 式中： W0為基本風(fēng)壓值，根據(jù)資料取 35kg/m2（即 ）； μs為風(fēng)載體形系數(shù)，本渡槽為矩形槽身， H/B=，根據(jù)《渡槽》 ① 中的表 16 可查得空槽時取 ，滿槽時取 ； μz為 風(fēng)壓高度系數(shù)，因為槽身的迎風(fēng)面距地面約 15m，參考《渡槽》中的表 15 可近似取其值為 μt為地形、地理條件系數(shù)，根據(jù)資料提供的地形圖可取 ,； βz為風(fēng)振系數(shù)，其值由自振周期 T1決定， T1由下式（ 45）計算： = (45) 式中： H為槽身重心至地面高度（ m），近似取 16m； M為擱置于排架頂部的槽身質(zhì)量 (空槽情況 )或槽身及槽中滿槽水的總質(zhì)量（ kg），根據(jù)前面計算取 105kg； E為排架材料的彈性模量（ N/m2），近似取 C25 混凝土的彈性模量1010N/m2； J為排架橫截面的慣性矩（ m4）， J=（ +）2=； A為排架的橫截面面積（ m2）， A=2=； ρ為排架材料的密度（ kg/m3），取鋼筋混凝土密度 103kg/m3；由此可計算出自振周期： 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 = 由此根據(jù)《渡槽》中表 17 可查得 βz=。拱寬為 4+1=5m。 基本參數(shù)有拱跨 L、矢跨比 f/L 和寬跨比 b/L。 、主拱圈設(shè)計 主拱圈采用鋼筋混凝土變截面懸鏈線雙肋無鉸拱。 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 、支撐結(jié)構(gòu)的形式及尺寸擬定 支撐結(jié)構(gòu)選取空腹排架式拱式渡槽，拱上結(jié)構(gòu)為排架，排架采用等跨間距15m，槽身至于排架頂部，主拱圈采用肋拱。 η=1+ =， =式中 偏心距； — 構(gòu)件的計算長度； h— 截面的計算高度； 截面的有效高度； B— 構(gòu)件的截面面積； 截面對應(yīng)變截面曲率的影響； 構(gòu)件長細(xì)比對截面曲率的影響系數(shù)； N— 截面所受的軸力； 混凝土抗拉強度； 結(jié)構(gòu)系數(shù)， =。鋼筋保護(hù)層厚度 c=25mm，預(yù)估鋼筋直徑 d=10mm，則有 a=c+d/2=30mm=， h=100mm， =ha=70mm。最大允許裂縫寬度 {}：短期取 ，長期取 （ mm）。 截面抵抗拒系數(shù) ： === δ=1=＜ =，不會發(fā)生超筋破壞。最大允許裂縫寬度 {}：短期取 ，長期 取 （ mm）。 =M/N=＞ h/2a=64mm，故按大偏心受拉構(gòu)件配筋 ,底板上側(cè)受拉，鋼筋面積為，下側(cè)鋼筋， e=h/2+a=1180100+36=1116mm。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 、橫向結(jié)構(gòu)計算 本次設(shè)計渡槽設(shè)有拉桿，故按照滿槽水進(jìn)行計算。 換算截面對受拉邊緣的彈性抵抗矩； 混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值； — 截面抵抗矩系數(shù)， =； 以及 換算截面重心軸慣性矩； 換算截面重心軸至受壓邊緣距離； 換算截面 A0對受拉邊緣的彈性抗矩， =； 混凝土標(biāo)號 C25，鋼筋為 Ⅱ 級鋼筋 ， =*105N/ mm2.=* N/ mm2 == =200*3600+400*3100=1960000 =， b=400， =4000， h=3300， =200（ mm） 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 == = =1/3*400*+1/3*400+1/12*（ 4000400） +（ 4000400） *200* =* ===* 彎矩標(biāo)準(zhǔn)值： 短期組合 ==（ 67++2） */8= =****=3550 ＜ 長期組合 = =*（ 67++2*） */8= =****=2920 ＜ 故均會產(chǎn)生裂縫，繼續(xù)進(jìn)行裂縫寬度驗算： 受彎構(gòu)件的鋼筋應(yīng)力： = = 式中 分別為由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載效應(yīng)短期組合及長期效應(yīng)組 合計算的彎矩。 正截面： 截面抵抗拒系數(shù) ： === δ=1=＜ =，不會發(fā)生 超筋破壞。縱向結(jié)構(gòu)計算可將矩形槽身截面概化為工字型，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， b=2*20=40cm；槽身底板構(gòu)成工字梁的下翼緣（由于簡支梁槽身底板處于受拉區(qū)，故在強度計算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗算中加以考慮）；側(cè)墻加大部分和人行道板構(gòu)成工字梁的上翼緣，翼緣的高度為 h=10+10=20cm，工字梁高為 H=，翼緣的計算寬度等于與腹板厚度即 =40cm。 、各類系數(shù)的確定 該渡槽屬于 Ⅲ 級水工建筑物，采用 C25 混凝土， Ⅱ 級鋼筋。為改善橫向受力條件槽頂設(shè)置拉桿，每隔 設(shè)置一根拉桿，于渡槽拉桿上布置人行道，底板寬 1m，高 。 、漸變段布置 進(jìn)出口漸變段長度計算： 利用經(jīng)驗公式 =C() 式中 C系數(shù)，進(jìn)口 取 C=；出口取 C=；、渠道及渡槽槽身水面寬度。 已知：進(jìn)口漸變段始端斷面 =， =， =；出口漸變段末端斷面 =， =， =；槽身過水?dāng)嗝?=， =， =。 為進(jìn)口漸變段的平均水力坡降， =（） /(),根據(jù)進(jìn)口漸變段兩端斷面的 A、 R和 n 值，求出： =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = =1/2*(+)= 則 = 將以上各值代入，可求得： =(1+)()/(2*)+*= 、 槽身段水面降落值： =iL=（ 1/800） *180= 、 出口漸變段水面回升值： =(1)( ()/(2*)* 式中： 為出口漸變段末端渠道斷面平均流速， =； 為出口漸變段局部水頭損失系 數(shù)之和，取漸變段損失系數(shù)為 ，門槽損失系數(shù)為 ， =+=； 為出口漸變段長度， =； 為出口漸變段平均水力坡降 ， =（） /（） ，根據(jù)出口漸變段兩端斷面的 A、白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 二、渡槽的水力計 算 R 和 n 值，求出 =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = 則 = 可求得 =（ ）（） /（ 2*） *= 、總水頭損失 △ Z=+=+= 求得的 △ Z 值略小于允許水頭損失 [Δ Z]=，滿足設(shè)計要求。 過水?dāng)嗝婷娣e A=4*= 濕周 χ=4+2*= 水力半徑 R=A/χ=流量 Q= 計算所得流量稍大于加大流量，故滿足要求，再以 i 和 B 試算通過設(shè)計流量=26 時的槽內(nèi)水深。 、槽身過水能力計算 首先根據(jù)通過加大流量 = 時槽中為滿水情況擬定 i、 B 和 H 值。 流量 （ m3/s） 縱坡 i 底寬 b （ m） 流速 v （ m3/s） 邊坡 糙率 n 水 深 h （ m） Q 設(shè) ＝ 26 1/2500 1:1 1:1 Q 加大 ＝ 1/2500 1:1 1:1 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 一、設(shè)計基本資料 進(jìn)行渡槽總體布置，包括槽身、支撐、基礎(chǔ)等 結(jié) 構(gòu)型式的選擇。 鋼筋混凝土重度 r＝ 35KN/ m3。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 一、設(shè)計基本資料 表 11 上、下游渠道過水?dāng)嗝嫠σ? 、 建筑材料及安全系數(shù) 該工程主要的建筑材料為水泥、混凝土、鋼筋等。根據(jù)灌區(qū)新規(guī)劃，新建渡槽設(shè)計流量 =。河床為砂卵石，覆蓋層厚度為 ；兩側(cè)為風(fēng)化的花崗巖，覆蓋層厚較薄。雨量豐富，多年平均降雨量約1300~1400mm（近年偏?。?，降水量在年內(nèi)分配不均，每年 49 月為主要雨期，降水量占全年降水量的 70%左右。 、畢業(yè)設(shè)計的基本要求及本設(shè)計主要內(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）渡槽的水力計算并編制相應(yīng)渡槽水力計算軟件一個； 3）渡槽槽身的結(jié)構(gòu)及配筋計算； 4）渡槽排架 (拱圈 )的結(jié)構(gòu)及配筋計算； 5）渡槽的穩(wěn)定計算； 一、設(shè)計基本資料 、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，樁號為 1+800，竣工年限在 1961 年 1962 年，經(jīng)過三十多年的運行，該渡槽出現(xiàn)嚴(yán)重的老化問題，加之灌區(qū)面積增加和流量增大，該渡槽已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能擔(dān)負(fù)輸水灌溉的任務(wù)，根據(jù)白蓮河水庫灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃成果 ( 2021 年） (以下簡稱灌區(qū)新規(guī)劃 )，要求重建白蓮河渡槽。過水與承重相結(jié)合的合理結(jié)構(gòu)型式的研究 。 目前 ,渡槽發(fā)展研究的總趨勢是 ,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 。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)村小型工地的運輸和裝配。 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)號預(yù)應(yīng)力混 凝土 ,鋼材采用高強鋼絲、低合金鋼等。 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。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)計流量 120 3m / s ,為預(yù)應(yīng)力混凝土矩形槽。公元前 246 年 (秦始皇元年 )由韓國水工鄭國主持興建 ,約十年后完工。”“飛渠” 即為渡槽 ,建于西漢 ,距今約 2021 年。 渡槽在我國已有悠久的歷史。公元前 703 年 ,亞述國王西拿基立(Sennacherib)下令建一條 483 km 長的渡槽引水到國都尼尼微。目的在于培養(yǎng)我們了解并初步掌握水利工程的設(shè)計內(nèi)容、方法和步驟，通過設(shè)計，能夠較熟練地運用和鞏固有關(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，并鍛煉運用所學(xué)理論去解決實際水利工程問題的能力，并提升編寫設(shè)計說明書、進(jìn)行各種計算和繪制水利工程