龙潭冲渡槽矩形槽身排架支撑设计

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 中文摘要 渡槽是渠系水工建筑中应用最广的交叉建筑物之一，出在灌区用于输送渠水进行农田灌溉外，还用于输送城镇生活及工业用水。 本设计内容包括渡槽设计的基本资料、荷载及其组合；渡槽的总体布置；渡槽的型式和基本尺寸选定以及结构计算；渡槽槽身设计计算、槽架型式、布置；支撑结构设计及计算和细部结构的设计等。槽身轴线一般应为直线，渡槽进出口与上下游渠道应平顺连接，避免急转弯。进口段急转弯易使水流偏离一侧从而影响渡槽的进流条件。选定渡槽进口位置时，应注意给进口建筑物的布置提供合适条件。在渡槽位置优选中应包括环境指标，尽可能减少和改变对环境的不理影响，有利于促进环境质量的提高。根据龙潭冲地形地质情况设计了相应的方案，具体形式见详细设计。 关键词：渡槽、排架、水力计算。 Abstract Hydraulic canal aqueduct is one of the most widely used building cross buildings, the canal water in the irrigation area were used to transport irrigation, but also for the delivery of urban domestic and industrial water. The design includes basic information Aqueduct design, load and combinations thereof; general arrangement Aqueduct; aqueduct selected types and basic dimensions and structural calculations; Aqueduct with design calculations, groove frame type, layout; a support structure design, calculation and detailed structure of the design. Groove body axis generally should be straight, import and export aqueduct upstream and downstream channels should be smooth connection, avoid sharp turns. Import segment sharp turns easy to deviate from the side which affects the aqueduct water inflow conditions. Aqueduct import position when selected, should pay attention to the layout of the building to provide suitable conditions for import. Aqueduct preferred location should include environmental indicators, to minimize impact on the environment and to ignore the change, help to improve the promotion of environmental quality. According to topographic and geologic conditions of Longtan punch designed corresponding program, see the detailed design of specific forms.   Keywords: aqueduct bent hydraulic calculation III 目 录 绪论 第一章 工程概况及基本资料 1 1.1工程概况 1 1.2地质情况 1 1.3基本数据资料 1 1.3.1基本数据 1 第二章 渡槽的选型与布置 3 2.1、结构形式的选择 3 2.2、槽墩与槽架的选择 3 2.3、渡槽的总体布置 4 第三章 渡槽的水力计算 5 3.1、槽身的水力设计 5 3.1.1、槽身过水断面尺寸的确定 5 3.2、槽身过水能力计算 5 3.2.1安全超高△h 5 3.3、水头损失及水面衔接计算 6 3.3.1进口水面降落 6 3.3.2进出口槽底高程计算 7 第四章 槽身结构计算 7 4.1、槽身纵向结构计算 7 4.1.1、槽身横断面形式 7 4.1.2、槽身尺寸确定 8 4.1.3、荷载及配筋计算 8 4.1.4、荷载计算 8 4.2、槽身横向结构计算 12 4.2.1、内力计算 13 4.2.2、 配筋计算 15 4.2.3、槽身吊装验算 17 第五章 支撑结构计算 20 5.1、排架的设计 20 5.1.1、荷载计算 21 5.1.2、内力计算 22 5.1.3、排架的配筋计算 24 5.1.4、 立柱斜截面抗剪计算 28 5.2、横梁的配筋 28 5.2.1横梁按受弯构件进行配筋计算： 28 5.3、排架吊装验算 29 5.3.1、吊装的内力计算 29 5.3.1吊装配筋计算 31 第六章 细部结构设计 32 6.1、槽身接缝止水 32 6.2、支座 33 6.3、两岸的连接 33 谢辞 34 参考文献 35 绪论 随着时代的发展与进步，各方面用水量与日俱增，在水利建设，施工方法不断发展的同时，施工难度和吊装的重量也在不断增大。尽管我国渡槽设计理论研究已经在多方领域取得一定成就，但与南水北调的建设工程相比，多数的建设项目都规模较小，而所研究的却都是规模十分巨大的。由此可见，随着我国水利事业的发展与建设的如火如荼进行，渡槽这一水工建筑物将会迎来更大的发展空间。 本设计在研究龙潭冲渡槽设计的同时考虑到实际地质地形情况，结合书本查阅各方面资料，是笔者在现有水平之下得出的设计结论。也是对于在未来的生活学习以及工作的一次过渡和适应，充分利用了四年所学知识并加以运用，也是一次对大学学习的检验。再设计过程中由于经验不足遇到了不少问题但都在老师同学的帮助下得以解决。 V 龙潭冲渡槽矩形排架支撑 第一章 工程概况及基本资料 1.1工程概况 龙潭冲渡槽位于湖北浠水县白莲河灌区西干渠上游处，桩号为：1+800，竣工年限在1961年～1962年，经过三十几年的运行，该渡槽均出现严重的老化问题（如裂缝、漏水、混凝土剥落后钢筋外露），加之灌区面积增加和流量增大，这些渡槽已远远不能担负输水灌溉的任务，要求重建。另外，由于原渠线是沿山顺下，渠线较长，本次重建时，要求裁弯取直。 1.2地质情况 陡坡段长度大约20米，该段为紫红色、红褐色砾岩夹砂质粘土岩，砾岩成分为石英砂岩、石英岩等。粒径一般在5~20cm，最大的达60cm，胶结较差。表面风化严重，凸凹不平，肉眼可见溶蚀的洞穴，直径大小不一，小者1m左右，大的在10m以上，洞内均有渗水现象。砂质粘土岩的成份多为泥砂质组成。表面段出有断续相间的渗水，说明砂质粘土岩有隔水性能，砾岩表面覆盖有2m左右的黄色粉质壤土。 河槽段表面主要为近代冲积砂卵石，卵石粒径多为20~50cm，也有少量卵石直径在50cm以上，分选性差。中粗粒含量约占30%。钻孔过程中经常出现塌孔，卡钻现象，漏浆量大，透水性强。冲积层平均深度约在6m左右。下伏新三系（N），砾岩夹白色泥质灰岩，成份多为石英砂岩及火成岩。钙质胶结较差，钻取岩心呈粒状，质地均一，含砾石少许，性脆较坚硬，呈透镜体壮，岩长10~30cm，局部风化较重，手用力即可搓掉粉粒，河槽段桩号0+020~0+090为河漫滩一级台地，表面为上文新统（Q3）黄色粉质壤土，具直立性，结构较疏松，少有丰粒层深2~3m，含少量砾石具有黄土性质。下伏中更新统（Q2）含泥沙卵石（成份同上），泥质含量5~10%微有胶结。（其中局部夹有薄层壤土透镜体）钻进中有回水、卡钻现象。 Q3与Q2界限明显，密实程度有显著差异。下伏中更新统（）为黄色重粉质壤土，固结密实，粘粒含量在20%以上，具有塑性，可以搓成细条。中含有少量结核，局部夹有砂卵石透镜体，厚3m左右。该层上面覆盖厚1m左右的钙质结核含土层。结构密实，不易开挖，结核直径2~7cm。当地开凿料石困难。 1.3基本数据资料 1.3.1基本数据 上、下游渠道基本资料 上游纵坡：1/3000； 下游纵坡：1/5000； 边坡：1：1.5； 糙率：0.023～0.030； 上下游渠底宽度基本相同：b0=5和5.50m； 渠道的设计流量与相应渡槽的流量相同为：设计流量 为25m3/s，加大流量为30m3/s； 渠道内水深为相应流量下的均匀流水深； 渠道堤顶宽度均采用50cm； 上游渠底高程261.00m； 下游渠底高程待定。 本地区基本风压为W0=35kg/m2，最大风力为9级，相应的风速为24m/s。 该渡槽横穿龙潭冲河，河内最大水深达到4.50m，相应高程为240.40m，最大流速达到5.50m/s。 根据灌区规划要求，渡槽槽身上不设人行道。 施工期最大人群荷载为3.0kN/m2。 根据灌区规划方案中拟定，渡槽设计标准为3级或查找有关规范； 在渡槽进口上游段处布置检修闸门； 槽身选用简支矩形或u形、加肋，槽架可用钢筋混凝土排架或重力墩。 第二章 渡槽的选型与布置 2.1、结构形式的选择 槽身断面有矩形、U型（半圆型上加直墙）、多侧墙等如图（1.1）。一般常用矩形和U型断面。 浆砌块石槽身一般采用举行，钢筋混凝土槽身大流量时采用矩形较多，中、小流量可采用矩形也可采用U形。 槽身横断面主要尺寸是净宽（水面宽）B和净深H（满槽水深），其值由水力计算决定，但在拟定尺寸时应注意选择合适的宽深比的值。从过水能力来看，应该按水力最佳断面的条件来选择。但梁式渡槽的宽深比选的大些有利于加大槽身的纵向刚度，因此一般多采用宽深比大于0.5的窄深式断面，矩形槽采用宽深比为0.6~0.8，U形槽常用的宽深比为0.7~0.9。 综上所述根据所给资料结合龙潭地段的实际情况本设计槽身断面采用矩形断面。 图1-1 槽身的断面形式 2.2、槽墩与槽架的选择 槽身的纵向支承形式常用的有墩式支承、排架式支承和拱式支承三种类型。梁式渡槽的支承墩、架有重力式槽墩，钢筋混凝土槽架、混合式墩架和桩柱式槽架等型式。 排架是钢筋混凝土结构，其自重轻地基应力较之墩容易得到满足，排架有单排架、双排架和A字形排架三种形式（如图1-2）。 图1-2 槽架形式 （a） 单排架 （b）双排架 （c）A字形排架 单排架常用高度一般为10~20m，双排架是空间结构，在较大的竖向及水平向荷载作用下，其强度稳定及地基应力较单排架容易得到满足，适应高度一般为15~28m。A字架是由两片互相平行铅直平面为A字形的刚架组成。对大流量渡槽槽宽已较大，故将A字形架置于顺渡槽水流方向，以满足稳定和加大基础面积；对于小流量的高渡槽，为满足满槽水时槽架本身的稳定和空槽时在横向风荷载作用下渡槽抗倾则讲其置于垂直渡槽水流方向。 鉴于以上所述，根据龙潭段的地质地形条件本设计在槽下河道的主河槽段设圆矩形空心重力墩，滩地段设单排架。 2.3、渡槽的总体布置 渡槽的总体布置主要包括渡槽的选址。是选定渡槽的中心线及槽身起止点的位置。对于渡槽轴线及槽身起止点位置选择的基本要求是：渠线及渡槽长度较短，地址条件较好，工程量小，投资省；进出口水流顺畅，运用管理方便，对槽下通车、航运无影响；对跨越河流的渡槽，要求河势稳定，修建后对河势影响小；槽身起止点争取落在挖方渠道上，并有利于进、出口及槽跨结构的布置，施工方便。 综合考虑以上各方面因素的同时结合龙潭冲段的具体情况，确定槽址于地 第三章 渡槽的水力计算 3.1、槽身的水力设计 3.1.1、槽身过水断面尺寸的确定 1.渡槽纵坡i的确定 在相同的流量下，纵坡i大，过水断面就小，渡槽造价低：但i大，水头损失大，减少了下游自流灌溉面积，满足不了渠系规划要求，同时由于流速大可能引起出口渠道的冲刷。因此确定一个适宜的底坡，使其既满足渠系规划允许的水头损失，又能降低工程造价，常常需要试算，一般常采用底坡i=1/500~1/1500，本设计取i=1/1100. 2.槽身净宽B和净深H的确定 槽身的净宽B的长度和净深H应一起考虑，通过宽深比H/B来拟定一般取0.6~0.8之间，本设计初取H/B=0.7，净宽取为5m，则净深H=3.5m。 3.2、槽身过水能力计算 因L=300m>15h，即按明渠均匀流计算 Q= 式中 A————槽身过水断面面积 R————槽身水力半径 n————槽身的粗糙系数 i————槽身纵坡 以下表格为由以上公式带入数据试算所得 表3-1 净深B 净宽H 过水断面A 湿周x 水力半径R 纵坡i 流量Q 宽深比H/B 3.3 5 16.5 11.5 1.4348 1/1100 25.31 0.66 3.4 5 17 11.8 1.4407 1/1100 26.15 0.68 3.5 5 17.5 12 1.4583 1/1100 27.14 0.7 3.8 5 19 12.6 1.5079 1/1100 30.13 0.76 此时取3.3m为设计水深，过水断面流量为25.31/s>=25/s满足要求；当水深为3.8m，宽高比为0.76时，过水断面流量为30.13/s略大于加大流量，故满足要求 3.2.1安全超高△h 为了防止因风浪或其他原因而引起侧墙顶溢水，侧墙应有一定的超高。按建筑物的级别和过水流量不同，超高可选用0.2m~0.6m。 本设计运用公式△h=+5=32.5cm=0.325m 3.3、水头损失及水面衔接计算 水流经过渡槽进口段时，随着过水断面的减少，流速会逐渐加大，水流位能一部分转化为动能，另一部分因水流收缩而产生水头损失，因此进口段将产生水面降落;水流进入槽身后，基本保持均匀流，沿程水头损失=iL；水流经过出口段时，随着过水断面增大，流速逐渐减小，水流动能因扩散而损失一部分，另一部分则转化为动能，而使出口水面回升，从而与下游渠道相衔接（如下图所示）。 图3-1 渡槽水力计算简图 3.3.1进口水面降落 进口段水面降落 （1+）（-）/2g 式中 ，v————分别为上游渠道及渡槽内的平均速度 ————进口段局部水头损失系数，与渐变段形式有关，回弧直墙为0.2，门槽损失系数为0.05 设上游水深为3.65m，下游水深3.6m 上游渠道流速 =Q/= /{(mh+b)h}=0.668m/s 槽内的流速 V=Q/A=/BH=1.52m/s 进口水面降落 （1+）（-）/2g=0.104m 槽身沿程水头损失 =iL=×310=0.282m 出口水面回升 ==0.035m △Z=+ -=0.351m<0.85m 此时水面降落值小于允许水头损失 3.3.2进出口槽底高程计算 --h=3.65-0.104-3.3=0.246m =--h=3.6-0.035-3.3=0.265m =261+0.246=261.46m =261.246-0.104=261.142m =261.42-0.265=260.877m 第四章 槽身结构计算 4.1、槽身纵向结构计算 4.1.1、槽身横断面形式 本渡槽采用矩形断面 4.1.2、槽身尺寸确定 综上计算所得，槽内宽5m，超高=0.325m，加大水深H=3.8m，设计底板厚0.3m，侧墙厚0.2m，底部小梁高0.2m。侧墙高H=3.8+0.325+0.3+0.2=4.625m 矩形槽身的侧墙兼做纵梁用，但其薄而高，且需承受侧向水压力作用，因此，设计时除开要考虑强度外，还要考虑侧向稳定要求。以侧墙厚度t与墙高的比值作为衡量指标，其经验数据为（对于设拉杆的矩形槽）：1/12~1/16。常用厚度在10~20cm之间，本设计取t=20cm，贴角，边长20cm。本设计中对于渡槽无通航，故需设置拉杆，拉杆截面尺寸20×20cm，间距为3米。其他具体尺寸详见下图。 图4-1 渡槽基本尺寸示意图 4.1.3、荷载及配筋计算 渡槽安全级别为Ⅲ级。安全系数=0.9，钢筋混凝土重度γ=25KN/，状况系数Ψ=1.0，荷载分项系数为：永久荷载分项系数=1.05，可变荷载分项系数=1.2，结构系数=1.2，纵向计算按均布荷载考虑。 4.1.4、荷载计算 矩形断面槽身是一种空间结构，受力复杂，在实际中常近似的简化为纵向及横向两个平面进行结构内力分析。当槽身长度与宽度的比值远大于3时，纵向可近似按梁的理论计算。本设计无需设置人行道板，在纵向内力计算时刻将渡槽视为简支梁，为受弯构件，由水工钢筋混凝土计算可知，不用考虑混凝土受拉时的作用。综上，此时纵向计算可简化为T型梁。纵向计算中的荷载一般按照均布荷载q考虑，包括槽身重（拉杆等小量集中荷载也视为均布），槽中水体重以及人群荷载，按满槽水考虑。 槽身自重标准值 =25×[2×（0.2×4.62）+0.2×4.6+0.4×4.6+2×0.2×0.2×1/2]=122.75KN/m 槽中水体重力标准值 =3.3×4.6×9.8=148.76KN/m 永久标准荷载 =148.76+122.75=271.51KN/m 永久标准荷载设计值 g==1.05×271.51=285.08KN/m 风压力 W=35kg/=350N/=0.35KN/ 图4-2 槽身风压示意图 1. 内力计算 图4-3 内力计算见简图 取单跨长为15m，按简支梁计算 跨中弯矩设计值 M=KΨ[（）] =1.2×1×[×（122.75×1.1+148.76×1.05+3×1.2）×（1.05×15] =8742.09 支座边缘截面剪力设计值 Q=KΨ×（）l =1.2×1××[122.75×1.1+148.76×1.05+3×1.2]×15 =2525.93KN 2. 配筋计算 对于简支梁或槽身的跨中部分底板处于受拉区，故强度计算中不考虑底板作用，按T形梁计算配筋 。 此时渡槽处于露天（二类环境条件），故砼保护层厚度c=25mm，受拉钢筋合力点至截面受拉边缘距离a=60mm。故截面有效高度 =h-a=4625-60=4565mm。 =200mm， ==0.044<0.05 所以，=b+12=400+12×200=2800mm （-）=11.9×2800×200×（4565-）=29754.8KN·m KM=1.2×8742.09=10490.51KN·m KM< （-） 属于第一种情况的T形梁，以宽度25000mm计算 ===0.065 =1-=0.067<0.85=0.468 ==8601.22 实配828+628（=4926+3695=8621） 斜截面强度配筋计算 KV0.7 V=（1.05+1.2）=×（1.05×285.08+1.2×3）×15=2.149×KN KV=1.2×2.149×>0.71.27×400×4565=1.623×KN 此时KV0.7 故需按计算进行侧墙斜截面配筋 截面尺寸验算 =-=4565-200=4365mm，==10.887 则满足公式 KV0.2 KV=1.2×2.149=2.579×<0.2=0.2×11.9×400×4565=4.346×KN 截面尺寸满足抗剪要求 根据KV=的要求 ===0.588 选择双肢箍筋，由于梁教高大，初选10 =157 取s=200，满足最大间距要求。 最小配筋率复核 ===0.196%>=0.1% 3. 槽身抗裂验算 图4-4 槽身抗裂计算简图 (单位：cm) 查表得=2.8×N/，钢筋弹性模量=2.0×N/ ===7.143 =2800mm =200mm h=4625mm b=400mm =4565mm 用近似公式计算重心 =（0.5+0.425）h=（0.5+0.425×7.14×0.196%）×4.625=2340 =（0.0833+0.19）b=（0.0833+0.19×7.14×0.196%）×400× =3.4× ===1.49× 对值进行修正。 =1.55×（0.7+）=1.55×（0.7+）=1.2 查表可得=1.78N/ =16.7N/ 短期=0.85 长期=0.7 短期效应荷载组合：==（+） =1.2××272.46× =9195.53KN·m 长期效应荷载组合：=K=K（） =1.2××269.46× =9094.27KN·m 对于短期：=1.2×0.85×1.78×1.49×> 符合抗裂要求 对于长期：=1.2×0.7×1.78×1.49×> 符合抗裂要求 4.2、槽身横向结构计算 本设计为有拉杆的矩形渡槽，无特殊通航要求，故沿槽顶每隔2~3米设置一根拉杆以改善肋的受力条件，减少肋内钢筋，采用了有拉杆的加肋矩形槽。 4.2.1、内力计算 按沿水流方向与垂直水流方向取单位长度来计算 永久荷载设计值=永久荷载分项系数×永久荷载标准值 沿槽身取1.0m的脱离体，按平面问题进行横向计算 作用在脱离体上的荷载两侧的剪力差（）平衡。侧墙与底板视为铰结。 图4-5 X1的计算简图 = =（××h+h×）+[-lh+lh+()+] =(+)+(-) = =()+(hl×h) =+l 在满槽工况之下，则有： ==44.79KN/m =()=59.79KN/m =（t=0.2m） =（） 则=-= =3.54KN 求出赘余力X1后，可按以下各式计算各项横向内力，计算时，弯矩以外侧受拉为正，轴力以拉力为正。 拉杆的拉力为 NL=SX1=3.54×3= 10.62KN 由拉杆中心线到侧墙计算截面的距离为y处的弯矩为 My=X1y+M0 y3/6 离拉杆中心线距离为y处的侧墙及肋的轴力Ny按下式计算（只近似考虑侧墙截面承受剪力ΔQ） 式中 ΔQ——作用于槽身横截面上的计算剪力，其值等于肋间距 长度上的总荷载，即纵向计算中的匀布荷载q； t——侧墙的厚度； 其余符号意义同前。 离侧墙中线距离为x处的底板及肋弯矩按下式计算 （4—16） 底板及肋的轴向拉力按下式计算 Nd=h2/2-X1 根据以上各式可作出侧墙及肋、底板及肋的弯矩图和轴力图。如图4-5. M 图 N 图 图4-5 侧墙及底板的弯矩图和轴力图 4.2.2、 配筋计算 （1）拉杆的配筋计算 拉杆按轴拉构件进行配筋计算，轴力N=10.62KN 按公式： 计算拉杆配筋 % < % 按最小配筋率配筋 = =0.002200200=80 实配：28 (2)侧墙的配筋计算 侧墙按受弯构件根据最大弯矩进行配筋，侧墙最大正弯矩M为， 取a = 50mm,则 需按双筋截面配筋 受拉钢筋选配18@125 受压筋选配18@250 （3） 底板的配筋计算 底板按受弯构件根据最大弯矩进行配筋，(包括最大正弯矩和最大负弯矩)底板最大弯正矩M为，最大负弯矩为。 取a=35mm，则h0=265mm 1. 最大负弯矩配筋： %% 实配：18@190 = 1339 2.最大正弯矩配筋： %% 实配：18@220 = 1157 4.2.3、槽身吊装验算 槽身在预制场地浇筑后需用起重设备吊装，由于整个槽身结构庞大，在吊装过程中可能会在自重荷载下因强度不够而遭到破坏，这样就造成了材料的浪费，故为了使槽身不至于在吊装过程中遭到破坏，必须对槽身进行吊装验算。 1. 槽身吊装验算 自重取整跨，槽身自重q=122.75KN/m，吊装动力系数取=1.3简化成两端外伸梁，计算简图具体如下图： 图4-6 吊装计算简图（单位：cm） 槽身吊装计算简图 = = =1176.83KN 计算A,B两点弯矩 ==1.3×120.7×4×=1255.28KN·m（上部受拉） 计算C点弯矩 =-q =1176.83×-1.3×120.7× =-294.19KN·m（下部受拉） 2.吊装配筋验算 因吊装时的跨中弯矩小于纵向配筋计算时的弯矩，故配在槽身底部的纵向受力钢筋能够满足吊装要求，不必进行验算，只需验算 A点和B点上部配筋。 ===0.0202 ξ=1-=1-=0.0204<0.85=0.468 ===760.53 需在槽身的侧墙顶端配置416，实配=804 第五章 支撑结构计算 支承结构是支承槽身的下部结构，本设计主要介绍槽架的计算 5.1、排架的设计 本设计采用单排架，单排架是由两根铅直肢柱与横梁组成的单跨多层平面刚架，本设计以20米高排架为例进行计算，排架两根立柱的中心距离取决于槽身宽度，应使槽身传来的荷载P的作用线与立柱中心线重合，使立柱为中心受压构件，所以取排架总宽为5米。肢柱断面尺寸：长边（顺槽向），常采用米，本设计取0.6米；短边（横槽向），常采用米，本设计取0.4米。在排架顶部做一牛腿以减小槽身计算跨度降低排架顶端的接触应力，牛腿长度，本设计取c = 30cm;高度，本设计取h = 60cm。倾角取45°，为减小两立柱弯矩并将其连为整体，立柱之间设水平横梁，一般取横梁间距不大与立柱间距，取L=5米，横梁梁高，本设计取60cm；梁宽，本设计取40cm。由排架总宽5米，立柱短边h1=0.4米，所以两立柱中心距B为5-0.8=4.2m，其具体形式如下图。 图5-1 排架基本尺寸示意图（单位:cm） 5.1.1、荷载计算 计算简图如下 （a） （b） （c） 图5-2 排架计算简图 （单位：cm） 作用在排架上的水平荷载 1）槽身在横向风压力的作用下传给支柱顶端的摩阻力 Q==13.14KN 2）风压力 W=35kg/=350N/=0.35KN/ =0.35×（0.25×0.6+1.2×0.3）=0.1785KN =0.35×0.6×5=1.05KN 作用于排架的铅直荷载 1）槽身自重及槽内水重 P=285.08×7.5=2020.95KN 2）槽身在横向风压力作用下通过支座传给支柱的轴向压力和拉力 ===5.585KN 3）排架自重，化为节点荷载 =（0.6×0.4×+0.4×0.6×2.5）×25=30KN =（0.6×0.4×5+0.4×0.6×2.5）×25=45KN 5.1.2、内力计算 用“无剪力分配法”计算排架内力 抗弯刚度系数： ==3.2× ==7.2× 固端弯矩： ==-（13.14+0.1785）×5=-33.29KN·m ==-（13.14+0.1785+1.05）×5=-35.92KN·m ==-（13.14+0.1785+1.05×2）×5=-38.54KN·m ==-（13.14+0.1785+1.05×3）×5=-41.17KN·m 计算分配系数 ===0.64× == ==0.64× ===2.88× 则有 =0.155 =0.155 =0.69 =0.155 =0.155 =0.69 =0.254 =0.746 表5-1 排架的力矩分配与传递计算表 μ c m BD CE BD CE BD CE ∑ AB -1 -41.1 -12.36 -1.79 -0.105 -55.4 BA 0.155 -1 -41.17 12.36 1.79 0.105 -26.855 BI 0.697 0 55 7.96 0.469 -63.429 BC 0.155 -1 -38.54 12.36 -11.54 1.79 -0.679 0.105 -0.105 36.609 CB 0.155 -1 -38.54 -12.36 11.54 -1.79 0.679 -0.105 0.105 -40.47 CH 0.69 0 51.38 3.022 0.46 54.86 CD 0.155 -1 -35.92 -10.73 11.54 -2.59 0.679 -0.574 0.105 -37.49 DC 0.155 -1 -35.92 10.73 -11.54 -2.59 0.679 0.574 -0.105 -34.35 DG 0.69 0 47.75 11.523 1.133 60.409 DE 0.155 -1 -33.29 -10.73 -5.16 2.69 -0.658 0.167 -0.026 -25.66 ED 0.254 -1 -33.29 -10.73 8.46 -2.69 0.658 -0.167 0.026 -37.63 EF 0.746 0 24.83 1.932 0.125 26.887 由此得出排架的M图，Q图，N图 M 图 （单位：KN·m） Q 图 N 图 图5-3 5.1.3、排架的配筋计算 排架的配筋计算主要是对肢柱进行计算。分为横槽向和顺槽向 1）顺槽向 满槽水工况，按轴压构件配筋 =35 根据有关资料取0.42 钢筋面积 = =7204 2）顺槽向施工工况。一跨已装另跨未装，按偏心对称配筋。 ==447mm =2.3>1 ， 取值1 =1.15-0.01=1.15-0.01×=0.8 η=1+（ =1+××0.8×1 =2.02 η=2.02×447=902.9mm>0.3=195mm 属于大偏心对称钢筋 计算ξ值 ξ===0.198 x=ξ=0.198×650=128.7mm>2=100mm =ξ（1-0.5ξ）=0.198×（1-0.198）=0.178 计算）的值 e=η+-a=903+200-50=1053mm == =2527 3）横槽向，横槽向在槽内满水受横向风压和槽内无水受横向风压两种情况下肢柱受力最为不利。由于肢柱受轴向压力的同时还受横向风压力，故按偏心受压构件进行对称配筋计算。 式中： ——轴向力对截面重心的偏心距；在公式中，当时，取； ——构件的计算长度； ——截面高度； ——截面有效高度； ——构件的截面面积； ——考虑截面应变对截面曲率的影响系数，当时，取； ——考虑构件长细比对截面曲率的影响系数；当时，取胜； ① 满水加风压的工况 肢柱的计算长度取 0.7l==0.7×20=14m ==35>8 应考虑纵向弯曲影响 ===25.40mm>=12mm 故按实际偏心距=25mm进行计算 ===0.495 =1.15-0.01=1.15-0.01×=0.8 η=1+（=1+×（×0.495×0.8=5.85 η=5.85×25=146mm>0.3=0.3×350=105mm 按照大偏心受压构件计算 ξ==1.15>=0.550 η>0.3，但此时ξ>，按照小偏心受压计算 重新按小偏心受压计算ξ值 e=η+-a==5.85×25+-50=296.25mm ξ=+=0.695 计算）值 = = =5589.9>b=490 ② 槽向空槽加风压工况 偏心距 ===52mm>=12mm 故按实际偏心距=52mm来进行计算 ===1.31>1 取值1 =1.15-0.01=1.15-0.01×=0.8 η=1+（ =1+××0.8×1 =4.83 η=4.83×52=251.2mm>0.3=0.3×350=105mm 按照大偏心受压构件计算 ξ==0.435<=0.550 x=ξ=0.435×650=152mm>2=100mm =ξ（1-0.5ξ）=0.435×（1-0.5×0.435）=0.34 计算）的值 e=η+-a=4.83×52+200-50=401mm == =3292 5.1.4、 立柱斜截面抗剪计算 验算截面尺寸 KV=1.2×27.5=36.69KN<0.25×b=0.25×11.9×0.6×0.35=624.75KN 满足要求 N=2020.95+5.85+45+15.75=2087.55KN>0.3A =0.3×11.9×400×600 =856.8KN 则有N=856.8KN KV=1.2×30.574=36.69KN<0.7+0.07N=0.7×1.27×600×350+0.07×856.8 =186.75KN 故无需按计算配筋，选配Ф10/12@200的箍筋。 综上计算立柱实配钢筋 732 =5630 232 + 236 =3430.9 图5-4 立柱配筋图 5.2、横梁的配筋 5.2.1横梁按受弯构件进行配筋计算： 正截面： ==0.07 ζ=1-=1-=0.073<0.85 纵向受力钢筋面积 ===434.35 配筋率 ==0.29%>0.2% 选配218 =509 斜截面 支座边最大剪力的设计值： KV=1.2×96.3=115.6KN<0.7=0.7×1.27×300×500=133.35KN 故斜截面抗剪满足要求,只需按构造要求配置Ф10@200的箍筋。 5.3、排架吊装验算 排架在预制场地浇筑后需用起重设备吊装，由于整个排架结构较大，在吊装过程中可能会在自重荷载下因强度不够而遭到破坏，这样就造成了材料的浪费，工期的延长，故为了使排架不至于在吊装过程中遭到破坏，必须对排架进行吊装验算。吊装示意图如下所示。 图5-5 槽身吊装简图 (单位：cm) 5.3.1、吊装的内力计算 自重取半个排架自重q = 9.9KN/m,吊装动力系数取1.3 ,计算简图如（图 5.3（b）。内力计算结果如下。 此时该结构为一次超静定结构，取支座B截面上的阻止截面相对转动的约束为多余约束，则相应的多余未知力分别为作用于简支梁AB和BC在B端处的一对弯矩。基本静定系为在支座B截面上安置铰的静定梁（即简支梁AB和简支梁BC）如图（a）所示 此时则有= 查表得 =- =-(+) =+ =+ 将上述物理关系式带入变形几何相容方程=，得到补充方程 -(+) =+ 可解得多余未知力偶矩为=-225.8KN·m 负号表示B处弯矩与所假设方向相反，为负弯矩。 求得后，可由基本静定系根据平衡条件分别求得A,B处的支反力 对于简支梁AB， =0 ，-15+ =0 =0， -15×9.9=0 解得：=59.19KN =118.4 同理，对简支梁BC用同样的方法 解得:=20.41KN 由此可得出剪力图（b）图和弯矩图（c）图。 图5-6 槽身吊装计算简图 5.3.1吊装配筋计算 此时有图像可知B点处弯矩最大，故先验算配在该点的纵向受力钢筋 ===0.304 ζ=1-=1-=0.374<0.468 ===2225.3 计算的小于实际的配筋量3430.9，已经满足吊装要求。因最大弯矩点已经满足要求，所以不必再验算其它点。 第六章 细部结构设计 渡槽接缝缝止水及渡槽与两岸渠道的连接是渡槽工程中不可缺少的组成部分，如止水不严密或两岸连接不好，不仅造成渡槽漏水，而且有可能由于漏水促使两岸坡坍塌或产生较大沉陷而引起渡槽失事，所以在设计和施工中应给予高度重视。 6.1、槽身接缝止水 槽身接缝止水的型式很多，从止水材料与接缝处混凝土材料的结合型式来看，可分为搭接型和嵌缝对接型两大类。有橡皮压板式止水，粘合式搭接止水，中埋式搭接止水，嵌缝对接止水。 本设计中采用橡皮压板止水。 1.伸缩缝 2. 止水橡皮 3.钢垫板 4. 沥青沙浆 5.螺帽 图6-1 橡皮压板止水 预制槽身时先在槽端内壁留一凹槽深度4-6厘米,止水材料为橡皮带，为了使其能够紧贴在凹槽上，常用扁钢并通过螺栓将橡皮带压紧，扁钢厚4-8毫米宽6厘米左右。螺栓的直径一般为9-12毫米，间距等于16倍。螺栓直径或20倍扁钢厚，通常20厘米左右。为了减慢铁钢锈蚀，对预埋螺栓和扁钢压板应事先做防锈处理，此外在凹槽内最好添沥青沙浆或1/2水泥沙浆。这不仅对止水起辅助作用，并能防止橡皮老化与钢板锈蚀。 为了有利于螺栓的更换，近年来将螺母先预埋于混凝土内，然后再装止水橡皮和压板。并且把螺栓拧入螺母再将橡皮压紧。这样处理，不仅压板留孔对位方便，而且螺母埋于混凝土内加油后不易锈蚀，一旦螺栓损坏还可更换。这种止水虽能保证施工质量，可以做到不漏水，止水效果很好。但止水与橡皮材料的使用时间过长时则需更换。 6.2、支座 支座是连接渡槽上部结构和下部结构的重要部件，其作用是将上部结构的荷载穿递给墩架。梁式渡槽的支座一般分为固定支座和活动支座。前者用来固定槽身对墩架的位置，后者用来允许槽身结构在产生挠曲和伸缩变形时能自由转动和移动。具体有平面钢板支座，切线钢板支座，摆柱式支座，板式橡胶支座，盆式橡胶支座。 1. 上座板 2. 下座板 3. 垫板 4. 锚轩 5. 齿板 图6-2 切线钢板支座 本设计采用切线钢板支座，这种支座用两块厚40-50毫米的钢板加工作成。上座板底面为平面，下板顶面为弧面，固定支座下座板焊有齿板，齿板上端为梯形插入上座板的预留槽中，保证上、下座板之间只可转动而不能移动，活动支座与固定支座构造的区别仅在于支座内不设齿板。这样上、下座办之间即可转动又可沿圆弧面的切线移动。切线或支座可用于支点反力不超过600KN的梁式渡槽。 6.3、两岸的连接 渡槽与两岸渠道的连接除了应使槽内水流与渠道平顺衔接并防止水流冲刷外还应采取措施，将渡槽与两岸可靠的连接起来，以免应连接不当引起漏水，致使岸坡或填方渠道产生过大的沉陷与滑坡现象。槽身与填方渠道的连接方式尤其当渡槽与高填方渠道连接时，常有斜坡式和挡土墙式两类。 斜坡式的连接方式是将连接段伸入填方渠道末端的锥形土坡内。按连接段的支承方式不同，又分为刚性连接和柔性连接两种。但无论是刚性连接还是柔性连接都应尽量减小填方渠道的沉陷，做好防渗工作和防漏处理，以保证土边坡的稳定。 谢辞 经过数月的努力，设计即将完成。在这段时间里，我通过自己查阅相关资料以及大学四年以来所习得的专业知识，在霍老师的悉心指导和帮助之下，秉持着求真务实的科学态度，独立完成了这项设计。 对于我来说，要表达的感谢之词太多。感谢老师能在百忙之中得以抽身帮助我来完成这个设计，期间的耐心指导和认真解惑是我前进路上的巨大动力。与此同时，老师的严谨细心也深深的感染了我，让我不敢怠慢，才能按时在规定的时间内完成布置的任务，也感谢老师告诉我具体的参考书籍让我能及时借阅，为完成设计提供了有力的保障。相信在未来的学习生活中，在这段时间所接触以及培养出来的严谨治学，认真细心的品质能给我带来及其正面的影响，使我能受益终身。 除此之外，同组同学的热心帮助与通力合作也是设计能得以完成所必不可少的一环。我要感谢与我同组同学的协助与帮扶，没有你们的参与讨论我会走许多的弯路，费不少的心力。在这段时间同学们都不厌其烦的与我探讨设计，给我解答疑惑，于我共同进步。相信在未来的日子里回想起这段一起奋斗的时光也能成为我前进路上的不竭动力。 相信这段时间我为完成设计所做的努力以及感受到的正面力量会使我在日后的生活学习中养成良好的习惯，锻炼了我自己的独立思考能力，也让大学所学的知识能在实际运用中融会贯通打下来一定的基础。即使完成的过程有苦有累，但在看见成果的时候心中的兴奋早以将疲惫一扫而光。 最后，这次设计对于我来说是一次宝贵的经历，让我检验并提升了自己。也为我日后的工作学习算是进行了提前演练，感激在此期间所遇到的所有对我予以帮助的人，也感谢自己能坚持完成下来，相信这一份坚持与收获会激励我在以后的日子奋发向上。同时，由于鄙人能力有限，设计中所存在的诸多不足之处也希望能得到批评指正。再次感谢大家！ 参考文献 [1]，王仁坤编著；水工设计手册8卷，中国水利水电出版社，1984 [2]，河海大学，武汉大学，大连理工大学，郑州大学编著；水工钢筋混凝土结构学，中国水利水电出版社,2011 [3] 竺慧珠，陈德亮，管枫年编著；渡槽.；中国水利水电出版社，2004 [4]马文英，张红光，袁吉栋，马秋娟，穆智勇编著；渠道和渠系建筑物；中国水利水电出版社,2011 [5]吴媚玲编著；水工设计图集；水利电力出版社,1999 [6]吴持恭编著；水力学（第四版）上下册；高等教育出版社，2008 [7]卢延浩编著；土力学（第二版）；河海大学出版社，2005 [8] 武汉水利电力学院农水系水工教研室编.水工建筑物上册.北京：人民教育出版社，1977 [9] 武汉水利电力学院农水系水工教研室编.水工建筑物下册.北京：人民教育出版社，1977 [10]匡文起，袁驷，龙驭球，包世华编著；结构力学（第二版）；北京：高等教育出版社，2006 35