《小型水工建筑物设计》课件-7.渡槽

7.1渡槽基本知识

课程导入有没有见过渡槽？

目录

一渡槽概念

二闸址位置的选择三槽型选择

四进出口建筑物五小结一、渡槽的作用、组成1、概念渡槽又称高架渠（过水桥），输送渠道水流跨河渠、道路、山冲、谷口等的架空交叉建筑物。一渡槽概念2、作用

渡槽是输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物。当挖方渠道与冲沟相交时，为避免山洪及泥沙入渠，还可在渠道上面修建排洪渡槽，用来排泄冲沟来水及泥沙。大型渡槽还可以通航。一渡槽概念3、组成渡槽由进出口建筑物、槽身、支承结构、基础等部分组成。槽身置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础，再传至地基。一渡槽概念进口建筑物出口建筑物槽身基础支撑结构4、适用特点一般适用于渠道跨越深宽河谷且洪水流量较大、渠道跨越广阔滩地或洼地等情况。与路面相交且高于路面4.5m。比倒虹吸管水头损失小，便利通航，管理运用方便，是交叉建筑物中采用最多的一种型式。一渡槽概念1.按其支承形式来分梁式拱式桁架式悬吊式斜拉桥式组合式一渡槽概念渡槽分类一渡槽概念2、按槽身断面型式分类(a)矩形渡槽(b)U形渡槽(c)梯形渡槽(d)圆管形渡槽

3、按建筑材料分类：木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等一渡槽概念三、渡槽的总体布置主要内容：

包括槽址的选择、渡槽选型、进出口布置。基本要求：

①流量、水位满足灌区需要；②槽身长度短，基础、岸坡稳定，选型合理；③进出口顺直通畅，避免填方接头；④少占农田，交通方便，就地取材等。二槽址位置的选择（一）槽址位置的选择①槽址应尽量选在地质良好、地形有利的地方；②轴线力求短直，进出口尽量落在挖方渠道上，进出口水流顺畅。③施工、运用管理方便。二槽址位置的选择漆水河渡槽（二）槽型选择1.地形、地质条件对于地势平坦、槽高不大的情况，宜选用梁式渡槽，施工较方便；对于窄深沟谷且两岸地质条件较好的情况，宜建单跨拱式渡槽；对于跨河渡槽，当主河槽水深流急，水下施工困难，而滩地部分槽底距地面高度不大，且渡槽较长时，可在河槽部分采用大跨度拱式渡槽，在滩地则采用梁式或中小跨度的拱式渡槽；对于地基承载力较低情况，可考虑采用轻型结构的渡槽。三槽型选择2.建筑材料情况应贯彻就地取材和因材选型的原则。当槽址附近石料储量丰富且质量符合要求时，应优先考虑采用砌石拱式渡槽，进行综合比较研究，选用经济合理的结构形式。三槽型选择3.施工条件若具备必要的吊装设备和施工技术，应尽量采用预制装配式结构，以期加快施工进度，节省劳力。对同一渠系上有几个条件相近的渡槽，应尽量采用同一种结构型式，便于实现设计施工定型化。三槽型选择（三）进出口建筑物渡槽进出口建筑物一般包括进出口渐变段、槽跨结构与两岸的连接建筑物（槽台、挡土墙等）以及满足运用、交通和泄水要求而设置的节制闸、交通桥及泄水闸等建筑物。四进出口建筑物进出口建筑物的主要作用是：使槽内水流与渠道水流衔接平顺，并可减小水头损失和防止冲刷；连接槽跨结构与两岸渠道，可以避免产生漏水、岸坡或填方渠道产生过大的沉陷和滑坡现象；满足运用、交通和泄水等要求。四进出口建筑物1.渐变段的形式及长度渐变段常采用扭曲面形式，其水流条件好，一般用浆砌石建造，迎水面用水泥砂浆勾缝。八字墙式水流条件较差，而施工方便。四进出口建筑物渐变段的长度一般采用下列经验公式确定：

L=C（B1－B2）式中：C——系数，进口取1.5～2.0，出口取2.5～3.0；B1——渠道水面宽度，m；B2——渡槽水面宽度，m。对于中小型渡槽，通常进口L≥4h1，出口L≥6h2。h1，h2分别为上、下游渠道水深。四进出口建筑物2.槽跨结构与两岸的连接连接段的长度应满足防渗要求，一般槽底渗径（包括渐变段）长度不小于6～8倍渠道水深；应设置护坡和排水设施，保证岸坡稳定；填方渠道还应防止产生过大的沉陷。槽身与填方渠道的连接槽身与挖方渠道的连接四进出口建筑物（1）槽身与填方渠道的连接通常采用斜坡式和挡土墙式两种形式。①斜坡式连接是将连接段（或渐变段）伸入填方渠道末端的锥形土坡内，根据连接段的支承方式不同，又可分为刚性连接和柔性连接两种。四进出口建筑物刚性连接柔性连接刚性连接将连接段支承在埋于锥形土坡内的支承墩上，支承墩建于老土或基岩上。对于小型渡槽，也可不设连接段，而将渐变段直接与槽身相连，并按变形缝构造要求设止水。四进出口建筑物柔性连接将连接段（或渐变段）直接置于填土上，靠近槽身的一端仍支承在墩架上。要求回填土夯实，并根据估算的沉陷量，对连接段预留沉陷高度，保证进出口建筑物的设计高程。四进出口建筑物②挡土墙式连接是将边跨槽身的一端支承在重力挡土墙式边墩上，并与渐变段或连接段连接。挡土墙建在老土或基岩上，保证其稳定并减小沉陷量。为了降低挡土墙背后的地下水压力，在墙身和墙背面应设排水。四进出口建筑物（3）槽身与挖方渠道的连接直接建造在老土或基岩上，沉陷量小，故其底板和侧墙可采用浆砌石或混凝土建造。有时为缩短槽身长度，可将连接段向槽身方向延长，并建在浆砌石底座上。四进出口建筑物五小结与作业小结：1.渡槽的概念；2.渡槽的类型；3.渡槽的主要结构；作业：1.整理知识7.2渡槽水力计算

课程导入温故知新：2.渡槽的类型？（按照结构形式分类？按照槽身断面分类？）1.渡槽的结构组成？3.渡槽的连接建筑物？

问题：渡槽槽身尺寸如何设计？渡槽坡度如何确定？渡槽槽底高程如何确定？渡槽水力计算求解

目录

一渡槽水力计算的任务

二渡槽水力计算的方法三课堂练习拟定槽底纵坡i设计过水断面尺寸b,h校核水头损失△H进出口高程确定△1,△2,△3,△4一渡槽水力计算任务任务4已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]1.槽底坡度i一般取i=l/500～l/1500或槽内流速v=1～2m/s（最大可达3～4m/s）；对于有通航要求的渡槽，v≤1.5m/s,i≤1/2000。对于长渡槽4已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]2.槽身过水断面形状和尺寸的确定槽身形状——最常用的是矩形和U型；矩形一般适合大流量；U型一般适合小流量。4已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]应选定适宜的h/b值。梁式渡槽的槽身侧墙在纵向起梁的作用，加高侧墙可以提高槽身的纵向承载力，故从水力和受力条件综合考虑。槽身宽高比4注意：h指槽中水深，而非槽身侧墙高已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]

侧墙的超高矩形槽身U形槽身超高注意：1.在加大流量条件下算超高。2.式中单位为cm。4已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]当l≥（15—20）h时，槽身水流按明渠均匀流计算；当l<（15—20）h时，槽身水流淹没宽顶堰计算；4两点问题：

1.符合谢才公式基本原理，2.水面线与渠底线平行。已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]渡槽水头损失认知4已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]3.校核水头损失进口段的水面降落值注意：1.在设计流量下计算。4已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]3.校核水头损失槽身沿程水面降落值Z1出口段水面回升值Z2水头损失进口段的水面降落值4已知量：设计流量Q0；加大流量Qmax；上游渠底高程；上、下游渠道水力要素;允许水头损失[△Z]4.进出口高程的确定进口槽底抬高值：进口槽底高程：出口槽底高程：出口渠底降低值：出口渠底高程：注意：1.在设计流量条件下算超高。4分析思路正常水深求解的查图法正常水深求解的查图法三示例某渠道与与河流相交，某渡槽根据槽址处的地形、地质条件及施工能力，经方案比较其交叉建筑物采用钢筋混凝土梁式渡槽方案，槽身过水断面为矩形。已知上下游渠道水力要素相同，渠底宽b=2.4m，m=1.5,i=1/5000,n=0.025，经计算其Q正常=7.17m3/s，相应水深h0=2.1m，流速为v0=0.62m/s；Q加大=8.25m3/s，相应水深，流速为：h加大=2.24m，V加大=0.66m/s。槽身总长150m，跨长10m，进口渐变段长9m，出口渐变段长13m。规划渡槽允许水头损失[ΔZ]=0.35m，进口渠底△3＝462.36m。建筑物级别为Ⅳ级，结构安全级别为Ⅲ级，结构重要性系数r0=0.9,持久状况的设计状况系数为1.0，短暂状况的设计状况系数为0.95，作用分项系数rG=1.05,rQ=1.10,槽身属二类环境条件，结构系数rd=1.20,槽身采用C25混凝土，Ⅱ级钢筋，材料强度设计值fc=12.5N/mm2，fy=310N/mm2，钢筋混凝土的重度取25KN/m3。五小结与作业小结：渡槽水力计算的方法作业：1.作业题7.3梁式渡槽简介

主要内容

一梁式渡槽简介

二矩形槽身

四支承结构

三U型槽身

五基础

六作业

课程导入渡槽的结构

进出口段；槽身；支承结构；基础

课程导入知识回顾：按照支承结构分类，渡槽的类型

梁式渡槽拱式渡槽桁架式渡槽组合式渡槽斜拉式渡槽悬吊式渡槽

课程导入渡槽知识回顾

一槽身结构纵向支承形式与跨度（一）梁式渡槽定义

槽身支承于墩台或排架之上，槽身侧墙在纵向其梁的作用的渡槽。简支梁悬臂梁连续梁梁式渡槽

一槽身结构纵向支承形式与跨度简支梁优点：结构简单，吊装方便接缝处止水容易解决缺点：跨中弯矩较大，底部全部受拉，对防渗不利。

一槽身结构纵向支承形式与跨度简支梁跨距：常用跨距：8—15m；经济跨距：（0.8—1.2）墩架高

一槽身结构纵向支承形式与跨度悬臂梁双悬臂式单悬臂式

一槽身结构纵向支承形式与跨度悬臂梁双悬臂梁单悬臂梁等跨双悬臂等弯矩双悬臂等跨双悬臂a=0.25L等弯矩双悬臂a=0.207L

一槽身结构纵向支承形式与跨度悬臂梁双悬臂梁单悬臂梁等跨双悬臂等弯矩双悬臂等跨双悬臂a=0.25L跨中弯矩为0，支座处负弯矩较大。跨度可达30—40m。接缝止水因悬臂端变形大，故容易拉裂。

一槽身结构纵向支承形式与跨度悬臂梁双悬臂梁单悬臂梁等跨双悬臂等弯矩双悬臂等弯矩双悬臂a=0.207L跨中弯矩与支座处弯矩相等

一槽身结构纵向支承形式与跨度悬臂梁双悬臂梁单悬臂梁等跨双悬臂等弯矩双悬臂适用：1.悬臂梁向简支梁过渡。2.与进出口建筑物连接时适用。

二矩形槽身无拉杆槽身有拉杆槽身箱式结构矩形槽身

二矩形槽身无拉杆槽身该形式结构简单，施工方便，主要用于有通航要求的中小型渡槽。一般式加肋式多纵梁式顶部厚度不小于8cm底部厚度不小于15cm肋间距：（0.7—1.0）侧墙高肋宽不小于侧墙厚度厚度一般为2.0—2.5倍墙后纵梁间距1.5—3m

二矩形槽身肋

二矩形槽身有拉杆槽身对于无通航要求的渡槽，一般在墙顶设置横拉杆，可以改善侧墙的受力条件，减少侧墙横向钢筋用量。

侧墙等厚，厚度=（1/16—1/12）墙高，一般为10—20cm。

二矩形槽身箱式结构这种结构既可以输水，又可以做交通桥。

箱中按无压流设计，净空高度0.2—0.6m，宽深比可采用0.6—0.8。

角度30—60度。边长15—25cm。

二矩形槽身箱式结构你可曾记得此图是何处？你可知渡槽在脚下？实习掠影

三U形槽身R0f=(0.4—0.6)R0t=(1/15—1/20)R0a=(1.5—2.5)tb=(1—2)tc=(1—2)td0=(0.5—0.6)R0S0=(0.35—0.4)R0

四支承结构重力墩式排架式组合式支承结构桩柱式

四支承结构重力墩式分为实体重力墩和空心重力墩。

四支承结构重力墩式实体重力墩材料：砖石、混凝土高度：8—15m构造：墩顶略长于槽身宽度

四支承结构重力墩式空心重力墩材料：混凝土预制块、现浇混凝土壁厚：约20cm横断面形状：圆矩形，矩形，双工字型，圆形

四支承结构重力墩式圆矩形双工字形矩形圆形

横梁沿高15—20m布置一道。

四支承结构排架式一般用混凝土建造，可现浇或预制吊装。常用的单排架、双排架和A字形排架。单排架双排架A字形排架适宜高度：20m。适宜高度：15

—25m。适宜高度：20

—30m。

四支承结构排架式与基础的连接方式固结式铰结式施工工艺

四支承结构排架式一般用混凝土建造，可现浇或预制吊装。常用的单排架、双排架和A字形排架。

四支承结构组合式当渡槽高度超过30m或槽高较大，若采用加大柱面尺寸以满足稳定不经济时，则应该考虑采用组合式墩架，上部是排架，下部是重力墩。

最高水位以下是重力墩，以上是排架。

四支承结构桩柱式其支承柱是桩基础向上延伸而成的，当地基差而采用桩基础时，采用此种槽架比较经济。

又分为等截面式和变截面式的。等截面等截面有横梁变截面有横梁

五基础深基础基础浅基础埋深≥5m埋深＜5m刚性基础整体板式基础桩基础沉井基础选择式，考虑上部结构、地质条件、洪水冲刷、基坑排水等。

五基础刚性基础

适用：一般适用于重力墩式支承结构

材料：混凝土或浆砌石

刚性角：浆砌石θ≤35°，混凝土θ≤40°。

五基础整体板式基础

适用：一般适用于排架式支承结构，适用于地基较差的情况。

材料：钢筋混凝土结构又叫柔性基础

初拟尺寸B≥3b1L≥S+5h1

五基础桩基础

适用：特别适用于不宜断流需做水下施工的河道。钻孔桩、挖孔桩、管柱桩等。

五基础沉井基础

适用：1.软弱土层下有持力好的土基或岩层，且其埋藏深度不大；2.河床冲刷严重，基础有较大埋深。

施工工艺

五基础浅基础的埋置深度1.满足地基承载力的要求。2.满足耕作要求。3.满足抗冰冻要求。4.满足抗冲要求。

作业整理渡槽梁的类型、槽身的类型、支承结构的类型、基础的类型。7.4倒虹吸管

课程导入我们与倒虹吸管的“缘分”

《工程水力计算》第五章查图

课程导入

课程导入我们与倒虹吸管的“缘分”

材料？最大水头？长度？钢管、钢筋混凝土管70m钢管—257.3m钢筋混凝土管—622.9m

主要内容

一倒虹吸管概述

二倒虹吸管的布置

四倒虹吸管水力计算

三倒虹吸管的构造

五作业

一概述（一）什么是倒虹吸？

倒虹吸管是输送渠水通过河渠、山谷、道路等障碍物的压力管道式输水建筑物。定性：输水建筑物——交叉建筑物倒虹吸管渡槽

一概述（二）倒虹吸管与渡槽

1.倒虹吸的使用条件：（1）当渠道与障碍物间的相对高差较小，不宜修建渡槽或涵洞时，可采用倒虹吸管。（2）当渠道穿越的河谷宽而深，采用渡槽或填方渠道不经济时，也常采用倒虹吸管。2.倒虹吸的特点：（1）与渡槽相比，无支承部分，造价低廉，施工方便。（2）埋于地下，受外界温度变化影响小。（3）与填方渠道相比，可以通过更大山洪。（4）属于有压管流，水头损失较大。

一概述（三）倒虹吸管的材料

材料：钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、钢管预应力钢筋混凝土管

一概述（三）倒虹吸管的材料

1.钢筋混凝土管

耐久、造价低廉、变形小，糙率变化小，抗震性能好等优点。适用于50—60m的水头。

2.预应力钢筋混凝土管

在抗渗、抗裂和抗纵向弯曲性能均优于钢筋混凝土管。节约钢材，能够承受高压水头。3.钢管

具有较高的承载力和抗渗性。参造价高。适合任何水头的和较大的管径。

一概述（四）倒虹吸管的类型

1.按照形状进行分类

分为圆形、箱形、拱形。

圆形倒虹吸箱型倒虹吸拱形倒虹吸水流条件、受力条件好。适用于高水头、小流量的情况。做成单孔或多孔，适合低水头、大流量的情况。适用于平原河网地区的低水头、大流量和外水压力大、地基条件差的情况。

一概述（四）倒虹吸管的类型

2.按照材料分类

木质、砌石、陶瓷、素砼、钢筋砼、预应力砼、铸铁、钢管等。二倒虹吸管的布置与构造进口段出口段管身段布置原则：管线正交、管路最短、岸坡稳定、水流平顺、管基密实。流量、运用、经济效益单管双管多管选择

（一）管线布置

二倒虹吸管的布置与构造竖井式倒虹吸斜管式倒虹吸构造简单、线路短、占地少。

水流条件差，水头损失大。应用最多，主要适用于穿越渠道或河流且两者高差较小、岸坡较缓的情况。（一）管线布置

二倒虹吸管的布置与构造折线式倒虹吸

1.岸坡较缓，起伏较大，管路常沿坡铺设，成为折线式倒虹吸。2.管身随地形坡度变化浅埋在地表之下。特点：开挖量小，但镇墩数量多，主要适合于地形高差较大的山区或丘陵区。

（一）管线布置

二倒虹吸管的布置与构造桥式倒虹吸当管道船业深切河谷及山沟时，为减小施工困难，降低管中压力水头，缩短管道长度，可在折线形铺设的基础上，在深槽部分建桥，在桥上铺设管道过河，称为桥式倒虹吸。

（一）管线布置

二倒虹吸管的布置与构造补充

小结二倒虹吸管的布置与构造竖井式斜管式折线式管路布置桥式问题：韦水倒虹是哪种布置形式？

二倒虹吸管的布置与构造（二）进口段布置

二倒虹吸管的布置与构造包括渐变段、进水口、拦污栅、闸门、沉沙池等。渐变段：一般为扭曲面。长度为3—4倍渠道水深。进水口：3种形式。拦污栅：角度：70°—80°。闸门：单孔一般不布置，双孔一般布置。沉沙池：池长，池深，池宽。

二倒虹吸管的布置与构造（三）出口段布置出口段由出水口、闸门、渐变段(底部设消力池)等出口渐变段长度通常取设计水深的5—6倍。

（四）管身构造

在严寒地区，须将管身埋于冰冻层以下。二倒虹吸管的布置与构造通过耕地时，一般埋深约0.6—1.0m。穿越公路时，管顶埋土厚度取1.0m左右。穿越河道时，管顶应在0.5—0.7m冲刷线以下。埋深

（四）管身构造

二倒虹吸管的布置与构造冲沙泄水孔进人孔

（四）管身构造

二倒虹吸管的布置与构造管道连接方式平接式，套管式，企口式，承插式现浇管一般用平接或套接。预制钢筋混凝土管及预应力钢筋混凝土管一般采用企口接或承插接。

（四）管身构造

二倒虹吸管的布置与构造承插管企口管平接管

（五）支承结构及构造

二倒虹吸管的布置与构造对于小型钢筋混凝土管或预应力钢筋混凝土管、常采用弧形土基或三合土、碎石垫层。其中碎石垫层多用于箱型管，弧形土基、三合土多用于圆管。对于大型倒虹吸管常采用浆砌石或混凝土刚性管座。弧形土基碎石垫层刚性座垫管座

（五）支承结构及构造

二倒虹吸管的布置与构造支墩

（五）支承结构及构造

二倒虹吸管的布置与构造镇墩

边坡处，转弯处，接缝处，管坡较陡的斜管中部，均应设置镇墩。刚性连接柔性连接

1.确定断面形状及管数2.确定横断面尺寸3.水头损失校核4.下游渠底高程确定5.进口水面衔接计算二倒虹吸水力计算7.5涵洞

主要内容

一涵洞概述

二涵洞工作特点

四涵洞的构造

三涵洞类型

五作业

课程导入你见没见过涵洞？

课程导入你见没见过涵洞？

课程导入你见没见过涵洞？

课程导入你见没见过涵洞？

课程导入你见没见过涵洞？

一涵洞概述1.涵洞定义及定性：

道路下方填方渠道下方定义：当渠道与道路、溪谷等障碍物相交时，在交通道路或填方渠道下面，为输送渠水或宣泄溪谷来水而修建的建筑物称之为涵洞。定性：输水建筑物——交叉建筑物

一涵洞概述1.涵洞定义及定性：

输水涵洞按作用分类排水涵洞

一涵洞概述2.涵洞结构组成：

包括进口段、洞身段和出口段。洞顶一般有填土

二涵洞工作特点2.涵洞结构材料：