漕河渡槽工程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　漕河渡槽工程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　院系名稱： </p><p>　　專業(yè)年級(jí)：二〇一四級(jí)水利水電工程</p><p>　　學(xué) 號(hào)：   </

2、p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　提交日期： 2016.5.20 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b

3、>　　1 工程概況4</b></p><p>　　1.1 工程簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.2 氣象水文4</p><p>　　1.3 主要建設(shè)內(nèi)容及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)4</p><p>　　1.4 工程地質(zhì)4</p><p><b>　　2 整體布置7</b><

4、/p><p><b>　　2.1水工結(jié)構(gòu)7</b></p><p>　　2.1.1 建筑物結(jié)構(gòu)形式選擇7</p><p>　　2.1.2 渡槽軸線位置的選擇7</p><p>　　2.1.3進(jìn)出口段布置7</p><p>　　2.1.4 渡槽長(zhǎng)度比選8</p><p>

5、;　　2.1.5渡槽過(guò)水?dāng)嗝婧涂v坡的確定8</p><p>　　2.1.6 渡槽上部結(jié)構(gòu)型式確定8</p><p>　　2.1.7 渡槽下部結(jié)構(gòu)型式確定9</p><p>　　2.1.8渡槽型式比選9</p><p>　　2.1.9渡槽水力設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1.10槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算9</p

6、><p>　　2.1.11穩(wěn)定計(jì)算9</p><p>　　2.2 金屬結(jié)構(gòu)9</p><p>　　2.2.1 漕河渡槽出口檢修閘9</p><p>　　2.2.2 防腐設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.3 施工地質(zhì)10</p><p>　　3漕河渡槽設(shè)計(jì)11</p><

7、;p>　　3.1漕河渡槽進(jìn)口段設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2漕河渡槽槽身設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3漕河渡槽出口段設(shè)計(jì)23</p><p>　　4 漕河渡槽槽身斷面設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1斷面截面尺寸確定23</p><p>　　4.2水力計(jì)算24</p>&

8、lt;p>　　4.1.1水頭損失驗(yàn)算25</p><p>　　4.1.2進(jìn)出口高程確定26</p><p>　　4.2 U型渡槽截面其他尺寸確定27</p><p>　　4.3 橫桿、人行便道及端肋尺寸確定27</p><p>　　4.4 進(jìn)出口的形式選擇及布置28</p><p>　　5 槽身的結(jié)構(gòu)

9、計(jì)算29</p><p>　　5.1 矩形渡槽靜風(fēng)荷載計(jì)算29</p><p>　　5.2 槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算31</p><p>　　5.2.1 抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算31</p><p>　　5.2.2 抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算32</p><p>　　5.3 槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算33</p><p>　

10、　5.3.1 內(nèi)力計(jì)算33</p><p>　　5.3.2 縱向配筋計(jì)算34</p><p>　　5.3.3 正截面的抗裂驗(yàn)算35</p><p>　　5.3.4 斜截面承載力計(jì)算36</p><p>　　5.4 槽身橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算37</p><p>　　5.4.1滿槽水情況下的內(nèi)力計(jì)算38</p&g

11、t;<p>　　5.4.2半槽水情況下的內(nèi)力計(jì)算41</p><p>　　5.4.3 橫向配筋計(jì)算45</p><p>　　5.4.4 橫向抗裂驗(yàn)算47</p><p>　　5.5 拉桿結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算48</p><p>　　5.5.1 內(nèi)力計(jì)算48</p><p>　　5.5.2 配筋計(jì)算4

12、9</p><p>　　5.6 端肋結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算50</p><p>　　5.6.1 內(nèi)力計(jì)算51</p><p>　　5.6.2 配筋計(jì)算53</p><p>　　5.7支撐系統(tǒng)計(jì)算55</p><p>　　5.7.1主梁驗(yàn)算55</p><p>　　5.7.2次梁驗(yàn)算56<

13、;/p><p>　　5.7.3底板驗(yàn)算57</p><p><b>　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　1 工程概況</b></p><p><b>　　1.1 工程簡(jiǎn)介<

14、;/b></p><p>　　總干渠漕河段是南水北調(diào)中線工程京石段應(yīng)急供水工程上的重要渠段，位于河北省保定市滿城縣境內(nèi)，距滿城縣約10km。漕河渡槽為I等工程，主要建筑物級(jí)別為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)/。漕河段總長(zhǎng)9319.7m,建筑物長(zhǎng)度6473.0m，渠道長(zhǎng)度2846.7m，設(shè)計(jì)流量125m3/s，加大流量150m3/s。地震烈度為6度區(qū)。</p><p><b>　　1

15、.2 氣象水文</b></p><p>　　漕河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明。極端最低氣溫-23.4℃，極端最高氣溫40.4℃，多年平均日照時(shí)數(shù)2711小時(shí)，多年平均分速2.2m/s，最大風(fēng)速18m/s，風(fēng)向?yàn)镹W。平均無(wú)霜凍期191天，最大凍土深度66cm。</p><p>　　1.3 主要建設(shè)內(nèi)容及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p>　　漕河渡槽

16、洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核；交叉斷面處河道100年一遇洪峰流量為4494m3/s，相應(yīng)水位為46.67m ；300年一遇洪峰流量為5885m3/s，相應(yīng)水位為47.07m。技術(shù)特性見(jiàn)表1.1。</p><p>　　表1.1 漕河特性表</p><p><b>　　1.4 工程地質(zhì)</b></p>&l

17、t;p>　　漕河渡槽地處太行山山前丘陵地帶，地形、地貌變化較大。</p><p>　　進(jìn)口漸變段地面高程63.0～67.0m，渠底為弱風(fēng)化燧石條帶白云巖。進(jìn)口閘室段地面高程67.0～68.0m，覆蓋層厚0.3～3m，為含壤土碎石，其下為燧石條帶白云巖，閘基坐落在弱風(fēng)化巖體上。</p><p>　　進(jìn)口連接段地面高程65.0～68.0m，覆蓋層厚1～3m，為含壤土碎石，其下為燧石條帶白

18、云巖，強(qiáng)風(fēng)化巖厚1～1.5m，槽身坐落在弱風(fēng)化巖上。落地矩形槽段地面高程56.0～68.5m，覆蓋層厚1～9.3m，為碎石、黃土狀壤土及含碎石紅粘土，其下為燧石條帶白云巖，強(qiáng)風(fēng)化層厚度1.5～6m。</p><p>　　20m跨多側(cè)墻段采用樁基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)，跨越二級(jí)階地，地面高程47.0～58.0m，覆蓋層厚6～28.5m，巖性為黃土狀壤土、微含碎石粘土及微含碎石紅粘土，基巖為燧石條帶白云巖，全、強(qiáng)風(fēng)化巖厚7.0

19、～20.1m。</p><p>　　漕河渡槽右岸階地：上部為黃土狀壤土，碎石土，下部為基巖的多層結(jié)構(gòu)。河床及漫灘：上部為較薄的砂壤土，卵（礫）石、碎石土，下部為基巖的多層結(jié)構(gòu)。覆蓋層厚度1.5～32.2m。左岸：山體為巖體單一結(jié)構(gòu)，燧石條帶白云巖地表為弱風(fēng)化巖，節(jié)理較發(fā)育。漕河河道基巖中規(guī)模不等的裂隙、夾泥層、新層破碎帶、巖脈、溶洞和溶隙均有發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)條件十分復(fù)雜。</p><p>　　3

20、0m跨多側(cè)墻段采用樁基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)，地貌為高漫灘、低漫灘及現(xiàn)代河床，地面高程42.5～44.5m。本段地質(zhì)結(jié)構(gòu)上部碎石土，下部燧石條帶白云巖雙層結(jié)構(gòu)。覆蓋層厚6～32.2m，地表為卵石層，厚6～28.4m，其下為壤土、含碎石壤土及含壤土碎石，厚度3～19m。全、強(qiáng)風(fēng)化巖一般厚3～5m，僅在樁號(hào)376+500～376+630段全、強(qiáng)風(fēng)化巖厚達(dá)12～16m。</p><p>　　出口段為河床岸坡，地表基巖裸露，巖性為

21、弱風(fēng)化燧石條帶白云巖。（具體設(shè)計(jì)情況見(jiàn)表1.2）</p><p>　　表1.2 漕河渡槽設(shè)計(jì)情況表</p><p><b>　　2 整體布置</b></p><p><b>　　2.1水工結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2.1.1 建筑物結(jié)構(gòu)形式選擇</p><p>

22、　　漕河是總干渠跨越的較大河流之一，交叉斷面附近河谷寬闊，寬度約1150m，河床高程一般在42.1～44.5m。主河床兩側(cè)為二級(jí)階地和高漫灘，高程一般在43～62m。綜合考慮流量關(guān)系、水位關(guān)系及總干渠水頭確定南水北調(diào)中線總干渠與漕河的交叉建筑物型式采用渡槽型式。</p><p>　　2.1.2 渡槽軸線位置的選擇</p><p>　　漕河渡槽地形條件比較復(fù)雜，長(zhǎng)度大，工程量大，軸線位置的選

23、擇應(yīng)通過(guò)方案比較確定其位置。主要考慮一下幾個(gè)方面：</p><p>　　應(yīng)盡量選在地形有利，地質(zhì)條件良好的地方，以便于縮短槽身長(zhǎng)度，降低支撐結(jié)構(gòu)高度和基礎(chǔ)工程量。</p><p>　　渡槽進(jìn)出口渠道與槽身的連接在平面上應(yīng)爭(zhēng)取成一條直線，不可急劇轉(zhuǎn)彎，以使水流平順。</p><p>　　跨越河流是，軸線與河道水流方向應(yīng)盡量正交，槽址應(yīng)選在河道順直，岸坡穩(wěn)定處。<

24、/p><p>　　跨越河流的渡槽，槽址應(yīng)位于河床穩(wěn)定，水流順直的河段，避免位于河流轉(zhuǎn)彎處，以免凹岸和基礎(chǔ)沖刷</p><p>　　應(yīng)選在進(jìn)出口建筑物方便的位置，進(jìn)出口爭(zhēng)取建在挖方渠道上，盡量不要建在高填方渠道上。應(yīng)保證泄水閘有通暢的排水出口，以防沖刷。</p><p>　　渡槽發(fā)生事故需停水檢修，或?yàn)榱松嫌畏炙饶康?，常在進(jìn)出口段或進(jìn)口前段，渠道的合適位置安裝節(jié)制閥，方

25、便于泄水閥聯(lián)合運(yùn)用，使渠水進(jìn)入溪谷或河道。</p><p>　　漕河渡槽軸線位置先后比較了3條線路，綜上述考慮地形、地質(zhì)條件、建筑物布置、工程施工條件及工程移民占遷因素，推薦現(xiàn)有路線方案。</p><p>　　2.1.3進(jìn)出口段布置</p><p>　　進(jìn)出口段屬漸變段，一般常采用底板與側(cè)墻相互分離的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)墻是直線扭曲面，漸變段采用貼坡式擋墻，末端采用重

26、力式擋墻，墻頂高程和總干渠堤頂（或一級(jí)馬道）高程相同。</p><p>　　進(jìn)出口閘井室采用開(kāi)敞式整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，孔數(shù)和渡槽孔數(shù)相同，單孔凈寬都是6m，墩頂高程和總干渠堤頂（或者一級(jí)馬道）高程相同。</p><p>　　2.1.4 渡槽長(zhǎng)度比選</p><p>　　漕河渡槽長(zhǎng)度的確定不以河道行洪為控制條件，而是受地形、地質(zhì)條件制約。首先是渡槽進(jìn)口閘室位置的確定，

27、根據(jù)地形地質(zhì)條件，考慮到渡槽進(jìn)口有條件將閘室布置在原狀地基上。其次是出口位置的確定，漕河的深槽位于漕河河道的左岸，且漕河左岸地表基巖裸露，巖性為弱風(fēng)化燧石條帶白云巖，工程地質(zhì)條件良好，漕河渡槽的出口閘室直接布置在左岸山體上，渡槽出口不會(huì)束窄河道。根據(jù)地形、地質(zhì)條件和總干渠的渠底高程與現(xiàn)狀地形的關(guān)系，渡槽長(zhǎng)度確定為2300m, 相應(yīng)起止樁號(hào)為375+357～377+657。</p><p>　　2.1.5渡槽過(guò)水?dāng)?/p>

28、面和縱坡的確定</p><p>　　渡槽過(guò)水?dāng)嗝婧涂v坡都是通過(guò)水力計(jì)算來(lái)確定的。渡槽通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)槽內(nèi)水流是明渠均勻流，用進(jìn)出口底板高程來(lái)確定渡槽的縱坡，通過(guò)調(diào)整底寬使渡槽總水頭損失與已定的設(shè)計(jì)水頭統(tǒng)一。槽內(nèi)通過(guò)加大流量時(shí)，采用水面線明渠非均勻流能量方程，分段試算法進(jìn)行推求，渡槽水力要素見(jiàn)表2.1。 經(jīng)兩槽、三槽、四槽不同斷面組合的經(jīng)濟(jì)比較分析， 確定漕河渡槽的結(jié)構(gòu)斷面尺寸為3孔6m×5.4m。<

29、/p><p>　　表2.1 渡槽工程水力要素表</p><p>　　漕河渡槽設(shè)計(jì)為3槽一聯(lián)的多側(cè)墻矩形槽結(jié)構(gòu)，縱坡為1/3900，單孔跨度主河槽段30米，旱渡槽段20米。</p><p>　　2.1.6 渡槽上部結(jié)構(gòu)型式確定</p><p>　　漕河渡槽主河槽段由于凈面空間較大，結(jié)構(gòu)選擇采取了拱式和梁式結(jié)構(gòu)的比較選擇。漕河渡槽旱渡槽段，槽底凈

30、面空間高度較小，只能采用梁式結(jié)構(gòu)，所以進(jìn)行了多個(gè)縱面梁的矩形槽簡(jiǎn)支、多側(cè)墻矩形槽簡(jiǎn)支、簡(jiǎn)支U型槽、上承式桁架拱和中承式桁架五種拱式結(jié)構(gòu)方案的比較。</p><p>　　多側(cè)墻矩形槽簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)可利用渡槽的側(cè)墻和中隔墻作為槽身的承重結(jié)構(gòu)，與多縱梁簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)相比，工程量變化不大，而整體承載能力和適用跨度卻大大增加。墻體內(nèi)增設(shè)的預(yù)應(yīng)力鋼束既能承擔(dān)縱向力，又能承擔(dān)橫向剪力。墻體底板整體澆筑，和由多種桿件組成的桁架拱結(jié)構(gòu)相比，其

31、整體性能好、安全可靠度高。</p><p>　　2.1.7 渡槽下部結(jié)構(gòu)型式確定</p><p>　　在渡槽的總體設(shè)計(jì)中，下部結(jié)構(gòu)的選型對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方案有較大的影響。根據(jù)地形、地質(zhì)情況進(jìn)行合理的選型，可使上、下部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，通過(guò)對(duì)多種結(jié)構(gòu)型式、多種跨度的比較，漕河渡槽下部結(jié)構(gòu)型式采用空心重力墩與樁基或擴(kuò)大基礎(chǔ)組合型式，跨度階地段為20m，河槽段為30m。</p><p&

32、gt;　　2.1.8渡槽型式比選</p><p>　　首先比較了板梁式結(jié)構(gòu)方案與拱式結(jié)構(gòu)方案，拱式結(jié)構(gòu)比選了中承式和下承式桁架拱結(jié)構(gòu)；板梁式結(jié)構(gòu)比選了兩聯(lián)矩形槽結(jié)構(gòu)、兩聯(lián)多縱梁結(jié)構(gòu)、三槽一聯(lián)多側(cè)墻結(jié)構(gòu)和四槽兩聯(lián)多側(cè)墻結(jié)構(gòu)。通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析階地段采用20m跨三槽一聯(lián)多側(cè)墻結(jié)構(gòu)，河槽段采用30m跨三槽一聯(lián)多側(cè)墻結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.1.9渡槽水力設(shè)計(jì)</p><

33、p>　　水力設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)建筑物給定的設(shè)計(jì)水頭和設(shè)計(jì)流量以及地形條件，確定出合理的渡槽過(guò)水?dāng)嗝娉叽缫约斑M(jìn)出口底板高程，并根據(jù)其通過(guò)加大流量時(shí)推算的加大水位，確定渡槽的超高。</p><p>　　2.1.10槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　槽身內(nèi)力計(jì)算采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，按平面問(wèn)題橫向、縱向分別計(jì)算。橫向計(jì)算時(shí)，底肋支承在側(cè)墻上，橫斷面為加肋帶拉桿的多支座矩形閉合框架；側(cè)墻按一端簡(jiǎn)支

34、，一端固結(jié)的T型梁計(jì)算，用三邊固結(jié)，一邊簡(jiǎn)支的板復(fù)核，底板既是支撐在底肋上的連續(xù)板，按5跨連續(xù)梁計(jì)算，也是側(cè)墻縱向I字梁的翼緣，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，縱向產(chǎn)生的拉應(yīng)力由底板中的縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線來(lái)平衡?？v向計(jì)算時(shí)，側(cè)墻作為簡(jiǎn)支梁，以橫向計(jì)算中求出的支座反力作為縱向荷載，按簡(jiǎn)支受彎構(gòu)件計(jì)算內(nèi)力。</p><p>　　依據(jù)內(nèi)力計(jì)算成果，本設(shè)計(jì)對(duì)槽身分別進(jìn)行承載能力和正常使用計(jì)算。底板按矩形、側(cè)肋按Ｔ形截面受彎構(gòu)件，底肋按Ｔ形偏

35、心受拉構(gòu)件，側(cè)墻按簡(jiǎn)支受彎梁計(jì)算配筋及抗裂。</p><p>　　2.1.11穩(wěn)定計(jì)算</p><p>　　本設(shè)計(jì)分別對(duì)槽身、墩身、進(jìn)出口閘室、樁基、退水閘等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗滑、抗傾等計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，所有結(jié)構(gòu)的抗滑、抗傾安全系數(shù)均大于相關(guān)規(guī)范的規(guī)定值；地基應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　2.2 金屬結(jié)構(gòu)</b></p>

36、;<p>　　2.2.1 漕河渡槽出口檢修閘</p><p>　　進(jìn)口檢修閘共3孔，設(shè)置2扇檢修閘門。閘門為平面滑動(dòng)疊梁閘門，閘門采用增強(qiáng)型鋼基聚甲醛四層復(fù)合材料滑塊支承，其孔口尺寸為6.0m×5.0m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭4.792m，每扇檢修閘門分2節(jié)，每節(jié)高2.5m。閘門配置1根機(jī)械式自動(dòng)抓梁，啟閉機(jī)采用1臺(tái)移動(dòng)式電動(dòng)葫蘆啟閉，電動(dòng)葫蘆容量為2×100kN，揚(yáng)程7m

37、，電動(dòng)葫蘆采用工字型軌道，軌道型號(hào)I56a。疊梁檢修閘門的操作方式為靜水啟閉，平壓方式為小開(kāi)度節(jié)間充水平壓。該檢修閘設(shè)置了1個(gè)門庫(kù)，電動(dòng)葫蘆停放在門庫(kù)內(nèi)。</p><p>　　2.2.2 防腐設(shè)計(jì)</p><p>　　閘門、埋件、抓梁外露非不銹鋼表面采用噴稀土鋁鋅加涂料的方式進(jìn)行防腐；啟閉機(jī)、電動(dòng)葫蘆軌道及附件采用涂料的方式進(jìn)行防腐。</p><p><b&g

38、t;　　2.3 施工地質(zhì)</b></p><p>　　(1)漕河渡槽進(jìn)口漸變段至落地矩形槽段邊坡（樁號(hào)375+357～375+490.4）變化</p><p>　　進(jìn)口漸變段至連接段左側(cè)部分，邊坡面覆蓋薄層含紅粘土碎石，部分坡面覆蓋薄層全風(fēng)化巖。樁號(hào)375+412～375+490.4段左側(cè)為全、強(qiáng)風(fēng)化白云巖，邊坡穩(wěn)定性較差。</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)

39、實(shí)際情況，將進(jìn)口漸變段至連接段左側(cè)含紅粘土碎石以及全風(fēng)化巖清除至巖基面，并掛網(wǎng)錨噴支護(hù)；對(duì)扭坡面碎石和含碎石紅粘土清除；落地矩形槽左側(cè)邊坡采用掛網(wǎng)噴錨防護(hù)。</p><p>　　(2) 漕河渡槽擴(kuò)大基礎(chǔ)</p><p>　　1#擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖至建基面后，基礎(chǔ)左側(cè)出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化巖，右側(cè)為全風(fēng)化巖。為防止承臺(tái)出現(xiàn)不均勻沉降，將全風(fēng)化巖清除至強(qiáng)風(fēng)化巖，用混凝土回填至建基面；15#墩弱風(fēng)化巖面受破碎帶影

40、響相差較大，從而采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。16#墩受15#、17#開(kāi)挖的影響，亦改為擴(kuò)大基礎(chǔ)。15#、16#墩基礎(chǔ)均座落在全風(fēng)化巖上；27#～31#擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖揭露地質(zhì)情況基本與原設(shè)計(jì)一致，均為全風(fēng)化巖，僅局部揭露少量強(qiáng)風(fēng)化巖；37#墩建基面左側(cè)大部分強(qiáng)風(fēng)化巖石出露，右側(cè)有煌斑巖脈侵入，對(duì)煌斑巖脈部位進(jìn)行了挖槽回填混凝土。40#、41#墩全風(fēng)化巖面均有抬高，將建基面可抬高至34.1m。38#、39#墩建基面為全風(fēng)化白云巖，75#、76#擴(kuò)大基礎(chǔ)墩建

41、基面為弱風(fēng)化白云巖。</p><p>　　(3)漕河渡槽樁基礎(chǔ)</p><p>　　漕河段采用樁基礎(chǔ)的槽墩共有59座，總樁數(shù)616根 </p><p>　　(4)漕河渡槽77#枕梁基礎(chǔ)</p><p>　　77#枕梁開(kāi)挖至建基面發(fā)現(xiàn)巖體裂隙發(fā)育，部分巖面低于設(shè)計(jì)建基面, 因而采用了混凝土對(duì)巖面降低部位進(jìn)行了回填處理。</p>&

42、lt;p>　　(5)漕河渡槽出口段</p><p>　　本段巖體完整，僅對(duì)局部松散巖體進(jìn)行了清除</p><p><b>　　3漕河渡槽設(shè)計(jì)</b></p><p>　　漕河渡槽工程由進(jìn)口段、槽身段、出口段三部分組成?？傞L(zhǎng)2300m。渠段設(shè)計(jì)水深4.5m，渡槽前后渠底寬度19.5/26.5m。漕河渡槽縱坡為1/3900，槽內(nèi)設(shè)計(jì)水深4.1

43、5m，水頭0.718m。</p><p>　　3.1漕河渡槽進(jìn)口段設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)口段由進(jìn)口漸變段及進(jìn)口檢修閘室組成。進(jìn)口段長(zhǎng)55m，其中漸變段長(zhǎng)45m，檢修閥室段長(zhǎng)10m，檢修閥室為3孔，沒(méi)孔凈寬為6m，邊墻頂寬1m、底寬1.5m，中墻寬1.2m，底板厚1.2m?；A(chǔ)座落在弱風(fēng)化白云巖上。兩側(cè)為鋼筋混凝土直線扭曲面結(jié)構(gòu)，其始端與總干渠梯形明渠相接，底寬19.5m，邊坡系數(shù)2.

44、5，末端與閘室連接，底寬20.4m。</p><p><b>　　詳見(jiàn)下圖3.1</b></p><p>　　圖3.1 進(jìn)口段布置與結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2漕河渡槽槽身設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）渡槽槽身段：包括進(jìn)口連接段、落地矩形槽段、20m跨架空段、30m跨

45、架空段、出口連接段5部分，全場(chǎng)2199m。槽身均按3槽布置，單槽凈寬6.0m。其中進(jìn)口連接段長(zhǎng)8.4m，起鏈接閥室與槽身的作用；落地矩形槽段長(zhǎng)240m，共24節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)10m；20m跨架空段長(zhǎng)710m。共35跨，其中有20跨為彎道段，分界點(diǎn)樁號(hào)為375+920.4處。轉(zhuǎn)彎半徑第一段為531.139m，中心角21.57468°，第二段半徑為483.090m，中心角 23.72063°，第34跨由于跨越鐵路的需要該

46、跨跨度布置為35m。詳見(jiàn)下圖3.2</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p>　　（2） 20m和30m跨均為槽身架空段，槽身為3槽一聯(lián)的多側(cè)墻多縱梁預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫向總寬度均為22m，單槽斷面尺寸為6×5.4m，底板厚0.5m，邊墻厚0.6m，中墻厚0.7m上部設(shè)人行道板和拉桿，邊墻外側(cè)豎向設(shè)側(cè)肋，底板下橫向設(shè)底肋，縱向設(shè)4根縱

47、梁，為滿足預(yù)應(yīng)力鋼絞線布置要求，將縱墻底板以下斷面擴(kuò)大形成“馬蹄”狀，并在縱墻和底板連接處設(shè)有貼角，因此這種結(jié)構(gòu)又叫做帶“馬蹄”的多縱墻矩形槽結(jié)構(gòu)?！榜R蹄”斷面尺寸（b×h），中墻1.4m×1.5m，邊墻1.3m×1.5m。拉桿、側(cè)肋和底肋間距均為2.5m,斷面分別為0.3×0.4m、 0.5×0.7m、0.5×0.9m。槽身在縱向、橫向以及邊墻的豎向分別設(shè)置了預(yù)應(yīng)力，稱3向預(yù)

48、應(yīng)力結(jié)構(gòu)，混凝土等級(jí)為C50W6F200。詳見(jiàn)下圖3.3</p><p>　?。?）槽身架空段共76跨，計(jì)77個(gè)墩體，除1#墩和77#枕梁為實(shí)體墩外，其余75個(gè)墩體均為空心墩，墩體的高度為1.6～29.3m不等，由墩臺(tái)、墩身和墩帽組成。到目前為止，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的地質(zhì)勘察已經(jīng)確定采用擴(kuò)大基礎(chǔ)的墩體為20個(gè)，其余57個(gè)仍為端承樁墩體。槽身跨度為20m的，每個(gè)墩體下設(shè)端承樁8根；30m的設(shè)12根；樁徑為1.5m，每根樁的

49、設(shè)計(jì)承載力為1300t。詳見(jiàn)下圖3.4</p><p>　　主河槽段漕河渡槽立視圖</p><p>　　巖基落地矩形槽結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　20m跨架空段槽身結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　30m跨架空段槽身結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　20m和30m跨槽墩樁基及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)圖</p><p>&l

50、t;b>　　擴(kuò)大基礎(chǔ)墩臺(tái)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　3.3漕河渡槽出口段設(shè)計(jì)</p><p>　　出口段：長(zhǎng)46m，其中閘室段10m，漸變段36m。閘室為3孔，每孔凈寬為6m。</p><p><b>　　詳見(jiàn)下圖3.5</b></p><p>　　4 漕河渡槽槽身斷面設(shè)計(jì)</p>

51、<p>　　4.1斷面截面尺寸確定</p><p>　　水力的計(jì)算主要在于合理的選擇縱坡值?？v坡大，可以減小槽身斷面的面積，節(jié)省建筑材料。當(dāng)縱坡越大時(shí)沿程水頭損失會(huì)迅速增加，且流速大將會(huì)增加進(jìn)口水頭的損失，進(jìn)一步增加渡槽的總水頭損失，自流灌溉面積也會(huì)減小，使得灌溉不利。而縱坡小，雖然使斷面面積、建筑材料用量增加了，但是水頭損失將會(huì)減小。</p><p>　　本設(shè)計(jì)方案允許水頭

52、損失為[▽Z]等于0.88m，最小損失不大于0.88m。根據(jù)相似工程經(jīng)驗(yàn)，初步擬定，縱坡坡率可在1/500至1/1500之間選擇。假如根據(jù)初擬定i、B和H值來(lái)計(jì)算所得的流量（等于或大于）最大流量，說(shuō)明擬定的i、B和H值合適，假如（小于或大于）最大流量，說(shuō)明應(yīng)必須加大B和H值，直到滿足最大流量為止。</p><p>　　初擬定i、B和H值后，還需要再擬定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的水深值，可以根據(jù)計(jì)算的方式來(lái)確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)

53、的水深值。求得水深值后，利用公式來(lái)計(jì)算通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的進(jìn)口水面降落及出口水面回升值，而后再計(jì)算槽身的沿水頭損失和總水頭損失。如果總水頭損失值等于或略小于允許水頭損失值，則初擬定的i、B和H值可以當(dāng)確定值。</p><p><b>　　4.2水力計(jì)算</b></p><p>　　由于渠道多數(shù)都會(huì)在一定長(zhǎng)度內(nèi)，具有相同的流量、斷面尺寸、堤坡及相近的渠道渡槽糙率，渠內(nèi)滿足明

54、渠均勻流的條件，所以渠道橫斷面尺寸將采取明渠均勻流方式來(lái)確定，即</p><p><b>　　Q=wC</b></p><p>　　其中Q 通過(guò)渡槽的設(shè)計(jì)流量（m3/s）</p><p>　　i 槽底縱坡，本設(shè)計(jì)采用i=1/1200：</p><p>　　C 謝水系數(shù)，可采用曼寧公式來(lái)計(jì)算，，n為糙率系數(shù)，對(duì)于混凝

55、土及鋼筋混凝土槽身，可取用n=0.013～0.014，此設(shè)計(jì)采用的是n=0.014。</p><p>　　漕河渡槽槽身斷面高寬比H/B會(huì)影響槽身結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定、縱向受力及進(jìn)出口水流條件。對(duì)于梁式渡槽的槽身起縱梁作用，槽身采用較大的高寬比，可以提高其縱向剛度，減少跨中撓度和梁內(nèi)承載力，有利于受力，由于槽身高度、側(cè)面受風(fēng)面積及橫向風(fēng)載力都大，不利于槽身橫向穩(wěn)定，且槽身高度和側(cè)面受風(fēng)面積大，不利于槽身橫向穩(wěn)定；而高度寬

56、度較小而槽底縱坡較大時(shí)，槽內(nèi)水深又小，為了滿足槽底設(shè)計(jì)流量處水面銜接進(jìn)口能抬高比較大，此時(shí)假如渠道通過(guò)小流量時(shí)，渡槽進(jìn)口就會(huì)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)比較大的壅水現(xiàn)象，而當(dāng)通過(guò)大流量時(shí)，槽前上游的渠道又會(huì)產(chǎn)生較大的降水段，使的渠道遭受沖刷。因此合理的高寬比一般會(huì)通過(guò)方案比較來(lái)確定，初步擬定時(shí)一般可用經(jīng)驗(yàn)值，U形斷面多用0.7～0.8，本設(shè)計(jì)取H/B=0.8，試算過(guò)程及結(jié)果如圖4.1所示：</p><p>　　表4.1截面尺寸初步

57、計(jì)算表</p><p>　　由表4.1可初定，槽半圓直徑D=4.7m，用最接近設(shè)計(jì)流量的值計(jì)算總水頭損失，用效核流量來(lái)確定截面尺寸，計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)表4.2：</p><p>　　表4.2截面尺寸確定計(jì)算表</p><p>　　由表4.2可確定選取圓心軸以上通過(guò)設(shè)計(jì)流量Q0時(shí)的水深h0=1.11m</p><p>　　4.1.1水頭損失驗(yàn)算&

58、lt;/p><p>　　漕河渡槽進(jìn)口處，水流經(jīng)過(guò)漸變段與連接段時(shí)的水面降落值為Z，工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)采用下列淹沒(méi)寬頂堰流公式計(jì)算，即</p><p>　　式中 渡槽設(shè)計(jì)流量（m3/s）</p><p><b>　　上游渠道流速；</b></p><p><b>　　上游渠道水深 </b></p&

59、gt;<p><b>　　過(guò)水?dāng)嗝婷娣e </b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　流速分部系數(shù)，可取a=1.0；</p><p>　　、流速系數(shù)和側(cè)收縮系數(shù)，可取0.90至0.95，此設(shè)計(jì)中兩者都可取0.95</p><p>　　g重力加速度

60、g=9.8 m2/s</p><p><b>　　則</b></p><p>　　則 槽內(nèi)水面坡降Z1:Z1=iL=×660=0.55m</p><p>　　出口水面回升Z2:Z2=</p><p>　　綜上所述，水流經(jīng)過(guò)渡槽時(shí)的總水頭損失△Z為</p><p>　　△Z=Z+Z1-Z2

61、=0.461+0.55-0.183=0.828m＜0.88m</p><p><b>　　故符合要求。</b></p><p>　　4.1.2進(jìn)出口高程確定</p><p>　　通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，上游渠道水深h1=3.744m，槽中水深，</p><p>　　則有 進(jìn)口槽底高程 </p><p>

62、;　　式中，為進(jìn)口前渠底高程； </p><p><b>　　進(jìn)口槽底抬高 </b></p><p><b>　　出口槽底高程 </b></p><p><b>　　出口渠底降低 </b></p><p><b>　　出口渠底高程 </b>&

63、lt;/p><p>　　計(jì)算的規(guī)劃值大，滿足要求。具體如圖示4.1：</p><p>　　圖4.1 渡槽水利計(jì)算圖</p><p>　　4.2 U型渡槽截面其他尺寸確定</p><p>　　經(jīng)上述流量及水頭損失條件，可計(jì)算出符合要求的槽底直徑為，以此類推計(jì)算出槽截面其它尺寸。</p><p>　　槽壁厚度 , 取 &l

64、t;/p><p>　　直線段高 ， 考慮安全超高，則取 </p><p><b>　　槽頂加寬部分 ，取</b></p><p><b>　　，取</b></p><p>　　4.3 橫桿、人行便道及端肋尺寸確定</p><p>　　橫桿尺寸： 高， 寬， 間距

65、 </p><p>　　人行便道尺寸： 厚 寬，單側(cè)扶手</p><p>　　端肋尺寸：為了緩和渡槽的縱向受力形態(tài)，并且方便架設(shè)安裝，在槽身的支座部位應(yīng)該設(shè)置外形輪廓為矩形的端肋。U型渡槽的底部端肋厚度為，槽殼從端肋向外延伸用以方便設(shè)置止水，變形縫寬為，端肋其余尺寸是，，，如圖4.2</p><p>　　圖4.2 渡槽基本尺寸示意圖</p>

66、;<p>　　4.4 進(jìn)出口的形式選擇及布置</p><p>　　為方便水流進(jìn)出槽身時(shí)比較平順，有利于減小水頭損失及防止沖刷，渡槽進(jìn)出口都需要設(shè)置漸變段，漸變段實(shí)施扭曲面形式。漸變段和槽身之間經(jīng)常因?yàn)榻o中因素需要再設(shè)置一節(jié)連接段。對(duì)于U形槽槽身，允許設(shè)置連接段與漸變段末端矩形斷面連接。連接段的長(zhǎng)度常依據(jù)具體情況結(jié)合布置決定。通常會(huì)采用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定漸變段長(zhǎng)度</p><p>

67、;　　式中 ——系數(shù)，進(jìn)口取，此設(shè)計(jì)為；出口取，此設(shè)計(jì)采用</p><p>　　、——渠道及渡槽槽身水面寬度</p><p><b>　　由上述公式可得：</b></p><p>　　進(jìn)口渠道水面寬度 </p><p>　　出口渠道水面寬度 </p><p>　　進(jìn)口漸變段長(zhǎng) ，取

68、</p><p>　　出口漸變段長(zhǎng) ，取</p><p>　　本設(shè)計(jì)中根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)連接段長(zhǎng)度為，進(jìn)口連接段長(zhǎng)，出口連接段長(zhǎng)。</p><p>　　5 槽身的結(jié)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　5.1 矩形渡槽靜風(fēng)荷載計(jì)算</p><p>　　渡河渡槽位于太行山北脈左側(cè)，沿線最大風(fēng)速16～28m/s，多為西北風(fēng)或北風(fēng)。渡

69、槽處于河谷地帶，地表風(fēng)速大，加上渡槽槽身的迎風(fēng)面比較大，風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不可忽視。因?yàn)檫^(guò)去對(duì)渡槽抗風(fēng)的問(wèn)題研究很少，設(shè)計(jì)中也無(wú)規(guī)范可循，在之前建造的渡槽中，有些抗風(fēng)能力嚴(yán)重不足的，曾遇大風(fēng)出現(xiàn)過(guò)倒塌事故。槽身形體特殊，不同于普通建筑和橋梁。渡槽結(jié)構(gòu)處于高墩之上，槽身內(nèi)有大量水體，結(jié)構(gòu)頭重腳輕，剛度較弱，自振周期較長(zhǎng)，若遇較大風(fēng)荷容易引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)和失衡。</p><p>　　作用在渡槽上的靜風(fēng)荷載類型參數(shù)主要由兩

70、種來(lái)確定，一種是代表結(jié)構(gòu)物所在場(chǎng)地的風(fēng)場(chǎng)特性參數(shù)，如基本風(fēng)速（風(fēng)壓）、高度修正系數(shù)等；另一種是代表結(jié)構(gòu)在風(fēng)場(chǎng)中的受力特性參數(shù)等三分力系數(shù)，即阻力、扭轉(zhuǎn)力和升力系數(shù)， 這類系數(shù)與結(jié)構(gòu)的體型有關(guān)， 由于渡槽結(jié)構(gòu)體型及特征和橋梁不完全相同。所以渡槽靜風(fēng)荷主要問(wèn)題劃分為為三分力系數(shù)的確定。計(jì)算如下</p><p><b>　　槽殼自重：</b></p><p><b&g

71、t;　　標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p>　　設(shè)計(jì)值 </p><p><b>　　拉桿重：</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p>　　設(shè)計(jì)值 </p><p><b>　　人行道板重：</b></p

72、><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p>　　設(shè)計(jì)值 </p><p><b>　　扶手欄桿重：</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p>　　設(shè)計(jì)值 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)水位水重：<

73、;/b></p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)值</b></p><p><b>　　校核流量水位水重：</b></p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)值 </b></p><p>

74、　　設(shè)計(jì)值 </p><p><b>　　滿槽水重：</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)值 </b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p><b&

75、gt;　　標(biāo)準(zhǔn)值 </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)值 </b></p><p><b>　　風(fēng)壓力：</b></p><p>　　作用于建筑物表面的風(fēng)壓力W（KN/m）按下式計(jì)算</p><p>　　式中： ——風(fēng)載體型系數(shù)，與尺度、建筑物體型等有關(guān)，對(duì)于排

76、架結(jié)構(gòu)??；</p><p>　　——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，本設(shè)計(jì)取;</p><p>　　——基本風(fēng)壓為(N/m),.其中由設(shè)計(jì)資料計(jì)算得出。根據(jù)國(guó)情內(nèi)陸一般地區(qū)取，則有</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可得風(fēng)壓力：</p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)

77、值 </b></p><p>　　5.2 槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　渡槽使用時(shí)，在自重及外力（如水壓力、土壓力、風(fēng)壓力和一些其它的力）作用下，槽身穩(wěn)定有一定的幾率會(huì)受到破壞，而影響渡槽的正常工作，還有可能發(fā)生事故。比如在風(fēng)壓作用下，可能會(huì)沿支撐頂部表面位置發(fā)生滑動(dòng)或傾覆。渡槽的實(shí)際需要是不斷變化的，在槽中沒(méi)有水受到風(fēng)向壓力的工作情況下，最容易出現(xiàn)穩(wěn)定問(wèn)題，所以要對(duì)

78、這種情況進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，計(jì)算單元是一節(jié)槽身。</p><p>　　5.2.1 抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p>　　穩(wěn)定分析，作用于渡槽上的力盡管其類型、大小、方向歸結(jié)為兩大類：一類是推動(dòng)槽身滑動(dòng)的力，如水平方向的動(dòng)水壓力、風(fēng)壓力等，稱之為滑動(dòng)力；另一類是保持槽身穩(wěn)定、阻止渡槽滑動(dòng)的力，主要是在鉛直方向承載作用下，槽身底部與支承結(jié)構(gòu)頂部之間產(chǎn)生的摩擦力，稱之為阻滑力。槽身會(huì)不會(huì)產(chǎn)生沿其支承結(jié)構(gòu)頂

79、部發(fā)生水平滑動(dòng)，主要取決于這兩種力的比值，這個(gè)比值說(shuō)明了渡槽的水平抗滑穩(wěn)定性，我們稱之為穩(wěn)定安全系數(shù)</p><p>　　式中：——空槽時(shí)所有鉛直方向作用力的總和（KN）；</p><p>　　——所有水平方向作用力的總和（KN）；</p><p>　　——摩擦系數(shù)，和兩個(gè)接觸面物體的材料性質(zhì)及它們的表面粗糙程度相關(guān)，本設(shè)計(jì)取0.6。</p><

80、p>　　——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，與建筑物安全級(jí)別和荷載組合情況有關(guān)，按照《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)定》中取</p><p>　　所以滿足抗滑穩(wěn)定性要求。</p><p>　　5.2.2 抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p>　　槽身在風(fēng)壓作用下可能會(huì)發(fā)生傾覆，抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算是為了驗(yàn)算槽身空水受壓作用下會(huì)不會(huì)繞背風(fēng)面支承點(diǎn)發(fā)生傾覆，抗傾覆穩(wěn)定的與抗滑穩(wěn)定的不利條件是一樣的，所以

81、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算的計(jì)算條件、抗滑穩(wěn)定性及荷載組合的驗(yàn)算相同，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)設(shè)為，本設(shè)計(jì)取</p><p>　　式中： ——鉛直力到槽身支承點(diǎn)的距離；</p><p>　　——空槽時(shí)基底面承受的鉛直力總和；</p><p><b>　　——水平力的總和；</b></p><p>　　——水平力到槽身支承點(diǎn)的距離；<

82、;/p><p><b>　　, </b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　所以滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。</p><p>　　5.3 槽身縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　U型斷面槽是薄殼結(jié)構(gòu)，它的縱向內(nèi)力計(jì)算法和跨長(zhǎng)L同槽寬D的比值相關(guān)?？墒撬?/p>

83、工程中的U型渡槽大多數(shù),隸屬長(zhǎng)殼結(jié)構(gòu)（此設(shè)計(jì)中），仍可按梁計(jì)算，即將其看做是U型斷面梁，承受由自重和滿槽水重構(gòu)成的均勻承載。計(jì)算單元單跨槽身。 </p><p>　　圖5.1 槽身縱向應(yīng)力分布圖</p><p>　　5.3.1 內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　跨中彎矩設(shè)計(jì)值 </p><p>　　跨端剪力設(shè)計(jì)值 </p

84、><p>　　其中為一槽身的均布荷載</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　橫截面的總面積</b></p><p>　　形心軸到圓心軸的距離</p><p>　　橫截面對(duì)圓心軸的慣性矩 </p><p><b>　

85、　代入數(shù)據(jù)求得</b></p><p>　　令 （以弧度計(jì)），則有</p><p><b>　　故 </b></p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可求得受拉區(qū)的總拉力</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)求得 </b></p><p>　　5.3.2 縱向配

86、筋計(jì)算</p><p>　　U型槽槽身的縱向鋼筋，大多數(shù)會(huì)按總拉力法計(jì)算，也就是考慮受拉區(qū)混凝土已經(jīng)開(kāi)裂的情況下計(jì)算，</p><p>　　不能再承擔(dān)拉力，形心軸以下的拉力全部由鋼筋承擔(dān)。 </p><p>　　由公式 計(jì)算受拉鋼筋總面積</p><p>　　式中 ——鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的強(qiáng)度安全系數(shù)。查《中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

87、化部.電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編.水電卷.水工》第31條（表8）得</p><p>　　——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，選用Ⅱ級(jí)鋼筋，</p><p><b>　　則有 </b></p><p>　　選用和 </p><p>　　配筋圖如下圖5.2：</p>

88、;<p>　　5.3.3 正截面的抗裂驗(yàn)算</p><p><b>　　令 , </b></p><p>　　則換算截面的面積為：</p><p>　　則換算截面對(duì)重心軸的慣性矩</p><p>　　故可由上述求得最大拉應(yīng)力（抗裂驗(yàn)算）</p><p>　　式中 ——截面抵抗矩

89、的塑性系數(shù)，查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》得，修正后得；</p><p>　　——混凝土抗裂設(shè)計(jì)強(qiáng)度；</p><p>　　——鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗裂安全系數(shù)。</p><p>　　查《中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化部.電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編、 水工、水電卷》第8條(表1)得,第34條(表9)得. 。</p><p><b>　　可知滿足抗裂要求

90、。</b></p><p>　　5.3.4 斜截面承載力計(jì)算</p><p>　　可將U型截面簡(jiǎn)化為T型截面,如圖所示，</p><p><b>　　圖5.3</b></p><p><b>　　截面尺寸如下：</b></p><p><b>　　取 ，

91、 則 </b></p><p><b>　　又</b></p><p>　　故截面尺寸滿足受剪承載力的要求。又有</p><p>　　故則需按計(jì)算配置腹筋。</p><p>　　初步選擇雙肢箍筋,因?yàn)榱罕容^高,箍筋不能太細(xì),采用,就是有.,采用Ⅰ級(jí)鋼筋時(shí),它的箍筋抗拉強(qiáng)度是.</p>&l

92、t;p><b>　　求得 </b></p><p><b>　　滿足抗剪要求.</b></p><p>　　滿足箍筋最小配筋率要求。</p><p>　　5.4 槽身橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　沿著槽身長(zhǎng)度取按平面問(wèn)題橫向內(nèi)力計(jì)算.作用與單位脫離體上的荷載除了,兩側(cè)截面上還有和,它的

93、差聚值與荷載保持平衡.因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)與荷載都對(duì)稱,所以可以取一半按圖示4.4來(lái)計(jì)算橫向彎矩和軸力.其中以槽殼外壁受拉為正,以槽殼受壓為正.圖中為槽頂荷載, 為槽頂荷載對(duì)槽殼直線段頂端中心的力矩計(jì)算, 為分布與槽殼頂端加大部分截面上的剪力, 為“均勻化拉桿”的拉力,因?yàn)槔瓧U的抗彎能力小,所以一次超靜定結(jié)構(gòu)求計(jì)算解答。</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)需考慮滿槽水情況和不是滿槽水情況下的內(nèi)力計(jì)算公式。圓弧內(nèi)力計(jì)算時(shí)，一般每隔取一

94、個(gè)計(jì)算截面（即），計(jì)算和。</p><p>　　圖5.4 橫向內(nèi)力計(jì)算圖</p><p>　　5.4.1滿槽水情況下的內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　?。ㄈ。?lt;/b></p><p><b>　　引入以下參數(shù)：</b></p><p><b>　　則有 &

95、lt;/b></p><p>　　據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算以下步驟求解均勻化拉桿的拉力（其中為水的重度）</p><p><b>　　計(jì)算形變位：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p><b>　　計(jì)算各彎矩系數(shù)：</b></p>

96、<p><b>　　計(jì)算載變位：</b></p><p>　　故均勻化拉桿的拉力為：</p><p>　　由下列公式計(jì)算槽殼圓弧段的橫向內(nèi)力和直線段的橫向內(nèi)力彎矩，彎矩以槽殼外壁受拉為正。（——拉桿中心線到直線段計(jì)算截面的距離，以向下為正）</p><p><b>　　列表計(jì)算如下：</b></p&g

97、t;<p><b>　　表5.1 橫向彎矩</b></p><p>　　表5.2 橫向彎矩</p><p><b>　　計(jì)算各軸力系數(shù)：</b></p><p>　　由下列公式計(jì)算槽殼直線段的軸力及圓弧段的軸力。軸力以結(jié)構(gòu)受壓為正：</p><p>　　代入數(shù)據(jù)則有 <

98、/p><p><b>　　列表計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　表5.3 橫向軸力</b></p><p>　　5.4.2半槽水情況下的內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　?。ㄈ。?lt;/b></p><p>　　荷載： 水重 </

99、p><p><b>　　均布荷載 </b></p><p><b>　　槽頂荷載 </b></p><p>　　槽頂荷載對(duì)槽殼直線段頂部中心的力矩</p><p>　　分布于槽頂加大部分截面上的剪力</p><p>　　形變位已經(jīng)求得 </p>

100、;<p><b>　　求各彎矩系數(shù) </b></p><p><b>　　計(jì)算載變位</b></p><p>　　故均勻化拉桿的拉力 </p><p>　　由以下公式計(jì)算槽殼直線段的橫向內(nèi)力彎矩及圓弧段的橫向內(nèi)力彎矩，彎矩以槽殼外壁受拉為正。</p><p><b&g

101、t;　　表5.4 橫向彎矩</b></p><p><b>　　表5.5 橫向彎矩</b></p><p>　　由下列公式計(jì)算各軸力系數(shù)</p><p>　　由下列公式計(jì)算槽殼直線段的軸力和圓弧段的軸力，軸力以結(jié)構(gòu)受壓為正。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p&g

102、t;<p><b>　　值計(jì)算列表如下：</b></p><p><b>　　表5.6 橫向軸力</b></p><p>　　5.4.3 橫向配筋計(jì)算</p><p>　　由上述計(jì)算可知，，對(duì)應(yīng)的</p><p><b>　　截面尺寸：；；；；</b></p

103、><p>　　。選用Ⅰ級(jí)鋼筋，U形側(cè)墻按直墻簡(jiǎn)化計(jì)算</p><p>　?。ú蹥ね獗谑芾?，（槽壁受拉）</p><p>　　則作用在的外側(cè)，屬大偏心受拉構(gòu)件</p><p>　　先設(shè)，對(duì)于一級(jí)鋼筋查的</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>

104、;　　選配</b></p><p>　　說(shuō)明按所選的進(jìn)行計(jì)算就不需要混凝土承擔(dān)任何內(nèi)力了，這意味著實(shí)際上的應(yīng)力不會(huì)達(dá)到屈服強(qiáng)度，故按計(jì)算。</p><p><b>　　選取</b></p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p><b>　　配筋圖如下：<

105、;/b></p><p><b>　　圖5.5</b></p><p>　　5.4.4 橫向抗裂驗(yàn)算</p><p>　　查的矩形截面抵抗矩的塑性系數(shù)，修正系數(shù)為，取修正系數(shù)為，則有</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　換算截面

106、的面積</b></p><p>　　換算截面重心至受壓邊緣的距離</p><p>　　換算截面對(duì)其重心軸的慣性矩</p><p><b>　　則彈性抵抗矩 </b></p><p>　　一般情況下需按荷載效應(yīng)的短期組合及長(zhǎng)期組合分別驗(yàn)算本設(shè)計(jì)。因是粗略計(jì)算，且可變荷載很小，故只按荷載效應(yīng)的長(zhǎng)期組合進(jìn)行抗裂驗(yàn)

107、算。取，（混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值） </p><p>　　則 ，滿足抗裂要求。</p><p>　　5.5 拉桿結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算</p><p>　　5.5.1 內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　　圖5.6 計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p><b>　　荷載計(jì)算</b><

108、;/p><p>　　橫拉桿自重： 標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)值 </b></p><p>　　人行道板重： 標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)值 </b></p><p><b>　　人群荷載：標(biāo)準(zhǔn)值 </b></p>

109、<p><b>　　設(shè)計(jì)值 </b></p><p>　　由公式 可求得固端彎矩， </p><p><b>　　其中 ，，</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p>　　由公式可求得跨中彎矩</p><

110、p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p>　　5.5.2 配筋計(jì)算</p><p>　　（1） 按固端彎矩配筋</p><p><b>　　， </b></p><p>　　則作用在之外，屬大偏心受拉構(gòu)件。</p><p>　　先設(shè)，對(duì)于Ⅱ級(jí)鋼筋，則<

111、;/p><p><b>　　選配為Φ16（）</b></p><p><b>　　故可按計(jì)算</b></p><p><b>　　又</b></p><p><b>　　故選取Φ16（）</b></p><p>　?。?） 按跨中彎矩配

112、筋</p><p>　　即作用在之外，同屬大偏心受拉構(gòu)件。</p><p><b>　　設(shè)，Ⅱ級(jí)鋼筋</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>　　選配Φ8.2（）</b></p><p><b>　　代入

113、數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>　　即可按計(jì)算</b></p><p><b>　　有</b></p><p>　　故可選取Φ8.2（）</p><p>　　綜上所述，按固端彎矩所配鋼筋可滿足拉桿兩端和跨中的配筋要求。即所選鋼筋為：Φ16（），同。</p><

114、p><b>　　橫拉桿的配筋圖如下</b></p><p>　　圖5.7 拉桿配筋圖</p><p>　　5.6 端肋結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算</p><p>　　為使槽身便于支撐在槽架上，常設(shè)置支撐肋，對(duì)于簡(jiǎn)支梁式槽身則為端肋。對(duì)于簡(jiǎn)支梁式U形槽，可用到槽端距離為的Ⅰ-Ⅰ截面分隔槽身（離肋中線半個(gè)到一個(gè)拉桿間距），圖中L為半跨槽身長(zhǎng)度，b為支撐肋

115、的厚度，其余尺寸及符號(hào)意義如圖所示：</p><p><b>　　（a）</b></p><p>　?。╞） (c)</p><p>　　圖5.8 U形槽端肋計(jì)算圖</p><p>　　5.6.1 內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　基

116、本尺寸： 排架間距 </p><p><b>　　；</b></p><p>　　另外，槽身均布荷載 </p><p><b>　　一個(gè)端肋重 </b></p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可求得各項(xiàng)荷載</p><p><b>　　計(jì)算J和</b></

117、p><p>　　計(jì)算端肋頂部拉桿的軸力（以拉為正），按一次超靜定求解</p><p>　　計(jì)算端肋底橫梁跨中截面的軸力（拉力為正）和彎矩（下緣受拉為正）</p><p>　　5.6.2 配筋計(jì)算</p><p><b>　　知 ， ，</b></p><p><b>　　故按大偏心受拉計(jì)算

118、</b></p><p>　　先設(shè)，對(duì)于Ⅱ級(jí)鋼筋查的</p><p><b>　　選配為7Φ18（）</b></p><p><b>　　故按計(jì)算</b></p><p>　　選配為5Φ25（），配筋圖如下：</p><p><b>　　圖5.9 <

119、;/b></p><p><b>　　5.7支撐系統(tǒng)計(jì)算</b></p><p><b>　　5.7.1主梁驗(yàn)算</b></p><p><b>　　(1)主梁荷載計(jì)算</b></p><p>　　主梁自重（恒載）：梁底寬1.5m，長(zhǎng)30m，主梁底總面積為45m2，縱槽向

120、單跨主梁砼每平方米的重量為G=3.38㎡×30m×2600kg/m³÷45=5.86t/m2</p><p>　　模板自重（恒載）：一跨主梁以上模板重量為（21.45+183.98+12.24+9.3）=226.97t,每平方米的重量為：226.97/4÷45=1.26t/m2</p><p>　　10cm工字鋼（恒載），11.26kg/m

121、,（30m×4+30/0.3×1.8）×11.26kg/m=3.378t，每平方米的重量為：3.378t÷45=0.075t/m2</p><p>　　支架自重（恒載）：支架自身重量0.0384kN/m，每平方米的重量為：</p><p>　　立桿：（30÷0.3）×4×6.9×0.00384÷45=

122、0.235t/m2</p><p>　　橫桿: （30×4+1.8×30÷0.3）×6.9÷0.6×0.00384÷45=0.294t/m2,考慮到扣件的重量和梁內(nèi)支架的重量，支架高度都取6.9m。</p><p>　　施工荷載（活載）： 取2.5kN/m2 </p>&l

123、t;p>　　傾倒與振搗荷載（活載）： 取2kN/m2</p><p>　　其他荷載（活載）： 取2kN/m2</p><p>　　每平方米的總重量：1.2*(5.86+1.26+0.075+0.235+0.294)+1.4*(0.25+0.2+0.2)＝10.18t/m2</p><p>　　(2)碗扣支

124、架承載力驗(yàn)算</p><p>　　支架采用多功能碗扣式支架，縱向排距60cm，橫向跨距30cm，35cm，每根立桿受正向壓力為：Mmax=10.18×0.6×0.35=2.14t</p><p>　　按1.2安全系數(shù) 2.57t <4t </p><p>　　(3)碗扣節(jié)點(diǎn)承載力驗(yàn)算</p><p>　　立

125、桿承受主龍骨傳遞來(lái)的荷載：</p><p>　　q總=10.18t/m2 ×9.8N/kg=99.76kN/m2</p><p>　　Pc=q總L1.L2/2=99.76×0.6×0.35/2=10.48kN≤Qb=[60] </p><p>　　節(jié)點(diǎn)承載力滿足要求。</p><p>　　(4)支架穩(wěn)定性驗(yàn)算&l

126、t;/p><p>　　對(duì)于碗扣支架鋼管（Φ48mm，壁厚3.5mm），中間的橫桿間距為0.6m</p><p>　　I＝π（D4－d4）/64=π（4.84－4.14）/64=12.18cm4</p><p><b>　　根據(jù)歐拉公式：</b></p><p>　?。跴cr］＝π2EI/（μH）2＝π2×2.1&#

127、215;105×12.18/（1×0.6）2＝700kN>40kN(μ=1)</p><p><b>　　符合穩(wěn)定性要求</b></p><p><b>　　(5)基礎(chǔ)驗(yàn)算</b></p><p>　　立桿下端均設(shè)定剛性C15混凝土墊層，厚200mm。地基每平方米荷載為10.18t/m2，為防止地