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水利工程论文-矣则河水库跨南盘江倒虹吸拱管设计.doc

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水利工程论文-矣则河水库跨南盘江倒虹吸拱管设计.doc

水利工程论文矣则河水库跨南盘江倒虹吸拱管设计摘要华宁县盘溪矣则河水库,自1995年5月蓄水以来,盘溪大沟发挥了灌溉效益,在保证率P75%的情况下,每年尚多余水量500多万m3。而南盘江东岸片区冒洞沟以上林场等地尚有6375亩肥沃土地面积严重缺水。为充分利用水资源,拟建过江倒虹吸管跨越南盘江,西水东调解决江东片的灌溉问题。关键词矣则河水库跨南盘江倒虹吸拱管设计l前言华宁县盘溪矣则河水库,自1995年5月蓄水以来,盘溪大沟发挥了灌溉效益,在保证率P75%的情况下,每年尚多余水量500多万m3。而南盘江东岸片区冒洞沟以上林场等地尚有6375亩肥沃土地面积严重缺水。为充分利用水资源,拟建过江倒虹吸管跨越南盘江,西水东调解决江东片的灌溉问题。西水东调工程主要建筑物有渠道10.52km、渡槽44m、倒虹吸1.836km,总长12.4km。其中,过江倒虹吸管长746.407m,管径500mm和500mm,流量0.5m3/s、落差11.15m、最大工作水头105m。过江桥段采用拱管型式布置,其结构设计,具有新颖的特点。2工程布置把水从江西跨越南盘江输送到江东的工程方案较多。根据工程实际,结合多次踏勘,并经水文分析、地质勘察后,确定西水东调工程线路选择在南盘江两岸工程地质条件较好、跨度相对较窄处(江面宽68m),采用拱形管道代桥输水。利用拱管本身的强度来跨越南盘江,中间不需另架桥支承,从而,结构简单、施工方便、造价经济。过江倒虹吸管设计通过流量0.5m3/s。经水力计算,江西、江东两岸采用φ500mm的钢管。为加强侧向稳定,跨江拱管采用两根φ400mm钢管,两管轴间距1.5m,其间设20槽钢联系梁稳固。拱管中段管壁厚10mm,向两端逐渐增厚到16mm。拱管矢跨比1/8矢高9.0m、半径76.5m、半圆心角28°04′21″、弧长74.964m、跨度72.0m。布置草图如下拱形跨江管道布置示意图3荷载组合及计算指标3.l荷载组合3.1.1作用于拱平面内沿拱轴均布的垂直荷载,包括管重、水重及均化为线荷载的联系梁自重q=0.3(t/m)。3.1.2垂直于拱平面沿拱轴均布的水平风荷载p=0.008(t/m)。3.1.3温度变化所产生的内力。根据不良条件管道工程设计与施工手册,在一般情况下,拱形管道采用以上三项荷载作为计算荷载。3.2计算指标工程区域的基本风压值取W030(kg/m2),则水平风线荷载PKK2W0d16(kg/m)。其中K=1.02、K21.2分别为风载体型系数和风压高度变化系数。即作用于单管的P8(kg/m)0.008(t/m)。考虑温差变化为△t20(0C),对于A3钢,计算温度下的弹性模量E2.0507(t/m)线膨胀系数α=1.18105(m/mCo)使用温度下的屈服强度σt=233.5MPa,允许计算强度σcmm1σt=189MPa。其中m0.9,m1=0.9分别为工作条件系数和材料匀质系数。拱趾处管壁厚16mm,其截面积F=0.021m2,截面轴惯矩J4.53104m4,截面模量W=2.1103m3,回转半径i0.15m。4强度计算4.1在拱趾处力的计算简图4.2强度核算4.2.1应力校核压应力σ=N/F+M/WNgNt)/F十/W3931(t/M2)38.56MPa剪应力τQ/πr0δMkr/2πr30δδ0.016mr外半径为0.216mr0平均半径为0.208mQ0.75则τ57.4(t/m2)05.563Mpa折算应力σ33932(t/m2)38.57Mpaσ3150时,η11.0则e1Mp/N2ΦR/1000F/W0.052.36稳定性验算应力σ1当e1≤4时,按偏心受压计σ1=N/FΨBHΨBH一偏心受压构件承载能力降低系数.取0.085则σ1(24.85+0.33)/(0.0210.085)14106(t/m)2138.38MPAσ1σc189MPa即稳定性验算应力小于允许计算强度,满足稳定要求。5结语该倒虹吸拱管于1997年12月18日正式动工安装,12月27日安装完成,历时10天。建成后的拱管空管在侧向水平风荷载作用下,有振颤现象,充满水后,振颤消失。目前,拱管处于安全正常运行之中。

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