【正文】 單排架的腳放寬，頂端連在一起而成的，其穩(wěn)定性好，適應(yīng)高度較大，但造價(jià)較高，施工較復(fù)雜。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第三章 渡槽總體布置和縱剖面設(shè)計(jì) 一、 渡槽的總體布置 渡槽的總體布置主要包括渡槽的選址。 在選擇槽址時(shí)，除應(yīng)滿足以上總體布置的要求外，還應(yīng)考慮槽址附近是否有寬敞、平坦的施工場(chǎng)地，同時(shí)應(yīng)滿足槽下的交通要求。 二、 渡槽的縱剖面設(shè)計(jì) 渡槽的縱剖面設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定進(jìn)出口段的連接形式，根據(jù)設(shè)計(jì)流量及水流通過(guò)的允許水頭損失值選擇適當(dāng)?shù)亩刹劭v坡和斷面，并擬訂出渡槽進(jìn)出口高程。 （二） 渡槽的水力計(jì)算 (1)擬定槽身的縱坡 i、凈寬 B0 和凈深 H0 渡槽的縱坡取為 i=1/1 渡槽的允許水頭損失 [⊿ Z] =，扣除進(jìn)出口水頭損失后余下的約 ，槽身總長(zhǎng)度 L=686m，初選槽底縱坡 i=1/1 (2)渡槽的進(jìn)出口高程計(jì)算 進(jìn)口段的布置形式較復(fù)雜，本設(shè)計(jì)選用長(zhǎng)扭曲面，則進(jìn)口段水面降落 ⊿ Z1=（ 1+ξ 1）gvv 2212?? （ 3— 1） 式中 v v—— 分別為上游渠道及渡槽內(nèi)的平均流 速； ξ 1—— 進(jìn)口段的水頭損失系數(shù)。 8 35 0 17HH 1 V1y1v 1/2g2z 1v 2z 2v 2y2z 2H 2 圖 3— 1 渡槽水力計(jì)算圖 已知上游渠道的水力參數(shù)， Q=40m3/S， n=， m=， b=， i=1/1200，上游渠道的正常水深 h1==。所以下游渠道的水流速度為v2=。 取 ξ 1=，則根據(jù)式（ 1— 4）可得 ⊿ Z1=（ 1+） ?? ? =（ m） 槽身段的水面降落 Δ Z2=iL=1/1250 686?? （ 3— 2） 式中 L—— 槽身段的長(zhǎng)度。 取ξ 2=，則根據(jù)式（ 1— 7）可得 ⊿ Z3=（ m） 通過(guò)渡槽的總水頭損失Δ Z 可按下式計(jì)算，即 ⊿ Z=⊿ Z1+⊿ Z2⊿ Z3 （ 3— 4） 則 ⊿ Z=+=（ m） 根據(jù)圖 3— 1 所示條件可確定出以下各值（符號(hào)意義見圖 3— 1）： 進(jìn)口槽底高程 ▽ 1=▽ 上 +H1⊿ Z1H =（ m） 進(jìn)口槽底抬高 y1=▽ 1▽ 3=（ m） 出口槽底高程 ▽ 2=▽ 1iL=（ m） 出口渠底降落 y2= hs ⊿ Z3 –H== 出口渠底高程 ▽ 下 =▽ 2–y2== 驗(yàn)證： ▽ 上 – ▽ 下 == 計(jì)算無(wú)誤， 滿足要求。 槽身縱向一般按滿槽水，即水深與拉桿下緣齊平的情況設(shè)計(jì)。 縱向計(jì)算中的荷載一般按勻布荷載考慮，包括槽身重力（拉桿等小量集中荷載也換算為勻布的）、槽中水體的重力及人群荷載。 槽身自重標(biāo)準(zhǔn)值 g1k=γ 0ψγ V1=25 [ + 2+ 2+ 3+河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 + 2 + 7 0 . 2 4 . 1 6 5 0 . 2 3 . 6 5 2 2 0 . 1 4 . 0 5 21 7 . 5? ? ? ? ? ?] =（ kN/m） 設(shè)計(jì)值 g1=γ G。 g2k= =（ kN/m） 人群荷標(biāo)準(zhǔn)值 qk= [? ? ??]=（ kN/m） 設(shè)計(jì)值 q= =（ kN/m） （二） 內(nèi)力計(jì)算 梁式渡槽的單跨長(zhǎng) l=，槽高 H=，則 跨高比 l/H=≥ 故可按梁理論計(jì)算，沿渡槽水流方向按簡(jiǎn)支或雙懸臂梁計(jì)算應(yīng)力及內(nèi)力 ： l=50l 0 =175 0l=50 圖 4— 2 槽身縱向計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位： cm） 計(jì)算長(zhǎng)度 l=l032l= 32 =（ m） 跨中彎矩設(shè)計(jì)值為 M=γ 0ψ 81 （ g1+g1+q） l2 = 81 =（ kN/m） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 跨端剪力設(shè)計(jì)值 Qmax=γψ 21 （ q+g1+g2） l = 21 =（ kN） （三） 正截面的配筋計(jì)算 對(duì)于簡(jiǎn)支梁式槽身的跨中部分底板處于受拉區(qū)，故在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗(yàn)算中，只要底板與側(cè)墻的接合能保證整 體受力，就必須按翼緣寬度的規(guī)定計(jì)入部分或全部底板的作用。渡槽處于露天（二類環(huán)境條件），則根據(jù)規(guī)范查得混凝土保護(hù)層厚 c=35mm，排兩排鋼筋，所以受 拉 鋼 筋 合 力 點(diǎn) 至 截 面 受 拉 邊 緣 的 距 離 a=80mm ， 則 截 面 的 有 效 高 度h0=ha=425280=4172mm。 鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算公式如下： Ms≤γ mα ctftkW0 （ 4— 7） ML≤γ Mα ctftkW0 （ 4— 8） 式中 α ct—— 混凝土拉應(yīng)力極限系數(shù)，對(duì)荷載效應(yīng)的短期組合α ct 取為 ；對(duì)荷載效應(yīng)的長(zhǎng)期組合，α ct取為 ； W0—— 換算截面 A0對(duì)受拉邊緣的彈性抵抗距； y0—— 換算截面重心軸至受壓邊緣的距離； I0—— 換算截面對(duì)其重心軸的慣性距； ftk—— 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 故 0A ( ) Ebh bf b hf AS?? ? ? ? = 4 0 0 4 2 5 2 ( 4 5 6 5 4 0 0 ) 2 0 0 ( 2 . 0 1 0 3 . 5 5 ) 9 0 9 9? ? ? ? ? ? ? ? =（ 2mm ） 0002( ) ( )22400 425 2 200 20( 456 5 400 ) 200 ( 425 2 ) 909 9 417 22 2 5( )ff f E shbhb b h h A hyAmm?? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ???33300 200 0 0333212 4( ) ( ) ( )()3 3 3400 286 1 456 5 ( 425 2 286 1 )33( 456 5 400 ) ( 425 2 286 1 200 ) 20909 9 ( 417 2 286 1 )3 6 10 ( )f f fEsb h y b b h y hbyI A h ymm?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ??? 根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，選取γ m 值。 3 0 0 3 0 0( 0 . 7 ) 1 . 4 0 ( 0 . 7 ) 1 . 4 0 1 . 1 23000m h? ? ? ? ? ? ? ? 短期組合的跨中彎矩值 )8181( 20200 lqlgM kks ?? ? = 81 （ ++） =（ ） 0001 . 1 2 0 . 8 5 2 . 8 5 9 4 3 6 . 2 ( . )m c t t kIf W k N mhy?? ? ? ? ? ??＞ Ms 長(zhǎng)期組合的跨中彎矩值（人群荷載的準(zhǔn)永久系數(shù)ρ =0） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 )81( 200 lgM kl ?? ＝ 81 （ +） 2 =（ ） 120 56 2 5 93 06 ( . )42 52 28 61m c t tkf W k N m?? ?? ? ? ? ??＞ Ml 綜合上述計(jì)算可知，槽身縱向符合抗裂要求。 混凝土截面受剪承載力 00. 07 0. 07 25 40 0 41 72 29 20 .4 ( )ccV f bh k N? ? ? ? ? ?＞ dN? 因此， 無(wú) 需配箍筋。作用于單位長(zhǎng)脫離體上的荷載除 q（自重力加水的重力）外，兩側(cè)還有剪力 Q1及 Q2，其差值 Δ Q與荷載 q維持平衡。工程設(shè)計(jì)中一般不考慮底板截面上的剪力。 圖 4— 2 中 l1為肋間距， q1為作用于側(cè)墻底部的水壓力 ， q2為底板的重力與按滿槽水計(jì)算的槽內(nèi)水壓力之和，根 據(jù)圖 2— 4 所示條件可得 hq ??1 （ 4— 9） ??? hhq ??2 （ 4— 10） 以上各式中 γ —— 水的重度； γ h—— 鋼筋混凝土的重度 ； δ —— 底板厚度。 = 查表 [1]，按直線插值 α x=， α y=，α x0=， α 0y= 其中 α x、α y—— 分別為平行于短邊和長(zhǎng)邊方向板中心點(diǎn)彎矩系數(shù)； α x0、α y0— — 分別為固定邊中點(diǎn)沿短邊方向和長(zhǎng)邊方向的彎矩系數(shù)。 則 Mx= = （ ） My= = （ ） Mx0= = （ ） M0y= = （ ） 根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》，板厚 200mm，受力鋼筋間距取為 250mm， 具體配筋計(jì)算如下： （ 1） 短跨方向： a=30mm， h0=170mm，取單寬計(jì)算 b=1000mm 選用Ⅰ級(jí)鋼筋，則 fC=210N/mm2，分別計(jì)算正彎矩方向和負(fù)彎矩方向的配筋量： 正彎矩 Mx=， 6220 1 . 2 8 0 3 0 8 1 0 0 . 0 2 7 81 2 . 5 1 0 0 0 1 7 0dxs c Mf b h?? ??? ? ? 20m in01 1 2 1 1 2 1000 170 (210 % %1000 170scsysf bhA mmfAbh?????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ??） 選 φ 10＠ 250， AS=314mm2 負(fù)彎矩 MX0= ， 0 622020m i n1 . 2 1 7 . 1 1 1 1 0 0 . 0 5 6 81 2 . 5 1 0 0 0 1 7 01 1 2 1 1 2 0 . 0 5 6 8 0 . 0 5 8 51 2 . 5 0 . 0 5 8 5 1 0 0 0 1 7 0 5 9 2 . 1 ( )210dxscscssyMf b hf b hA m m Af???????? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 選 φ 14＠ 250， AS=616mm2。 負(fù)彎矩 M y0= ， 0 622020m i n1 . 2 1 1 . 7 6 5 1 0 0 . 0 4 9 51 2 . 5 1 0 0 0 1 5 11 1 2 1 1 2 0 . 0 4 9 5 0 . 0 5 0 81 2 . 5 0 . 0 5 0 8 1 0 0 0 1 5 1 4 5 6 . 5 ( )210dxscscssyMf b hf b hA m m Af?????? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 選 φ 12＠ 250， AS=452mm2。 q1=γ h= 103 =（ ） 短長(zhǎng)邊之比 l1/h=查表，按直線插值可得 α x=，α y=，α x0=，α y0= 根據(jù)式（ 4— 11）可得， MX= =（ ） My= =（ ） MX0= = （ ） M0Y= = （ ） 計(jì)算過(guò)程與底板相似，結(jié)果如下： ① 短跨方向：正彎矩的配筋 為 φ 8/10＠ 250， AS=258mm2； 負(fù)彎矩的配筋 為 φ 12/14＠ 250， AS=534mm2 ② 長(zhǎng)跨方向：正彎矩的配筋 為 φ 8/10＠ 250， AS=2