【正文】 mmm斗 渠梯型農(nóng)渠梯型斗渠和農(nóng)渠采用C15預(yù)制板，并于C15砼預(yù)制壓頂和現(xiàn)澆底板。每間隔5m設(shè)置一道伸縮縫，采用瀝青木板填縫止水。 灌溉渠道縱斷面設(shè)計各級分水口設(shè)計水位線的確定為了保證渠道所控制的灌溉面積都能進行自流灌溉，各級渠道在分水點處都具有足夠的水位高程。各分水口的水位控制高程，是根據(jù)灌溉地區(qū)的地面高程加上渠道沿程水頭損失以及渠水通過各種水工建筑物的局部水頭損失進行推算的，計算公式為： ⑹式中：——表示分水口要求控制水位高程(m)；A0——渠道灌溉范圍內(nèi)的地面參考點的高程(m)；h——所選參考點與該處末級固定渠道水面的高差，；l——各級渠道的長度(m)；i ——各級渠道的比降；——水流通過渠系建筑物的水頭損失(m)。計算渠底及渠頂高程各級渠道的設(shè)計水位確定后，根據(jù)渠道設(shè)計水深及安全超高確定渠底及渠頂高程。典型渠道縱斷面設(shè)計成果見項目設(shè)計圖冊。 排水工程設(shè)計 排水工程設(shè)計包含排水溝設(shè)計和灌排兩用渠的排澇流量校核。灌排兩用渠兼顧灌溉和排水兩項功能，在設(shè)計時既要滿足灌溉要求，又要滿足排水要求，上一節(jié)已經(jīng)按照其灌溉控制面積進行了灌排兩用渠斷面設(shè)計，本節(jié)只進行排澇設(shè)計流量斷面校核。 排水溝流量計算 (1)排澇標準 按《湖南省土地開發(fā)整理工程建設(shè)標準》(試行)規(guī)定：“丘崗沖壟山地丘陵區(qū)按10年一遇暴雨一天暴雨一天排完的目標”進行排水工程設(shè)計。因此，本項目排水工程設(shè)計按照10年一遇一日暴雨一日排完的標準進行。查《湖南省農(nóng)業(yè)區(qū)劃圖集》，并參考《灌溉排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB5028899）中的《各地區(qū)設(shè)計排澇標準表》，確定該地區(qū)的設(shè)計暴雨量為120mm。 (2)排澇模數(shù)計算 。排澇模數(shù)計算如下： ⑺式中：qw——排澇模數(shù)（m/s/km）；P——設(shè)計暴雨量（mm）,P取120mm；S——設(shè)計排澇歷時內(nèi)的稻田滲漏總量，本項目按4mm計算；EW——設(shè)計排澇歷時內(nèi)田間騰發(fā)總量，E=aEoT（其中E0為同時段的水面蒸發(fā)量，取Eo=4mm/d）。據(jù)當?shù)刭Y料系數(shù)a=，則Ew =4=。t——排水時間，此處取t＝1d。代入?yún)?shù)計算：公式⑦=()/=(m3/s/km2)(3)排澇設(shè)計流量計算 km， km。其相應(yīng)設(shè)計流量計算如下：農(nóng)溝：Q＝qw＝(m/s)農(nóng)灌排兩用渠：Q＝qw＝(m/s)斗灌排兩用渠：Q＝qw＝(m/s)因本項目的灌排兩用渠要滿足灌溉與排水兩種要求，故應(yīng)以其較大流量的要求作為斷面設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)上節(jié)所述，其灌溉要求的流量遠小于其排澇流量。因而應(yīng)以排澇為其設(shè)計流量。(4)排水溝橫斷面設(shè)計排水溝斷面采用明渠均勻流公式進行計算，所有斷面皆為梯形斷面，渠兩側(cè)才用C15砼預(yù)制板，對側(cè)壁采用C15預(yù)制壓條壓頂，C15現(xiàn)澆砼底板。按公式⑤計算。排水溝斷面計算與渠道斷面的設(shè)計方法相似，采用試算法先假定其斷面尺寸，然后進行流量和流速的校核計算，直到所選擇的斷面尺寸符合設(shè)計要求為止，并取其為設(shè)計斷面，其具體的計算過程就不在此詳述。本項目的整修原有溝和整修原有灌排渠的斷面是根據(jù)其現(xiàn)有斷面進行調(diào)整，并確保其整修后的過水斷面不小于原有過水斷面。排水溝設(shè)計成果見表10：表10 排水溝斷面設(shè)計成果表 The design results table of gutter crosssection名 稱類 型斷面類型控制面積設(shè)計流量比降i糙率n底寬水深安全超高溝深占地kmm/smmmmm斗灌排渠矩型農(nóng)溝矩形農(nóng)灌排渠梯形整修原有溝和整修原有灌排渠均在原有斷面的基礎(chǔ)上進行整修，并確保其整修后的過水能力大于原有斷面，因此未進行設(shè)計計算。 其他建筑物水工建筑物工程主要包括：管涵、跌水、水閘等。 管涵設(shè)計本項目設(shè)計溝渠過田間道管涵和溝渠過生產(chǎn)路管涵兩大類。根據(jù)灌排工程布置需要，在斗渠、農(nóng)溝、農(nóng)渠、灌排兩用渠與田間道路交叉處設(shè)置溝渠過田間道管涵；與生產(chǎn)路相交處設(shè)置溝渠過生產(chǎn)路管涵。管涵分為半有壓流和無壓流兩種。本次管涵設(shè)計為半有壓管涵，上游渠道水深與管涵直徑一般大于或等于1，而過路管涵的下游水位又較低，不影響管涵的過水能力，其計算公式如下： Q=μW ⑻式中： Q——設(shè)計管涵的流量（m3/s）； μ——流量系數(shù)，（查《水工設(shè)計手冊》）； W——管嘴過水面積，（面積A=πR2,R為管涵的半徑）； η——修正收縮系數(shù)，（查《水工設(shè)計手冊》）； a——管涵內(nèi)徑（m）； HO——從管涵出口斷面底板起算的上游總水頭； ⑼ v——管前水流速度（m/s）； g——重力加速度（m/s2）； H——管前水深（m）；管涵按上述過程計算，設(shè)計參數(shù)見表11表11 管涵設(shè)計成果表Tab 11 Pipe culvent design result table渠道類型渠道設(shè)計流量涵管內(nèi)徑管前流速管前水深HO涵管設(shè)計流量m3/smm/smmm3/s斗渠斗灌排渠農(nóng)灌排渠渠、農(nóng)渠、農(nóng)溝 管涵與道路相交處，其過水中心線與溝渠過水中心線盡量齊平，并略低于路面，滿足人畜力通行要求。管涵在鋪設(shè)時，首先要滿足渠道過水要求。管涵具體分布及設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸、布置形式、耗材以及斷面形式參見設(shè)計圖冊。 跌水設(shè)計當溝渠通過地面坡度較陡的地方時，為了保持溝渠的設(shè)計縱坡，以保證輸送需要的流量，防止溝渠受到?jīng)_刷，避免大填方和深挖方，增強溝渠的穩(wěn)定性，需將水流的落差集中，并在落差集中的地方修建跌水或陡坡等消能連接建筑物。本項目規(guī)劃溝渠的跌差均不超過2m，在溝渠水流落差集中處，設(shè)置直落式跌水（又稱單級跌水）。(1)跌水口水力計算跌水口斷面形式的確定：考慮到規(guī)劃溝渠的設(shè)計流量和斷面形式以及保證跌水前水面不致過分降落等因素，本設(shè)計選擇施工方便的矩型跌水口。堰前水頭計算：堰前水頭按公式⑨計算：式中：H0——堰上水頭（m）；H——堰前水深（m）；V0——堰前過水斷面上的平均流速（m/s）；g——重力加速度，g=。跌水口寬度計算：根據(jù)設(shè)計流量和堰前水頭，按照下式計算跌水口寬度： ⑽式中：B——跌水口寬度（m）；Q——設(shè)計流量（m3/s）；——側(cè)收縮系數(shù)， =～；m——跌水口流量系數(shù)；(2)消力池水力計算：消力池內(nèi)單寬流量計算：消力池內(nèi)單寬流量計算公式如下：q=Q/B3 ⑾式中：q——消力池內(nèi)的單寬流量（m2/s）；B3——消力池底寬（B3=B+）（m）；躍前水深計算：用試算法計算hC 值，將上面以求得的值代入下式： ⑿式中：P0——跌差（m）；H0————堰上水頭（m）；hC——躍前水深（m）；——流速系數(shù)，取=～；通過多次試算，取使得公式兩端的值最為相近的hC為計算結(jié)果。計算躍后水深，躍后水深的公式為： ⒀式中： ——躍后水深（m）；計算消力池深度：消力池深度估算公式為： ⒁式中：——淹沒安全系數(shù)，～；hs——下游溝渠水深（m）；計算消力池長度，消力池長度由水流跌落時的水平拋射距離和水躍長度所組成，其計算公式為：LK =+{(P0+)H0}+LJ （15）LJ =( hC) （16）式中：LK——消力池長度（m）； LJ—自由水躍長度（m）；項目區(qū)溝渠跌水具體設(shè)計成果見表12：表12 跌水設(shè)計成果表 The design results table of waterfall類型流量消力池底寬消力池長消力池深落差m3mmmm1米跌水2米跌水 節(jié)制閘、進水閘設(shè)計 根據(jù)項目區(qū)渠道灌水要求，在渠道進水口設(shè)進水閘，在渠道向下一級分水處設(shè)節(jié)制閘。整修原有斗灌排渠的進水閘、節(jié)制閘均設(shè)計為螺桿啟閉式閘門，通過人力轉(zhuǎn)動螺盤來調(diào)節(jié)螺桿高度，通過螺桿高度的變化來改變閘門的開合程度以實現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。為降低造價，農(nóng)一級渠道的進水閘、節(jié)制閘均采用C25砼閘，現(xiàn)澆砼閘室。項目區(qū)閘門具體結(jié)構(gòu)、尺寸、分布情況和工程數(shù)量見規(guī)劃設(shè)計圖冊。 渡槽設(shè)計 根據(jù)項目區(qū)溝渠分布情況，需設(shè)置3m跨度的渡槽。渡槽設(shè)計采用簡支梁結(jié)構(gòu)形式，單跨長凈3m，過水斷面為現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形槽，兩側(cè)和底板設(shè)置C25現(xiàn)澆混凝土邊墩。 田間路橋工程設(shè)計 田間道 田間道路共分為三個級別：一級田間道、二級田間道、生產(chǎn)路。根據(jù)《湖南省土地開發(fā)整理工程建設(shè)標準》(試行)確定各級道路結(jié)構(gòu)參數(shù)： 一級田間道：。，原有路基。 二級田間道：包括新修二級田間道Ⅰ、新修二級田間道Ⅱ和整修二級田間道兩種類型。其中，新修二級田間道Ⅰ：，，；新修二級田間道Ⅱ：兩側(cè)設(shè)置漿砌石路肩（，）；整修二級田間道：，，路基為原有道路路基。 生產(chǎn)路 生產(chǎn)路：。， m素土路基，梯形斷面路基。 農(nóng)橋工程設(shè)計 因田間道和生產(chǎn)路跨整修原有溝時，需要設(shè)置農(nóng)機橋。根據(jù)與之對接的道路的不同和跨度的不同可分為三種： 類型一：跨廖家河與田間道連接的雙跨機耕橋，凈跨8 m，單跨4 m，橋面寬3 m，采用C20現(xiàn)澆砼橋墩，橋面板采用C30鋼筋砼現(xiàn)澆，磚砌護欄； 類型二：跨整修原有溝與道路連接的機耕橋，凈跨4 m，橋面寬3 m，，臺帽采用C20鋼筋砼現(xiàn)澆，橋面板采用C25鋼筋砼現(xiàn)澆。 以跨整修原有溝的機耕橋為例進行橋板配筋計算： 橋板配筋計算： 設(shè)計標準：機耕橋設(shè)計標準為汽10，人群荷載：qK==。 設(shè)計已知條件： 估設(shè)截面尺寸bh=4000220mm進行設(shè)計； 人群荷載：qK==； 混凝土自重：gK=26=； 橋的凈跨：ln=4m；邊墩搭接長度：a2=； 橋的動荷載根據(jù)設(shè)計要求為： 汽車10級； 板在二級環(huán)境中配筋要求保護層厚度：a=25mm； 設(shè)計采用的混凝土等級為C25，fc=； 設(shè)計采用鋼筋為Ⅱ級，fy=310N/mm2； 汽車沖擊荷載系數(shù)：μ=； 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0=；永久荷載分項系數(shù)γG=； 可變荷載分項系數(shù)γQ=；結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=； 設(shè)計狀況系數(shù)ψ=，為永久狀況。 設(shè)計彎矩及設(shè)計剪力的計算： g=γGgK==； q=γQ qK==； 橋的計算跨度：l0= ln+a2=； l0=ln=； 取上面兩式計算結(jié)果較小的作為l0計算值 故l0=；根據(jù)荷載的最不利組合分析可知最不利彎矩為：M=γ0ψ[1/8（g+q）l02+1/4（G+Q）l0] (17)式中G、Q分別為集中永久荷載和集中可變荷載；將已知代入(17)式得： M=（kNm）最不利荷載組合時剪力： V=γ0ψ[1/2（g+q）ln+Q] (18)將已知代入(18)式得： V=（kN）配筋計算：截面有效高度h0=ha=180mmM≤1/γdMu=1/γd（fcαsb h02） (19) fcξb h0≤fyAs (20) 式中：Mu——截面極限彎矩值；αs——截面抵抗矩系數(shù)；ξ——相對受壓區(qū)計算高度；As——受拉區(qū)縱向鋼筋截面積。 由(20)式得： αs=（γdM）/（fc b h02） 代入數(shù)據(jù)計算得： αs = 由(19)式得：ξ=1（12αs）1/2 代入數(shù)據(jù)計算得：ξ=≤ξb=說明配筋滿足使用要求，式中ξb為相對受壓區(qū)高度。將ξ代入(20)式得：As= fcξbh0/fy代入數(shù)據(jù)計算得：As=（mm2）ρ＝As/bh0＝＝%ρmin=并在常用的配筋率范圍內(nèi)，估截面尺寸滿足要求。配21Φ20@200(As=6594mm2) ，ρ＝，實際配筋滿足要求。該橋板混凝土自身抗剪：