【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 物。雖施工要比渠道 倒虹吸復(fù)雜，但由于其水頭損失小，受地形 地質(zhì)條件影響小，在我國(guó)灌區(qū)建筑物中應(yīng)用較為廣泛，在設(shè)計(jì)施工方面也已有了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用管理也方便，不易淤積，又便于交通和通航。結(jié)合以上論述根據(jù)許營(yíng)段的實(shí)際情況修建渡槽合適，故以下本設(shè)計(jì)選用渡槽方案。二、 槽身橫斷面型式的選擇槽身斷面有矩形、U型（半圓型上加直墻）、多側(cè)墻等如圖（21）。一般常用矩形和U型斷面，故將兩種斷面形式做以下比較論證。大流量的鋼筋混凝土梁式渡槽槽身多采用矩形斷面，對(duì)與中小流量也常采用中小型流量的多設(shè)拉桿，間距為2米左右。有通航要求時(shí)不設(shè)拉桿，側(cè)墻做成變厚的。矩形槽身施工方便，耐久性、抗凍性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單特別時(shí)適用于有通航要求的中型渡槽 U形槽身斷面為半圓加直段，槽頂一般設(shè)拉桿，槽壁頂端常加大以增加剛度，多采用鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)，與矩形槽身相比有水力條件好、縱向剛度大，省鋼材等優(yōu)點(diǎn)，但抗凍性差、不耐久，施工工藝要求高，如果施工質(zhì)量不高，容易引起表面剝落、鋼絲網(wǎng)銹蝕、甚至有漏水現(xiàn)象產(chǎn)生。綜上所述根據(jù)所給資料結(jié)合許營(yíng)地段的實(shí)際情況本設(shè)計(jì)槽身斷面采用矩形斷面。三、支承形式的選擇槽身的縱向支承形式常用的有墩式支承、排架式支承和拱式支承三種類(lèi)型。拱式支承常用于大跨度離地面高度不大的槽身，拱式支承雖受力情況好，但是其墩臺(tái)對(duì)地基的沉降要求高、施工質(zhì)量要求高難度大。根據(jù)許營(yíng)段的地形情況本設(shè)計(jì)不采用拱式支承，在主河漕部分由于有過(guò)水要求采用墩式支承，灘地部分采用排架支承。墩式支承分為重力墩和空心重力墩兩種類(lèi)型，重力墩節(jié)省鋼材，墩身強(qiáng)度以及縱向穩(wěn)定性易滿(mǎn)足要求，但由于其自重過(guò)大，特別式墩身較高并承受豎向荷載與水平荷載時(shí)，要求地基有較大的承載力，故其多用于墩身高度不太大而地基承載力較高的巖基和較好的土基上?？招闹亓Χ盏耐庑屋喞叽绾投彰睒?gòu)造于實(shí)體重力墩基本相同，水平截面有圓矩形、雙工字行和矩形三種型式（）。圓矩形水流條件較好，外形美觀(guān)，另外由于做成空心而節(jié)省了材料，減輕了自重和作用于地基上的荷載，空心重力墩比實(shí)體重力墩的抗彎剛度大，可以改善自身的受力條件。雙工字形施工方便，對(duì)y軸的慣性矩大，故邊緣應(yīng)力較小，但水流條件差，動(dòng)水壓力大。矩形墩施工最方便，截面慣性矩也較大，水流條件處于前二者之間，適用于河水不深的灘地和兩岸無(wú)水的槽墩。鑒于以上所述本設(shè)計(jì)排架是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其自重輕地基應(yīng)力較之墩容易得到滿(mǎn)足，排架有單排架、雙排架和A字形排架三種形式（如圖2—3）。 單排架體積小，重量輕，現(xiàn)場(chǎng)澆筑和預(yù)制吊裝都方便，在渡槽工程中應(yīng)用十分廣泛。雙排架是由兩個(gè)單排架，中間以橫梁連接而成，屬空間結(jié)構(gòu)受力較復(fù)雜。A字形排架是兩片單排架的腳放寬，頂端連在一起而成的，其穩(wěn)定性好，適應(yīng)高度較大，但造價(jià)較高，施工較復(fù)雜。綜上所述，根據(jù)許營(yíng)段的地質(zhì)、地形條件，本設(shè)計(jì)采用單排架作為槽身的支承結(jié)構(gòu)。 第三章 渡槽總體布置和縱剖面設(shè)計(jì)一、渡槽的總體布置渡槽的總體布置主要包括渡槽的選址。渡槽的選址應(yīng)注意：槽身長(zhǎng)度短、基礎(chǔ)低，降低功工程造價(jià)；軸線(xiàn)短、順直、進(jìn)出口避免急轉(zhuǎn)彎，布置在挖方處；渡槽軸線(xiàn)盡量和河道正交；少占耕地、少拆民房；盡可能的減少和改善對(duì)環(huán)境的影響。在選擇槽址時(shí)，除應(yīng)滿(mǎn)足以上總體布置的要求外，還應(yīng)考慮槽址附近是否有寬敞、平坦的施工場(chǎng)地，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足槽下的交通要求。綜合考慮以上各方面因素的同時(shí)結(jié)合許營(yíng)段的具體情況，確定槽址于地形圖上。二、渡槽的縱剖面設(shè)計(jì)渡槽的縱剖面設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定進(jìn)出口段的連接形式，根據(jù)設(shè)計(jì)流量及水流通過(guò)的允許水頭損失值選擇適當(dāng)?shù)亩刹劭v坡和斷面，并擬訂出渡槽進(jìn)出口高程。（一） 進(jìn)出口段連接形式的確定進(jìn)出口段的連接應(yīng)力求水流銜接良好，平順的流入流出，下游渠道不發(fā)生沖刷，水頭損失小，本設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)扭曲面使渠道與渡槽連接。（二） 渡槽的水力計(jì)算(1)擬定槽身的縱坡i、凈寬B0和凈深H0渡槽的縱坡取為i=1/1根據(jù)計(jì)算書(shū)中的計(jì)算可得B0=，H0=。渡槽的允許水頭損失[⊿Z] =，槽身總長(zhǎng)度L=686m，初選槽底縱坡i=1/1因?yàn)椴凵砜缍容^大，宜采用較大的寬深比值B0/，經(jīng)試算，得B0=，H0=，h0=，所以通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，槽中實(shí)有水面超高值為H0h0==,要求值為[（h0/12）+5]= [（325/12）+5]=,故最后確定i=1/1250，B0=，H0=。(2)渡槽的進(jìn)出口高程計(jì)算進(jìn)口段的布置形式較復(fù)雜，本設(shè)計(jì)選用長(zhǎng)扭曲面，則進(jìn)口段水面降落 ⊿Z1=（1+ξ1） （3—1）式中 vv——分別為上游渠道及渡槽內(nèi)的平均流速； ξ1——進(jìn)口段的水頭損失系數(shù)。根據(jù)渠道的試算公式如下： h=[]3/8 （3—2）式中 m——渠道的邊坡系數(shù)；b、h——分別為渠道的寬和高；其他符號(hào)的意義與前相同。 圖3—1 渡槽水力計(jì)算圖已知上游渠道的水力參數(shù)，Q=40m3/S，n=，m=，b=，i=1/1200，上游渠道的正常水深h1==。所以上游渠道的水流速度為v1==已知下游渠道的水力參數(shù)，Q=40m3/s，n=，m=，b=，i=1/1200，下游渠道的正常水深h2==。所以下游渠道的水流速度為v2=。渡槽內(nèi)的流速為v=。取 ξ1=，則根據(jù)式（1—4）可得⊿Z1=（1+）=（m）槽身段的水面降落ΔZ2=iL= （3—2）式中 L——槽身段的長(zhǎng)度。出口段的水面降落值ΔZ3可用下式近似計(jì)算，即 ⊿Z3=（1ξ2） （3—3）式中 ξ2——出口段的水頭損失。取ξ2=，則根據(jù)式（1—7）可得⊿Z3=（m）通過(guò)渡槽的總水頭損失ΔZ可按下式計(jì)算，即⊿Z=⊿Z1+⊿Z2⊿Z3 （3—4）則⊿Z=+=（m）根據(jù)圖3—1所示條件可確定出以下各值（符號(hào)意義見(jiàn)圖3—1）：進(jìn)口槽底高程▽1=▽上+H1⊿Z1H =（m） 進(jìn)口槽底抬高 y1=▽1▽3=（m） 出口槽底高程 ▽2=▽1iL=（m） 出口渠底降落 y2= hs ⊿Z3 –H== 出口渠底高程 ▽下=▽2–y2== 驗(yàn)證：▽上 – ▽下 == 計(jì)算無(wú)誤，滿(mǎn)足要求。第四章 槽身的設(shè)計(jì)一、槽身基本尺寸的確定根據(jù)支承形式，跨寬比及跨高比的大小以及槽身橫斷面形式等的不同，槽身應(yīng)力狀態(tài)與計(jì)算方法也不同，對(duì)于梁式渡槽的槽身，跨高比也比較大，故可以按梁理論計(jì)算。槽身縱向一般按滿(mǎn)槽水，即水深與拉桿下緣齊平的情況設(shè)計(jì)。 圖4—1 槽身橫斷面型式（單位：cm）二、 槽身縱向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算（一） 荷載計(jì)算根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃方案中擬定，渡槽的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為3級(jí)，所以渡槽的安全級(jí)別Ⅱ級(jí)，則安全系數(shù)為γ0=，混凝土重度為γ=25kN/m3，正常運(yùn)行期為持久狀況，其設(shè)計(jì)狀況系數(shù)為ψ=，荷載分項(xiàng)系數(shù)為：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)γG=，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)γQ=，結(jié)構(gòu)系數(shù)為γd=?？v向計(jì)算中的荷載一般按勻布荷載考慮，包括槽身重力（拉桿等小量集中荷載也換算為勻布的）、槽中水體的重力及人群荷載。其中槽身自重、水重為永久荷載,而人群荷載為可變荷載。槽身自重標(biāo)準(zhǔn)值g1k=γ0ψγV1=25[+2+2+3++2 + 7 ] =（kN/m） 設(shè)計(jì)值 g1=γG。g1k==（kN/m）水重 標(biāo)準(zhǔn)值 g2k=[2]=（kN/m） 設(shè)計(jì)值 g2=γG。g2k==（kN/m）人群荷標(biāo)準(zhǔn)值 qk=[]=（kN/m） 設(shè)計(jì)值q==（kN/m）　?。ǘ?內(nèi)力計(jì)算梁式渡槽的單跨長(zhǎng)l=，槽高H=，則 跨高比l/H=≥故可按梁理論計(jì)算，沿渡槽水流方向按簡(jiǎn)支或雙懸臂梁計(jì)算應(yīng)力及內(nèi)力： 圖4—2 槽身縱向計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：cm） 計(jì)算長(zhǎng)度l=l0l==（m）跨中彎矩設(shè)計(jì)值為 M=γ0ψ（g1+g1+q）l2 = =（kN/m）跨端剪力設(shè)計(jì)值 Qmax=γψ（q+g1+g2）l ==（kN）（三） 正截面的配筋計(jì)算對(duì)于簡(jiǎn)支梁式槽身的跨中部分底板處于受拉區(qū)，故在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗(yàn)算中，只要底板與側(cè)墻的接合能保證整體受力，就必須按翼緣寬度的規(guī)定計(jì)入部分或全部底板的作用。不考慮底板與牛腿的抗彎作用，將渡槽簡(jiǎn)化為由兩邊側(cè)墻組成的矩形截面。渡槽處于露天（二類(lèi)環(huán)境條件），則根據(jù)規(guī)范查得混凝土保護(hù)層厚c=35mm，排兩排鋼筋，所以受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的距離a=80mm，則截面的有效高度h0=ha=425280=4172mm。根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖和截面內(nèi)力的平衡條件，并滿(mǎn)足承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算要求可得兩個(gè)基本設(shè)計(jì)公式： （4—1） fcbx=fyAS （4—2） 式中 M——彎矩設(shè)計(jì)值，按承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合計(jì)算，并考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ在內(nèi)； Mu——截面極限彎矩值； γd————結(jié)構(gòu)系數(shù)，γd=； fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土選用C55，則fc=； b——矩形截面寬度； x——混凝土受壓區(qū)計(jì)算高度； h0——截面有效高度； fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； As——受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積； 將ξ=x/h0代入式（1—14）、（1—15），并令αs=ξ（），則有 （4—3） fcξbh0=fyAs （4—4） ξ≤ξb （4—5） ρ≤ρmin （4—6）根據(jù)以上各式，計(jì)算側(cè)墻的鋼筋面積如下：==＞ρmin=%選4φ36+4φ40 AS=9099（mm2）（四） 槽身縱向抗裂驗(yàn)算受彎構(gòu)件正截面在即將開(kāi)裂的瞬間，受拉區(qū)邊緣的應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉伸值εmax，最大拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度f(wàn)t。鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算公式如下：Ms≤γmαctftkW0 （4—7）ML≤γMαctftkW0 （4—8）式中 αct——混凝土拉應(yīng)力極限系數(shù)，；對(duì)荷載效應(yīng)的長(zhǎng)期組合，； W0——換算截面A0對(duì)受拉邊緣的彈性抵抗距； y0——換算截面重心軸至受壓邊緣的距離； I0——換算截面對(duì)其重心軸的慣性距； ftk——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 混凝土的標(biāo)號(hào)為C55，鋼筋為Ⅱ級(jí)鋼，則Ec=104N/mm2，Es=105N/mm2。故 ==（） 根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，選取γm值。由bf/b＞2，hf/h＜，查得γm=，在γm值附表中指出，根據(jù)h值的不同應(yīng)對(duì)γm值進(jìn)行修正。短期組合的跨中彎矩值 =（++）=（）＞Ms長(zhǎng)期組合的跨中彎矩值（人群荷載的準(zhǔn)永久系數(shù)ρ=0）＝（+） =（）＞Ml綜合上述計(jì)算可知，槽身縱向符合抗裂要求。（五） 斜截面抗剪計(jì)算支座邊緣