渡槽设计计算书.doc

目 录目 录 1摘 要 3第一章 设计基本资料 41.1、工程概况 41.2、设计要求 51.3、主要参考书 5第二章 渡槽总体布置 72.1、槽址选择 72.1.1、注意问题 72.1.2、在选择槽址时 72.2、结构选型 72.2.1、槽身的选择 72.2.2、支承选择 72.3、平面总体布置 7第三章 水力计算 83.1、槽身过水断面尺寸拟定 83.1.1、尺寸拟定 83.1.2、输水水头高 83.2、渡槽进出口的底部高程确定 93.3、进出口渐变段 10第四章 槽身设计 114.1、槽身断面尺寸拟定 114.2、荷载及荷载组合 114.2.1永久荷载设计值 114.2.2、可变荷载设计值 114.3、横向结构计算 134.3.1、受力情况分析： 134.3.2、拉杆轴向力计算： 144.3.3、侧墙内力计算： 154.3.4、底板内力计算： 174.3.5、横向配筋计算： 174.3.6、拉杆斜截面计算： 224.4、槽身纵向结构计算 224.4.1、荷载计算： 234.4.2、计算纵向配筋： 234.4.3、斜截面强度计算： 244.5、抗裂计算 244.5.1、纵向抗裂计算： 244.5.2、横向抗裂计算： 264.6、吊装计算 30第五章 排架计算 325.1、排架布置 325.2、排架尺寸拟定 325.2.1、排架高度计算： 325.2.2、排架分组计算： 325.2.3、排架分组及尺寸拟定： 335.2.4、尺寸拟定： 345.3、荷载计算 345.3.1、水平荷载： 345.3.2、垂直荷载(传给每各立柱的荷载)： 365.4、排架横向计算 385.4.1、求排架弯矩M： 395.4.2、轴向力计算： 405.4.3、排架的配筋计算： 405.4.3、横梁配筋： 425.4.4、排架的纵向计算： 435.4.5、排架吊装验算： 455.4.6、牛腿设计计算： 46第 六 章 基 础 计 算 486.1、基础结构尺寸拟定 486.1.1、排架基础尺寸拟定： 486.1.2、基础尺寸见附图所示。

486.2、基础的荷载组合 486.3、基础应力计算 496.4、基础配筋计算 496.4.1、基础地板配筋 496.4.2、基础梁配筋计算 50第七章 稳定计算 517.1、槽身稳定计算 517.2、渡槽整体沿基础底面抗滑稳定验算 517.3、渡槽整体抗倾稳定计算 527.4、地基稳定性验算 52第八章 细部结构 548.1、伸缩缝及止水 548.2、支座 548.3、两岸连接 55致 谢 56摘 要 **水库灌区引水干渠控制灌区农田面积4330hm2，经黄家沟时经比较采用渡槽方案，工程为III等工程，主要建筑物为3级修筑的渡槽采用矩形梁式渡槽，槽底宽为2.0m，侧墙高1.71m，设有间距为2.0m高为0.1m的拉杆，考虑到交通要求，还设有0.85m宽的人行板黄家沟顶宽约有120m，沟深约为8m，属狭长V形断面，无常流水，沟内有良田，可种植经济作物耕作深度1.0m本设计布置等跨的间距为8m的单排架共13跨，与渐变段连接处采用浆砌石槽台排架与地基的连接采用整体基础槽身、排架以及基础采用预制吊装形式，为使预制时简单、方便，将排架分为三组细部结构中本设计采用沥青填料式止水；支座采用一端固定，一端活动的形式。

关 键 词渡槽；拉杆；排架编者2005年6月第一章 设计基本资料1.1、工程概况某县佛岭水库灌区引水干渠经黄家沟时需修建一座输水建筑物，经过填方渠道、倒虹吸和渡槽三种方案比较决定修建渡槽干渠控制灌区农田面积6.5万亩，工程为Ⅲ等工程，主要建筑为3级1.1.1、地形：黄家沟顶宽约110m，沟深约8米属狭长V型断面无常年流水，沟内种植有经济作物耕作深度为1.0m1.1.2、地质：沟内周口店期黄土层，干重度为13－14KN/m3Φ＝21C＝24KPa，地基承载力[R]＝290Kpa，基础与地基摩擦系数f＝0.311.1.3、上、下游渠道资料：上游渠底高程为m，Q设＝4.4m3/s，k加大＝0.25，Q加大＝5.5 m3/s，i＝1/3500，渡槽上、下游渠道，渠底宽2.5m，糙率n＝0.017内、外边坡分别为1:10和1:15，该渡槽规划时允许水头损失为0.25m，水力要素如表1－1渡槽糙率为0.015表1－1 上、下游渠道过水断面水力要素：流量（m3/s）纵坡i底宽b（m）流量v（m3/s）堤高H（m）边坡糙率n水深h（m）超高△H（m）渠口宽b（m）Q设＝4.41/35002.50.861.831:11:1.50.0171.330.56.16Q加大＝5.51/35002.50.122.001:11:1.50.0171.500.56.501.1.4、建筑材料及安全系数：该工程主要的建筑材料为水泥、混凝土、钢筋等。

混凝土重度rc＝24KN / m3，温度膨胀系数dc＝1.0×10－51/℃,混凝土其他特性性能指标见表1－2采用Ⅰ和Ⅱ级钢筋，Ⅰ级钢筋强度设计值fy=fy’=210N/mm2强度模量Es＝2.1×105N/ mm2, Ⅱ级钢筋强度设计值fy=fy’=310N/mm2,强度模量Es＝2.1×105N/mm2钢筋混凝土重度r＝35KN/ m3构件裂缝宽度允许值，短期组合[Wmax]＝0.3mm，长期组合[Wmin]＝0.25mm 表1－2 混凝土特性指标：（单位N/ mm2）混凝土强度等级轴心抗压轴心抗拉弹性模量Ec标准值fck设计值fc标准值fck设计值fcC2013.510.01.501.102.55×104C2517.012.51.751.302.8×104浆砌采用M15砂浆砌块石1.1.5、工程回填土及地基力学特性根据有关实验报告结果如下：rc＝16KN / m3；Φ＝20.8C＝23Kpa，修正后地基承载力特性值fa=290Kpa基础与地基摩擦系数f＝0.35，抗滑稳定安全系数[K]＝1.5根据《水利水电工程等级划分及洪水标准规定》以及灌区规划要求，确定该渡槽为三级永久建筑物，结构安全级别为Ⅱ级。

机构重要性系数为r0＝1，短暂设计状况系数ψ＝0.95，偶然状况系数ψ＝0.85，钢筋混凝土结构系数rd＝1.2其他荷载：人群荷载：2.0kN/ m2(人行桥上的活荷载)基本荷载：0.35kN/ m2(风压)气象：最高日平均气温30℃，最低日平均气温0℃，不考虑冻土深度施工条件：采用装载式钢筋混凝土渡槽，预制吊装1.2、设计要求 按初步设计标准设计，局部可深入考虑进行渡槽总体布置，包括槽身、支撑、基础等机构型式的选择水力计算槽身设计支承机构设计基础设计细部构造设计1.3、主要参考书《水工设计手册》《渡槽》《设计图集》《建筑结构》《工程力学》《水力学》《土力学》《工程制图》《水工钢筋混凝土结构》第二章 渡槽总体布置渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置渡槽总体布置基本要求：1、流量、水位满足灌区要求;2、槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田、交通方便、就地取材等2.1、槽址选择2.1.1、注意问题1、槽身长度短、基础低，降低功工程造价2、轴线短、顺直、进出口避免急转弯，布置在挖方处3、渡槽轴线尽量和河道正交。

4、少占耕地、少拆民房2.1.2、在选择槽址时除应满足以上总体布置的要求外，还应考虑槽址附近是否有宽敞、平坦的施工场地，同时应满足槽下的交通要求综合考虑各方面因素，在平面图上确定槽址位置，画出该断面图 2.2、结构选型2.2.1、槽身的选择 槽身的横断面型式有矩、U形、圆形和抛物线形，其中常用的是矩形和U形本设计中Q设＝4.4 m3/s，属中小流量渡槽长度为中型渡槽矩形渡槽具有抗冻、耐久性好的特点，施工方便，故选用矩形渡槽又因黄家沟无常年流水，故可设拉杆以减少侧墙厚度2.2.2、支承选择该渡槽地址处沟深约8米，跨度较大（约110m），宜用梁式渡槽综合分析：选用简式梁型式，虽弯距较大，但施工方便2.3、平面总体布置本设计布置等跨间距为8m的单排架共13跨，矩形渡槽采用简支，上下游渐变段各8m与梯形混凝土渠首相连渡槽全长120m，槽上根据交通要求设人行桥，净宽0.85m拱墩台及排架基础墩均采用浆砌石护坡总体布置图见图2－1所示第三章 水力计算3.1、槽身过水断面尺寸拟定3.1.1、尺寸拟定选定纵坡i＝1/600，底宽B＝2.0m糙率n＝0.014，Q设＝4.4 m3/s，Q加＝5.5 m3/s。

因槽长大于15－20倍槽内水深，故按明渠均匀流计算计算结果：Q设＝4.4 m3/s时，h设＝1.15 m；Q加＝5.5 m3/s时，h加＝1.36 mB/h分别为1.74和1.47，根据工程特殊情况，侧墙加厚，宽深比适当提高满足要求超高：h/12+5=115/12+5=14.6(cm)<136-115＝21(cm)，故H＝1.36+0.1=1.46(cm)(考虑拉杆高)3.1.2、输水水头高通过渡槽的输水水头损失，包括进出口水头损失、槽身沿程水头损失与进出口水面回升三方面，详见图3－1所示3.1.2.1进出口水头损失Z水流过渠道渐变段进入槽身时，流速增大，水面发生降落工程中常近似按淹没宽顶堰计算： （3－1） 式中 K1－进口段按局部水头损失系数，与渐变段形式有关，扭曲面为0.1，八字面为0.2，圆弧直墙为0.2，急变形式为0.4； V、V0＝槽身与上下游渠道的流速，m/s； G－重力加速度，取9.8m/s2. 具体计算见表3－1所示3.1.2.2槽身沿程水头损失Z1水流经过全槽后水面发生降落，按明渠均匀流计算： Z1＝IL （3－2）L－槽身长度，L＝13*8＝104（m）;I－槽身坡降，要经方案比较，使水头损失满足规划要求，并注意到前面已假定了i＝1、600，比较时可取1/500、1/700、1/650。

详见表3－13.1.2.3出口水面回升水流经槽身、渠道出口渐变段进入下游渠道因流速减少，部分动能转化为势能，水面回升： （3－3）K2－出口局部水头损失系数，取0.2：V－槽身流速，m/s：V1－下游渠道流速，m/s3.1.2.4、总水头损失。