第六节 渠系建筑物.docx

第六节渠系建筑物-倒虹吸管倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物它与渡 槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便一、倒虹吸管的布置和构造（一） 管路布置根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：•竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸这种形式构造简单、管路短进出 口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设 0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水管身断面一般为矩形、圆 形或其它形式竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管•斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况斜管式倒虹吸管构造简单， 施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用•曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形管身 常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装管身一般设置管座在管道转 弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力， 管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深•桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水 头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支 承在桥墩等支承结构上。

桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求在通航河道上应满足 通航要求二） 进出口布置1. 进口段的形式和布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等进口段的结构型 式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水 跃而使管身引起振动进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗 等要求2. 出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等其布置形式与进口段相似为使出口与 下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4〜6倍的渠道设计水深同时渐变段下 游3〜5m长度内的渠道还应护砌，以防止水流对下游渠道冲刷渐娈段的底部常设消力池 消力池长度一般为渠道设计水深的5〜6倍消力池深度可按下式估算：TN0.5D+5+303. 管身及镇墩的形式与构造•管身：倒吸管的材料应根据压力大小及流量的多少、就地取材、施工方便、经久耐用 等原则综合分析选择常用的材料主要有混凝土、钢筋混凝土、铸铁和钢材等为防止温度、冰冻、耕作等不利因素影响，管道应埋设在耕作层以下；在冰冻区，管顶 应布置在冰冻层以下；在穿越河道时，管顶应布置在冲刷线以下0.5m；穿越公路时，为改 善管身的受力条件，管顶应埋设在路面以下1.0m左右。

为了防止管道因地基不均匀沉陷及温度过低产生较大的纵向应力，使管身发生横向裂 缝，管身应设置伸缩缝，缝内设止水缝的间距应根据地基、管材、施工、气温等条件确定 伸缩缝的型式主要有平接、套接、企口接以及预制管的承插式接头等缝的宽度一般为1〜 2 cm，缝中堵塞沥青麻绒、沥青麻绳、柏油杉板或胶泥等在倒吸管的变坡及转弯处都应设置镇墩，其主要作用是连接和固定管道在斜 坡段若坡度陡，长度大，为防止管身下滑，保证管身稳定，也应在斜坡段设置镇墩，其设置 个数视地形、地质条件而定镇墩的材料主要为砌石、混凝土或钢筋混凝土砌石镇墩多用 于小型倒虹吸工程在岩基上的镇墩，可加锚杆与岩基连结，以增加管身的稳定性镇墩承受管身传来的荷载及水流产生的荷载，以及填土压力、自身重力等，为了保持稳 定，镇墩一般是重力式的镇墩与管盖的连接形式有两种：刚性连接和柔性连接二、倒虹吸管的水力计算倒虹吸管的水力计算，主要是根据渠道规划所确定的上游渠底高程、水位、通过的流量 和允许的水头损失，通过水力计算确定倒虹吸管的断面尺寸，水头损失值及进出口的水面衔 接实际工作中，渠道在规划时已确定渠道断面形式和上游渠底高程、倒虹吸管通过的流量 和允许水头损失值。

因此，倒虹吸管的水力计算内容有下列几种情况：•根据需要通过的流量和允许的水头损失，确定管道的断面形式和尺寸•根据允许的水头损失和初步拟定的断面尺寸，校核能否通过规定的流量•根据需要通过的流量及拟定的管内流速，校核水头损失是否超过允许值三、倒虹吸管管身结构计算（一） 管壁厚度的拟定管身结构设计步骤一般是根据管径和压力水头的大小，初步拟定管壁厚度，确定各作用 荷载，然后进行横向和纵向内力计算，校核管壁厚度，进行横向和纵向内力计算，校核工业 管壁厚度，进行配筋计算和抗裂验算二） 作用荷载及荷载组合管身结构设计时，一般根据荷载大小分为若干段进行计算对于中小型倒虹吸管，如斜 管段不长，内水压力等荷载的变化范围不大时可不分段，而按受力最大的水平段计算，作为 确定整个管道构造的依据埋在河槽部分的管道，可能出现如下荷载组合：①河道枯水时期管内正常输水，作用 荷载有管的自重、土压力、内水压力及管内外温差等；②河道洪水期管内无水，作用荷载有 管的自重、土压力、外水压力及管内外温差等；③管内正常输水，管外无水也无填土，作用 荷载有管的自重、内水压力及管内外温差等交通道路下的管段，应根据具体情况决定何种 荷载组合中加地面荷载。

三） 管身结构计算管身结构计算包括横向和纵向计算•横向计算：身横向在各荷载单独作用下的内力（弯矩M和轴力N）可参照有关书籍 所列图表，根据倒虹吸管的安装方式等具体情况直接查出然后根据荷载组合情况将查得数 值组合叠加，即可求得截面的内力值•纵向计算：身纵向结构计算比较复杂对于中小型倒虹吸管往往不作纵向计算，一般 在构造上采取适当措施来减小纵向应力，如在一定长度内设置伸缩缝和柔性接头，对地基进 行处理以限制不均匀沉陷，适当选择施工季节或在刚性座垫与管身之间涂柏油或铺油毛毡 （管段两端约三分之一长度内）等。