淑闾西沟渡南水北调工程_理工大学设计说明

1、1 / 50淑闾西沟渡淑闾西沟渡南水北调工程南水北调工程20132013 年年 0909 月月摘要摘要工程位于省市，承担着全市的排污排涝任务。为对本市的用水环境进行综合治理，修建此水泵站。基本方案为：站址的选择和建筑物的布置，水泵的选型，水泵进出管路2 / 50的设计。工程等级为三级。设计的主要工作有：1 选择合理的设计方案与设计方法； 2 施工平面布置图； 3 工程预算。关键字：水泵 设计 管路1 / 50目目 录录摘要摘要2 21 1 概述概述3 31.1 南水北调中线工程简介31.2 淑闾西沟渡槽概况31.2.1 地形地貌31.2.2 地质结构与地层岩性41.2.3 工程地质条件与评价4

2、1.2.4 基本设计资料与资料42 2 渡槽总体布置与选型渡槽总体布置与选型6 62.1 渡槽总体布置62.1.1 基本原则62.1.2 注意事项62.2 结构型式的选择62.2.1 槽身横断面选择72.2.2 槽身纵向支承形式选择72.2.3 与上下游渠道的连接形式72.2.4 渡槽的结构布置73 3 渡槽水力计算渡槽水力计算9 93.1 确定槽身断面尺寸93.2 总水头的确定与I,B,H 的校核10Z3.3 进出口高程确定123.4 槽身尺寸拟定134 4 渡槽结构计算渡槽结构计算14144.1 槽身横向稳定验算144.1.1 验算作用144.1.2 计算简图144.1.3 不利工况与计算

3、单元144.1.4 计算荷载144.1.5 计算目的154.1.6 计算过程：154.2 槽身纵向结构计算164.2.1 纵向结构计算任务164.2.2 计算荷载164.2.3 槽身力计算174.3 横剖面构造横向结构计算172 / 504.3.1 加大流量工况计算174.3.3 1/2-2/3 加大流量工况计算224.4 槽身配筋计算274.4.1 纵向配筋274.4.2 横向配筋274.5 人行道板设计294.6 横拉杆计算314.6.1 固端计算314.6.2 跨中弯矩计算324.7 端肋力计算334.7.1 荷载计算334.7.2 计算荷载344.7.3 端肋赔筋355 5 渡槽支撑计

4、算渡槽支撑计算37375.1 槽墩形式375.2 槽墩结构计算385.2.1 承压验算385.2.2 空水与风压工况下的抗滑抗倾验算395.3 基底应力验算405.4 边墩结构计算405.5 稳定验算425.6 正应力验算426 6 工程量与造价计算工程量与造价计算44446.1 钢筋计算446.2 混凝土量计算446.3 人工单价预算44参考文献参考文献4 46 6辞辞4 47 73 / 501 1 概概 述述1.11.1 南水北调中线工程简介南水北调中线工程简介“南方水多、北方水少”是我国水资源分布的特点，随着社会和经济的发展，北方缺水日益严重。京、津、华北地区平原尤为突出，不但制约了经济

5、的发展而且出现了严重的生态环境问题。自 1952 年毛主席提出南水北调的构想以来，经中央、有关省市领导和广大的科技工作者的努力，20 世纪 70 年代末就形成了从长江的上、中、下游向北方调水的西、中、东三条线的格局。南水北调工程南起丹江口水库，北至团结湖。一期工程总调水量 95 亿立方米。从丹江口水库计，分配我省 34.7 亿立方米，扣除总干渠输水损失，至我省各分水口门水量约 30 亿立方米。二期工程总调水量增加到 130 亿立方米，分配我省毛水量 48.3亿立方米，到我省分水口门约 42 亿立方米。南水北调中线工程总干渠自省市丰乐镇穿漳河进入我省，沿太行麓和京广铁路西侧北行，途经、 、 、境

6、 25 个县（市） ，于涿州市穿北拒马河中支进入，线路全长 461 公里。总干渠所经之处除永年县名山和唐河以北渠段属于低山丘陵外，大部分渠段在山前平原通过，地形平坦开阔。共穿越大小河沟 201 条，无明显河沟的坡水区 36 处，共计 237 条（处） ，段共有各类建筑物 697 座。总干渠为一等工程，渠道和建筑物的主要部位为 1 级建筑物，次要部位为 2 或 3级建筑物。防洪设计标准和校核标准：大型河渠交叉建筑物为百年一遇和三百年一遇；渠道与其他建筑物为 50 年一遇和百年一遇。1.21.2 淑闾西沟渡槽概况淑闾西沟渡槽概况淑闾西沟渡槽位于省市唐县淑闾村西排洪沟上，距离淑闾村约 200 米,是

7、南水北调中线工程段总干渠上的一座左岸排水建筑物。与南水北调总干渠相交叉，为了满足总干渠建成后此河流的过水要求，故在排洪沟上修建一座渡槽。淑闾西沟排水渡槽 I 等 1 级水工建筑物，设计标准为 50 年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核，进出口渐变段建筑物级别为 3 级1.2.11.2.1 地形地貌地形地貌淑闾西沟渡槽位于省唐县淑闾村西沟 200m，有乡间土路经过场区，距公路约4 / 501.5Km，交通比较便利。所属地貌单元为太行山山前平原，地势平坦开阔，地面高程 70.270.5m 。1.2.21.2.2 地质结构与地层岩性地质结构与地层岩性钻探深度揭露地层为第四系上更新统中段冲洪积和太古

8、界角闪斜长片麻岩，地质结构为粘性土、基岩双层结构，现由上至下分述如下：1、第四系上更新统中段冲洪积（al+plQ23）黄土状壤土:褐黄色,干燥稍湿,可塑,层厚 88.5m。夹中砂，棕黄色，饱和，厚0.5m。2、太古界埠平群南营组（Arn）黑云斜长片麻岩（强）：暗灰色，岩芯呈碎块状，块径 0.55m。强风化未完全揭露，厚度大于 4.2m。1.2.31.2.3 工程地质条件与评价工程地质条件与评价1、建筑物主要设计指标：设计流量 34.2m3/s,校核流量 58.1 m3/s，槽底高程进口段 71.97 m，出口段 71.86 m；设计流速 2.8m/s,校核流速 3.27m/s.总干渠指标：设计

9、流量 135 m3/s，加大流量 160 m3/s；设计水位 69.660m；渠底高程 65.160 m。2、根据中国地震局分析预报中心 2004 年 4 月南水北调中线工程沿线设计地震动参数区划报告 ，本区地震动峰值加速度 0.05g ,相当于地震基本烈度度。3、建筑物建议采用桩基，桩底坐落在全风化片麻岩层，容许承载力建议值为300kpa。4、覆盖层中有 0.5m 厚的砂层，桩基施工中应注意砂层塌孔问题。5、地下水位距渠底板以上 2.4m。6、排水渡槽出口地表为黄土状壤土，抗冲性能差，建议采取抗冲工程措施。7、建筑物区渠底局部为中砂透镜体，建议挖除并做好防渗处理。5 / 501.2.41.2

10、.4 基本设计资料与资料基本设计资料与资料1、天然河沟资料设计流量: 36sm /3校核流量: 62sm /3沟底纵坡: 0.0092沟底宽度： 9.00m流域面积: 1.552km2、建筑物轴线处引水总干渠资料渠道底高程： 65.160m设计水位: 69.660m加大水位: 70.196m一级马道高程: 71.660m边坡系数: 1:1.25底宽: 21.50m纵坡： 1/250003、渡槽指标槽身长： 86m设计流量: 36/s3m加大流量: 62/s3m渡槽进口底高程: 74.000m4、地质资料淑闾西沟排水渡槽场区地质为土岩双层结构。土质结构第四系上更新统中断冲洪积（）黄土状壤土；褐黄

11、色，干燥稍23plQal 湿，可塑，层厚 88.5m。夹中砂，棕黄色，饱和，厚 0.5m。岩质结构太古界平群南营组（Arn）: 黑云斜长片麻岩（全）,全风化带最薄处20.8m；黑云斜长片麻岩（强） ，强风化未完全揭露，厚度大于 4.2m。6 / 502 2 渡槽总体布置与选型渡槽总体布置与选型2.12.1 渡槽总体布置渡槽总体布置渡槽的整体布置是渡槽设计中全局性的问题。渡槽总体布置包括：平面布置、纵剖面布置、若干横剖面布置、进口、出口、连接段、过渡段布置等，应根据渠系规划要求与查勘资料，通过分析比较和必要的水力计算确定。2.1.12.1.1 基本原则基本原则在纵剖面上，首先应定出上游渠道末端桩

12、号与下游渠道首端桩号；由水力计算确定出槽水面与槽身断面轮廓尺寸，进一步确定槽身各部位（用桩号表示）支承结构高度，进行跨度划分与布置等工作。选择地点应使渠线与渡槽长度较短，地质条件较好，工程最省槽身起止点争取落在挖方渠道上进水口水流顺畅，运用管理方便，应考虑进出口建筑物与槽跨结构型式与布置等。2.1.22.1.2 注意事项注意事项1）跨越河流时，槽址应尽量布置于河床稳定水流顺直的 河段，避免布置于水流转弯处，槽轴线尽量于河道主流垂直。2）槽址应尽量选在地质条件良好，地形有利和便于施工的地方。槽址应位于河床稳定，水流顺直的河段，避免位于河流转弯处，以免凹岸与基础受冲。3) 进出口不能落在挖方渠道上

13、时，也可落回在填方渠道上。4) 渡槽进出口渠道与槽身的连接在平面布置上应争取在一直线不可急剧转弯。5) 渡槽发生事故需要停水检修，成为了上游分水的目的常在进口段或进口前渠道的适宜位置设节制闸，以便与泄水闸联合运用，使渠水泄入溪谷或河道6) 尽量少占耕地，少拆房屋并尽可能有较宽敞的施工场地以便施工。2.22.2 结构型式的选择结构型式的选择根据工程的自然地形、地质条件与输送的流量选择适宜的槽身断面形式、支承形7 / 50式、基础形式、与上下游渠道的连接形式等，渡槽型式选定与构造要求1 渡槽要求进口底高程低于或齐平沟底高程，除保证顺畅排水外还要满足出口渠底高程高于总干渠加大水位 0.75m 以上的

14、要求。2 本渡槽位于挖方渠段，为了使建筑物结构受力条件好，排水顺畅，渡槽轴线与总干渠中心线正交，并尽量使渡槽进出口与上下游河道平顺连接。3 为了保证总干渠顺畅输水， 设计大纲要求排水渡槽渠底宽围不设或少设槽墩，纵向尽可能采用较大跨度；在有流冰的渠段，渠底不得低于加大水位 0.75m 以上；一级马道作为总干渠管理维护交通作用，路面宽度亦不准布置槽墩等，为了满足上述要求本渡槽纵向跨度布置 18m。槽身纵向为简支形式，横向结构为槽，采用多侧墙预应力混凝土结构。2.2.12.2.1 槽身横断面选择槽身横断面选择 槽身断面常用的有矩形和 U 型断面；矩形断面槽身多用于大中小流量时钢筋混凝土预应力钢筋混凝

15、土渡槽。U 型断面槽身一般用于中小，流量钢筋混凝土渡槽（跨度较大时）或钢丝网水泥槽身(小型工程)的渡槽，其水力条件好，纵向刚度大，横向力较少，结合淑闾西沟情况选择 U 型。2.2.22.2.2 槽身纵向支承形式选择槽身纵向支承形式选择 槽身的纵向支承形式常用的有墩式支承，排架式和公式支承三种型式；经论证并结合淑闾西沟地质地形条件选择圆矩形空心重力墩。2.2.32.2.3 与上下游渠道的与上下游渠道的 连接形式连接形式 渡槽进出口建筑物的作用是将槽身与上下游渠道连接起来，以使槽水流与上下游渠道平顺衔接，减少水头损失和纺织渗漏，渐变段采用扭曲面；扭曲面水流条件好，应用较多，一般采用浆砌石建造。2.

16、2.42.2.4 渡槽的结构布置渡槽的结构布置本节是在总体布置基础上，进一步细化布置槽身结构、支承结构、基础、两岸连接结构各部位的型式和尺寸。8 / 50 排水渡槽由进口引渠，进口渐变段，进口连接段，槽身段，出口连接段，出口引渠等部分组成。1) 进口引水渠是为了满足排水渡槽和上游河沟平顺连接而设置，位于进口渐变段前，采用梯形断面，引水渠边坡采用浆砌石护砌，引水渠低为浆砌石和干砌石两种护砌形成，渠底前部分为干砌石，后部分为浆砌石，浆砌石厚度 0.4M2) 进口渐变段翼墙采用八字墙，长度为 15M 渐变段侧墙采用重力式挡土墙形成，底部为混凝土护砌。3) 进口连接段采用钢筋混凝土结构，长度 16M。

17、国税断面与槽身一样，为满足交通要求需要在连接段上设施跨槽交通桥，结合交通桥和排水要求，连接段采用落地矩形槽。4) 槽身段由上部结构，支撑基础组成。上部槽身采用钢筋混凝土结构，槽身单跨长 18M 槽身段总长 54M，槽身和下部支撑结构之间选用盒式橡胶支座，下部支撑结构采用钢筋混凝土空心重力墩，基础为台阶式扩大基础。5) 出口连接段和进口两阶段结构形式一样。6) 出口渐变段为八字墙混凝土结构，设置斜坡与下游消能设施连接。7) 下游消能段位于渐变段后，采用消能池消能，消能池后设置浆砌石和干砌石防护段。8) 出口尾渠位于消能池后根据下游天然河道形态决定设置尾渠出口，尾渠底和边坡采用浆砌石护砌。9 /

18、503 3 渡槽水力计算渡槽水力计算3.13.1 确定槽身断面尺寸确定槽身断面尺寸 0.2- 进口渐变段损失系数，0.5-出口渐变段损失系数，0.014-渡槽槽身糙率， 2.0-天然河沟糙率。由于渡槽长度大于进口前渠道水深的 20 倍，L20H 因此水力设计时槽水流按明渠均匀流考虑。 （31）QC RiQ渡槽水流量 ()3/mS渡槽过水断面面积（）3mC才系数 161CRnN粗糙系数，钢筋砼槽身 取 0.0140.0130.014n R水利半径i渡槽纵坡，取 0.001槽身净宽 B 和净深 H 一起考虑。即按 H/B（宽深比）拟定，对于 U 型槽一般取H/B0.70.8 ,B=2.对于初拟的

19、iBH 值还用公式计算所得流量等0RQC Ri于或略大于流量 Q=62时可初步选出 iBH 值,将计算过程列为下表：3/mS基本尺寸计算表B（m）（m）0R（m）=0.6f0R（m）=-0.11hfH/B=0.86.0003.001.8001.700(3+1.8)/65.0002.5001.5001.490(2.5+1.5)/55.4002.7001.6201.520(2.7+1.62)/5.45.302.6501.5901.490(2.65+1.59)/5.35.3402.6701.6021.502(2.67+1.602)/5.345.3502.6751.6051.505(2.675+1.6

20、05)/5.355.3602.6801.6081.508(2.68+1.608)/5.3610 / 50综上，U 型槽断面尺寸确定为B=5.36m =2.68m =1.608m0Rf3.23.2 总水头总水头的确定与的确定与 i,B,Hi,B,H 的校核的校核Z （1） 试选圆心轴以上通过设计流量=36/s 时水深=1.1m，过水断面 0Q3m1h=0.53.14+22.681.1=17.172200 10.52RR h22.682m 湿周3.142.68+21.1=10.615m01x= R2h 水利半径=1.618Rx17.17210.615 得 Q=2132317.172 1.6180.

21、00153.46/0.014ms （2） 试选圆心轴以上通过设计流量=36/s 时水深=0.9m，过水断面 0Q3m1h=0.53.14+22.680.9=16.1200 10.52RR h22.682m 湿周3.142.68+20.9=10.215m01x= R2h 水利半径=1.576Rx16.110.215 得 Q=2132316.1 1.5760.00149.25/0.014ms（m）=2010.5 Rh B（m）=+20R1hR=/=(m)QC Ri2 13 21R in24.33012.8201.89884.17924.33010.6501.57951.46019.65011.51

22、81.70663.34018.92211.3011.67460.21419.21311.3881.68761.50019.28611.4101.69061.82019.35911.4311.69462.13011 / 50 （3） 试选圆心轴以上通过设计流量=36/s 时水深=0.5m，过水断面 0Q3m1h=0.53.14+22.680.5=13.96200 10.52RR h22.682m 湿周3.142.68+20.5=10.215m01x= R2h 水利半径=1.482Rx13.969.42 得 Q=2132313.96 1.4820.00141/0.014ms （4） 试选圆心轴以上

23、通过设计流量=36/s 时水深=0.2m，过水断面 0Q3m1h=0.53.14+22.680.2=12.35200 10.52RR h22.682m 湿周3.142.68+20.2=8.8152m01x= R2h 水利半径=1.4Rx12.358.8152 得 Q=2132312.35 1.40.00135/0.014ms （5） 试选圆心轴以上通过设计流量=36/s 时水深=0.3m，过水断面 0Q3m1h=0.53.14+22.680.3=12.88200 10.52RR h22.682m 湿周3.142.68+20.3=9.0152m01x= R2h 水利半径=1.429Rx12.88

24、9.0152 得 Q=2132312.88 1.4290.00136.9/0.014ms （6） 试选圆心轴以上通过设计流量=36/s 时水深=0.25m，过水断面 0Q3m1h=0.53.14+22.680.25=12.62200 10.52RR h22.682m 湿周3.142.68+20.25=8.92m01x= R2h 水利半径=1.415Rx12.628.92 得 Q=2132312.62 1.4150.00135.9/0.014ms12 / 50 （7） 试选圆心轴以上通过设计流量=36/s 时水深=0.26m，过水断面 0Q3m1h=0.53.14+22.680.26=12.67

25、200 10.52RR h22.682m 湿周3.142.68+20.26=8.935m01x= R2h 水利半径=1.418Rx12.928.935 得 Q=362132312.67 1.4180.00136.12/0.014ms3/m 此时槽中水深 h=+=2.68+0.26=2.94m 过水断面面积=12.670R1h2m，所以按淹没堰流计算15lh2220/(2 )/2zQwgvg重力加速度；g流速分布系数取 1.0；0360.423/9 4.52 0.5 4.65 2 4.65Qvm sA Z=0.496m222236(0.9512.67 2 9.81)1 0.42329.81 出水

26、口回升值2Z=Z=0.496=0.1653m2Z33槽身沿程水面降落值1Z=iL=0.001 54=0.054m1Z通过渡槽总水头损失Z=0.496+0.0540.1653=0.3847m12ZZZZ确定0.001i 5.36Bm2.945529.51212hhcm 11150.826124.8hhcm满足要求。11hhh 3.33.3 进出口高程确定进出口高程确定进口前渠口高程372Dm通过设计流量时渠道水深，槽中水深。进口水面降落，14.65hm2.94hm0.496Zm出口水面回升，沿程水面降落。20.1653Zm10.054Zm所以：13 / 50 进口槽底高程131724.652.9

27、473.214DhZhm 进口槽底抬高11373.214721.214ym 出口槽底高程21173.2140.05473.16DDZm 出口渠底降低2114.650.0542.941.656yhZhm出口渠底高程42273.16 1.65671.504DDym42h2水面线h1V033-2 水力计算图3.43.4 槽身尺寸拟定槽身尺寸拟定槽壁厚取 23cm01111()() 26810151015tR顶梁尺寸 取 ， 取， 取(1.5 2.5)at50cm(1 2)bt30cm(1 2)ct30cm图 3-3 渡槽横断面尺寸图U 型槽顶部拉杆间距 12m 取。为改善渡槽纵向受力状态并便于架设安

28、装在槽身支2m座部位设端肋。端肋外形轮廓可做成梯形或折线型从美观和节约材料角度出发选取梯形肋厚 0.23+0.4=0.63m。14 / 504 4 渡槽结构计算渡槽结构计算4.14.1 槽身横向稳定验算槽身横向稳定验算4.1.14.1.1 验算作用验算作用 渡槽在施工与应用过程中，在自重与外力作用下稳定性可能受到破坏，从而影响到渡槽的正常工作，甚至失事，因此在设计时应当验算各种不利情况下的槽身稳定，主要验算风荷载下的槽身稳定。4.1.24.1.2 计算简图计算简图图 4-1 槽身稳定计算图4.1.34.1.3 不利工况与计算单元不利工况与计算单元不利工况为槽无水且受风压，计算单元为不同跨度的槽

29、身。4.1.44.1.4 计算荷载计算荷载（1）自重包括各部分构件固定设备重量。(2)风压力。15 / 504.1.54.1.5 计算目的计算目的（1）抗滑；进行抗滑验算的主要目的是验算渡槽是否会沿排架产生水平滑动。设计时主要用阻滑力与滑动力的比值反映渡槽水平抗滑稳定性，其比值为稳定安全系数cK（2）抗倾；进行抗倾计算的目的主要是验算槽身在控水受风压情况下是否会绕背风面支撑点产生倾覆。4.1.64.1.6 计算过程：计算过程：计算荷载槽身长 18m 取计算跨度18 1.05（1） 槽壳重 ( 2.912.683.14 () 0.232 1.608 0.23(0.30.6) 0.5 25 18

30、1.052KG 2 ) )风荷载0ZWKKW K风载体型系数与建筑物体型尺寸等有关，U 型断面取（1.11.2）；(1)风压高度变化系数；ZK基本风压；0W风振系数。21.3 1.0 0.4 1.00.52/Wkn m( 3 )槽顶结构重 = 拉杆重+人行道板重 =(0.2 0.2 5.36 1 0.1 18 1.05 2) 25142.74KN 端肋重：=21(73291) (76497)291291 2064(3060) 502 =6(291 30291) 302 10225.6KN取半槽抗滑验算：fNKPf 槽身垫板与排架间的摩擦系数取 0.55；N铅直力，在本设计中为半跨槽身重；P水平

31、力，本设计为风荷载；K抗滑稳定安全系数= = =24.945fNKP1(1515.89 142.74)225.60 0.55210.52 89.462抗倾验算xyMKM倾覆力矩；xM16 / 50抗倾力矩；yM倾覆安全系数；K=xM23.26 4.22249.08=2210.28yM607.22 (2.91 0.73)=2210.28/49.08=45.030K= =xyMKM2210.2845.0349.084.24.2 槽身纵向结构计算槽身纵向结构计算4.2.14.2.1 纵向结构计算任务纵向结构计算任务进行纵向结构计算主要是对槽身纵向力进行计算，之后再对槽身进行配筋。设计时力是按照梁的理

32、论计算.4.2.24.2.2 计算荷载计算荷载（1）设计条件 槽身自重+水重（设计水位）+人群荷载 （2）校核条件 槽身自重+水重（加大流量）+人群荷载设计时取最大跨径为研究对象。计算跨径取 1.05 倍径宽。设计时取校核流量情况计算力计算荷载： 槽身重：=1143.7 18=80.21KN/m1G 槽顶人群荷载：=2.83 KN/m2G 水重：=19.3599.81=189.9 KN/m3G拉杆重：=0.20.25.3625918=2.68 KN/m4G A=0.23（3.142.795+21.608）+0.50.9=3.21(2 )2tRfaB2m22(2)(2)(2 )2tRfaBfBK

33、tRfaB =0.74220.23(2 2.7951.608 )0.5 0.45(2 1.6080.45)3.21K333(2/3)()2()(1/2)JaBtfaBf fBt R22 (2(2)tRfaBfB =33(2/3)(0.5 0.450.23 1.608 )2 0.5 0.45 1.608 (1.6080.45) 3(1/2) 0.23 3.14 2.795220.23 (2 2.7951.608 )0.5 0.45=7.632(2 1.6080.45) 0.744m=0.74/2.795=0.265=/K R0sin=1.508/2.795=0.54/h K17 / 50=0.2

34、37.632=0.6583tRJ32.795=0.268（弧度）01sin (0.265)=0.74+1.608=2.348m1yKf=2.68-0.74+0.23=2.14m20yRKt4.2.34.2.3 槽身力计算槽身力计算 槽截面几何力学要素计算 计算荷载设计值 槽身自重：标准值=80.21 KN/m1G 设计值=80.211.05=84.22 KN/m1G 槽顶人群荷载：标准值=2.83 KN/m2G 设计值=2.831.2=3.396 KN/m2G 水重：标准值=189.9 KN/m3G 设计值=189.91.2=227.88 KN/m3G拉杆自重：标准值=2.68 KN/m4G

35、设计值=2.681.05=2.814 KN/m4G=+=318.31 KN/mq1G2G3G4G将渡槽按简支梁计算跨中弯矩2211318.31 181289288Mql2KN m槽身纵向承受总拉力为002(cos)2lMKZtR RKJ =128920.742 0.23 (2.795 0.9820.525 0.1893.149.80652 =1121.36 KN4.34.3 横剖面构造横向结构计算横剖面构造横向结构计算计算时沿槽长取 1.0m 槽身按平面问题求解横向力。因此拉杆抗弯能力小，因此按一次超静定结构求解拉杆拉力，因槽壳横向结构与荷载对称，故取一般结构计算直段与弯弧段的横向力弯距机轴力

36、。槽身按静定悬臂梁计算力。4.3.14.3.1 加大流量工况计算加大流量工况计算直段与弯弧段弯距计算18 / 50=0.45 0.5 0.1 25 (0.615-0M0.25)+0.2 0.2 2.68+0.14 0.15 2 2.68+0.1 1 (2-0.2) 252 0.115= - 1.2786KN m计算拉杆拉力1111PX 3321111(2)324REI33213.143.142.68(0.540.542 0.54)()324EI 45.722EI3222211110111(105) (1202Phhhhhm REIEI2111) 1(1)22m REI3222234111()(

37、1)(2)42812m Rm Rm REIEIEI式中300111()26mMatTh11003()22qJmRh R RgfRG RtR2222101(1)()22qmRhRRgR230122qmRR RgR 42qmR 计算数值2.83 1.2+2.68 1.05+0.5 0.45 1 1.05=3.34130G 1212 25 0.23 1.056.0375g ntKN m2(2 )(3)TqJaBKfB 30111.2786(0.54.706)9.81 1.50826m 13318.317.6323.140.658 2.795 ()20.23 2.7952m 9.81 1.508 2.

38、68 2.7951626.0375 1.608 2.7953.3413 2.79523318.317.6323.140.658 2.795 ()9.81 1.508 2.68 2.79520.23 2.7952m 359.456.0375 1.608 2.7953.3413 2.795223318.3110.658 2.7959.81 2.682.7956.0375 2.79522m 147.0719 / 504318.310.658 2.795 0.26577.572m 0.05 9.81（4.2825）(+3.14 0.54)+11p31.50822.795 1220.54+(162)（1

39、） 0.54359.45（0.54）22.7953.1421222.795 3.144（147.07）（1） 0.5422.795 3.1423.14877.57（0.542）22.79533.14121EI227.454EI拉力4.9751111PX 227.45445.722KN一根拉杆的拉力4.975 29.951lXX SKN计算槽壳顶部弯矩与轴力横向圆弧段横向弯矩与轴力。轴力压力为正，弯矩以外壁面0yMy BN MN受拉为正。直墙段：1.27860.5（0.5+0.23）4.71+0=0.4410yM010.5()Mat TX yKN m1y h hM 301110.5()()6Ma

40、t TyhhX y20(2 )()(3)y BNGgBqJat BKfB 03(2 )22yfqJNGgftR弯弧段：012341(1 cos )sincos()(sin )MmmmmmX R1234sincoscosNnnnn计算各轴力系数221100.5 ()0.5(1)nXhRq4.9750.59.81（）21.50822.680.5318.310.658（10.2653.14）200.566200.50.5ngRRq6.03752.795+0.59.81-0.5318.310.658=-52.61922.6833000.5()0.5 nGgfhRqJtR3.34136.03751.60

41、89.811.5082.680.5318.310.6587.632()-0.53.140.2332.795 =57.96240nhRq 20 / 509.811.5082.68318.310.6580.265 95.151直段弯矩计算数据如下表 4-1 直段弯矩计算数据0M1()2at T1Xy1X y311()6yhhM-1.27861.724.795 0 0 0 0.441-1.2786 1.72 4.7950.10.47950.0016350.92-1.2786 1.72 4.7950.20.9590.013081.39-1.2786 1.72 4.7950.31.43850.04414

42、51.84-1.2786 1.72 4.7950.41.9180.104642.25-1.2786 1.72 4.7950.62.8770.353162.97-1.2786 1.72 4.7950.83.8360.837123.44-1.2786 1.72 4.7951.04.7951.6353.60-1.2786 1.72 4.7951.25.7542.825283.37-1.2786 1.72 4.7951.46.7134.486442.67-1.2786 1.72 4.7951.57.19255.5181252.12-1.2786 1.72 4.7951.5087.2315.606887

43、2.07表 4-2 弯弧段弯矩计算0m1mcos1 cos1(1 cos)msin2m0.000-4.2825-1621.0000.0000.0000.000359.450.262-4.2825-1620.9660.034-5.5080.239359.450.523-4.2825-1620.8660.134-21.7080.500359.450.785-4.2825-1620.7070.293-47.4660.707359.451.047-4.2825-1620.5000.500-81.0000.866359.451.308-4.2825-1620.2590.741-120.0420.9663

44、59.451.570-4.2825-1620.0001.000-1621.000359.4521 / 50表 4-3 弯弧段轴力sin1n1sinn2ncos0.0000.000-200.5640-52.6191.0000.2620.239-200.564-51.619-52.6190.9660.5230.500-200.564-100.282-52.6190.8660.7850.707-200.564-141.799-52.6190.7071.0470.866-200.564-173.688-52.6190.5001.3080.966-200.564-193.745-52.6190.2592

45、sinm3m3cosm4m4()m1(sin )X RM0.000-147.070.00077.570.0007.5093.226593.098-147.07-37.22277.57-43.49211.11013.7035179.725-147.07-66.61177.57-86.81814.46114.5665254.131-147.07-81.63277.57-130.31017.3408.00311.284-147.07-76.99177.57-173.80219.551-5.2405347.229-147.07-49.82377.57-217.12320.941-23.1055359.

46、45-147.070.00077.57-260.61021.414-46.028522 / 501.5701.000-200.564-200.564-52.6190.0004.3.34.3.3 1/2-2/31/2-2/3 加大流量工况计算加大流量工况计算水深力计算23maxH水深时=1.508m. =0.112m23h1h(1)荷载计算 荷载设计值=84.22+2.814+3.396+(+0.1125.36) 19.811.2q23.14 2.682 =230.242KN m03.3413GKN2ncos3n3ncos4nN057.96257.962-95.151-37.189-13.317

47、57.96255.991-95.151-104.423-23.83257.96250.195-95.151-169.07-29.20357.96240.979-95.151-225.174-27.54657.96228.981-95.151-267.404-17.82657.96215.012-95.151-291.71057.9620-95.151-295.71523 / 502()23qBTaBKfJ2230.2420.450.5 0.45 (0.74 1.608)2 7.63233.357KN计算参数20111.2786(0.50.23)9.81 0.11226mT 13230.2427

48、.6323.140.658 2.795 ()20.23 2.7952m 9.81 0.112 2.68 2.7956.0375 1.608 2.7953.3413 2.79555.348 222230.24310.658 2.795 (1 3.14 0.265)9.81 (0.1122.68 )22m 22.7956.0375 2.795242.09223230.24310.658 2.7959.81 2.682.7956.0375 2.79522m 66.089 4230.2430.658 2.795 0.2652m 56.1065210.05 9.81 0.112( 1.642)0.5 (

49、0.543.14 0.54) 1pEI( 55.348) (0.5 3.14 1) 0.540.5242.09 (0.540.25 3.14)( 66.089) 3(0.5 3.14 1) 0.540.125 3.1456.106 (0.0833 3.140.542)2 2.795()EI309.897EI 1313.726.8645.722X 拉杆拉力126.82 213.64XXKN各轴力系数2211230.2436.869.81 (0.1122.68 )0.658(1 3.14 0.265)22n 41.149 221230.2436.0375 2.7959.81 2.680.65822

50、n 23.645 3230.2433.34136.0375 1.6089.81 0.112 2.680.6582n 37.6323.14()0.23 2.795224 / 5019.80349.81 0.1122.68230.243 0.658 0.265n 41.73 弯矩计算表如下表 4-4 弯矩计算（无水直墙段）1y h hM 0M1()2at Ty1X1XyM1.27861.7206.77800.4411.27861.720.26.7781.35661.7981.27861.720.46.7782.7113.1521.27861.720.66.7784.0674.5081.27861.

51、720.86.7785.4225.8631.27861.721.06.7786.7787.2191.27861.721.26.7788.5348.9751.27861.721.3966.7789.4629.903（有水直墙段）1y h hM 0M1()2at T1Xy1Xy311()6yhhM1.27861.726.7781.449.7600.000110.2011.27861.726.7781.469.900.000410.3411.27861.726.7781.4810.0310.001010.47125 / 501.27861.726.7781.5010.1670.001810.6071

52、.27861.726.7781.50810.22120.002310.66弯弧段弯矩计算表 4-5 弯弧段弯矩0m1mcos1 cos1(1 cos)msin2m0.000.05655.351.00000.00242.090.260.05655.350.970.031.660.26242.090.520.05655.350.870.137.200.50242.090.790.05655.350.710.2916.050.71242.091.050.05655.350.500.5027.670.87242.091.3080.05655.350.260.7440.960.97242.091.570

53、.05655.350.001.0055.351.00242.092sinm3m3cosm4m4()m1(sin )X RM066.089056.106010.2310.6462.9466.08916.6756.10631.2215.1628.487121.0566.08929.9056.10662.4319.7038.154171.8866.08937.0756.10694.8523.6841.16426 / 5021.6266.08934.7056.106126.0726.6342.684234.8366.08922.4856.106157.2928.5347.534242.0966.089

54、056.106188.539.9748.754表 4-6 轴力计算表sin1n1sinn2ncos0.0000.00041.149023.6451.0000.2620.23941.14910.6623.6450.9660.5230.50041.14920.5723.6450.8660.7850.70741.14929.0923.6450.7071.0470.86641.14935.6423.6450.5001.3080.96641.14939.7523.6450.2591.5701.00041.14941.1523.6450.0002ncos3n3ncos4nN019.80319.80341.

55、7321.9275.98419.80319.13041.7339.24410.70919.80317.14941.7355.8613.12319.80314.00141.7369.9412.37819.8039.90241.7379.858.01019.8035.12941.7384.36019.803041.7382.88弯矩与轴力图如下27 / 502/3Hmax满槽2/3Hmax满槽+-NM图 4-2 弯矩与轴力图4.44.4 槽身配筋计算槽身配筋计算4.4.14.4.1 纵向配筋纵向配筋1261.67LZ KN 所需要的钢筋面积LLgyK ZAf 钢筋抗拉设计强度（）yf2/N mm

56、槽身纵向受拉断面面积（）gA2mm 基本荷载强度安全系数 取 1.5LKLLgyK ZAf321.5 1261.67 106105310mm选配 9209222827342162482mm构造钢筋选615028 / 50 比例 1：100槽 身 纵 向 配 筋 图4.4.24.4.2 横向配筋横向配筋由弯矩图可得： 最大正弯矩 48.754 对应轴力82.88KN mKN 最大负弯矩46.0285 对应轴力295.715KN mKN计算截面 b=1000mm h=230mm a=a =30mm 0200hhamm混凝土参数12.5310cf2/N mmyf2/N mm对于最大正弯矩=0.588

57、=588mm=85mm0MeN48.75482.882ha属大偏心受拉02heea230588305032mm设0bxh200()dcsbSyNefbhAfha0321.2 82.88 503 1012.5 0.396 1000 230 200310 (20030)选8150 335sA2mm020()dysscNef A haf bh 0.065321.2 82.88 503 10310 335 (20030)12.5 1000 200对于级钢筋0.396 即sbssb=s=1- 1-211 2 0.0650.0670.544b 29 / 500.06720013.4=600 xh2a067

58、32heeamm0()dSyNeAfha1270.131.2 82.88 673 10310 1702mm选配16140 =1436SA2mm对于最大负弯矩：85mm0MeN46.02850.156156295.715mm2ha属于大偏心受拉1561153071mm02heea设0bxh200()dcsbSyNefbhAfha0321.2 293.715 71 1012.5 0.396 1000 230 200310 (20030)选配8150 335sA2mm020()dysscNef A haf bh321.2 295.715 71 10310 335 (20030)12.5 1000 2

59、000对于级钢筋0.396 即sbssbs=11 211 2 0.0150.0150.544b =0.015200=3mm2=60mm0 xha=02heea23071302156mm0()dSyNeAfha31.2 295.715 165 101050.4310 1702mm选配14140 1100SA2mm30 / 50槽 身 横 向 配 筋 图比例 1：25o0端 肋4.54.5 人行道板设计人行道板设计人行道板取 1m0.1m如图所示：=1800mmnlmma=100图 4-3 人行道板简图板自重：10.11252.51q/KN m人群荷载：2.832q/KN m总荷载：2.52.83

60、5.33q1q2q/KN m计算跨度：01.80.11.9nllam01.80.11.9nllhm01.051.8 1.051.89nllm取最小值0l1.89m类环境 =100-30=170mm c=25mm a=30mm0h选级钢筋12.5310cf2/N mmyf2/N mm31 / 50计算弯矩22115.33 1.8988Mql2.38KN m按照受弯构件配筋=0.04720dscMf bh621.2 2.38 1012.5 1000 70=s=1- 1-211 2 0.0470.0480.544b 0csyfbhAf212.5 0.048 1000 70135.48310mm=0S