【正文】 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。 基本參數(shù)有拱跨 L、矢跨比 f/L 和寬跨比 b/L。主拱圈兩拱腳處設(shè)拱 座，連接處設(shè)槽墩，拱座建于堅固的新鮮基巖上，可不考慮拱腳變位對拱圈應(yīng)力的影響。 、主拱圈設(shè)計 主拱圈采用鋼筋混凝土變截面懸鏈線雙肋無鉸拱。槽下兩岸墩間用漿砌石護坡。 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 、支撐結(jié)構(gòu)的形式及尺寸擬定 支撐結(jié)構(gòu)選取空腹排架式拱式渡槽，拱上結(jié)構(gòu)為排架，排架采用等跨間距15m，槽身至于排架頂部，主拱圈采用肋拱。 選配 2φ36 鋼筋 。 η=1+ =， =式中 偏心距； — 構(gòu)件的計算長度； h— 截面的計算高度； 截面的有效高度； B— 構(gòu)件的截面面積； 截面對應(yīng)變截面曲率的影響； 構(gòu)件長細比對截面曲率的影響系數(shù)； N— 截面所受的軸力； 混凝土抗拉強度； 結(jié)構(gòu)系數(shù)， =。 =M/N=，屬于偏心受壓構(gòu)件。鋼筋保護層厚度 c=25mm，預估鋼筋直徑 d=10mm，則有 a=c+d/2=30mm=， h=100mm， =ha=70mm。 、拉桿的配筋計算 跨中彎矩 M= ，軸力 N= kN。最大允許裂縫寬度 {}：短期取 ，長期取 （ mm）。 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。 截面抵抗拒系數(shù) ： === δ=1=＜ =，不會發(fā)生超筋破壞。 、側(cè)墻配筋與抗裂校核 由內(nèi)力計算簡圖得知，側(cè)墻與底板的固結(jié)處彎矩和剪力均達到最大，其值分別為 = ， = kN。最大允許裂縫寬度 {}：短期取 ，長期 取 （ mm）。 =b=％ *3000*164=984 選配 4φ18200（ =1018） == ε=1= ===4419 選配 4φ28+8φ18200（ =4499） ρ ===％ ＞ =％ ，滿足要求。 =M/N=＞ h/2a=64mm，故按大偏心受拉構(gòu)件配筋 ,底板上側(cè)受拉，鋼筋面積為，下側(cè)鋼筋， e=h/2+a=1180100+36=1116mm。 、拉桿 標準值： =2=2**25=設(shè)計值： g==*= kN/m 、側(cè)墻上水壓力（水壓力呈三角分布，滿槽時底端有最大壓力） 標準值： =hb=10**3= kN/m 設(shè)計值： ==*= kN/m 、底板 自重標準值： ==*3*25=15 kN/m 自重設(shè)計值： g==*15= kN/m 、底板上水壓力（ 水壓力呈均勻分布，滿槽時假設(shè)水面與拉桿中心線重合） 標準值： =hb=10**3= kN/m 設(shè)計值： q ==*= kN/m 、人群荷載（人群荷載換算成作用于中心軸線上的集中荷載） 標準值： =2*3=6kN 設(shè)計值： P== 計算簡圖如下： 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 圖 橫向計算簡圖 、橫向結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 圖 M橫向結(jié)構(gòu)彎矩圖（ ） 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 圖 Q橫向結(jié)構(gòu)剪力 圖（ kN） 圖 N橫向結(jié)構(gòu)軸力圖（ kN） 使用力學求解軟件，求的橫向結(jié)構(gòu)內(nèi)力簡圖如上圖（圖 3 3 37），具體內(nèi)力如下： 內(nèi)力計算 桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 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 、配筋計算 、底板配筋與抗裂校核：（按底板中部彎矩配筋） 采用 C25 混凝土，＝ ， Ⅱ 級鋼筋， ==310N/mm2 ， M= ，N= kN。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 、橫向結(jié)構(gòu)計算 本次設(shè)計渡槽設(shè)有拉桿，故按照滿槽水進行計算。 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 。 換算截面對受拉邊緣的彈性抵抗矩； 混凝土軸心抗拉強度標準值； — 截面抵抗矩系數(shù)， =； 以及 換算截面重心軸慣性矩； 換算截面重心軸至受壓邊緣距離； 換算截面 A0對受拉邊緣的彈性抗矩， =； 混凝土標號 C25，鋼筋為 Ⅱ 級鋼筋 ， =*105N/ mm2.=* N/ mm2 == =200*3600+400*3100=1960000 =， b=400， =4000， h=3300， =200（ mm） 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 == = =1/3*400*+1/3*400+1/12*（ 4000400） +（ 4000400） *200* =* ===* 彎矩標準值： 短期組合 ==（ 67++2） */8= =****=3550 ＜ 長期組合 = =*（ 67++2*） */8= =****=2920 ＜ 故均會產(chǎn)生裂縫，繼續(xù)進行裂縫寬度驗算： 受彎構(gòu)件的鋼筋應(yīng)力： = = 式中 分別為由荷載標準值按荷載效應(yīng)短期組合及長期效應(yīng)組 合計算的彎矩。 、抗裂校核 忽略補角的作用，將斷面簡化為如下圖（ ）所示 圖 抗裂計算簡圖 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)變達到混凝土的極限拉伸值，最大拉應(yīng)力達到混凝土抗拉強度。 正截面： 截面抵抗拒系數(shù) ： === δ=1=＜ =，不會發(fā)生 超筋破壞。 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?？v向結(jié)構(gòu)計算可將矩形槽身截面概化為工字型，槽身側(cè)墻為工字梁的腹板，側(cè)墻厚度之和即為腹板厚度， b=2*20=40cm；槽身底板構(gòu)成工字梁的下翼緣（由于簡支梁槽身底板處于受拉區(qū)，故在強度計算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗算中加以考慮）；側(cè)墻加大部分和人行道板構(gòu)成工字梁的上翼緣，翼緣的高度為 h=10+10=20cm，工字梁高為 H=，翼緣的計算寬度等于與腹板厚度即 =40cm。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 三、槽身結(jié)構(gòu)計算 槽身橫斷面圖 槽身縱斷面圖（Ⅰ Ⅰ斷面） 圖 31 槽身結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位： mm） 、荷載計算 縱向計算中的荷載一般按均布荷載考慮，包括槽身重力（拉桿等是少量集中荷載也換算為均布荷載）、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，人群荷 載為可變荷載。 、各類系數(shù)的確定 該渡槽屬于 Ⅲ 級水工建筑物，采用 C25 混凝土， Ⅱ 級鋼筋。 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。為改善橫向受力條件槽頂設(shè)置拉桿，每隔 設(shè)置一根拉桿，于渡槽拉桿上布置人行道，底板寬 1m，高 。 槽身橫斷面最常采用的是矩形和 U 形。 、漸變段布置 進出口漸變段長度計算： 利用經(jīng)驗公式 =C() 式中 C系數(shù)，進口 取 C=；出口取 C=；、渠道及渡槽槽身水面寬度。 、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。 已知：進口漸變段始端斷面 =， =， =；出口漸變段末端斷面 =， =， =；槽身過水斷面 =， =， =。根據(jù)下式確定渡槽進出口高程。 為進口漸變段的平均水力坡降， =（） /(),根據(jù)進口漸變段兩端斷面的 A、 R和 n 值，求出： =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = =1/2*(+)= 則 = 將以上各值代入，可求得： =(1+)()/(2*)+*= 、 槽身段水面降落值： =iL=（ 1/800） *180= 、 出口漸變段水面回升值： =(1)( ()/(2*)* 式中： 為出口漸變段末端渠道斷面平均流速， =； 為出口漸變段局部水頭損失系 數(shù)之和，取漸變段損失系數(shù)為 ，門槽損失系數(shù)為 ， =+=； 為出口漸變段長度， =； 為出口漸變段平均水力坡降 ， =（） /（） ，根據(jù)出口漸變段兩端斷面的 A、白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 二、渡槽的水力計 算 R 和 n 值，求出 =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = =1/2*（ +） = 則 = 可求得 =（ ）（） /（ 2*） *= 、總水頭損失 △ Z=+=+= 求得的 △ Z 值略小于允許水頭損失 [Δ Z]=，滿足設(shè)計要求。 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。 過水斷面面積 A=4*= 濕周 χ=4+2*= 水力半徑 R=A/χ=流量 Q= 計算所得流量稍大于加大流量，故滿足要求，再以 i 和 B 試算通過設(shè)計流量=26 時的槽內(nèi)水深。因槽身長度初擬值為 180m，大于 15 倍渡槽進口前隧洞水深，故可按下式（ 11）驗算槽身過水能力 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 為槽身過水斷面面積（） R為水力半徑（ m）