【正文】 （二） 側(cè)墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算 由于側(cè)墻的受力為不均勻荷載，無法查表計(jì)算，故按最大值的勻布荷載進(jìn)行配筋，其結(jié)果更安全。 （ 2） 長跨方向：鋼筋位于短跨方向配置的鋼筋的內(nèi)側(cè)， 故 a=49mm，則 板的有效高度為 h0=ha=20049=151mm， fy=210N/mm2， 正彎矩 My=， 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 622020m in02m in 01. 2 2. 16 7 1012 .5 10 00 15 11 1 2 1 1 2 0. 00 9 0. 00 912 .5 0. 00 9 10 00 15 181 .3 ( )2100. 05 4 0. 15 %10 00 15 10. 15 % 10 00 15 1 22 6. 5 ( )dyscscSyssMf bhf bhA m mfAbhA bh m m??????????? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? 選 φ 8/10＠ 250， AS=258mm2。 各彎矩值可按下式計(jì)算 彎矩 =系數(shù) plx2 （ 4— 11） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 式中 lx—— 短邊邊長。 （一） 底板的結(jié)構(gòu)計(jì)算 q2= 103 +25 103 =（ kN/m） 短長邊之比 l1/l2=247。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 q 1l 1= 2 l 1=q 1=h= q 2l 1l 2l1=h=q 2 （ a） （ b） （ c） 圖 4— 3 槽身橫向計(jì)算計(jì)算簡圖 側(cè)墻與底板均按四邊固定支承板設(shè)計(jì)，計(jì)算條件為滿槽水。 Δ Q在截面上的分布沿高度呈拋物線形，方向向上，它絕大部分分布在兩邊的側(cè)墻截面上。 三、 槽身橫向內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算 由于在設(shè)計(jì)中選用了有拉桿加肋的矩形槽，所以橫向計(jì)算時沿槽長取肋間距長度上的槽身進(jìn)行分析。 （五） 斜截面抗剪計(jì)算 支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值 V=Qmax=（ kN） 截面有效高度 hw=h0=4172mm ，由于 h0/b=4172/400 ＞ ，00 . 2 0 . 2 2 5 4 0 0 4 1 7 2 8 3 4 41 . 2 2 3 2 5 . 8 5 7 2 7 9 1 . 0 ( )cdf b h k NV k N? ? ? ? ? ?? ? ? ? 故截面尺寸滿足抗剪要求。 由 bf/b＞ 2， hf/h＜ ，查得γ m=，在γ m 值附表中指出，根 據(jù) h 值的不同應(yīng)對γ m 值進(jìn)行修正。 混凝土的標(biāo)號為 C55，鋼筋為Ⅱ級鋼，則 Ec= 104N/mm2， Es= 105N/mm2。 根據(jù)計(jì)算簡圖和截面內(nèi)力的平衡條件，并滿足承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算要求可得兩個基本設(shè)計(jì)公式： )]2([11 0 xhbxfMM cdud ??? ?? （ 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)γ 0 及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ在內(nèi)； Mu—— 截面極限彎矩值； γ d———— 結(jié)構(gòu)系數(shù)，γ d=； 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 α s=ξ（ ） ，則有 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 )(1 20bhfM scd ??? （ 4— 3） fcξ bh0=fyAs （ 4— 4） ξ≤ξ b （ 4— 5） ρ≤ρ min （ 4— 6） 根據(jù)以上各式，計(jì)算側(cè)墻的鋼筋面積如下： 20bhf Mcds ?? ?= 6 1025 400 4172??= 1 1 2 0 . 0 7 0 0 . 5 4 4sb? ? ?? ? ? ? ? ? 20 2 5 0 . 0 7 0 4 0 0 4 1 7 2 9 4 2 0 . 6 (310csyf b hA m mf ? ? ?? ? ? ） 0 009 4 2 0 .6 0 .5 64 0 0 4 1 7 2sAbh? ? ? ??＞ ρ min=% 選 4φ 36+4φ 40 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 ft。 不考慮底板與牛腿的抗彎作用，將渡槽簡化為由兩邊側(cè)墻組成的矩形截面。 g1k= =（ kN/m） 水重 標(biāo)準(zhǔn)值 g2k=γ 0ψγ [ 2] =（ kN/m） 設(shè)計(jì)值 g2=γ G。其中槽身自重、水重為永久荷載 ,而人群荷載為可變荷載。 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，所以渡槽的安全級別Ⅱ級，則安全系數(shù)為γ 0=，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)γ G=，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)γQ=，結(jié)構(gòu)系數(shù)為γ d=。 進(jìn)口渠道斷面 出口渠道斷面 進(jìn)出口渠道斷面圖 單位： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 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，對于梁式渡槽的槽身，跨寬比一般都大于 ，跨高比也比較大，故可以按梁理論計(jì)算。 出口段的水面降落值Δ Z3可用下式近似計(jì)算，即 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ⊿ Z3=（ 1ξ 2）gvv2222? （ 3— 3） 式中 ξ 2—— 出口段的水頭損失。 渡槽內(nèi)的流速為 v=40 /( )??。所以上游渠道的水流速度為 v1=bhmQ )11( 2??=240(1 1 1 .7 5 ) 4 3 .7 4 4 ?? ? ? ?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==。 根據(jù)渠道的試算公式如下： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 h=[imhb bhmQn 3/53/22)( )12( ? ??]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； 其他符號的意義與前相同。因?yàn)椴凵砜缍容^大，宜采用較大的寬深比值 B0/H0值取 ，經(jīng)試算，得 B0=， H0=， h0=，所以通過設(shè)計(jì)流量時，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=。根據(jù)計(jì)算書中的計(jì)算可得 B0=， H0=。 （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)采用長扭曲面使渠道與渡槽連接。綜合考慮 以上 各方面因素 的同時結(jié)合許營段的具體情況 ， 確定槽址于地形圖上。渡槽的選址應(yīng)注意： 槽身長度短、基礎(chǔ)低，降低功工程造價 ； 軸線短、順直、進(jìn)出口 避免急轉(zhuǎn)彎，布置在挖方處 ； 渡槽軸線盡量和河道正交 ； 少占耕地、少拆民房 ；盡可能的減少和改善對環(huán)境的影響。 綜上所述，根據(jù)許營段的地質(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)。雙排架是由兩個單排架，中間以橫梁連接而成，屬空間結(jié)構(gòu)受力較復(fù)雜。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足，排架有單排架、雙排架和 A 字 形 排 架 三 種 形 式 （ 如 圖 2 — 3 ）。雙工字形施工方便，對 y 軸的慣性矩大，故邊緣應(yīng)力較小，但水流條件差，動水壓力大?？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（如圖 ） 。根據(jù)許營段的地形情況本 設(shè)計(jì)不采用拱式支承，在主河漕部分由于有過水要求采用墩式支承，灘地部分采用排架支承。 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型。矩形槽身施工方便，耐久性、抗凍性好，結(jié)構(gòu)簡單特別時適用于有通航要求的中型渡槽 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 矩形槽身 U形 槽身 多側(cè)墻槽身圖21 槽 身斷面的型式 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。 大流量的鋼筋混凝土梁式渡槽槽身多采用矩形斷面，對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。 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）。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。許營渡槽所處地段風(fēng)化嚴(yán)重，易淤積，地形復(fù)雜，完工后的虹吸管穩(wěn)定性差，地下溶蝕洞穴較多，采用此方案水量損失嚴(yán)重，大大降低了該工程的經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)合以上原因排除倒虹吸方案。因以上原因排除繞山渠道方案。根據(jù)本設(shè)計(jì)所給的地形地質(zhì)資料，修建繞山渠道露于地面便于維護(hù)管理，但由于要繞過地形起伏較大處，故渠線過長，該地段風(fēng)化嚴(yán)重，增加了工期的不確定性。 繞山渠道，渠道選線一般要求在滿足輸水任務(wù)的前提下，盡量使工程量小且造價低。 （ 6）跨越建筑物不考慮交通要求和無通航要求，若采用渡槽方案只設(shè)人行便道即可。 （ 4）根據(jù)洛陽地區(qū)地震局提供的有關(guān)資料，陸渾灌區(qū)的主要建筑物設(shè)計(jì)烈度定為8o 。 （ 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，詳見表 和示意圖。 最大風(fēng)速為 18m／ s,最大凍土深度 。作物生長期長出現(xiàn)嚴(yán)重干旱缺水的情況。該層上面覆蓋厚 1m 左右的鈣質(zhì)結(jié)核含土層，（樁號 0+440～ 0+706）。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 20%以上，具有塑性，可以搓成細(xì)條。有粘性的局部夾砂卵石透鏡體厚 ～ 15m,自上而下逐漸密實(shí)。其表層為黃色中粉質(zhì)壤 土，下部為 23Q 黃色中粉質(zhì)壤土含結(jié)核，粘粒含量 20%左右。表面段出有斷續(xù)相間的滲水，說明砂質(zhì)粘土有隔水性能，礫巖表面覆蓋有 2m 左右的黃色粉質(zhì)壤土。表面風(fēng)化嚴(yán)重，凸凹不平，肉眼可見溶蝕的洞穴，直徑大小不一，小者１ m 左右，大的在 10m 以上，洞內(nèi)均有滲水現(xiàn)象。 （ 2）地質(zhì) 東一干渠規(guī) 劃路線從樁號 30+～ 31+（位于許營附近），該段是橫跨伊河上的一條支流。在龍門以東偃師、鞏縣的半山區(qū)和丘陵區(qū)水文地質(zhì)較差，缺乏地下水源。 二、 設(shè)計(jì)資料與數(shù)據(jù) （一） 地形地質(zhì)情況 （ 1）地形 陸渾灌區(qū)處于伏牛山北麓，嵩山和熊耳山后谷底一帶，地形復(fù)雜。需要凈工日（包括民工和技工） 2475 萬個，基本建設(shè)投資 6180 萬元。共有各種建筑物 566座，其中隧洞 24 座，累計(jì)長度 km17 ；渡槽 21座，累計(jì)長度 km62 ，橋 234 座， （包括公路橋 41座，生產(chǎn)橋 120座，人行橋 25 座，排洪橋 48 座），還有退水閘與節(jié)制閘 32 座，涵洞（管）139座，流槽 6 座，跨渠渡槽 26 座，支斗渠引