【正文】 得出渠道進(jìn)出口尺 寸試算如下表（ 21）： 表 21 渠道進(jìn)出口水力試算表 B H A χ i n Q 故得出，設(shè)計(jì)流量 =26 時(shí)，進(jìn)口渠道水深為 ，流速為 ，加大流量 =,時(shí)，進(jìn)口渠道水深為 ，流速為 。 可計(jì)算出上下游渠道的水面線高程級(jí)總允許水頭損失 [Δ Z]： =+=+= =+=+= [Δ Z]= 初步 選定槽底縱坡 i=1/800。 經(jīng)試算，選取槽身凈寬 B=，通過加大流 量時(shí)槽內(nèi)水深 H=，槽壁糙率 n=。設(shè) h=，則 過水?dāng)嗝婷娣e A=4*= 濕周 χ=4+2*= 水 力半徑 R=A/χ=流量 Q= 所得流量 Q 稍大于設(shè)計(jì)流量，可以滿足要求。 、 進(jìn)口漸變段水面降落值： =(1+)()/2g+* 式中： v為槽身流速， v=； 為進(jìn)口段漸變始端斷面平均流速， =； 為進(jìn)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 +=； 為進(jìn)口漸變段長(zhǎng)度， 取 =。 、進(jìn)、出口高程的確定： 上下游渠道的渠底高程分別為： =， = 上下游渠道水面高程為： =+=， = m 通過設(shè)計(jì)流量時(shí)水深 =；槽內(nèi)水深 h=，進(jìn)口漸變段水面降落=，槽身延程水面降落 =，出口漸變段水面回升 =；下游渠道水深 =。 進(jìn)口槽底高程 =+h =+= 進(jìn)口槽底抬高 ==h == 出口槽底高程 ==iL == 出口渠底降低 =h == 出口渠底高程 = == 、通過設(shè) 計(jì)流量時(shí)的水面銜接情況檢查 和超高檢查 按槽身通過設(shè)計(jì)流量 =26 計(jì)算。 、 進(jìn)口水面銜接檢查 =1/2*（ +） = 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 二、渡槽的水力計(jì) 算 =1/2*（ +） = =1/2*(+)= 則 = 將以上各值代入，可求得： =(1+)()/(2*)+*= 按通過加大流量時(shí)確定的進(jìn)出口槽底高程，計(jì)算此時(shí)上游渠道出口與槽身進(jìn)口的水位差： =（ +） （ +） = 即＜（差值為 ） ，進(jìn)口發(fā)生落水現(xiàn)象。 、復(fù)核水面超高 h/12+5=242/12=(cm)＜ 279242=37（ cm）故滿足要求 。 =()=； =()= 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 二、渡槽的水力計(jì) 算 圖 21 槽身水力計(jì)算簡(jiǎn)圖 三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算 、縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算 、槽身剖面形式及尺寸擬定 參考已建工程，初定槽身結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 所示，渡槽長(zhǎng) 180m，每跨長(zhǎng)度選定 15m，共 12 跨，支撐結(jié)構(gòu)選取排架形式，每節(jié)槽身由兩個(gè)排架支撐，故等同于簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。本次設(shè)計(jì)選擇 矩形渡槽斷面，渡槽無通航要求。側(cè)墻厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式t/=1/121/16，取側(cè)墻厚度 t=20cm，側(cè)墻高為 =，底板地面高于側(cè)墻底緣，以減少底板的拉應(yīng)力，底板厚度為 20cm，側(cè)墻和底板的連接處加設(shè)角度為的貼白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算 角。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖 31 所示。結(jié)構(gòu)重要系數(shù)=，設(shè)計(jì)狀況系數(shù) ψ=，承載能力極限狀態(tài)使得機(jī)構(gòu)系數(shù) =，永久荷載分項(xiàng)系數(shù) =，可變荷載分項(xiàng)系數(shù) =。 、永久荷載設(shè)計(jì)值： 永久荷載設(shè)計(jì)值 =永久荷載分項(xiàng)系數(shù) 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值（其中＝ ） （ 1）自重： 槽身斷面面積 = 槽身自重標(biāo)準(zhǔn)值 =*25=67 槽身自重設(shè)計(jì)值 =*=67*= （ 2）水重： 過水?dāng)嗝婷娣e =； = 設(shè)計(jì)水深時(shí)值水重標(biāo)準(zhǔn)值（ h=） =*10= 設(shè)計(jì)水深時(shí)值水重設(shè)計(jì)值（ h=） =*= 加大水深時(shí)值水重標(biāo)準(zhǔn)值（ h=） =*10= 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算 加大水深時(shí)值水重設(shè)計(jì)值（ h=） =*= （按加大流量時(shí)進(jìn)行計(jì)算） 、 可變荷載設(shè)計(jì)值： 可變荷載設(shè)計(jì)值 =可變荷載分項(xiàng)系數(shù) 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（其中＝ ） 人群荷載： 人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值 =*=2 人群荷載設(shè)計(jì)值 =2*= 、縱向內(nèi)力計(jì)算 如圖所示單跨長(zhǎng)度 15m，槽身每邊支座寬 50cm，取計(jì)算跨度 l==*（ 151） =，槽身寬度 B=4m，寬跨比 l/B=，因此可按梁法 計(jì)算槽身內(nèi)力。考慮到側(cè)墻頂部和人行道寬度擴(kuò)大較小，可近似的將側(cè)墻看作矩形截面，故計(jì)算簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化為 3300*400mm的矩形截面（如圖 所示）。 渡槽處于露天（二類環(huán)境類別），根據(jù)規(guī)范差得取混凝土保護(hù)層厚度c=35mm，預(yù)估鋼筋直徑 d=20mm，鋼筋兩排布置，所以鋼筋合理作用點(diǎn)到梁受拉邊緣的距離 a=c+d=35+20=55mm，截面有效高度為 =330055=3245mm。 縱向受力鋼筋面積： =δb=**400*3245= 配筋率： ρ===％＞ =％ 選配鋼筋 6φ25+6φ28,=6640 斜截面： 已求得 = kN， =（ ） =* kN＞ 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算 故按構(gòu)造要求，在兩側(cè)布置 Φ8500 的雙肢箍筋。 混凝土構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算公式如下： ≤ ≤ 式中 混凝土拉應(yīng)力的 極限系數(shù)，對(duì)荷載效應(yīng)的短期組合 =；對(duì)荷載效應(yīng)的長(zhǎng)期組合 =。 == == N/ 受拉鋼筋有效配筋率 : === 最大裂縫開展寬度： =（ 3c+） =（ 3c+） 式中 為構(gòu)件受力特征系數(shù)，本構(gòu)件取 =； — 為鋼筋表面形狀系數(shù)， =； — 為荷載長(zhǎng)期作用影響系數(shù)，對(duì)短期荷載組合 =，對(duì)長(zhǎng)期荷載組合 =。 短期荷載組合： =***（ 3*35+） =＜ 長(zhǎng)期荷載組合： =***（ 3*35+） =＜ 故縱向抗裂滿足要求。 、荷載計(jì)算 延槽長(zhǎng)方向取 1/5 跨度即 3m寬為橫向計(jì)算單元，側(cè)墻于橫斷面剛性連接，拉桿 與側(cè)墻固定連接，每個(gè)計(jì)算單元含拉桿 2 根。鋼筋保護(hù)層厚度 c=30mm，預(yù)估鋼筋直徑 d=12mm，則有a=c+d/2=36mm=， h=200mm， =ha=164mm。 == = 由上式得 =＜ 0，說明要按最小配筋率配筋。 裂縫寬度驗(yàn)算：驗(yàn)算跨中截面的裂縫，先考慮短期組合，近似取短期組合彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 =M/=，則有 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算 鋼筋應(yīng)力： ===有效配筋率計(jì)算： === 為構(gòu)件受力特征系數(shù)，本構(gòu)件取 =；為鋼筋表面形狀系數(shù)， =；為荷載長(zhǎng)期作用影響系數(shù)，對(duì)短期荷載組合 =，對(duì)長(zhǎng)期荷載組合 =。 =（ 3c+） =***（ 3*30+*） =＜ ，故抗裂符合設(shè)計(jì)要求。 彎矩設(shè)計(jì)值 M=Ψ= 剪力設(shè)計(jì)值 Q=Ψ= kN 正截面：鋼筋保護(hù)層厚度 c=30mm，預(yù)估鋼筋直徑 d=12mm，則有a=c+d/2=36mm。 縱向受力鋼筋面積： =δb=**3000*164=3852 配筋率： ρ===％＞ =％ ，滿足要求。 側(cè)墻的抗裂校核： 驗(yàn)算貼腳頂端處截面的裂縫，先考慮短期組合，由于只有活載，則 =M/= ， M 為貼腳處的彎矩設(shè)計(jì)值，可近似假設(shè)彎矩為線性分布按比例求出，則有 鋼筋應(yīng)力： 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算 ===有效配筋率計(jì)算： === 為構(gòu)件受力特征系數(shù)，本構(gòu)件取 =；為鋼筋表面形狀系數(shù)， =；為荷載長(zhǎng)期作用影響系數(shù)，對(duì)短期荷載組合 =，對(duì)長(zhǎng)期荷載組合 =。 =（ 3c+） =***（ 3*30+*） =＜ ，故抗裂符合設(shè)計(jì)要求。拉桿所承受的剪力很小，可不進(jìn)行斜截面強(qiáng)度計(jì)算。 =l=3600mm。 考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)繞曲對(duì)軸向力偏心距的影響，應(yīng)將軸向力對(duì)截面偏心距乘以偏心距增大系數(shù) ε。 經(jīng)計(jì)算得： ==，則取 =； =*3600/100=； 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算 ε=1+=； ε=*1500=1550＞ = 屬于大偏心受壓構(gòu)件，配置對(duì)稱鋼筋，可得： ===； x==*70=＜ 2=60mm ==， 式中 =ηh/2+=155050+30=1530mm ===4060，由于計(jì)算單元寬 b=3m，含拉桿兩根，故每根鋼筋面積為==4190/2=2030。 配筋率： ρ=== ％＞ = ％ ， 滿 足 要 求 。上下游漸變段各取 8m與梯形混凝土渠道連接，渡槽全長(zhǎng) 180m，拱墩臺(tái)及排架基礎(chǔ)墩均采用漿砌石重力墩?；炷翉?qiáng)度等級(jí) C25。拱上布置排架，排架間距15m，并在排架所在截面于兩肋間設(shè)置橫系梁?；炷翉?qiáng)度等級(jí) C25。 （ 1） 拱跨 L 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取計(jì)算跨度 L=87m，共兩跨。 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、拱軸系數(shù) m的確定及拱圈幾何特性計(jì)算 主拱圈采用等寬度變厚度矩形截面肋拱，擬定肋寬 =1m、拱頂寬度 =1m、厚度變化系數(shù) n=。初步選取拱軸系數(shù) m=，將半跨拱肋等分為 12 段，根據(jù)《渡槽》書后附錄懸鏈線無鉸拱計(jì)算用表，計(jì)算出拱軸線的縱坐標(biāo)及拱軸任一點(diǎn)處切線水平傾角的正切，根據(jù)式（ 41）計(jì)算各截面的拱厚 d，進(jìn)而計(jì)算各項(xiàng)幾何數(shù)據(jù)，由式（ 42）、（ 43）計(jì)算拱圈內(nèi)、外緣坐標(biāo)、計(jì)算結(jié)果見表 41，具體尺寸布置見圖 45 d= （ 41） 式中 為拱頂?shù)暮穸龋? ξ— 為表示拱截面位置的拱軸橫坐標(biāo)無量綱參變量； n— 為拱圈截面 慣性矩變化系數(shù)，此處 n=； （ 42） （ 43） 表 41 拱圈幾何特性計(jì)算表 (1) 截面號(hào) 0拱頂 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12拱頂 (2) X 29 0 (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) d (頂厚 ) (12) A=b*d (13) = (14) J= (15) (16) 白蓮河龍?zhí)稕_（拱式）渡槽設(shè)計(jì) 四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (17) =(2)(16) (18) =(4)+(15) (19) =(2)+(16) (20) =(4)(15) 、拱上排架設(shè)計(jì) 在已求出槽身底部高程的條件下，按照拱上排架布置方案，可定出排架底部高程并求得每個(gè)排架的高度 H，進(jìn)一步計(jì)算設(shè)計(jì)條件下通過排架立柱傳給拱肋的鉛直荷載。 、排架底部高程及高度 H（ m） 截面號(hào) 0 1 2 3 4 5 6 H 截面 號(hào) 7 8 9 10 11 12 H 、排架形式及尺寸的選擇 以 0 號(hào)排架為例，采用 C25 混凝土， H=， B=，排架短邊 =，長(zhǎng)邊 =，排架截面每