【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，直 徑大小不一，小者 1m 左右，大的在 10m 以上，洞內(nèi)均有滲水現(xiàn)象。砂質(zhì)粘土巖的成份多為泥砂質(zhì)組成。表面段出有斷續(xù)相間的滲水，說(shuō)明砂質(zhì)粘土巖有隔水性能，礫巖表面覆蓋有 2m 左右的黃色粉質(zhì)壤土。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 河槽段長(zhǎng)度約 150m，表面主要為近代沖積砂卵石，卵石粒徑多為 20~50cm，也有少量卵石直徑在 50cm 以上，分選性差。中粗粒含量約占 30%。鉆孔過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔，卡鉆現(xiàn)象，漏漿量大，透水性強(qiáng)。沖積層平均深度約在 6m 左右。下伏新三系（ N），礫巖夾白色泥質(zhì)灰?guī)r，成份多為石英砂巖及火成巖。鈣質(zhì)膠結(jié)較差，鉆取巖心呈粒狀，質(zhì)地均一， 含礫石少許，性脆較堅(jiān)硬，呈透鏡體壯，巖長(zhǎng) 10~30cm，局部風(fēng)化較重，手用力即可搓掉粉粒，河槽段樁號(hào) 0+020~0+090 為河漫灘一級(jí)臺(tái)地，表面為上文新統(tǒng)（ Q3）黃色粉質(zhì)壤土，具直立性，結(jié)構(gòu)較疏松，少有豐粒層深 2~3m，含少量礫石具有黃土性質(zhì)。下伏中更新統(tǒng)（ Q2）含泥沙卵石（成份同上），泥質(zhì)含量 5~10%微有膠結(jié)。（其中局部夾有薄層壤土透鏡體）鉆進(jìn)中有回水、卡鉆現(xiàn)象。 臺(tái)地段長(zhǎng)度大約 536m 為更新統(tǒng) 23Q 。其表層為黃色中粉質(zhì)壤土，下部為 23Q 黃色重粉質(zhì) 壤土含結(jié)核，粘粒含量 20%左右。臺(tái)地段土層厚在 18~20m，具有直立性（可以開(kāi)挖空洞）。有粘性的局部夾砂卵石透鏡體厚 ~15m，自上而下逐漸密實(shí)。 Q3 與 Q2 界限明顯，密實(shí)程度有顯著差異。下伏中更新統(tǒng)（ 22Q ）為黃色重粉質(zhì)壤土，固結(jié)密實(shí)，粘粒含量在 20%以上，具有塑性，可以搓成細(xì)條。 22Q 中含有少量結(jié)核，局部夾有砂卵石透鏡體，厚 3m左右。該層上面覆蓋厚 1m左右的鈣質(zhì)結(jié)核含土層，（樁號(hào) 0+440~0+706）。結(jié)構(gòu)密實(shí)，不易開(kāi)挖，結(jié)核直徑 2~7cm。當(dāng)?shù)亻_(kāi)鑿料石困難。 氣象 本灌區(qū)屬于華北干旱區(qū)，平均多年 降雨量只有 500～ 600mm，而且分布很不均勻，有 60%~70%集中在汛期。作物生長(zhǎng)期常出現(xiàn)嚴(yán)重干旱缺水的情況。年平均蒸發(fā)量為2020mm，根據(jù)洛陽(yáng)專(zhuān)區(qū)的水文資料記載： “ 光緒 3~4 年（ 1877~1878 年）連續(xù)三個(gè)季度未曾下雨，洛河干枯 …… 。 ” 解放以來(lái) 195 196 1972 年三年最旱。其中 1972 年伏旱嚴(yán)重、洛陽(yáng)地區(qū) 72 年 6~9 月降雨量?jī)H占?xì)v年月期平均降雨量（ P 平均 =422mm）的%。 最大風(fēng)速為 18m/s，最大凍土深度 。 基本數(shù)據(jù) （ 1）擬建許營(yíng)渡槽段樁號(hào)： 30 566 ~ 31 ??，全長(zhǎng) ，設(shè)計(jì)流 量340Q m s?設(shè) 。加大流量 345Q m s?max 。 （ 2）渡槽段及其進(jìn)出口渠道的有關(guān)數(shù)據(jù)與斷面示意，詳見(jiàn)表 1— 2 和示圖。 表 1— 2 許營(yíng)渡槽及上下游渠道段基本數(shù)據(jù) 建筑物 類(lèi)型 起止樁號(hào) 間距 坡降 i 水頭損 失 設(shè)計(jì)水位 相對(duì)位 置 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 土渠 29+040~30+566 1516m 1/12020 許營(yíng)上 游 渡槽 30+566~31+ 許營(yíng) 土渠 31+~36+750 1/12020 許營(yíng)下 游 （ 3）與渡槽段相連接的上下游渠道均已建成，橫斷面為梯形，渠底和邊坡均采用漿砌石保護(hù)?；境叽缛鐖D 所示： 50 200 200 501:49060604901: 漿砌石進(jìn)口斷面 出口斷面 圖 與渡槽進(jìn)出口相連的渠道橫斷面圖 （ 4）根據(jù)洛陽(yáng)地區(qū)地震局提供的有關(guān)資料，陸渾灌區(qū)上的主要建筑物設(shè)計(jì)烈度定為 80。 （ 5）許營(yíng)段跨越式建筑物，不論采用哪種類(lèi)型，均按三級(jí)建筑物考慮。 （ 6）跨越建筑物不考慮交通要求和無(wú)通航要求，若采用渡槽方案只設(shè)人行便道即可 。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 2 整體布置 渡槽位置的選擇 渡槽位置的選擇包括軸線(xiàn)位置及槽身起點(diǎn)位置的選擇。對(duì)于地形條件復(fù)雜， 長(zhǎng)度大，工程量大的工程，應(yīng)通過(guò)方案比較確定其位置。主要考慮以下幾個(gè)方面： （ 1） 應(yīng)盡量選在地形有利，地質(zhì)條件良好的地方，以便于縮短槽身長(zhǎng)度，降低支撐結(jié)構(gòu)高度和基礎(chǔ)工程量。 （ 2） 渡槽進(jìn)出口渠道與槽身的連接在平面上應(yīng)爭(zhēng)取成一條直線(xiàn)，不可急劇轉(zhuǎn)彎，以使水流平順。 （ 3） 跨越河流是，軸線(xiàn)與河道水流方向應(yīng)盡量正交，槽址應(yīng)選在河道順直，岸坡穩(wěn)定處。 （ 4） 跨越河流的渡槽，槽址應(yīng)位于河床穩(wěn)定，水流順直的河段，避免位于河流轉(zhuǎn)彎處，以免凹岸和基礎(chǔ)沖刷。 （ 5） 應(yīng)便于進(jìn)出口建筑物的布置，進(jìn)出口爭(zhēng)取落在挖方渠道上，盡量不建在高填方渠道上。應(yīng)保證泄水閘有順暢 的泄水出路，以防沖刷。 （ 6） 渡槽發(fā)生事故需停水檢修，或?yàn)榱松嫌畏炙饶康?，常在出進(jìn)口段或進(jìn)口前渠道的適宜位置設(shè)置節(jié)制閘，以便于泄水閘聯(lián)合運(yùn)用，使渠水進(jìn)入溪谷或河道。 槽身斷面形式的選擇 槽身斷面有矩形，梯形， U 形等。一般常采用矩形和 U 形斷面。大流量渡槽多采用矩形，中校流量可采用矩形也可采用 U 形。 U 形槽身多用鋼筋混凝土制作，當(dāng)跨徑較大時(shí)，可采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，以利于抗裂防滲。也有用鋼絲網(wǎng)水泥制作的，但抗凍、防滲及耐久性差。 本設(shè)計(jì)采用 U 形斷面，槽頂設(shè)拉桿，以增加側(cè)墻穩(wěn)定性，改善槽身的橫向受力條件。槽壁頂 端常加大以增加剛度。 U 形槽身是一種輕型而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，具有水利條件好，縱向剛度大而橫向內(nèi)力小等優(yōu)點(diǎn)，且便于施工吊裝。 槽身支承結(jié)構(gòu)形式的選擇 梁式渡槽的槽身直接支撐于槽墩或槽架上，伸縮縫之間的每一節(jié)槽身沿縱向是兩個(gè)支承點(diǎn)，故既起輸水作用又起縱向梁作用，根據(jù)支承點(diǎn)位置的不同，梁式渡槽有簡(jiǎn)支梁式，雙懸臂梁式和單懸臂梁式三種。前兩種是常用的型式，單懸臂梁式只在特殊條件下采用。根據(jù)對(duì)已建渡槽的觀(guān)察，雙懸臂式槽身在支座附近容易產(chǎn)生裂縫，單懸臂式一般河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 只在雙懸臂式向簡(jiǎn)支梁式過(guò)渡或進(jìn)出口建筑物連接時(shí)采用。 本設(shè)計(jì)采用 簡(jiǎn)支梁式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工吊裝方便。槽身接縫處的止水構(gòu)造簡(jiǎn)單，但跨中彎矩較大，底板受拉，對(duì)抗裂防滲不利。梁式渡槽的跨度是這類(lèi)渡槽最關(guān)鍵的尺寸，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及資料統(tǒng)計(jì)，簡(jiǎn)支梁式 U 形槽身跨度一般為15~20m。 槽身接縫構(gòu)造 為適應(yīng)槽身因溫度變化引起的伸縮變形縫和允許的沉降位移，應(yīng)在槽身與進(jìn)出口建筑物之間及各節(jié)槽身之間用變形縫分開(kāi)，縫寬 3~5cm。變形縫必須用既能適應(yīng)變形又能防止?jié)B漏的柔性止水封堵。常見(jiàn)的有瀝青止水、橡皮壓板式止水、粘合式止水或套環(huán)填料式止水等。 本設(shè)計(jì)采用粘合式止水 ，這種止水是用環(huán)氧樹(shù)脂等粘合劑將橡皮粘貼在混凝土上，施工簡(jiǎn)單，止水效果好。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3 槽身斷面設(shè)計(jì) 斷面截面尺寸確定 水力計(jì)算的關(guān)鍵是合理的選擇縱坡值?？v坡大，可減小槽身斷面面積，節(jié)省建筑材料。但縱坡越大則沿程水頭損失將迅速增加，且流速大將增加進(jìn)口水頭損失，從而增加渡槽的總水頭損失，自流灌溉面積將減小，對(duì)灌溉不利?？v坡小，雖然使斷面面積增加，建筑材料用量增加，但是會(huì)使水頭損失減小。 此設(shè)計(jì)的允許水頭損失為 [▽ Z]=，最大損失不超過(guò) 。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)初步擬定時(shí)， 縱坡坡率可在 1/500～ 1/1500 之間選用。如果根據(jù)初步擬定的 i、 B 和 H 值計(jì)算所得的流量等于或略大于最大流量，則說(shuō)明擬定的 i、 B 和 H 值合適，如果小于或大于最大流量，則應(yīng)必須加大 B 和 H 值，直到滿(mǎn)足最大流量為止。 初步擬定 i、 B 和 H 值后，須再擬定一系列通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的水深值，通過(guò)試算的方式確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的水深值。求得水深值后利用公式計(jì)算通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的進(jìn)口水面降落及出口水面回升值，之后在計(jì)算槽身沿程水頭損失和總水頭損失。若總水頭損失略小于或等于允許水頭損失值，則初步擬定的 i、 B 和 H 值可為確定值。 水力計(jì)算 由于渠道大多在一定長(zhǎng)度內(nèi)具有相同的流量、底坡、斷面尺寸及相近的渠槽糙率，渠內(nèi)符合明渠均勻流條件，故渠道橫斷面尺寸采用明渠均勻流公式來(lái)確定，即 Q wC Ri? 其中 Q —— 通過(guò)渡槽的設(shè)計(jì)流量（ 3ms） i —— 槽底縱坡，本設(shè)計(jì)采用 11200i? ； C —— 謝才系數(shù)，可用曼寧公式計(jì)算 161CRn? ， n 為糙率系數(shù)，對(duì)于混凝土及鋼筋混凝土槽身可取 ~ ? ，本設(shè)計(jì)采用 ? 。 槽身斷面高寬比 H/B 影響槽身結(jié)構(gòu)的縱向受力、橫向穩(wěn)定及進(jìn)出口水流條件。對(duì)于梁式渡槽槽身起縱梁作用，采用較大的高寬比，可提 高其縱向剛度，減小梁內(nèi)應(yīng)力和跨中撓度，對(duì)受力有利，但槽身高度大，側(cè)面受風(fēng)面積大，橫向風(fēng)載大，對(duì)槽身橫向穩(wěn)定不利，且槽身高度大，側(cè)面受風(fēng)面積大，對(duì)槽身橫向穩(wěn)定不利；而高寬較小且槽底縱坡較大時(shí)，槽內(nèi)水深小，為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)流量水面銜接進(jìn)口處槽底抬高較大，此時(shí)，當(dāng)渠道通河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 過(guò)小流量時(shí)，渡槽進(jìn)口常會(huì)出現(xiàn)較大的壅水現(xiàn)象，而當(dāng)通過(guò)大流量時(shí)，槽前上游渠道又可能產(chǎn)生較長(zhǎng)的降水段，使渠道遭受沖刷。合理的高寬比一般應(yīng)通過(guò)方案比較確定，初擬時(shí)一般可取經(jīng)驗(yàn)值， U 形斷面多用 ~，本設(shè)計(jì)取 H/B=，試算過(guò)程及結(jié)果如表 所示 ： 表 截面尺寸初步計(jì)算表 D 0R 0h ? ? R C Ri Ri Q 由表 可初定，槽半圓直徑 D=，用最接近設(shè) 計(jì)流量的值計(jì)算總水頭損失，用校核流量來(lái)確定截面尺寸，計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)表 ： 表 截面尺寸確定計(jì)算表 D 0R 0h ? ? R C Ri Ri Q 由表 可確定選取圓心軸以上通過(guò)設(shè)計(jì)流量 0Q 時(shí)的水深 0 ? 。 水頭損失驗(yàn)算 渡槽進(jìn)口水流經(jīng)過(guò)漸變段與連接段時(shí)的水面降落值 Z，工程設(shè)計(jì)中常近似采用下列淹沒(méi)寬頂堰流公式計(jì)算，即 22 02 2( 2 )Qz gwg ?????? 式中 Q—— 渡槽設(shè)計(jì)流量（ 3ms） 0? —— 上游渠道流速； 上游渠道水深 ? ? ? 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e 21 ( 4 4 1 . 7 5 3 . 7 4 4 2 ) 3 . 7 4 4 3 7 . 5 12Am? ? ? ? ? ? ? ， 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 則 30 40 1 .0 6 63 7 .5 1Q msA? ? ? ? ? —— 流速分布系數(shù)，可取 ?? ； ? 、 ? —— 側(cè)收縮系數(shù)和流速系數(shù)，可取 ~ ， 本設(shè)計(jì)中兩者 均取 g —— 重力加速度 m s? 則 ? ?2224 0 1 . 0 6 6 0 . 4 6 12 9 . 8 10 . 9 5 0 . 9 5 1 3 . 8 9 2 9 . 8 1Zm? ? ??? ? ? ? 則 槽內(nèi)水面坡降 1Z ：1 1 6 6 0 0 .5 51200Z iL m? ? ? ? 出口水面回升 2Z ： 12 0 .5 5 0 .1 8 333ZZm? ? ? 綜上所述，水流經(jīng)過(guò)渡槽時(shí)的總水頭損失 Z? 為 1 2 0 . 4 6 1 0 . 5 5 0 . 1 8 3 0 . 8 2 8 0 . 8 8Z Z Z Z m m? ? ? ? ? ? ? ? 故符合要求。 進(jìn)出口高程確定 通 過(guò) 設(shè) 計(jì) 流 量 時(shí) ， 上 游 渠 道 水 深 1 ? ，槽中水深2( 3. 14 2. 35 ) ( 2 4. 7 ) 1. 11 2. 95hm? ? ? ? ?， 則有 進(jìn)口槽底高程 1 3 1h z h? ? ? ? ? ? 2 6 7 . 4 8 3 . 7 4 4 0 . 4 6 1 2 . 9 5 2 6 7 . 8 1 3 m? ? ? ? ? 式中 3 ?? ，為進(jìn)口前渠底高程； 進(jìn)口槽底抬高 1 1 3 26 7. 81 3 26 7. 48 0. 33 3ym? ? ? ? ? ? ? 出口槽底高程 2 1 1 2 7 .8 1 3 0 .5 5 2 6 7 .2 6 3Zm? ? ? ? ? ? ? 出口渠底降低 mhZhy ??????? 出口渠底高程 4 2 2 2 6 7 .2 6 3 0 .6 1 1 2 6 6 .6 5 2ym? ? ? ? ? ? ? 計(jì)算的 4? 規(guī)劃值大 ，滿(mǎn)足要求。具體如圖示 ： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 水面線(xiàn) 圖 渡槽水利計(jì)算圖 U 型渡槽截面其他尺寸確定 由上述流量及水頭損失條件，可得符合要求的槽底直徑為 ? ，由此可得槽截面其它尺寸。 槽壁厚度 0( 1 1 5 ~ 1 1 0 ) 0 .1 5 7 ~ 0 .2 3 5tR??, 取 ?