渡槽畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　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(yùn)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(2003年），要求重建白蓮河渡槽。考慮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。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

2、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。</p><p>　　新建的渡槽采用矩形拱式渡槽，拱跨87m，共兩跨，槽底寬為4.0m，側(cè)墻高3.92m，設(shè)有間距為1.5m，高為0.1m的拉桿，考慮到交通要求，還設(shè)有1m寬的人行板。本設(shè)計(jì)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。排架與地基的連接采用整體基礎(chǔ)。槽身、排架、拱圈以及基礎(chǔ)采用預(yù)制吊裝形式。</p>

3、<p><b>　　引 言</b></p><p>　　0.1、研究背景及意義</p><p>　　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。</p><p>　　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

4、時(shí)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)。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、引灤入唐、引黃濟(jì)青、引黃入晉和東北的北水南調(diào)工程等等都是如此。渡槽便是其中一種重要渠系建筑物。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為白蓮河灌區(qū)龍?zhí)稕_輸水渡槽的初步設(shè)計(jì)。目的在于培養(yǎng)我們了解并初步掌握水利工程的

5、設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法和步驟，通過設(shè)計(jì)，能夠較熟練地運(yùn)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(yùn)用所學(xué)理論去解決實(shí)際水利工程問題的能力，并提升編寫設(shè)計(jì)說明書、進(jìn)行各種計(jì)算和繪制水利工程圖的能力。</p><p>　　0.2、國內(nèi)外關(guān)于渡槽設(shè)計(jì)課題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　世界上最早的渡槽誕生于中東和西亞地區(qū)。公元前 29 世紀(jì)前后,埃及在尼羅河上建考賽施干砌石壩

6、,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。</p><p>　　公元前 700 余年,亞美尼亞已有渡槽。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。渡槽建在石墻上 ,跨越澤溫的山谷。石墻寬 21 m ,高9 m ,共用了200 多萬塊石頭。渡槽下有5個(gè)小橋拱,讓溪水流過。</p><p

7、>　　渡槽在我國已有悠久的歷史。古代,人們鑿木為槽用以引水,即為最古老的渡槽。據(jù) 《水經(jīng) ·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。”“飛渠” 即為渡槽,建于西漢,距今約 2000 年。或說公元前 246 年興建的鄭國渠“絕”諸水即利用了渡槽。這說明渡槽在中國已有2000 年以上的歷史。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

8、之一。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。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)。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。</p><p>　　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。其中單槽過流量最大的為

9、1999 年新建的新疆烏倫古河渡槽,設(shè)計(jì)流量 120/ s ,為預(yù)應(yīng)力混凝土矩形槽。單跨跨度最大的為廣西玉林縣萬龍渡槽,拱跨長126 m。2002 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)。</p><p>　　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

10、來越廣泛的采用各種更輕、更強(qiáng)、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。</p><p>　　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。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(jì)適用等特點(diǎn)。如湖南岳陽地區(qū)的涼

11、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。1990年建成后投入使用,運(yùn)行狀況良好。</p><p>　　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(qiáng)鋼絲、低合金鋼等。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;其次由于渡槽槽身構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力工藝處理

12、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(diǎn),充分發(fā)揮了高強(qiáng)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。</p><p>　　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。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)

13、村小型工地的運(yùn)輸和裝配。</p><p>　　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(qiáng)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。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。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)2

14、00 t ,提升高度達(dá)50多m。</p><p>　　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;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(jì);材料及施工技術(shù)的改進(jìn)等。如斜拉式及懸吊式這類跨越能力最大的渡槽型式的研究;過水與承重相結(jié)合的合理結(jié)構(gòu)型式的研究;利用電子計(jì)算技術(shù)及先進(jìn)設(shè)計(jì)理論優(yōu)選結(jié)構(gòu)型式的研究;早強(qiáng)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;構(gòu)件預(yù)制工

15、廠化及大型機(jī)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(jì)理論、建筑材料以及施工技術(shù)等方面,將有一個(gè)新的發(fā)展。</p><p>　　0.3、畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求及本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容</p><p>　　1）渡槽型式的選擇、工程總體布置及主要尺寸的擬定；</p><p>　　2）渡槽的水力計(jì)算并編制相應(yīng)渡槽水力計(jì)算軟件一個(gè)；</p&g

16、t;<p>　　3）渡槽槽身的結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算；</p><p>　　4）渡槽排架(拱圈)的結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算；</p><p>　　5）渡槽的穩(wěn)定計(jì)算；</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)基本資料</b></p><p>　　1.1、工程概況綜合說明</p><p>　　龍?zhí)稕_渡槽位于

17、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(yùn)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( 2003年）(以下簡稱灌區(qū)新規(guī)劃)，要求重建白蓮河渡槽?？紤]到原渡槽所在渠道位于一個(gè)較大的沖谷處，該段渠道在山洪期間常受洪水災(zāi)害。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

18、新的龍?zhí)稕_渡槽，其位置見龍?zhí)稕_渡槽總體平面布置圖。</p><p><b>　　1.2、水文氣象</b></p><p>　　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。雨量豐富，多年平均降雨量約1300~1400mm（近年偏?。?，降水量在年內(nèi)分配不均，每年4-9月為主要雨期，降水量占全年降水量的70%左右

19、。6月中旬至7月中旬是梅雨季節(jié)，梅雨時(shí)期雨強(qiáng)大、歷時(shí)長，籠罩面積寬廣，往往有內(nèi)澇發(fā)生。</p><p>　　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。</p><p><b>　　1.3、工程地質(zhì)</b></p><p>　　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(jì)變蓋厚度5m-10m，特別是出口斜坡地段，出露

20、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(jiān)硬是建水工建筑物較好基礎(chǔ)。河床為砂卵石，覆蓋層厚度為5.0m；兩側(cè)為風(fēng)化的花崗巖，覆蓋層厚較薄。渡槽軸線的右端有一平臺，高程在85.00m左右，粘土厚度為2.50m。</p><p>　　1.4、工程任務(wù)與規(guī)模</p><p>　　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。新建渡槽對原干渠樁號1+8

21、00-1+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)。根據(jù)灌區(qū)新規(guī)劃，新建渡槽設(shè)計(jì)流量=。</p><p>　　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。</p><p>　　1.5、上、下游渠道資料</p><p>　　上游渠底高程為78.6m，下游渠底高程78.2m，Q設(shè)＝26m3/s，Q加大＝31.2 m3/s，i＝1/800

22、，渡槽上、下游渠道，渠底寬4.0m，糙率n＝0.017。內(nèi)、外邊坡分別為1:1和1:1，該渡槽規(guī)劃時(shí)允許水頭損失為0.4m。</p><p>　　表1-1 上、下游渠道過水?dāng)嗝嫠σ?lt;/p><p>　　1.6、建筑材料及安全系數(shù)</p><p>　　該工程主要的建筑材料為水泥、混凝土、鋼筋等?；炷林囟萺c＝24KN / m3，溫度膨脹系數(shù)dc＝1.0

23、5;10－5/℃,混凝土其他特性性能指標(biāo)見表1－2。采用Ⅰ和Ⅱ級鋼筋，Ⅰ級鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=fy’=210N/mm2。強(qiáng)度模量Es＝2.1×105N/ mm2, Ⅱ級鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=fy’=310N/mm2,強(qiáng)度模量Es＝2.1×105N/mm2。</p><p>　　鋼筋混凝土重度r＝35KN/ m3。構(gòu)件裂縫寬度允許值，短期組合[Wmax]＝0.3mm，長期組合[Wmin]＝0.25

24、mm。</p><p>　　表1-2 混凝土特性指標(biāo)：（單位N/ mm2）</p><p>　　漿砌采用M15砂漿砌塊石。</p><p><b>　　1.7、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　按初步設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，局部可深入考慮。</p><p>　　進(jìn)行渡槽總體布置，包括槽身、支撐、基礎(chǔ)等

25、結(jié)構(gòu)型式的選擇。</p><p><b>　　水力計(jì)算</b></p><p><b>　　槽身設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.8

26、、畢業(yè)設(shè)計(jì)參考書目</p><p>　　1、灌區(qū)水工建筑物叢書《渡槽》，水利水電出版社；</p><p>　　2、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；</p><p>　　3、清華大學(xué)出版《結(jié)構(gòu)力學(xué)》；</p><p>　　4、《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T 5057-1996）；</p><

27、p>　　5、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）；</p><p>　　6、《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5077-1997）</p><p><b>　　二、渡槽的水力計(jì)算</b></p><p>　　2.1、渠道斷面的水力計(jì)算</p><p>　　進(jìn)出口渠道斷面取m=1，B=4.0m，i=1/2500，

28、n=0.017。按照明渠均勻流計(jì)算，根據(jù)公式</p><p>　　Q=A （1-1）</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　Q-為渡槽的過水流量（）</p><p>　　為槽身過水?dāng)嗝婷娣e（） </p><p>　　R-為水力半徑（m）</p><p

29、><b>　　i-為槽底比降 </b></p><p>　　n-為槽身糙率，鋼筋混凝土槽身可取n=0.014。</p><p>　　得出渠道進(jìn)出口尺寸試算如下表（2-1）：</p><p>　　表2-1 渠道進(jìn)出口水力試算表</p><p>　　故得出，設(shè)計(jì)流量=26時(shí)，進(jìn)口渠道水深為2.80m，流速為1.547

30、62m/s，加大流量=31.2,時(shí)，進(jìn)口渠道水深為3.07m，流速為1.620872m/s。</p><p>　　2.2、槽身過水能力計(jì)算</p><p>　　首先根據(jù)通過加大流量=31.2時(shí)槽中為滿水情況擬定i、B和H值?？捎?jì)算出上下游渠道的水面線高程級總允許水頭損失[ΔZ]：</p><p>　　=+=78.6+3.07=81.67m</p>&l

31、t;p>　　=+=78.2+3.07=81.27m</p><p><b>　　[ΔZ]=0.4m</b></p><p>　　初步選定槽底縱坡i=1/800。因槽身長度初擬值為180m，大于15倍渡槽進(jìn)口前隧洞水深，故可按下式（1-1）驗(yàn)算槽身過水能力</p><p>　　Q=A （1-1）</p><p>

32、<b>　　式中</b></p><p>　　Q-為渡槽的過水流量（）</p><p>　　為槽身過水?dāng)嗝婷娣e（） </p><p>　　R-為水力半徑（m）</p><p><b>　　i-為槽底比降 </b></p><p>　　n-為槽身糙率，鋼筋混凝土槽身可取n=0.

33、014。</p><p>　　經(jīng)試算，選取槽身凈寬B=4.0m，通過加大流量時(shí)槽內(nèi)水深H=2.79m，槽壁糙率n=0.014。</p><p>　　過水?dāng)嗝婷娣e A=4*2.79=11.16</p><p>　　濕周 χ=4+2*2.79=9.58m</p><p>　　水力半徑 R=A/χ=11.1

34、6/9.58=1.16493m</p><p>　　流量 Q=31.20256</p><p>　　計(jì)算所得流量稍大于加大流量，故滿足要求，再以i和B試算通過設(shè)計(jì)流量=26時(shí)的槽內(nèi)水深。設(shè)h=2.42m，則</p><p>　　過水?dāng)嗝婷娣e A=4*2.42=9.68</p><p>　　濕周

35、 χ=4+2*2.42=8.84m</p><p>　　水力半徑 R=A/χ=9.68/8.84=1.09502m</p><p>　　流量 Q=26.009</p><p>　　所得流量Q稍大于設(shè)計(jì)流量，可以滿足要求。試算數(shù)據(jù)如下表（2-2）：</p><p>　　表2-2 槽身水力計(jì)算試算表</

36、p><p>　　2.3、水頭損失及水面銜接計(jì)算</p><p>　　按渡槽通過加大流量=31.2計(jì)算。</p><p>　　2.3.1、進(jìn)口漸變段水面降落值：</p><p>　　=(1+)(-)/2g+* </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　v-

37、-為槽身流速，v=31.2/11.16=2.7957m/s；</p><p>　　--為進(jìn)口段漸變始端斷面平均流速，=31.2/19.2489=1.614163m/s；</p><p>　　--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0.2，門槽損失系數(shù)為0.050.2+0.05=0.25；</p><p>　　--為進(jìn)口漸變段長度，取=7.2m;<

38、;/p><p>　　--為進(jìn)口漸變段的平均水力坡降，=（）/(),根據(jù)進(jìn)口漸變段兩端斷面的A、R和n值，求出：</p><p>　　=1/2*（0.017+0.014）=0.0155</p><p>　　=1/2*（19.2489+11.16）=15.24445</p><p>　　=1/2*(1.16493+1.610307)=1.38762m

39、</p><p>　　則 =0.00065</p><p>　　將以上各值代入，可求得：</p><p>　　=(1+0.25)()/(2*9.81)+0.00065*7.2=0.336971m</p><p>　　2.3.2、槽身段水面降落值：</p><p>　　=iL=（1/800）*180=0.225m&

40、lt;/p><p>　　2.3.3、出口漸變段水面回升值：</p><p>　　=(1-)( (-)/(2*9.81)-*</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--為出口漸變段末端渠道斷面平均流速，=31.2/19.2489=1.614163 m/s；</p><p>　　

41、--為出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0.3，門槽損失系數(shù)為0.05，=0.3+0.05=0.35；</p><p>　　--為出口漸變段長度，=13.35m；</p><p>　　--為出口漸變段平均水力坡降，=（）/（），根據(jù)出口漸變段兩端斷面的A、R和n值，求出</p><p>　　=1/2*（0.017+0.014）=0.0155</

42、p><p>　　=1/2*（19.2489+11.16）=15.24445</p><p>　　=1/2*（1.16493+1.610307）=1.38762m</p><p>　　則 =0.00065</p><p><b>　　可求得 </b></p><p>　　=（1-0.35）（

43、）/（2*9.81）-0.00065*13.35=0.164266m</p><p>　　2.3.4、總水頭損失</p><p>　　△Z=+-=0.336971+0.225-0.164266=0.397705m</p><p>　　求得的△Z值略小于允許水頭損失[ΔZ]=0.4m，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.3.5、進(jìn)、出口高程

44、的確定：</p><p>　　上下游渠道的渠底高程分別為：=78.6m，=78.2m</p><p>　　上下游渠道水面高程為：=78.6+2.8=81.4m，=81.0 m</p><p>　　通過設(shè)計(jì)流量時(shí)水深=2.8m；槽內(nèi)水深h=2.42m，進(jìn)口漸變段水面降落=0.337m，槽身延程水面降落=0.225m，出口漸變段水面回升=0.1643m；下游渠道水深=2

45、.8m。根據(jù)下式確定渡槽進(jìn)出口高程。</p><p>　　進(jìn)口槽底高程 =+--h =78.6+2.8-0.337-2.42=78.643m</p><p>　　進(jìn)口槽底抬高 =-=--h =78.643-78.6=0.043m</p><p>　　出口槽底高程 =-=-iL =78.643-0.225=78.418m</p><

46、p>　　出口渠底降低 =--h =2.8-0.043-2.42=0.337m</p><p>　　出口渠底高程 =- =78.418-0.337=78.081m</p><p>　　2.4、通過設(shè)計(jì)流量時(shí)的水面銜接情況檢查 和超高檢查</p><p>　　按槽身通過設(shè)計(jì)流量=26計(jì)算。</p><p>　　

47、已知：進(jìn)口漸變段始端斷面=16.8，=1.511m，=1.54762m/s；出口漸變段末端斷面=16.8，=1.551m，=1.54762m/s；槽身過水?dāng)嗝?9.68，=1.095m，=2.686m/s。</p><p>　　2.4.1、進(jìn)口水面銜接檢查</p><p>　　=1/2*（0.017+0.014）=0.0155</p><p>　　=1/2*（16.

48、8+9.68）=13.24</p><p>　　=1/2*(1.511+1.095)=1.303m</p><p>　　則 =0.000651</p><p>　　將以上各值代入，可求得：</p><p>　　=(1+0.25)()/(2*9.81)+0.000651*7.2=0.311721m</p><p>　　按

49、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：</p><p>　　=（78.6+2.8）-（78.2+2.42）=0.78m</p><p>　　即＜（差值為0.468m），進(jìn)口發(fā)生落水現(xiàn)象。</p><p>　　2.4.2、出口水面銜接情況檢查： </p><p>　　=1/2*（0.017+0.014）=

50、0.0155</p><p>　　=1/2*（16.8+9.68）=13.24</p><p>　　=1/2*（1.511+1.095）=1.303m</p><p><b>　　=0.000651</b></p><p>　　=（1-0.35）（）/（2*9.81）-0.000651*13.35=0.151m</

51、p><p>　　按通過加大流量時(shí)確定的出口槽底高程和出口渠底高程，計(jì)算此時(shí)兩斷面的水位差：</p><p>　　=（78.08448+2.8）-（78.41974+2.42）=0.04474m</p><p>　　即＞（差值為0.10626m），不發(fā)生壅水。</p><p>　　2.4.5、復(fù)核水面超高 </p><p>

52、;　　h/12+5=242/12=35.167(cm)＜279-242=37（cm）故滿足要求。</p><p>　　2.4.6、漸變段布置</p><p>　　進(jìn)出口漸變段長度計(jì)算：</p><p>　　利用經(jīng)驗(yàn)公式 =C(-) 式中C-系數(shù)，進(jìn)口取C=1.5-2.0；出口取C=2.5-3.0；、-渠道及渡槽槽身水面寬度。</p><p&

53、gt;　　=1.5(8.8-4)=7.2m；=2.5(8.8-4)=13.35m</p><p>　　圖2-1 槽身水力計(jì)算簡圖</p><p><b>　　三、槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算</b></p><p>　　3.1、縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　3.1.1、槽身剖面形式及尺寸擬定</p><p>

54、;　　參考已建工程，初定槽身結(jié)構(gòu)尺寸如下圖3.1所示，渡槽長180m，每跨長度選定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，故等同于簡支梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　槽身橫斷面最常采用的是矩形和U形。本次設(shè)計(jì)選擇矩形渡槽斷面，渡槽無通航要求。為改善橫向受力條件槽頂設(shè)置拉桿，每隔1.5m設(shè)置一根拉桿，于渡槽拉桿上布置人行道，底板寬1m，高0.1m。側(cè)墻厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式t/=1/12-1

55、/16，取側(cè)墻厚度t=20cm，側(cè)墻高為=3.20m，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)角度為的貼角。</p><p>　　根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，槽內(nèi)凈寬B=4m，高H=2.89m（拉桿0.1m），拉桿斷面尺寸：高*寬=10cm*10cm。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-1所示。</p><p>　　3.1.2、各類系數(shù)的確定 </p>&l

56、t;p>　　該渡槽屬于Ⅲ級水工建筑物，采用C25混凝土，Ⅱ級鋼筋。結(jié)構(gòu)重要系數(shù)=1.0，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=1.0，承載能力極限狀態(tài)使得機(jī)構(gòu)系數(shù)=1.20，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.05，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.20。</p><p><b>　　槽身橫斷面圖</b></p><p>　　槽身縱斷面圖（Ⅰ-Ⅰ斷面）</p><p>　　圖3-1

57、槽身結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位：mm）</p><p>　　3.1.3、荷載計(jì)算 </p><p>　　縱向計(jì)算中的荷載一般按均布荷載考慮，包括槽身重力（拉桿等是少量集中荷載也換算為均布荷載）、槽中水體的重力及人群荷載，其中槽身自重、水重為永久荷載，人群荷載為可變荷載。</p><p>　　3.1.3.1、永久荷載設(shè)計(jì)值： </p><p>　　永久荷

58、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＝1.05）</p><p><b>　?。?）自重：</b></p><p>　　槽身斷面面積=2.68</p><p>　　槽身自重標(biāo)準(zhǔn)值=2.68*25=67</p><p>　　槽身自重設(shè)計(jì)值=*=67*1.05=70.35</p><

59、p><b>　?。?）水重：</b></p><p>　　過水?dāng)嗝婷娣e=9.64；=11.08</p><p>　　設(shè)計(jì)水深時(shí)值水重標(biāo)準(zhǔn)值（h=2.42m） =9.64*10=96.4</p><p>　　設(shè)計(jì)水深時(shí)值水重設(shè)計(jì)值（h=2.42m） =96.4*1.05=101.22</p><p>　　加大水深時(shí)值

60、水重標(biāo)準(zhǔn)值（h=2.79m） =11.08*10=110.8</p><p>　　加大水深時(shí)值水重設(shè)計(jì)值（h=2.79m） =110.8*1.05=116.34</p><p>　　（按加大流量時(shí)進(jìn)行計(jì)算） </p><p>　　3.1.3.2、可變荷載設(shè)計(jì)值：</p><p>　　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（

61、其中＝1.2）</p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p>　　人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值 =2.0*1.0m=2</p><p>　　人群荷載設(shè)計(jì)值 =2*1.20=2.4</p><p>　　3.1.4、縱向內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　如圖所示單跨長度15m，槽身每邊支座寬50cm，

62、取計(jì)算跨度l=1.05=1.05*（15-1）=14.7m，槽身寬度B=4m，寬跨比l/B=14.7/4=3.675，因此可按梁法計(jì)算槽身內(nèi)力?？v向結(jié)構(gòu)計(jì)算可將矩形槽身截面概化為工字型，槽身側(cè)墻為工字梁的腹板，側(cè)墻厚度之和即為腹板厚度，b=2*20=40cm；槽身底板構(gòu)成工字梁的下翼緣（由于簡支梁槽身底板處于受拉區(qū)，故在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板的作用，但在抗裂驗(yàn)算中加以考慮）；側(cè)墻加大部分和人行道板構(gòu)成工字梁的上翼緣，翼緣的高度為h=10+

63、10=20cm，工字梁高為H=3.3m，翼緣的計(jì)算寬度等于與腹板厚度即=40cm?？紤]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)算簡圖可簡化為3300*400mm的矩形截面（如圖3.2所示）。</p><p><b>　　縱向計(jì)算簡圖</b></p><p><b>　　橫截面計(jì)算簡圖</b></p><

64、p>　　圖3.2 槽身縱向計(jì)算圖</p><p><b>　　跨中最大彎矩：</b></p><p>　　=1/8*（++）=1/8*（70.35+116.34+2.4）*=5107.56KN.m</p><p>　　跨中彎矩設(shè)計(jì)值：M=**ψ=5107.56 kN.m</p><p><b>　　跨端剪

65、力設(shè)計(jì)值：</b></p><p>　　=*ψ*1/2*（++）*l=1.0*1.0*1/2*（70.35+116.34+2.4）*14.7=1389.81 kN</p><p>　　3.1.5、配筋計(jì)算 </p><p>　　簡支梁跨中部分應(yīng)處于受壓區(qū)，故在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮底板（受拉）的作用；</p><p>　　側(cè)墻高度較大時(shí)

66、，沿墻壁配置Φ6～Φ12的縱向鋼筋，其間距不宜大于30cm；因槽身底板在受拉區(qū)，故槽身在縱向按h＝1.71mm，b＝0.3m的矩形梁進(jìn)行配筋計(jì)算。</p><p>　　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=3300-55=3245mm。</p>

67、;<p><b>　　正截面：</b></p><p>　　截面抵抗拒系數(shù)：===0.11641</p><p>　　ζ=1-=0.12411＜=0.614，不會發(fā)生超筋破壞。</p><p><b>　　縱向受力鋼筋面積：</b></p><p>　　=ζb=0.12411**400

68、*3245=6495.76</p><p>　　配筋率： ρ===0.5％＞=0.2％</p><p>　　選配鋼筋 6φ25+6φ28,=6640</p><p><b>　　斜截面：</b></p><p>　　已求得=1389.81 kN，=（0.07）=3.07* kN＞</p&

69、gt;<p>　　故按構(gòu)造要求，在兩側(cè)布置Φ8@500的雙肢箍筋。</p><p>　　3.1.6、抗裂校核</p><p>　　忽略補(bǔ)角的作用，將斷面簡化為如下圖（3.3）所示</p><p>　　圖3.3 抗裂計(jì)算簡圖</p><p>　　受彎構(gòu)件正截面在即將開裂的瞬間，受拉區(qū)邊緣的應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉伸值，最大拉應(yīng)力達(dá)

70、到混凝土抗拉強(qiáng)度。</p><p>　　混凝土構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算公式如下：</p><p><b>　　≤</b></p><p><b>　　≤</b></p><p>　　式中 --混凝土拉應(yīng)力的極限系數(shù)，對荷載效應(yīng)的短期組合=0.85；對荷載效應(yīng)的長期組合=0.7。</p>&l

71、t;p>　　--換算截面對受拉邊緣的彈性抵抗矩；</p><p>　　--混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；</p><p>　　—截面抵抗矩系數(shù)，=1.55；</p><p><b>　　以及 </b></p><p>　　--換算截面重心軸慣性矩；</p><p>　　--換算截面重心軸至受

72、壓邊緣距離；</p><p>　　--換算截面A0對受拉邊緣的彈性抗矩，=；</p><p>　　混凝土標(biāo)號C25，鋼筋為Ⅱ級鋼筋，=3.1*105N/ mm2.=2.8* N/ mm2</p><p><b>　　==7.5</b></p><p>　　=200*3600+400*3100=1960000</p&

73、gt;<p>　　=，b=400，=4000，h=3300，=200（mm）</p><p>　　==1597.96mm</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1/3*400*+1/3*400+1/12*（4000-400） +（4000-400）*200*</p><p>&

74、lt;b>　　=2.619*</b></p><p><b>　　===1.54*</b></p><p><b>　　彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　短期組合 ==（67+110.8+2）*/8=4856.62 KN.m</p><p>　　=0.85*1.55*1.7

75、5*1.54*=3550 KN.m＜</p><p><b>　　長期組合 =</b></p><p>　　=1.0*（67+110.8+2*0.5）*/8=4829.61 KN.m</p><p>　　=0.7*1.55*1.75*1.54*=2920 KN.m＜</p><p>　　故均會產(chǎn)生裂縫，繼續(xù)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)

76、算：</p><p>　　受彎構(gòu)件的鋼筋應(yīng)力：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 --分別為由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載效應(yīng)短期組合及長期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩。</p><p>　　==265.17N/</p

77、><p>　　==263.70 N/</p><p>　　受拉鋼筋有效配筋率:</p><p><b>　　===0.169</b></p><p><b>　　最大裂縫開展寬度：</b></p><p><b>　　=（3c+0.1）</b></p&

78、gt;<p><b>　　=（3c+0.3）</b></p><p>　　式中 --為構(gòu)件受力特征系數(shù)，本構(gòu)件取=1.0；</p><p>　　—為鋼筋表面形狀系數(shù)，=1.0；</p><p>　　—為荷載長期作用影響系數(shù)，對短期荷載組合=1.5，對長期荷載組合=1.6。</p><p&

79、gt;　　經(jīng)查表得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大裂縫寬度允許值{}（二類環(huán)境類別），</p><p>　　短期組合為0.3mm，長期組合為0.25mm。</p><p>　　短期荷載組合：=1.0*1.0*1.5*（3*35+0.1）=0.23mm＜0.3mm</p><p>　　長期荷載組合：=1.0*1.0*1.5*（3*35+0.1）=0.23＜0.25mm<

80、/p><p>　　故縱向抗裂滿足要求。</p><p>　　3.2、橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　本次設(shè)計(jì)渡槽設(shè)有拉桿，故按照滿槽水進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　3.2.1、荷載計(jì)算</p><p>　　延槽長方向取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。&

81、lt;/p><p>　　3.2.1.1、拉桿 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值：=2=2*0.01*25=0.5kN/m</p><p>　　設(shè)計(jì)值：g==1.05*0.5=0.525 kN/m</p><p>　　3.2.1.2、側(cè)墻上水壓力（水壓力呈三角分布，滿槽時(shí)底端有最大壓力）</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值：=hb=

82、10*2.69*3=80.7 kN/m</p><p>　　設(shè)計(jì)值：==1.2*80.7=96.84 kN/m</p><p>　　3.2.1.3、底板</p><p>　　自重標(biāo)準(zhǔn)值：==0.2*3*25=15 kN/m</p><p>　　自重設(shè)計(jì)值：g==1.05*15=15.75 kN/m</p><p>　　

83、3.2.1.4、底板上水壓力（水壓力呈均勻分布，滿槽時(shí)假設(shè)水面與拉桿中心線重合）</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值：=hb=10*2.69*3=80.7 kN/m</p><p>　　設(shè)計(jì)值：q ==1.2*80.7=96.84 kN/m</p><p>　　3.2.1.5、人群荷載（人群荷載換算成作用于中心軸線上的集中荷載）</p><p>　　

84、標(biāo)準(zhǔn)值：=2*3=6kN</p><p>　　設(shè)計(jì)值：P== 7.2kN</p><p><b>　　計(jì)算簡圖如下：</b></p><p>　　圖3.4 橫向計(jì)算簡圖</p><p>　　3.2.2、橫向結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　圖3.5 M-橫向結(jié)構(gòu)彎矩圖（kN.m）</p

85、><p>　　圖3.6 Q-橫向結(jié)構(gòu)剪力圖（kN）</p><p>　　圖3.7 N-橫向結(jié)構(gòu)軸力圖（kN）</p><p>　　使用力學(xué)求解軟件，求的橫向結(jié)構(gòu)內(nèi)力簡圖如上圖（圖3-5、3-6、3-7），具體內(nèi)力如下：</p><p><b>　　內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　桿端內(nèi)力

86、值 ( 乘子 = 1)</p><p>　　桿端 1 桿端 2</p><p>　　單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩</p><p>　　1 123.186159 2

87、36.439000 -103.276905 123.186159 -236.439000 -103.276905</p><p>　　2 -4.70250000 123.186159 -103.276905 -4.70250000 -19.1686401 -20.1250038</p><p>　　3 19.1686401 -

88、4.70250000 -20.1250038 19.1686401 -3.60000000 -28.8426288</p><p>　　4 19.1686401 3.60000000 -28.8426288 19.1686401 4.70250000 -20.1250038</p><p>　　5 -4.70250000 1

89、9.1686401 -20.1250038 -4.70250000 -123.186159 -103.276905</p><p>　　3.2.3、配筋計(jì)算</p><p>　　3.2.3.1、底板配筋與抗裂校核：（按底板中部彎矩配筋）</p><p>　　采用C25混凝土，＝12.5N/mm2，Ⅱ級鋼筋，==310N/mm2 ，M=144.9

90、8 kN.m，N=123.19 kN。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，=h-a=164mm。</p><p>　　=M/N=144.98/123.19=1.18m＞h/2-a=64mm，故按大偏心受拉構(gòu)件配筋,底板上側(cè)受拉，鋼筋面積為，下側(cè)鋼筋，e=-h/2+a=1180-100+36=1116mm。</p><p>&

91、lt;b>　　==0.614</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　由上式得=＜0，說明要按最小配筋率配筋。</p><p>　　=b=0.2％*3000*164=984</p><p>　　選配4φ18@200（=1018）</p><p><

92、;b>　　==0.1365</b></p><p>　　ε=1-=0.1474</p><p><b>　　===4419</b></p><p>　　選配4φ28+8φ18@200（=4499）=?...98/123.19 -----------------</p><p>　　ρ===0.914％＞

93、=0.20％，滿足要求。</p><p>　　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/=144.98/1.05=138.08 kN.m，則有</p><p><b>　　鋼筋應(yīng)力：</b></p><p>　　===215.1N/</p><p><b>　　有效配筋率計(jì)

94、算：</b></p><p><b>　　===0.021</b></p><p>　　為構(gòu)件受力特征系數(shù)，本構(gòu)件取=1.0；為鋼筋表面形狀系數(shù)，=1.0；為荷載長期作用影響系數(shù)，對短期荷載組合=1.5，對長期荷載組合=1.6。最大允許裂縫寬度{}：短期取0.30，長期取0.25（mm）。</p><p><b>　　=（

95、3c+0.1）</b></p><p>　　=1.0*1.0*1.5*（3*30+0.1*）=0.292mm＜0.30mm，故抗裂符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.2.3.2、側(cè)墻配筋與抗裂校核</p><p>　　由內(nèi)力計(jì)算簡圖得知，側(cè)墻與底板的固結(jié)處彎矩和剪力均達(dá)到最大，其值分別為=103.28 kN.m，=123.19 kN。</p&g

96、t;<p>　　彎矩設(shè)計(jì)值M=Ψ=103.28 kN.m</p><p>　　剪力設(shè)計(jì)值Q=Ψ=12.19 kN</p><p>　　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。</p><p>　　截面抵抗拒系數(shù)：===0.1229</p><p>　　ζ=1-=0.13153＜

97、=0.614，不會發(fā)生超筋破壞。</p><p><b>　　縱向受力鋼筋面積：</b></p><p>　　=ζb=0.13153**3000*164=3852</p><p>　　配筋率： ρ===0.7％＞=0.2％，滿足要求。</p><p>　　按板進(jìn)行配筋計(jì)算，由于計(jì)算單元寬b=3m，故每米需要

98、配筋面積=/3=1284，選配4φ16+2φ18（=1313）</p><p>　　斜截面：=0.07=0.07*12.5*3000*164=430.5kN＞Q=1.2*123.19=147.83 kN，故只需按構(gòu)造配置鋼筋，根據(jù)規(guī)范要求可選配φ8@200的箍筋。</p><p><b>　　側(cè)墻的抗裂校核：</b></p><p>　　驗(yàn)算貼

99、腳頂端處截面的裂縫，先考慮短期組合，由于只有活載，則=M/=92.952 kN.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</p><p><b>　　鋼筋應(yīng)力：</b></p><p>　　===165.4N/</p><p><b>　　有效配筋率計(jì)算：</b></p><

100、p><b>　　===0.0182</b></p><p>　　為構(gòu)件受力特征系數(shù)，本構(gòu)件取=1.0；為鋼筋表面形狀系數(shù)，=1.0；為荷載長期作用影響系數(shù)，對短期荷載組合=1.5，對長期荷載組合=1.6。最大允許裂縫寬度{}：短期取0.30，長期取0.25（mm）。</p><p><b>　　=（3c+0.1）</b></p>

101、<p>　　=1.0*1.0*1.5*（3*30+0.1*）=0.223mm＜0.30mm，故抗裂符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.2.3.3、拉桿的配筋計(jì)算</p><p>　　跨中彎矩 M=28.84 kN.m，軸力N=19.17 kN。拉桿所承受的剪力很小，可不進(jìn)行斜截面強(qiáng)度計(jì)算。鋼筋保護(hù)層厚度c=25mm，預(yù)估鋼筋直徑d=10mm，則有a=c+d/2=30mm=

102、，h=100mm，=h-a=70mm。=l=3600mm。</p><p>　　=M/N=28.84/19.17=1.50m=1500mm，屬于偏心受壓構(gòu)件。</p><p>　　考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)繞曲對軸向力偏心距的影響，應(yīng)將軸向力對截面偏心距乘以偏心距增大系數(shù)η。</p><p><b>　　η=1+</b></p>&

103、lt;p>　　=，=1.15-0.01/h</p><p><b>　　式中--偏心距；</b></p><p><b>　　—構(gòu)件的計(jì)算長度；</b></p><p>　　h—截面的計(jì)算高度；</p><p>　　--截面的有效高度；</p><p>　　B—構(gòu)件的截

104、面面積；</p><p>　　--截面對應(yīng)變截面曲率的影響；</p><p>　　--構(gòu)件長細(xì)比對截面曲率的影響系數(shù)；</p><p>　　N—截面所受的軸力；</p><p>　　--混凝土抗拉強(qiáng)度；</p><p>　　--結(jié)構(gòu)系數(shù)，=1.2。</p><p><b>　　經(jīng)計(jì)算得

105、：</b></p><p>　　==2.72，則取=1.0；</p><p>　　=1.15-0.01*3600/100=0.79；</p><p>　　η=1+=1.034；</p><p>　　η=1.034*1500=1550＞0.3=23.3</p><p>　　屬于大偏心受壓構(gòu)件，配置對稱鋼筋，可

106、得：</p><p><b>　　===0.009；</b></p><p>　　x==0.009*70=0.63＜2=60mm</p><p>　　==，式中=η-h/2+=1550-50+30=1530mm</p><p>　　===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=20

107、30。</p><p><b>　　選配2φ36鋼筋。</b></p><p>　　配筋率： ρ===1.9％＞=0.2％，滿足要求。</p><p><b>　　四、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1、支撐結(jié)構(gòu)的形式及尺寸擬定</p><p>　　支撐結(jié)構(gòu)選取

108、空腹排架式拱式渡槽，拱上結(jié)構(gòu)為排架，排架采用等跨間距15m，槽身至于排架頂部，主拱圈采用肋拱。上下游漸變段各取8m與梯形混凝土渠道連接，渡槽全長180m，拱墩臺及排架基礎(chǔ)墩均采用漿砌石重力墩。槽下兩岸墩間用漿砌石護(hù)坡。混凝土強(qiáng)度等級C25。</p><p>　　4.1.1、主拱圈設(shè)計(jì)</p><p>　　主拱圈采用鋼筋混凝土變截面懸鏈線雙肋無鉸拱。拱上布置排架，排架間距15m，并在排架所在

109、截面于兩肋間設(shè)置橫系梁。主拱圈兩拱腳處設(shè)拱座，連接處設(shè)槽墩，拱座建于堅(jiān)固的新鮮基巖上，可不考慮拱腳變位對拱圈應(yīng)力的影響?；炷翉?qiáng)度等級C25。</p><p>　　基本參數(shù)有拱跨L、矢跨比f/L和寬跨比b/L。</p><p>　?。?）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。（其中兩跨連接處槽墩頂寬3m）</p><p>　?。?）矢跨比f/L 由

110、于槽身底面到地面最大高差約15m，主拱圈形式采用肋拱，故選取矢跨比1/6，f=14.5m</p><p>　?。?）寬跨比b/L 拱寬b一般與槽身寬相等，槽寬為4m。</p><p>　　4.1.2、拱軸系數(shù)m的確定及拱圈幾何特性計(jì)算</p><p>　　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=0.5。拱寬為4+1=5m

111、。初步選取拱軸系數(shù)m=1.167，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（4-1）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（4-2）、（4-3）計(jì)算拱圈內(nèi)、外緣坐標(biāo)、、、，計(jì)算結(jié)果見表4-1，具體尺寸布置見圖4-5</p><p>　　d= （4-1）</p><p>　　式中 --為拱

112、頂?shù)暮穸龋?lt;/p><p>　　ξ—為表示拱截面位置的拱軸橫坐標(biāo)無量綱參變量；</p><p>　　n—為拱圈截面慣性矩變化系數(shù)，此處n=0.5；</p><p>　?。?-2） （4-3）</p><p>　　表4-1 拱圈幾何特性計(jì)算表</p><p>　　4.2、拱上排架設(shè)計(jì)</p>

113、;<p>　　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。</p><p>　　由地形圖可知，槽身底部于地表最大高差約15m，渡槽的坡降為1/800。</p><p>　　4.2.1、排架底部高程及高度H（m）</p><p>　　4.2.2、排架形式

114、及尺寸的選擇</p><p>　　以0號排架為例，采用C25混凝土，H=15.5m，B=4.4m，排架短邊=0.4m，長邊=1.0m，排架截面每隔4.0m設(shè)置一根橫梁，梁高=0.5m，梁寬=0.4m，牛腿h=1.0m，牛腿處傾角θ=，牛腿長度c=0.5m。</p><p><b>　　具體布置見下圖：</b></p><p>　　圖4-2 拱

115、上排架布置圖（0號）</p><p>　　4.2.3、排架荷載計(jì)算</p><p>　　4.2.3.1、槽殼自重</p><p>　　=+=70.35+2.4=72.75，=72.75*15=1091.25</p><p>　　4.2.3.2、滿槽水重</p><p>　　設(shè)計(jì)水深時(shí)值水重設(shè)計(jì)值（h=2.42m） =9

116、6.4*1.05=101.22</p><p>　　加大水深時(shí)值水重設(shè)計(jì)值（h=2.79m） =110.8*1.05=116.34</p><p>　　4.2.3.3、排架自重（以0號排架為例）</p><p>　　經(jīng)計(jì)算排架的橫截面積為=18.775，故=18.775*1.0*25=469.375</p><p>　　故可計(jì)算出通過排架傳給

117、拱肋的鉛直荷載，見下表：（單位）</p><p>　　表4-2 半跨鉛直荷載分布表</p><p>　　4.2.3.4風(fēng)荷載計(jì)算</p><p>　　A、作用于槽身的橫向風(fēng)壓力</p><p>　　作用于槽身的風(fēng)荷載強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下列公式（4-4）計(jì)算：</p><p><b>　　= （4-4）<

118、/b></p><p>　　式中：W0--為基本風(fēng)壓值，根據(jù)資料取35kg/m2（即0.35kN/m2）；</p><p>　　μs--為風(fēng)載體形系數(shù)，本渡槽為矩形槽身，H/B=2.79/4=0.7，根據(jù)《渡槽》①中的表1-6可查得空槽時(shí)取1.70，滿槽時(shí)取1.74；</p><p>　　μz--為風(fēng)壓高度系數(shù)，因?yàn)椴凵淼挠L(fēng)面距地面約15m，參考《渡槽》中的

119、表1-5可近似取其值為1.14</p><p>　　μt--為地形、地理?xiàng)l件系數(shù)，根據(jù)資料提供的地形圖可取1.2,；</p><p>　　βz--為風(fēng)振系數(shù)，其值由自振周期T1決定，T1由下式（4-5）計(jì)算：</p><p>　　=3.63 (4-5)</p><p>　　式中：H--為槽身重心至地面高度（m），近似取16m；</p

120、><p>　　M--為擱置于排架頂部的槽身質(zhì)量(空槽情況)或槽身及槽中滿槽水的總質(zhì)量（kg），根據(jù)前面計(jì)算取2.9×105kg；</p><p>　　E--為排架材料的彈性模量（N/m2），近似取C25混凝土的彈性模量2.8×1010N/m2；</p><p>　　J--為排架橫截面的慣性矩（m4），J=（1.0×0.43/12+1.0&#