渡槽毕业设计

1、绪论一、渡槽的作用及开展渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物,是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一,除用于输送渠水进行农田灌溉、城镇生活用水、工业用水、跨流域调水外,还可供排洪和导流之用.当挖方渠道与冲沟相交时,为排泄冲沟来水和泥沙,不使山洪及泥沙进入 渠道,可在渠道上面修建排洪渡槽.在流量较小的河流上修建闸、坝需用上下游围堰拦断河道时, 可在基坑上面架设导流渡槽,使上游来水通过渡槽泄向下游.渡槽在中国已有悠久的历史.古代,人们凿木为槽用以引水,即为最古老的渡槽.据?水经注疏?：长安城昆明“故渠又东而北屈,迳青门外,于穴水枝渠会.渠上承穴水于章门西.飞渠引水入城.东

2、为仓池,池在未央宫西. “飞渠即为渡槽,建于西汉,距今约2000年.又距?中国水利史稿?上册考证,?水经 ？沮水注?中所述的郑国渠“绝冶谷水、“绝清水中的“绝就是指一种原始形态的渡槽.那么渡槽见诸历史记载者就比长安城的飞渠更早,这说明渡槽在中国已有2000年以上的历史.20世纪50年代初期,我国新建渡槽多为木、石结构.木渡槽因木材是珍贵且维修费用大、寿命不长,故除少数用做临时性引水外,已不再采用.石拱渡槽是就地取材的建筑工程,由于石料的开采、加工和砌筑常为手工操作,需用大量劳力,但可节约水泥、钢材,且施工技术易为群众掌握,因而知道20世纪70年代,在不少灌区的渡槽工程中石拱渡槽仍占有相当大的比

3、重.至于墩台结构,采用石料砌筑者就更为普遍.20世纪50年代中后期,随着经济建设的开展,采用钢筋混凝土渡槽日渐增多,施工方法以现场浇筑为主.1995年,黑龙江省首先采用了装配式渡槽,装配式渡槽较现场浇筑可节省大量木材和劳力、显着降低工程造价、加快施工进度,并便于施工治理和提升工程质量,因而到20世纪60年代初期以后,在许多省区逐渐得到推广,其中以广东省开展最为迅速.广东省湛江地区除在建筑物型式及预制分块构件的造型等方面不断有所创新外,并在研究国外单向曲率壳槽的根底上,提出了U形薄壳槽身的结构型式及其计算方法.此外,我国南方地区还建了一些钢丝网水泥U形薄壳渡槽,但这种结构不耐久,已较少采用.20

4、世纪60年代后期至70年代中期,在钢材、水泥供给较困难的条件下,渡槽工程中出现了各种类型的少筋,无筋混凝土结构,如三钱片拱式、马鞍式、拱管式、双曲拱式渡槽等,这些型式 由于存在一些缺点,现已很少采用,但确代表了渡槽结构型式开展的一个阶段.琦架拱式渡槽也是 这一阶段开展起来的,山东省吸取桥梁工程中这一型式的特点,提出并自20世纪70年代初期开始在山东兴建琦架拱渡槽.山东是我国修建琦架拱渡槽数量最多、类型最齐全的省份.从20世纪70年代中期至80年代的这一阶段,水利事业开展中有几项工作与渡槽型式的变化开展密切相关：一是水利工作集中抓了渠系配套工程建设,以充分发挥水利工程效益；二是大型灌 区建设有了

5、进一步开展；三是相继兴建了一些跨流域、跨省的调水工程,如引滦入津、引大入秦等.这些工作使这一时期兴建的渡槽的输水流量,有过去的几个、十几个立方米每秒开展到几十个甚至上百个立方米每秒,从而促进了渡槽结构型式的改良与创新.20世纪90年代以来,随着计算机技术地迅猛开展,利用电子计算机及先进设计理论进行了各 种流量、各种跨度渡槽结构型式的研究,以及结构型式优选的研究,使得渡槽设计更趋先进合理.各种新材料、新技术也不断应用于渡槽工程.例如, 1990年在湖南省铁山灌区建成地由桁刚架拱开展而来地第一座拱梁组合式渡槽一凉清渡槽,设计流量19.5立方米每秒,校核流量21.54立方米每秒,槽身全长75.2米,

6、由一跨50.4米地拱梁组合式结构和两端个一跨12.4米地简支结构组成,槽身采用半圆薄壳断面,内径为5.52米,直段高0.39米,槽壁厚13cm,拱肋采用二次抛物线形等界面双钱折线拱,矢跨比 1/5.6 ,截面尺寸0.5m x 1.0m.又如广东省东江一深圳供水改造工程,是香港、深圳以及工程沿线东麓城镇提供饮水及农田灌溉用水地跨流域大型调水工程,该工程中的樟洋渡槽设计流量 Q=90立方米每秒,采用预应力混凝土U形槽身,纵、横两个方向施加预应力,槽壁厚仅30cm, 一节槽身跨度到达 24m,同时,又将桥梁工程地先进施工技术一移动模架施工法用于渡槽 施工,取得了良好地经济效益和社会效益.特别需要指出

7、的是,改革开放以来,随着经济及社会的开展,城市生活用水以及工业用水比重增长很快,中国地供水矛盾已集中到城市,主要用于开展城市、开展工业及保护环境,农业用水的 重点转为节水灌溉和提升用水效率.为了解决我国水资源分布与供水需求不完全相适应地问题,需 要对水资源做重新分配,由此南水北调工程列入了国家方案.在南水北调中线总干渠上,规划修建 大型渡槽49座,大局部渡槽设计流量在300立方米每秒以上.目前世界上已建成地最大渡槽为印度戈麦蒂GOMTI渡槽,是萨尔达一萨哈亚克调水工程总干渠跨越戈麦蒂河地大型交叉工程,槽身段长381.6m,设计流量357立方米每秒,过水槽宽 12.8m,槽高7.45m,槽中水深

8、6.7m,下部支承结 构为空心槽墩和沉井根底.由于南水北调中线工程总干渠为自流输水,水头紧张,可以分配给各座渡槽的水头损失较小,因而槽身断面很大,不少渡槽水面总宽在25m以上,水深大于 5m,其规模大大超过戈麦蒂渡槽水荷载特别巨大,槽身每延米荷载不包括自重可为铁路荷载地的十几乃至二三十倍.对于如此大型地渡槽,在确定平安的前提下,如何使工程到达经济合理,必然给规划、设计、施工带来了一系列需要研究解决的问题.可以预见,随着南水北调工程地实施,渡槽这一建筑物在结构型式、设计理论、新材料运用以及施工技术等方面,将会有一个更新更大的开展.二、渡槽的组成及类型渡槽是由槽身、支承结构、及进出口建筑物等局部组

9、成.槽身搁置于支承结构上,槽身重及槽中水重通过支承结构传给根底,再传至地基.渡槽的类型,一般是指输水槽身及其支承结构地类型.槽身及支承结构地类型各种各样,所用材料又有不同,施工方法也各异,因而分类方法就甚多按施工方法分,由现浇整体式、预制装配式及预应力渡槽等.按所用材料分,有木渡槽、砖石渡槽、混凝土渡槽及钢筋混凝土渡槽等.按槽身断面形式分,有矩形槽U形槽、梯形槽、椭圆形槽及圆管形等,渡槽工程中常用地是前两种.按支承结构型式分,那么有梁式、拱式、桁架式、组合式 以及斜拉式等.以上分类方法甚多,但能反映渡槽地结构特点、受力状态、荷载传递方式和结构计 算方法区别地那么是按支承结构型式分类.一梁式渡槽

10、.梁式渡槽的支承结构是重力墩或排架.槽身搁置于墩架顶部,既起输水 作用,又是承受荷载而起纵梁作用地结构,在竖向荷载作用下产生弯曲变形,支承点只产生竖向反 力.按支承点数目及布置位置地不同,又分为简支、双悬臂、单悬臂及连续梁四种型式.梁式渡槽 的主要优点是设计简易、施工方便,是采用最为普遍的形式.二拱式渡槽.拱是一种轴线为曲线或折线形、在竖向荷载作用下拱脚产生水平推力的结构,条件是拱脚需有水平约束.如果拱脚无水平约束,在铅直荷载作用下只产生竖向反力的拱形结构,只能称为曲梁.拱式渡槽与梁式渡槽不同之处,是在槽身与墩台之间增设了主拱圈和拱上结构.拱 上结构将上部荷载传给主拱圈,主拱圈再将传来地拱上铅

11、直荷载传给墩台以水平推力.主拱圈是拱 式渡槽的主要承重结构,以承受轴向压力为主,拱内弯矩较小,因此可用抗压强度较高地亏工材料 建造,跨度可以较大可达百米以上,这是拱式渡槽区别于梁式渡槽地主要特点.由于主拱圈将对支座产生强大 水平推力,对于跨度较大的拱式渡槽一般要求建于岩基上.主拱圈有不同的结构形式,如板拱、肋拱、箱形拱和折线拱等.可以设有不同钱数,如双钱拱和三钱拱,也可做成无钱拱.并且,拱上结构又有实腹与空腹之分.因此,拱式渡槽还可分为不同类型.三桁架式渡槽.又分为桁架式和梁型桁架式.前者是用横向联系横系梁、横隔板及剪刀撑等将数根桁架拱片连接而成整体结构.桁架拱片是主要的承重结构,其下弦杆或上

12、弦杆作成拱 形,既是拱形结构又具有桁架的特点.槽身底版和侧墙板可采用预制混凝土或钢丝网混凝土微弯板组装然后填平,而成为矩形断面,有的也采用预制的矩形、U形整体结构.按槽身在桁架拱上位置的不同,桁架拱式渡槽可分为上承式、中承式、下承式和复拱式四种型式,按复杆的布置型式那么有斜 杆式桁架拱和竖杆式桁架拱只有竖杆无斜杆.拱形弦杆与墩台的连接气氛有钱和无钱两种,无 钱拱要求较好的地基,实际工程中多采用两钱拱.桁架拱渡槽一般用钢筋混凝土建造,整体结构刚 性大,能充分发挥材料力学性能；结构轻巧,水平推力小,对墩台变位的适应性也较好,因而对地 基的要求较拱式渡槽低.梁型桁架是指在铅直荷载作用下支承点只产生竖

13、向反力的桁架,起作用与 梁相同.梁型桁架有简支和双悬臂两种类型.按弦杆的外形分,有平行弦桁架、折线或曲线桁架、三角形桁架等.梁型桁架式渡槽的跨度较梁式渡槽为大,一般不小于20米,宜在中等跨越条件下采用.梁式和拱式渡槽是两种最根本的型式,桁架式渡槽应用最广.根本资料1.1 引洗工程概况引跳工程是以解决城乡生活供水及工业供水、生态环境用水为主,兼有农业灌溉、发电、防 洪、养殖等综合利用的建设工程,从而实现水资源的优化调度,从根本上缓解该地区水资源匮乏的问题.引跳工程供水范围西至跳河、东至葫芦河、南至渭河、北至黄河,受益区总面积为1.97万km,涉及甘肃省兰州、定西、白银、平凉、天水 5个市辖属的榆

14、中、渭源、临跳、安定、陇西、通 渭、会宁、静宁、武山、甘谷、秦安等11个国家扶贫重点县区,155个乡镇,总人口约 300万人.引跳工程由九甸峡水利枢纽及供水工程两局部组成,方案分两期建设,一期工程建设内容包括九甸峡水利枢纽及引跳供水一期工程.九甸峡水利枢纽是引跳供水工程自流引水的龙头工程,枢纽主要建筑物包括钢筋混凝土面板堆石坝、左岸1、2溢流洞、右岸泄洪洞、右岸引水发电洞、供水工程总干渠进水口等.混凝土面板堆石坝设计坝顶高程2206.5m,最大坝高136.5m,水库总库容9.43亿项 电站装机容量 3X 100MW年平均发电量10亿kwh.引跳供水工程以洗河九甸峡水利枢 纽工程为水源,总干渠设

15、计引水流量32 m/s ,加大引水流量 36 m/s ,年调水总量 5.5亿m.一期工程年调水量 2.19亿m,配置非农业用水 1.53亿项约占总外调水量的 70%;农业用水0.66亿项 约占总水量30%由110.48km的总干渠、3条总长146.18km的干渠、20条总长238.18km的灌溉 支分支渠、两条总长 47.02km的县城以上城市供水专用管线、 10条总长66.26km的乡镇专用 供水管线等构成覆盖全供水区的输供水渠管网体系.受益区为定西、兰州、白银三个市辖的安定、陇西、渭源、临跳、榆中、会宁六个县区39个乡镇,人口 91.41万人,开展高新农业灌溉面积19万亩.引跳供水工程属大

16、型跨流域自流引水工程,工程线路长,跨地域范围大,穿越流域多,供水区分散,工程地质条件复杂. 总干渠自九甸峡水利枢纽大坝上游跳河右岸取水,以隧洞、暗渠、渡槽形式依次穿越九甸山、宗石山、驮子山、尖山、漫坝河、东峪沟、新寨、秦祁河、顶峰进入主要灌区及供水区, 之后以明渠、渡槽、短隧洞形式沿内官盆地南缘山脚向东行进,过香泉、吴家川、马莲沟、大营梁至马河镇结束.总干渠工程以隧洞为主要建筑物,初步设计阶段布置隧洞15座92.97km,占全长的 84.2%,其中 3、6、7、9 隧洞的长度分别为 13152m、15100m 17190m、18245m, 大于10km的隧洞占总干渠长度的57.6% o 一干渠

17、渠线自总干渠阳阴峡分水,沿内官盆地南缘北侧偏西方向前行,经店子街、称沟至宛川河流域高崖水库下游.二干渠自总干渠阳阴峡分水,渠线向北穿过内官盆地,然后沿关川河支流西河左岸下行梁家庄止,与安定区已建成的西河渠、中河渠相接,经定西市区以及噜口,沿关川河而下达会宁县境内的头寨子.三干渠自总干渠马河镇分水,渠线沿大咸河左岸山坡脚与陇海铁路平行向南下行,经通安、云田,在小金家门入渭丰渠.陇西专用供水管线自总干渠 7隧洞出口分水,沿秦祁河右岸山脚向下游前行,至张家堡后跨秦祁河,在左岸经北寨镇后下行至关门村,再次跨过秦祁河后在右岸行至陇西双泉镇结束,供水管线采用重力流输水,为DN1000的玻璃钢夹砂管.定西市

18、专用供水管线自总干渠阳阴峡分水,沿正北方向前行,经内官营镇后沿内官定西公路至祈家庄后,沿西河右岸顺水流方向至李家咀与定西现有水厂衔接,直接向水厂供水,供水管线采用重力流输水,为DN800的玻璃钢夹砂管.引洗供水一期工程共布置各类建筑物2393座,其中总干渠 138座,干渠536座,支渠工程1719座.13#渡槽是是引跳工程中连接5#隧洞和6#隧洞的重要连接建筑物.引跳供水一期工程总投资36.98亿元,国家定额补助19.7亿元,甘肃省配套资金17.28亿元,工程建设工期为六年.1.2 13#渡梢根本资料1.2.1 13#渡梢的根本设计资料渡槽的设计流量为 32m3/s,加大流量为36m3/s ；

19、渡槽的设计纵坡为i 1/800；渡槽上 游由2#退水闸及渐变段连接5#隧洞和13#渡槽,渡槽下游由渐变段连接6#隧洞和13#渡槽,5#、6#隧洞纵坡均为1/1300 ,渡槽每跨10m,共5跨,全长50m.根据GB- 50288 99?灌溉与排水工程 设计标准?,确定该渡槽的工程级别为3级.1.2.2 13#渡梢的地形资料沟顶宽约50m,沟7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1.0m.1.2.3 13#渡梢的地质资料渡槽地基上部为中重粉质壤土 (P1Q13),厚度为22m,下部为第三系泥质粉砂岩(N21).中重粉质壤土的天然密度为1.97g/cm ；干密度为1

20、.66 g/cm比重2.70 ;含水量为18.6%;原状压缩系数为a2=0.13Mpa；湿陷系数1.13%；属于中压缩非自重湿陷性土层.原状抗剪强度 C=40.6kpa、=29.7 °.压缩模量为 35Mpa允许承载力为R=0.25 0.30Mpa.1.2.4 13#渡梢的建筑材料及平安系数资料3,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 = 25KN / m ,混凝土其他2特性性能指标见表 11.采用I和n级钢筋,I级钢筋强度设计值fy=fy ' =210N/mm.强度模量Es=2.1 x 105N/ mm2, n级钢筋强度设计值 fy=fy '

21、=3 00N/mn2,强度模量 Es= 2.0 x 105N/mnt钢筋混凝土重度r=25KN/m3.构件裂缝宽度允许值,flim = 0.30mm.构件挠度允许值,当 1010m时挠度限值为1O/400 ,当1010m时挠度限值为1O/500表1-1 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fcC2013.49.61.541.10一一 42.55 X 10C2516.711.91.781.272.8 X104浆砌采用M15砂浆砌块石.1.2.5工程回填土及地基力学特性根据有关实验报告结果rc = 16KN / m 3

22、；;20.8.； C= 23Kpa,修正后地基承载力特性值fa=290Kpa.根底与地基摩擦系数f =0.35 ,抗滑稳定平安系数K =1.5 o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,结构平安级别为n级,结构重要性系数为r0 = 1 ,短暂设计状况系数.=1.0 ,偶然状况系数.=0.85 ,钢筋混凝土结构系数rd = 1.2.其他荷载：人群荷载：3.0kN/m 2人行桥上的活荷载根本荷载：0.36kN/ m 2风压气象：最高日平均气温 30C,最低日平均气温0C,不考虑冻土深度.施工条件：采用装载式钢筋混凝土渡槽,预制吊装渡梢总体布置渡槽总体

23、布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、根底布置.渡槽总体布置 根本要求：1、流量、水位满足灌区要求 ；2、槽身长度短,根底、岸坡稳定,结构选型合理；进出口顺直通畅,预防填方接头；少占农 田、交通方便、就地取材等.2.1 梢址选择注意问题：1、槽身长度短、根底低,降低工程造价.2、轴线短、顺直、进出口预防急转弯,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.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 梢身的选择

24、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= 32m3/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, 应选用矩形渡槽.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,跨度约为50m,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10m的单排架共5跨,矩形渡槽采用简支.上游渐变段4m与6m泄水闸相连,泄水闸再与 5#隧洞相连；下有渐变段 4m与6#隧洞相连.槽上根据交通要求设人行桥, 净宽 0.85m.3 水力计算由于该渡槽由于进出口高程

25、及槽身纵坡i已经确定,水力计算时只要确定槽身的净宽B和净高H即可,而不必计算水头损失来确定净出口高程和槽身纵坡i o计算公式该渡槽的槽身L大于15倍的渡槽进口渐变段前上游水深hl即L>15h1,故采用采用明渠均匀流公式计算.式中：Q为渡槽的过水流量m3 / s；A槽身的过水断面面积m2；R为水力半径的； i为渡槽底比降； n为槽身糙率,钢筋混凝土槽身可取n=0.0130.015 ,砌石槽身可取 0.017.计算槽身净宽B和加大水深h加：根据通过加大流量Qm槽中为满水Tf况拟定B和H值.从过水水平看,应按水利最正确断面的条件来选择深宽比矩形槽身水力最正确断面的深宽比H/B=0.5 ,但梁式

26、渡身的深宽比选得大些有利于加大槽身的纵向刚度,因此一般多采用深宽比大于0.5的窄式断面,矩形槽身常采用的深宽比H/B=0.60.8.经过综合分析采用深宽比为H/B=0.7.3把加大流重Qm=36n/s市入计算可求的 h加=2.95m, B=4.2m 计算设计水深h设： B=4.2m, Q=32附s联立以上式子解得h设=2.70m平安加高A h计算：考虑到槽中水面可能产生波动的原因,为了保证渡槽有足够的过水水平,槽身顶部在水面以 上应有一定的超高.超高应满足以下要求：当槽身通过设计流量时,矩形断面槽壁顶部超高不小于槽内水深的1/12再加5cm,即 Ah1=h 设/12+5=27.5cm ;当槽身

27、通过加大流量时,槽中水面与槽身顶部对无拉杆槽身或拉杆底面对有拉杆槽身 的高差不应小于 510cm,取A h2=10cm.H=h设 + A h1=270+27.5=297.5cmH=h 加 + A h2=295+10=305cm取两者最大值,故取 H=3.05m 不计拉杆的高度,B=4.2m梢身设计4.1 梢身断面尺寸拟定根据前面计算结果,槽内净宽B=4.2m,高H=3.2m (拉/f高0.15m),其他尺寸按下面计算确定.该渡槽无通航要求,槽顶设拉杆有利于减小侧墙的厚度,间距取S=2m侧墙厚度t按经验数据确定t/H=1/12 1/16确定,H为侧墙高度 3.2m, t= (1/121/16)

28、H=(0.20.267)m,为了减小 侧墙的重量取侧墙顶部厚度t1=0.2m侧墙底部取t2=0.30m ;底板厚度取跨度的(1/121/35),t= (1/121/35) B=(.350.12),但为了满足抗裂要求取底板厚度t3=0.40m ;渡槽要满足行人要求,故在侧墙外侧设置人行板,板宽取 b=0.85m,板外侧厚度t4=0.1m ,板内侧厚度t5=0.125m ; 为了减小底板的拉应力,槽身底板高于侧墙底缘0.1m；侧墙和底板连接处设角度为45°的贴角边长取30cm以减小转角处的应力集中.槽身的断面图如图4-1所示.图4-1槽身横断面图(单位：mm4.2 梢身横向结构计算带拉杆

29、的矩形断面槽身横向计算也括侧墙和底板两局部.侧墙于底板连接处为刚性连接,侧墙顶部与横杆的连接近似按较接考虑.考虑到槽顶人群荷载产生的弯矩对侧墙及底板最大弯矩影响很小小于2衿,计算可近似忽略不计.a单位：mmt3t3上 I J2,I21212图4-2横断面计算1内力计算侧墙各截面弯矩按弯矩分配法推算的以下公式计算：3I1HB.式中：弯矩符号以使侧墙内侧受拉为正My一距墙顶距离为 y的截面弯矩,KN.m；Ma一侧墙底部弯矩,KN.m；3 .Mf一侧向水压力作用的固端弯矩,满槽水 h=H时Mf=&Kh /15, KN.m；y一截面距墙顶距离,m;h一槽内设计水深,m；H一墙顶净高底板顶面至墙

30、顶高,m;t1一侧墙平均厚,m；t2底板厚,m；Ii一侧墙截面惯性矩,m4;I2一底板截面惯性矩,m4;q一水荷载与底板自重之和KN/m2；r水一水的重度,采用 r 7k=l0KN/m2；r自一钢筋混泥土的重度,采用r自=25KN/m2；u一分配系数；计算：设计水深时：槽身自重为不变荷载,荷载分项系数为1.05 ;水重为可变荷载,荷载分项系数为1.20满槽水深：槽身自重为不变荷载,荷载分项系数为1.05 ;水重为可控可变荷载,荷载分项系数为1.10表4-1侧墙各截面弯矩计算结果(单位：弯矩 KN- m,长度m)0.81.62.43.2设计水深标准值-0.4301.26810.00630.905

31、设计值0.0362.20111.40532.770满槽水深标准值-2.879-1.11710.40536.807设计值-2.5220.40311.47538.234(2)配筋计算按一般受弯构件计算,由表 4-1可知最不利荷载组合为满槽水深情况.侧墙外侧：侧墙外侧存在最大弯矩 M=2.522 KN- m (y=0.8m),按单筋进行配筋计算.采用 C25混凝土, '2fc= 11.9N/mm2 , n级钢筋,fy=fy =300N/mm M=2.522KN m, h=225mm , b=1000mm , K=1.2,a=30mm22minbh.0.0015 1000 195 292mmA

32、s 51.91mm ,故按最小配筋率配筋,选2B10250 实际面积 As 314mm.侧墙内侧：侧墙内侧存在最大弯矩 M=2.522 KN- m (y=0.8m),按双筋进行配筋计算.采用C25混凝土,22fc=11.9N/mm, n级钢筋,fy fy 300N/mm2. 2M=38.234KN m, h=300mm b=1000mm K=1.2, a a 30mm, As 314 mm受压钢筋应力达不到抗压强度,故按下式受拉钢筋截面面积. 22minbh.0.0015 1000 271 405mmAs 637mm ,故按最小配筋率配筋,选2B10120 实际面积 A 654mm o(3)抗

33、裂验算侧墙按受弯构件进行抗裂验算,可选择弯距最大的断面进行计算.弯矩最大值出现在侧墙底部Mk=36.807KN.m,按标准荷载计算,考虑钢筋作用.验算根本公式如下：rm受弯构件的塑性影响系数；rm =1.55,因 0.7 + 300/h =0.7+300/1500>1.1,故 rm = 1.55 X 1.1 = 1.71.act一拉应力限制系数,取0.85A0一换算截面面积,A0=Ac+aEAsftk一混凝土轴心受拉强度标准值,C25标准值为1.78N/mm 2W0换算截面对受拉边缘的弹性地抗拒. 4I.0.002359m y0 0.151m,100.0023593W0 0.01584

34、mh y00.3 0.151M k 36.807KN.m询%tftkW0 1.71 0.85 1.78 0.01584 40.971KN.m 故满足抗裂要求4.2.2底板计算(1) 内力计算底板各截面弯矩及轴向力按以下公式计算：式中：Mx为距底板左端墙底中央距离为x的截面弯矩,KN.m;x为截面距底板左端墙底中央的距离,m；NA为底板轴向拉力,KN;弯矩符号以使底板内侧受拉为正；轴向力以拉力为正；其余符号意义同前；表4-2底板各截面弯矩计算结果(单位：弯矩KN.m,长度m)0.150.5561.1131.6692.225设计水深标准值18.972-9.165-37.785-54.958-60.

35、682设计值19.757-10.927-42.139-60.866-67.109标准值23.504-7.864-39.773-58.918-65.299满槽水深设计值24.105-9.213-43.103-64.437-70.216表4-3底板弯矩最大值及轴力计算结果(单位：弯矩 KN.m,轴力KN)MliaxNA设计水深标准值-60.68235.856设计值-67.10936.439满槽水深标准值-65.29944.436设计值-70.21644.882(2)配筋计算底板按拉弯构件进行配筋计算,计算限制截面为端部截面及跨中截面,端部截面限制最大正弯矩限制限制底板上层钢筋布置,跨中截面最大负弯

36、矩限制底板下层钢筋布置.假设槽身较宽,还应进行1/4截面计算,以使底板的钢筋布置更加经济合理.此处,由于槽身宽度较小,应选取端部截面及跨中截面为限制截面,最不利荷载组合为满槽水深.端部截面(x=0.15m):采用 C25混凝土,fc= 11.9N/mm 2, n级钢筋,fy=fy=300N/mm 2.M=24.105KN - m, N=44.882KN , h=400mm , b=1000mm , K=1.2, a a 30mm.故按大偏心受拉构件配筋：根本公式为：计算说明不需要配筋,但仍应按构造要求配筋.p min=0.2%, Asmin = 0.002 X 1000 X 370=740 (

37、mm2), '2钢筋取 B12150, Asmin754mm；KNe fy,AS(hb a,) 1.2 44.882 1000 367 300 754 (370 30)s 2 2 0.0351 0fCbh.1000 370 11.9说明按所选进行计算就不需要混凝土承当任何内力了,这就意味着实际上的应力不会到达屈服强 度,故按计算.minbh0 0.20% 1000 370 740m*A=373.3mm：故按最小配筋率配筋,选2B12150,实际面积 As 754mm跨中截面:2.M=70.216KN m, N=44.882KN ,采用 C25 混凝土,fc= 11.9N/mm 2, n

38、 级钢筋,fy=fy,=300N/mmh=400mm , b=1000mm , K=1.2, 30mm故按大偏心受拉构件配筋: 根本公式为:计算说明不需要配筋,但仍应按构造要求配筋.KNe fyAS(h° a,) 1.2 44.882 1000 1394P min=0.20%, As min = 0.002 X 1000 X 370 = 740 mm2, 钢筋取 B12150 As=754 mm2;300 754 (370 30)fobh022 0.00111 01000 37011.9说明按所选进行计算就不需要混凝土承当任何内力了,这就意味着实际上的应力不会到达屈服强度,故按计算.

39、minbh0 0.20% 1000 370 740 m% A=915.829mm2,故按最小配筋率配筋,选2B12120,实际面积 As 942mm(3)抗裂验算底板按拉弯构件进行抗裂验算,由于底板全截面配筋相同,应选择弯距最大的断面进行计算.弯矩最大值出现在侧墙底部Mk=65.299KN.m, Nk=44.436.按标准荷载计算,考虑钢筋作用.验算根本公式如下：式中rm受弯构件的塑T影响系数；rm= 1.55,因 0.7 + 300/h =0.7+300/400>1.1, 故 rm= 1.55X1.1 =1.71为偏心受拉构件的截面反抗距塑性系数,1.660act一拉应力限制系数,取0

40、.85.A一换算截面面积,AA+aA2ftk 一混域土轴心受拉强度标准值,C25标准值为1.78/mmW一换算截面对受拉边缘的弹性地抗拒A=0.4133m2, I0=0.00572m 4, y0=0.201mWoI 0hyo故满足抗裂要求4.2.3横杆计算由于横截面计算简图 4-2可知横杆相单于二力杆,所以配筋计算按轴向拉力计算.(1) 内力计算横杆轴向力按下式计算：式中：N为横杆轴力,以拉力为正,KN;S为横杆间距,成其余符号同前；表4-4横杆轴力计算结果(单位：轴力KN)N设计水深标准值1.188设计值0.022满槽水深标准值8.785设计值7.893(2) 配筋计算由于横截面计算简图4-

41、2可知横杆相单于二力杆,所以配筋计算按轴向拉力计算.横杆最不利荷载组合为满槽水深情况.用 C25 混凝土, fc= 11.9N/mm 2, n 级钢筋,fy=fy =300N/mm 2.M=0KN m , Nk=7.893 , h=150mm , b=100mm , K=1.2,a a 45mm '. 2_ J 2 一 一一、一一minbh0 0.002 100 105 21mm A As 15.782mm ,故按最小配筋率配筋,2选2B8,头际面积AS AS 101mm.由于剪力较小,按计算不需配箍筋,故按构造配箍筋AsvA6200 sv bs2 28.3 0.283% svmin

42、0.15%.100 200,(3) 裂缝验算由于拉杆在水上环境,可以不进行抗裂验算但须进行裂缝验算.裂缝验算根本公式：式中:teAteAs当 <0.3时,取0.3为受拉钢筋有效概率Atete一有效受压混凝土截面面积一为受拉钢筋重心至受拉边缘的距离. asa一考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数,偏心受拉构件取一受拉钢筋的应力sk2.4.c最外层受拉钢筋外边缘至受拉底边的距离.d受拉钢筋直径, mm.故裂缝宽度满足要求.4.3梢身纵向结构计算4.3.1荷载计算人群荷载:qik3 0.85 1 2.55 KN /m槽身自重:gk250.125 0.1 2 0.850.2 0.3 2

43、2.9 0.3 0.8 2 4.2 .4设计水重:q 2k满槽水重:q 3k252.73.80125 95.03KN /m4.2 10 113.4 KN3.125 4.2 10 131.25KN /m槽身自重为不变荷载,荷载分项系数为1.05 ;满槽水重为可控可变荷载,载项系数为1.10设计水重和人群荷载为可变荷载,荷载分项系数为1.20.荷载组合:经比拟可知,最不利荷载组合为满槽水深情况O4.3.2 内力计算纵向计算中得荷载一般按均布荷载考虑,它包括槽身重、槽中的水重及人群荷载、人行板荷 载等.计算简图如图 4 3所示.43槽身纵向计算简图计算跨度计算：简支梁 l0 ln a101.051

44、n式中：ln梁的经跨度,1n=9.1 m；a梁的支撑长度,a=0.451 o=1 n+a=9.1+0.45=9.55m10=1.051n取较小值1 0= 9.55m内力计算：跨中弯矩 M 如 2818.39KN.m支座剪力Q 0.5q10 0.5 247.22 9.55 1180.48KN4.3.3 配筋计算T形,工(1) 计算截面拟定渡槽纵向为受弯构件,矩形断面槽身纵向结构计算时,一般将槽身简化为矩形,倒字形计算截面.矩形截面高度为侧墙高度,宽度为两侧墙宽度之和； 倒T形计算截面高度为侧墙总工字形截面上翼缘高,腹板宽度为两侧墙宽度之和下翼缘宽度为槽身总宽下翼缘厚度为底板厚度;宽度为人行道底板

45、总宽,厚度为人行道底板厚, 其余与T形截面相同.矩形计算截面的计算相较简单,但因未考虑底板的受力作用,因此计算偏于平安和保守；倒T形计算截面按侧墙与底板共同受力考虑,因此计算结果比拟经济合理；因侧墙顶人行道板相比照拟薄,为了留有一定的平安度,因 此一般不宜按工字性计算截面计算.经比拟,决定简化为矩形计算截面,如图 4-4所示.4-4矩形计算截面单位：mm(2) 正截面计算采用 C25 混凝土,fc=11.9N/mm 2, n 级钢筋,fy=fy =300N/mm 2 m=2818.39KN m , h=3700mm , b=500mm , K=1.2, c=35mm , a =c+35=35+

46、35=70mmminbh00.20% 450 3630 3630m4 A=3i75.7mm：故按最小配筋率配筋,选8B 25 ,实际面积As 3927 m巾(3) 斜截面计算：V= 1180.48KN ,KV=1416.57KN截面尺寸验算:hw/b h0 /b = 3630/500 7.26 60.2 fcbh0 0.2 11.9 500 3630 4319.7 KN KV 1416.57 KN故截面尺寸满足要求.验算是否需要计算配筋：Vc=0.7 ftbh 0=0.7 X 11.9 X 500 X 3630 = 1613.54KN> KV=1416.57KN可知按计算不需要配箍筋,但

47、须按构造配箍筋,选配双肢箍筋A820Q4.3.4抗裂验算忽略补角和人行道板作用,将断面化为如图4-5所示.图4-5纵向抗裂计算断面简图(单位：cm)沿槽身纵向的危险断面是在跨中,按标准荷载计算,满槽水深时弯距为：M k= 1/8 (2.55 95.03 131.25) 9.52= 2581.488 KN m可按下式进行抗裂计算；式中：rm受弯构件塑性影响系数；rm = 1.55 X ( 0.7+ 300/3700 ) =1.21Ml 按标准荷载计算的弯距；她混凝土拉应力限制系数.长期组合为0.7,短期组合为0.85;I 0W0换算截面 A0对受拉边缘的弹性抗矩,W0;hy01.1 换算截面重心

48、轴惯性矩；y0换算截面重心轴至受压边缘距离；ftk 混凝土抗拉强度标准值,C25混凝土抗裂强度标准值ftk = 1.78N/mm 2.y0=2.596mI0=4.2789m4 W0=2.3471m3rm ctw0ftk1.21 0.85 2.3471 1.78 4296.71KN .m M k 2581.49KN .m故槽身纵向满足抗裂要求.4.4 人行板配筋计算人行板按悬臂板考虑,沿槽身长度取单位长度b=1000mm ,厚度取平均厚度 h= ( 100+125)/2=113mm ,荷载考虑人行板自重和人群荷载.荷载计算：人群荷载：q1k 3 0.85 1.0 2.55 KN / m;板自重：

49、g2k 0.85 0.113 25 2.40 KN /m;荷载组合：q 1.05g2k 1.20 q1k 1.05 2.4 1.20 2.55 5.58 KN /m. 配筋计算： - 一2_ _ 2. 一 、As 121.6mmminbh0 0.2% 1000 68 173.7 mm,所以按构造以最小配筋率配一一一 . 2筋,选配A6/8200,实配面积面积为,As 196 mm.沿槽身长度方向配置A620阴布筋.4.5 吊装计算设置四个吊点,按双悬臂梁计算.吊点设在第二根拉杆处.因吊点产生负上部受拉,下部受压,故可按T形梁校核上部配筋.如图 4-6所示.图4-6槽身吊装验算图q= g2k=9

50、5.03KN/m.考虑动力系数 1.2,故q = 1.2X 95.03 = 114.04KN/m.计算时忽略槽底突出 . . . 一' 一' 一 . , 局部的作用,断面尺寸取b=400mm,h= 3560mm,bf= 4700mm ,hf= 400mm的T形梁.按短暂状况设计.吊点顶计算弯距：M = 228.08KN m判断截面类型： hffcbhf (h0 万)11.9 4700 400 (3555 200) 75058.06KN m 故截面为一类截面0.0003872KM as 2fcbfh.0.000387311.9 4700 3555 0.00038732256(mm

51、2)1- 1-2as fcbh.300A fy为满足吊装要求槽身顶部配置4B10 , As=314mm2排架设计5.1 1#排架设计5.1.1 1#排架结构尺寸拟定排架高程为8m,立柱长边b1为排架高的1/201/30,常取0.40.7这里b1取0.45m,短边h1= 0.50.8 b1,常用0.30.5m,这里取0.3m,立柱的间净距为 L=4.2m；横梁高为1/6- 1/8 L,取h2=0.4m,梁宽b2=0.3m,横梁间距取 3.8m,其他尺寸如图 5-1,排架尺寸如图 5-1所 示：图5-1 1#排架结构布置图5.1.2 1#排架荷载计算1风荷载计算风荷载分项系数rq=1.3冲沟内无常

52、年流水,故不考虑水荷载对排架的作用1作用于槽身的横向风压力作用于槽身的风荷载强度按下式计算: 式中:220.36KN /m2；V 24W0一风压值, w 16001600z风振系数,由于渡槽高度不大,可取 1.0；10m,近似取 z=1.0；s风载体型系数,l/b=10/3.7=2.7>1.5 ,取 s=0.9;z风压高度变化系数,与地面粗糙度有关,因槽身迎风面形心距地面高度约t一地形地理条件系数,取1.2;作用于槽身风荷载强度为：Wz z s t z 01.0 0.9 1.0 1.2 0.36 0.3888KN/m2槽身高度3.7m, 一节槽身长10m 包括两端伸缩缝宽度,那么作用于槽

53、身上的横向风压 力为:2作用于排架上的横向风压力根本公式:式中:Wo 一风压值,242z一风振系数,W 16001600由于渡槽高度不大,可取0.36KN /m2o1.0.取1.3s 风载体型系数,l/b=8/4.5=1.78>1.5z风压高度变化系数,与地面粗糙度有关,因排架迎风面形心距地面高度约4m,近似取 z = 0.641.0.t一地形地理条件系数,取1.2.一从平安角度出发,不考虑立柱前柱对后柱的挡风作用,取作用于排架上的风荷载强度为:(2)作用于排架节点上荷载P1PkpQ9.750KN1,1(0.5p 1+Q)R2,P22R/IOC(a)(b)(c)0.799KN (0.5p 2)图5-2 1#单排架计算简图(单位：mm槽身自重满槽水重:1槽身传递给排架顶部的荷载作用于槽身的横向风压力PZ通过支座摩阻作用,以水平力形式传递到排架顶部；同时,PZ距排架顶高度1.85m,对排架顶高程所产生的力矩将转化为一对方向相反的集中力,分别作用于两立柱顶部,迎风面力的