【正文】 i為槽底比降 n為槽身糙率，鋼筋混凝土槽身可取 n=。 、槽身過水能力計算 首先根據(jù)通過加大流量 = 時槽中為滿水情況擬定 i、 B 和 H 值。按照明渠均勻流計算，根據(jù)公式 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?dāng)嗝婷娣e（） R為水力半徑（ m） i為槽底比降 n為槽身糙率，鋼筋混凝土槽身可取 n=。 流量 （ m3/s） 縱坡 i 底寬 b （ m） 流速 v （ m3/s） 邊坡 糙率 n 水 深 h （ m） Q 設(shè) ＝ 26 1/2500 1:1 1:1 Q 加大 ＝ 1/2500 1:1 1:1 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 一、設(shè)計基本資料 進(jìn)行渡槽總體布置，包括槽身、支撐、基礎(chǔ)等 結(jié) 構(gòu)型式的選擇。 表 12 混凝土特性指標(biāo) ： （單位 N/ mm2） 混凝土強度等級 軸心抗壓 軸心抗拉 彈性模量 Ec 標(biāo)準(zhǔn)值 fck 設(shè)計值 fc 標(biāo)準(zhǔn)值 fck 設(shè)計值 fc C20 104 C25 104 漿砌采用 M15砂漿砌塊石。 鋼筋混凝土重度 r＝ 35KN/ m3。采用 Ⅰ 和 Ⅱ級鋼筋， Ⅰ 級鋼筋強度設(shè)計值 fy=fy’=210N/mm2。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 一、設(shè)計基本資料 表 11 上、下游渠道過水?dāng)嗝嫠σ? 、 建筑材料及安全系數(shù) 該工程主要的建筑材料為水泥、混凝土、鋼筋等。 、上、下游渠道資料 上游渠底高程為 ，下游渠底高程 ， Q 設(shè) ＝ 26m3/s， Q 加大 ＝ m3/s，i＝ 1/800，渡槽上、下游渠道，渠底寬 ，糙率 n＝ 。根據(jù)灌區(qū)新規(guī)劃，新建渡槽設(shè)計流量 =。 、工程 任務(wù)與規(guī)模 新建龍?zhí)稕_渡槽進(jìn)口位于干渠樁號 1+800，出口位于干渠 5+000 處。河床為砂卵石，覆蓋層厚度為 ；兩側(cè)為風(fēng)化的花崗巖，覆蓋層厚較薄。 本地區(qū)最大風(fēng)力為 9 級，相應(yīng)風(fēng)速為 24m/s，基本風(fēng)壓。雨量豐富，多年平均降雨量約1300~1400mm（近年偏?。邓吭谀陜?nèi)分配不均，每年 49 月為主要雨期，降水量占全年降水量的 70%左右。經(jīng)灌區(qū)重新規(guī)劃，將原山谷下的沿山上渠道進(jìn)行截彎取直，在截彎處新建新的龍?zhí)稕_渡槽，其位置見龍?zhí)稕_渡槽總體平面布置圖。 、畢業(yè)設(shè)計的基本要求及本設(shè)計主要內(nèi)容 1）渡槽型式的選擇、工程總體布置及主要尺寸的擬定； 2）渡槽的水力計算并編制相應(yīng)渡槽水力計算軟件一個； 3）渡槽槽身的結(jié)構(gòu)及配筋計算； 4）渡槽排架 (拱圈 )的結(jié)構(gòu)及配筋計算； 5）渡槽的穩(wěn)定計算； 一、設(shè)計基本資料 、工程概況綜合說明 龍?zhí)稕_渡槽位于湖北省浠水縣白蓮河灌區(qū)西干渠上游處，樁號為 1+800，竣工年限在 1961 年 1962 年，經(jīng)過三十多年的運行，該渡槽出現(xiàn)嚴(yán)重的老化問題，加之灌區(qū)面積增加和流量增大，該渡槽已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能擔(dān)負(fù)輸水灌溉的任務(wù)，根據(jù)白蓮河水庫灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃成果 ( 2021 年） (以下簡稱灌區(qū)新規(guī)劃 )，要求重建白蓮河渡槽。早強快干混凝土和鋼纖維混凝土等材料以及新型止水材料的研制應(yīng)用 。過水與承重相結(jié)合的合理結(jié)構(gòu)型式的研究 。材料及施工技白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 引言 術(shù)的改進(jìn)等。 目前 ,渡槽發(fā)展研究的總趨勢是 ,適應(yīng)各種 流量、各種跨度特別是大跨度渡槽結(jié)構(gòu)型式的研究 。在采用裝配式渡槽方面 ,由于吊裝技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn) ,構(gòu)件的單元重量也逐漸增大 ,以適應(yīng)大斷面、大跨度結(jié)構(gòu)的需要。小型殼槽則較多采用鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)以有利于農(nóng)村小型工地的運輸和裝配。其次由于渡槽槽身構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力工藝處理后 ,使渡槽在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了質(zhì)的變化 ,抗裂性、抗震性和剛度大大提高 ,克服了鋼筋混凝土過早出現(xiàn)裂縫的弱點 ,充分發(fā)揮了高強鋼材的潛力 ,渡槽的斷面和變形也相對減少 ,而跨度卻可顯著地增大。 在材料使用上 ,在使用一般鋼筋混凝土的基礎(chǔ)上 ,趨于使用鋼絲網(wǎng)水泥、高標(biāo)號預(yù)應(yīng)力混 凝土 ,鋼材采用高強鋼絲、低合金鋼等。如湖南岳陽地區(qū)的涼清渡槽 ,槽身全長 75. 2 m ,由一跨 50. 4 m 的拱梁組合式結(jié)構(gòu)與兩端各一跨 12. 4 m 的簡支結(jié)構(gòu)組成。 在 支承型式上 ,除梁式渡槽和拱式渡槽外 ,又發(fā)展了一種拱梁組合式 ,拱梁式渡槽是從 20 世紀(jì) 90 年代逐步發(fā)展起來的 ,是在折線拱和桁架梁渡槽的基礎(chǔ)上 ,經(jīng)過研究改進(jìn)發(fā)展起來的一種新型渡槽結(jié)構(gòu)形式。 2021 年完成的廣東東江 —— 深圳供水改造工程在旗嶺、樟洋、金湖的 3 座渡槽上采用了現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土 U 型薄殼槽身 ,為國內(nèi)首創(chuàng)。其中單槽過流量最大的為 1999 年新建的新疆烏倫古河渡槽 ,設(shè)計流量 120 3m / s ,為預(yù)應(yīng)力混凝土矩形槽。鄭國渠的建成 ,使關(guān)中干旱平原成為沃野良田 ,糧食產(chǎn)量大增 ,直接支持了秦國統(tǒng)一六國的戰(zhàn)爭。公元前 246 年 (秦始皇元年 )由韓國水工鄭國主持興建 ,約十年后完工。這說明渡槽在中國已有 2021 年以上的歷史?！薄帮w渠” 即為渡槽 ,建于西漢 ,距今約 2021 年。據(jù) 《水經(jīng) 渡槽在我國已有悠久的歷史。石墻寬 21 m ,高 9 m ,共用了 200 多萬塊石頭。公元前 703 年 ,亞述國王西拿基立(Sennacherib)下令建一條 483 km 長的渡槽引水到國都尼尼微。公元前 29 世紀(jì)前后 ,埃及在尼羅河上建考賽施干砌石壩 ,壩高 15 m,壩長 450m,是文獻(xiàn)記載最早的壩 ,并建渠道和渡槽 ,向孟菲斯城供水。目的在于培養(yǎng)我們了解并初步掌握水利工程的設(shè)計內(nèi)容、方法和步驟，通過設(shè)計，能夠較熟練地運用和鞏固有關(guān)專業(yè)課、專業(yè)基礎(chǔ)課及基礎(chǔ)課所學(xué) 的理論知識，并鍛煉運用所學(xué)理論去解決實際水利工程問題的能力，并提升編寫設(shè)計說明書、進(jìn)行各種計算和繪制水利工程圖的能力。渡槽便是其中一種重要渠系建筑物。 我國幅員遼闊，但水資源十分短缺，且由 于地形和氣候的影響，水資源在時空上分布不均勻，有一半的國土處于缺水或嚴(yán)重缺水狀態(tài)。槽身、排架、拱圈以及基礎(chǔ)采用預(yù)制吊裝形式。本設(shè)計布置等跨的間距為 15m的單排架共 12 跨，與漸變段連接處采用漿砌石槽臺。經(jīng)灌區(qū)重新規(guī)劃，將原山谷下的沿山渠道進(jìn)行截彎取直，在截彎處新建新的龍?zhí)稕_渡槽，工程為 III 等工程，主要建筑物為 3 級。 龍?zhí)稕_渡槽位于湖北省浠水縣白蓮河灌區(qū)西干渠上游處，樁號為 1+800，竣工年限在 1961 年 ~1962 年，經(jīng)過三十多年的運行，該渡槽出現(xiàn)嚴(yán)重的老化問題，加之灌區(qū)面積增加和流量增大，該渡槽已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能擔(dān)負(fù)輸水灌溉的任務(wù)，根據(jù)白蓮河水庫灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃成果 (2021 年），要求重建白蓮河渡槽?？紤]到原渡槽所在渠道位于一較大的沖谷處，該段渠道在山洪期間常受洪水危脅。 新建的渡槽采用矩形拱式渡槽，拱 跨 87m，共兩跨，槽底寬為 ，側(cè)墻高 ，設(shè)有間距為 ，高為 的拉桿，考慮到交通要求，還設(shè)有 1m寬的人行板。排架與地基的連接采用整體基礎(chǔ)。 引 言 、研究背景及意義 渡槽是輸送渠道水流跨越河渠、道路、山?jīng)_、谷口等的架空輸水建筑物，是灌區(qū)水工建筑物中應(yīng)用最廣的交叉建筑物之一，除用于輸送渠水外還可排洪和導(dǎo)流等之用。無論是資源性缺水還是工程性缺水，工程手段作為優(yōu)化配置的方法之一，主要就是在水源處修建取水工程，然后通過輸水工程把水送到不同的用戶，如南水北調(diào)工程、 引灤入津 、 引白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 引言 灤入唐、引黃濟青、引黃入晉 和 東北的北水南調(diào)工程 等等都是如此。 本次畢業(yè)設(shè)計為白蓮河灌區(qū)龍?zhí)稕_輸水渡槽的初步設(shè)計。 、國內(nèi)外關(guān)于渡槽設(shè)計課題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 世界上最早的渡槽誕生于中東和西亞地區(qū)。 公元前 700 余年 ,亞美尼亞已有渡槽。渡槽建在石 墻上 ,跨越澤溫的山谷。渡槽下有 5個小橋拱 ,讓溪水流過。古代 ,人們鑿木為槽用以引水 ,即為最古老的渡槽。渭水注》 :長安城故渠“上承泬水于章門西 ,飛渠引水入城 ,東為倉池 ,池在未央宮西?；蛘f公元前 246 年興建的鄭國渠“絕”諸水即利用了渡槽。我國古代比較著名的渡槽有 :古代陜西關(guān)中地區(qū)大型引涇灌區(qū) — 鄭國渠 ,是中 國古代最宏大的水利工程之一。它位于涇水和渭水的交會處 ,干渠西起涇陽 ,引涇水向東 ,下游入洛水 ,全長 150 余 km ,其間橫穿了好幾道天然河流 ,可能使用了“渡槽”技術(shù)。 我國從 20 世紀(jì) 50 年代開始建造渡槽 ,目前國內(nèi)已建的各類渡槽有很多。單跨跨度最大的為廣西玉林縣萬龍渡槽 ,拱跨長 126 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 引言 m。 根據(jù)目前我國渡槽的發(fā)展?fàn)顩r，渡槽在橫斷面上 ,以 U型和矩形槽應(yīng)用較為廣泛 ,特別是隨著施工方法的改進(jìn) ,如采用預(yù)制吊裝的渡槽 ,越來越廣泛的采用各種更輕、更強、更巧、更薄的結(jié)構(gòu) ,即槽身趨向采用 U 型、半橢圓型、環(huán)型、拋物線形等薄殼結(jié)構(gòu)或薄壁肋箱等。它具有結(jié)構(gòu)輕巧 ,受力狀態(tài)良好 ,外形美觀 ,便于施工 ,安全可靠 ,經(jīng)濟適用等特點。 1990 年建成后投入使用 ,運行狀況良好。采用這種材料后一是降低混凝土槽身的壁厚 ,能使混凝土的壁厚由過去的幾十厘米減為十幾厘米 。 從施工方法角度出發(fā) ,渡槽越來越趨于裝配式 ,由于灌溉及用水事業(yè)的發(fā)展和地形的需要 ,大流量、大跨度的裝配式渡槽逐年增多 ,并且這些大跨度、大流量的渡槽結(jié)構(gòu)多采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和拱架支承 。 從施工工藝方面 ,預(yù)應(yīng)力施工工藝逐漸廣泛地被采用 ,槽身的張拉 ,小型殼槽則采用先張法 ,即在預(yù)制廠內(nèi)固定的臺座上成批張拉高強鋼絲或鋼絞線 ,大型槽身則采用后張法施工 ,以構(gòu)件本身為臺座。如湖北省 1973 年修建的排子河裝配式渡槽 ,采用鋼桁架梁垂直吊升巨型的槽身構(gòu)件 ,起重量達(dá) 200 t ,提升高度達(dá) 50 多 m。應(yīng)用先進(jìn)理論和先進(jìn)手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化設(shè)計 。如斜拉式及懸吊式這類跨越能力最大的渡槽型式的研究 。利用電子計算技術(shù)及先進(jìn)設(shè)計理論優(yōu)選結(jié)構(gòu)型式的研究 。構(gòu)件預(yù)制工廠化及大型機械吊裝等 ,有的已在逐步開展，有的在探索中 ,但是可以預(yù)見 ,渡槽工程在結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計理論、建筑材料以及施工技術(shù)等方面 ,將有一個新的發(fā)展。考慮到原渡槽所在渠道位于一個較大的沖谷處，該段渠道在山洪期間常受洪水災(zāi)害。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計 一、設(shè)計基本資料 、水文氣象 本流域?qū)儆趤喼迻|南季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤，夏季濕度大而炎熱，冬季干燥而寒冷，流域年平均氣溫約 17℃ 左右。 6 月中旬至 7 月中旬是梅雨季節(jié)，梅雨時期雨強大、歷時長，籠罩面積寬廣，往往有內(nèi)澇發(fā)生。 、工程地質(zhì) 新建龍?zhí)稕_渡槽處地形高差（最低與最高）近 30m，兩側(cè)崇山坡預(yù)計變蓋厚度 5m10m，特別是出口斜坡地段，出露的巖層有黑去斜長片麻巖、角閃片麻巖（小河床內(nèi)可見），一般基巖致密堅硬是建水工建筑物較好基礎(chǔ)。渡槽軸線的右端有一平臺，高程在 ，粘土厚度為 。新建渡槽對原干渠 樁號 1+8001+500 段 進(jìn)行了截彎取直，使原來沖谷下的渠道不再承擔(dān)輸水任務(wù)。 新建渡槽仍采用鋼筋混凝土矩形簡支梁式渡槽，支承采用排架型式。內(nèi)、外邊坡分別為1:1 和 1:1，該渡槽規(guī)劃 時允許水頭損失為 ?；炷林囟?rc＝ 24KN / m3，溫度膨脹系數(shù) dc＝ 10－ 5/℃ ,混凝土其他特性性能 指標(biāo)見表 1－ 2。 強度模量 Es＝ 105N/ mm2, Ⅱ級鋼筋強度設(shè)計值 fy=fy’=310N/mm2,強度模量 Es＝ 105N/mm2。構(gòu)件裂縫寬度允許值，短期組合 [Wmax]＝，長期組合 [Wmin]＝ 。 、 設(shè)計要求 按初步設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，局部可深入考慮。 水力計算 槽身設(shè)計 支承 結(jié) 構(gòu)設(shè)計 基礎(chǔ)設(shè)計 、畢業(yè)設(shè)計參考書目 灌區(qū)水工建筑物叢書《渡槽》，水利水電出版社； 河海大學(xué)等《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》，中國水利水電出版社； 清華大學(xué)出版《結(jié)構(gòu)力學(xué)》； 《水工鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ DL/T 50571996）； 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（ GBJ789）； 6 、《 水 工 建 筑 物 荷 載 設(shè) 計 規(guī) 范 》（ DL50771997 ） 二、渡槽的水力計算 、渠道斷面的水力計算 進(jìn)出口渠道斷面取 m=1， B=， i=1/2500， n=。