【正文】 二、渡槽的水力計 算 圖 21 槽身水力計算簡圖 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 、縱向結(jié)構(gòu)計算 、槽身剖面形式及尺寸擬定 參考已建工程，初定槽身結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 所示，渡槽長 180m，每跨長度選定 15m，共 12 跨，支撐結(jié)構(gòu)選取排架形式，每節(jié)槽身由兩個排架支撐，故等同于簡支梁結(jié)構(gòu)進行計算。 、進、出口高程的確定： 上下游渠道的渠底高程分別為： =， = 上下游渠道水面高程為： =+=， = m 通過設(shè)計流量時水深 =；槽內(nèi)水深 h=，進口漸變段水面降落=，槽身延程水面降落 =，出口漸變段水面回升 =；下游渠道水深 =。 可計算出上下游渠道的水面線高程級總允許水頭損失 [Δ Z]： =+=+= =+=+= [Δ Z]= 初步 選定槽底縱坡 i=1/800。構(gòu)件裂縫寬度允許值，短期組合 [Wmax]＝，長期組合 [Wmin]＝ 。 新建渡槽仍采用鋼筋混凝土矩形簡支梁式渡槽，支承采用排架型式。 6 月中旬至 7 月中旬是梅雨季節(jié)，梅雨時期雨強大、歷時長，籠罩面積寬廣，往往有內(nèi)澇發(fā)生。利用電子計算技術(shù)及先進設(shè)計理論優(yōu)選結(jié)構(gòu)型式的研究 。 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)固定的臺座上成批張拉高強鋼絲或鋼絞線 ,大型槽身則采用后張法施工 ,以構(gòu)件本身為臺座。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)濟適用等特點。它位于涇水和渭水的交會處 ,干渠西起涇陽 ,引涇水向東 ,下游入洛水 ,全長 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)。古代 ,人們鑿木為槽用以引水 ,即為最古老的渡槽。 、國內(nèi)外關(guān)于渡槽設(shè)計課題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 世界上最早的渡槽誕生于中東和西亞地區(qū)。排架與地基的連接采用整體基礎(chǔ)。經(jīng)灌區(qū)重新規(guī)劃，將原山谷下的沿山渠道進行截彎取直，在截彎處新建新的龍?zhí)稕_渡槽，工程為 III 等工程，主要建筑物為 3 級。渡槽便是其中一種重要渠系建筑物。石墻寬 21 m ,高 9 m ,共用了 200 多萬塊石頭。這說明渡槽在中國已有 2021 年以上的歷史。 2021 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 ,為國內(nèi)首創(chuàng)。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 ,充分發(fā)揮了高強鋼材的潛力 ,渡槽的斷面和變形也相對減少 ,而跨度卻可顯著地增大。材料及施工技白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 引言 術(shù)的改進等。經(jīng)灌區(qū)重新規(guī)劃，將原山谷下的沿山上渠道進行截彎取直，在截彎處新建新的龍?zhí)稕_渡槽，其位置見龍?zhí)稕_渡槽總體平面布置圖。 、工程 任務(wù)與規(guī)模 新建龍?zhí)稕_渡槽進口位于干渠樁號 1+800，出口位于干渠 5+000 處。采用 Ⅰ 和 Ⅱ級鋼筋， Ⅰ 級鋼筋強度設(shè)計值 fy=fy’=210N/mm2。按照明渠均勻流計算，根據(jù)公式 Q=A （ 11） 式中 Q為渡槽的過水流量（） 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 二、渡槽的水力計 算 為槽身過水?dāng)嗝婷娣e（） R為水力半徑（ m） i為槽底比降 n為槽身糙率，鋼筋混凝土槽身可取 n=。 試算數(shù)據(jù)如下表（ 22）： 表 22 槽身水力計算試算表 B H A R n i Q 4 4 4 4 4 4 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 二、渡槽的水力計 算 、水頭損失及水面銜接計算 按渡槽通過 加大 流量 = 計算。 、出口水面銜接情況檢查： =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = = =（ ）（） /（ 2*） *= 按通過加大流量時確定的出口槽底高程和出口渠底高程，計算此時兩斷面的水位差： =（ +） （ +） = 即＞（差值為 ），不發(fā)生壅水。 根據(jù)前面計算結(jié)果，槽內(nèi)凈寬 B=4m，高 H=（拉桿 ），拉桿斷面尺寸：高 *寬 =10cm*10cm。 縱向計算簡圖 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 橫截面計算簡圖 圖 槽身縱向計算圖 跨中最大彎矩： =1/8*（ ++） =1/8*（ ++） *= 跨中彎矩設(shè)計值： M=**ψ= 跨端剪力設(shè)計值： =*ψ*1/2*（ ++） *l=**1/2*（ ++） *= kN 、配筋計算 簡支梁跨中部分應(yīng)處于受壓區(qū)，故在強度計算中不考慮底板（受拉）的作用； 側(cè)墻高度較大 時，沿墻壁配置 Φ6～ Φ12的縱向鋼筋，其間距不宜大于 30cm；因槽身底板在受拉區(qū)，故槽身在縱向按 h＝ ， b＝ 的矩形梁進行配筋計算。 經(jīng)查表得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大裂縫寬度允許值 {}（二類環(huán)境類別）， 短期組合為 ，長期組合為 。 =b=％ *3000*164=984 選配 4φ18200（ =1018） == ε=1= ===4419 選配 4φ28+8φ18200（ =4499） ρ ===％ ＞ =％ ，滿足要求。 按板進行配筋計算，由于計算單元寬 b=3m，故每米需要配筋面積 =/3=1284，選配 4φ16+2φ18（ =1313） 斜截面： ==**3000*164=＞ Q=*= kN，故只 需按構(gòu)造配置鋼筋，根據(jù)規(guī)范要求可選配 φ8200 的箍筋。 =M/N=，屬于偏心受壓構(gòu)件。槽下兩岸墩間用漿砌石護坡。（其中兩跨連接處槽墩頂寬 3m） （ 2）矢跨比 f/L 由于槽身底面到地面最大高差約 15m，主拱圈形式采用肋拱，故選取矢跨比 1/6， f= （ 3）寬跨比 b/L 拱寬 b 一般與槽身寬相等，槽寬為 4m。 滿槽水加橫向風(fēng)壓力的情況： =(+)/2*白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 =(+)/*=(+)/2+*=(+)/2+*===空槽加橫向風(fēng)壓力的情況： =/2*=* =/2+*=+*===排架上 橫梁的自重 標(biāo)準(zhǔn)值 =**25=5 kN/m 設(shè)計值 =*5=6 kN/m 、 計算工況的確定 A、滿槽水加橫向風(fēng)壓力 B、空槽加橫向風(fēng)壓力 、排架的內(nèi)力計算 、 滿槽水加橫向風(fēng)壓力 根據(jù)前面的荷載計算，可用結(jié)構(gòu)力學(xué) 求解器求得排架的各種內(nèi)力。 縱向受力鋼筋面積： =δb=**500*457=790 配筋率： ρ===％＞ =％ ，滿足要求。 此時按軸心受壓長住進行承載力復(fù)核， l0/b=， 根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)》中表 31 查得軸心受壓柱穩(wěn)定系數(shù) φ=， As′ =3223mm2，則有： =φ（ +） =*（ *1000*400+210*3223） = kN 最大垂直荷載 N=(+)/2= kN， 故原配筋滿足要求。本例中，由 m=， n=查得 =。根據(jù)拱式渡槽的運用情況，一般考慮以下幾種荷載組合： 基本組合（設(shè)計條件） 加大水深時水重 +自重 +人群荷載 特殊組合（校核條件） （ Ⅰ ）空槽自重 +溫降 +混凝土收縮 （ Ⅱ ）滿槽水重 +槽身自重 +溫升 已知設(shè)計條件下控制截面的內(nèi)力值，即可配置鋼筋，按偏心受壓構(gòu)件進行承載能力（或強度）計算。 由于渡槽的環(huán)境類別為二類，可取混凝土保護層厚度 c= c′ =35mm，預(yù)估鋼筋直徑 d=20mm，受力鋼筋合力作用點到梁受拉邊緣的距離 ， a。實際工程中，還應(yīng)根據(jù)渡槽施工及運用的具體條件，對其他可能的不利情況進行驗算。 =+++ H=2（ +） =+++ 計算結(jié)果見附表 11。 求出和后，分別計算和對 1/4 拱跨處 v 點的力矩和對拱腳 k 點的力矩，計算結(jié)果見下表（ 44）： 表 44 拱上各點彎矩計算表 荷載名稱 荷載值 Kn 對 v 點力臂 對 k 點力臂 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 29 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 ∑ === m=1= 計算得 m 值與初擬值 m= 接近， 下面計算時用 m= 、彈性壓縮系數(shù)的計算 由式 = 式中 = ， = 由《渡槽》書后附錄 B 中表 B7 和 B6 查得： =， v= = 已知：拱頂截面 =100*100=， ==*； C25 混凝土彈性模量 E=* kN/。 、排架的縱向計算 、 排架一端槽身已就位，另一端尚未吊裝的情況 （無水） 半節(jié)槽身重 /2=，考慮到施工荷載，取動力系數(shù) n=，則該情況下的荷載 N==，偏心距 e0=500mm。 內(nèi)力計算結(jié)果如下圖所示： 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1）排架荷載分布圖（滿槽） （ 2）排架彎矩圖（滿槽） （ 3） 排架軸力圖 （滿槽） （ 4）排架剪力圖 （滿槽） 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 43 0 號排架內(nèi)力計算圖（滿槽） 具體內(nèi)力計算數(shù)據(jù)如下： 內(nèi)力計算 桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) 桿端 1 桿端 2 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 、 空槽加橫向風(fēng)壓力 空槽加橫向風(fēng)壓力時的內(nèi)力計算同滿槽時的計算方法一樣，只是槽身傳到立柱頂部的集中力減小，計算結(jié)果如下圖 44 所示： 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1）排架彎矩圖（空槽） （ 2）排架剪力圖 （空槽） （ 3）排架軸力圖 （空槽） 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 44 0 號排架內(nèi)力計算圖（ 空 槽） 具體內(nèi)力計算數(shù)據(jù)如下： 內(nèi)力計算 桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) 桿端 1 桿端 2 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩