三里庄沟排水渡槽渡槽毕业设计

华北水利水电学院水利职业学院毕业设计计算书姓名: 班级:学号:指导老师:设计内容:年 月 日目 录目 录 .1摘 要 .3第一章 设计基本资料 .41.1、工程概况 .41.2、设计要求 .51.3、主要参考书 .5第二章 渡槽总体布置 .72.1、槽址选择 .72.1.1、注意问题 .72.1.2、在选择槽址时 .72.2、结构选型 .72.2.1、槽身的选择 .72.2.2、支承选择 .72.3、平面总体布置 .7第三章 水力计算 .83.1、槽身过水断面尺寸拟定 .83.1.1、尺寸拟定 .83.1.2、输水水头高 .83.2、渡槽进出口的底部高程确定 .93.3、进出口渐变段 .10第四章 槽身设计 .114.1、槽身断面尺寸拟定 .114.2、荷载及荷载组合 .114.2.1 永久荷载设计值 .114.2.2、可变荷载设计值 .114.3、横向结构计算 .134.3.1、受力情况分析： .134.3.2、拉杆轴向力计算： .144.3.3、侧墙内力计算： .154.3.4、底板内力计算： .174.3.5、横向配筋计算： .174.3.6、拉杆斜截面计算： .224.4、槽身纵向结构计算 .224.4.1、荷载计算： .234.4.2、计算纵向配筋： .234.4.3、斜截面强度计算： .244.5、抗裂计算 .244.5.1、纵向抗裂计算： .244.5.2、横向抗裂计算： .264.6、吊装计算 .30第五章 排架计算 .325.1、排架布置 .325.2、排架尺寸拟定 .325.2.1、排架高度计算： .325.2.2、排架分组计算： .325.2.3、排架分组及尺寸拟定： .335.2.4、尺寸拟定： .345.3、荷载计算 .345.3.1、水平荷载： .345.3.2、垂直荷载 (传给每各立柱的荷载)： .365.4、排架横向计算 .385.4.1、求排架弯矩 M： .395.4.2、轴向力计算： .405.4.3、排架的配筋计算： .405.4.3、横梁配筋： .425.4.4、排架的纵向计算： .435.4.5、排架吊装验算： .455.4.6、牛腿设计计算： .46第 六 章 基 础 计 算 .486.1、基础结构尺寸拟定 .486.1.1、排架基础尺寸拟定： .486.1.2、基础尺寸见附图所示。 .486.2、基础的荷载组合 .486.3、基础应力计算 .496.4、基础配筋计算 .496.4.1、基础地板配筋 .496.4.2、基础梁配筋计算 .50第七章 稳定计算 .517.1、槽身稳定计算 .517.2、渡槽整体沿基础底面抗滑稳定验算 .517.3、渡槽整体抗倾稳定计算 .527.4、地基稳定性验算 .52第八章 细部结构 .548.1、伸缩缝及止水 .548.2、支座 .548.3、两岸连接 .55致 谢 .56第一章 设计基本资料1.1 工程概况三里庄沟排水渡槽位于河南省辉县市百泉镇三里庄南约 500m 处，是南水北调中线工程总干渠与三里庄沟的交叉建筑物。工程交叉处总干渠黄河北漳河南渠段桩号为109089.8，轴线交叉点大地坐标为x3925715.053，y38483718.688。交叉断面以上三里庄沟集水面积 0.9Km2，五年一遇设计洪峰流量 11m3/s，二十年一遇校核洪峰流量 19 m3/s，五十年一遇设计洪峰流量 24m3/s，二百年一遇校核洪峰流量 30 m3/s。交叉断面处总干渠设计流量 260 m3/s，相应水位 99.464m；加大流量 310 m3/s，相应水位 99.973m。1.1.1 地形资料工程区位于太行山山前冲洪积平原和华北平原过渡地带，地势东北高西南低，三里庄沟呈东北西南流向沟底高程 103.5101.0m，呈宽浅型，两岸为耕地，地面高程 106.6108.5m。工程区测有总干渠带状地形图（比例尺：1/5000）和建筑物场区 1/500 大比例尺地形图，其中建筑物场区测量范围为总干渠左右岸交叉建筑物上下游各300m。1.1.2 地质资料工程区位于华北准地台山背斜的东南部，新构造分区为华北断陷隆起区太行山隆起东南部边缘，区域断裂构造空间展布以北东向为主,次为北西向。1996 年 7 月 24 日8 月 5 日，河南省水利勘测总队对工程区进行了勘查，布设钻孔 3 个，总进尺 100m，并进行了标贯重型动力触探等原位测试和室内土工试验。1.工程地质地层岩性在勘探深度范围内，场区上覆第四系粘性土卵石，下伏上第三系砂岩粘土岩，可划分为 6 个地质单元，岩性由老到新分述如下：上第三系上新统潞王坟组(N 2L)：河湖相沉积，岩性为砂岩粘土岩，顶板高程 72.6475.38m，总厚度大于 9.8m。粘土岩：灰色棕白黄褐色，巨厚层状，具有不规则裂隙，裂面具有蜡状光泽，含少量钙质团块，岩芯完整，中心孔揭露厚度 9.8m。砂岩：黄褐色，中厚层状；砂粒成分以石英为主，长石次之；具水平层理，弱风化；泥钙质半胶结，仅在 13 号孔中揭露，中心孔被剥蚀而缺失。第四系中更新统(alplQ 2)：冲洪积物，具粘砾多层结构，岩性由两层粉质粘土和两层卵石组成，总厚度 26.230.2m。卵石：灰色，卵石成份为灰岩，直径 35cm，大者 12cm，含量7080，余为泥质充填。该层中心孔较厚，两边孔较薄，平均厚度4.45m。粉质粘土：棕红色，致密坚硬，土质不均，有铁锰质薄膜，裂隙发育，裂面光滑，具蜡状光泽。平均厚度 10.87m，中山部夹厚 30cm 的泥卵石。卵石：灰色，成份为灰岩，次圆状，卵石粒径一般 24cm，大者达 12cm，含量 6080，余为泥质充填。该层自东向西渐薄，在 3 号孔附近尖灭。粉质粘土：棕红棕黄色，土质不均，含少量铁锰质斑点，平均厚度11.13m。岩土物理力学性质各岩土物理力学性质指标建议值见表一和表二。地震基本烈度根据长江水利委员会编制的南水北调中线工程地震动参数区划报告（2000 年 4 月） ，工程区位于华北平原地震带的南部,场区地震动峰值加速度值为 0.20g，相当于地震基本烈度为 8 度区。2.水文地质场区地下水类型为孔隙裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石上第三系砂岩。地下水位标高 85.0785.23m。场区地下水补给来源主要为大气降水和侧向迳流补给，排泄方式主要为侧向迳流和人工开采。该区地下水化学类型为“HCO3 -Ca”型；矿化度 0.299g/L，属淡水；总硬度 16.68H，属硬水；pH 值 7.48，呈弱碱性；含量 12.97mg/L，侵蚀性 CO2 含量为 0mg/L。根据水利水电工程地质勘察规范表 G.0.2 判别，该区地下水对砼无腐蚀性。3.工程地质条件及评价(1)工程区沟底和两岸均为耕地，施工场地开阔，但交通不便利。(2)工程区地层基本稳定，除表层 3.5m 强度稍低外，其余各地质单元强度相对较高，但第层粉质粘土和第层粘土岩具中等膨胀潜势。地下水埋藏较深，适宜作钻孔灌注桩基础，桩端持力层宜放在上第三系砂岩及粘土岩中，也可放在第层（Q2）卵石或第层粉质粘土中，可视荷载情况确定。(3) 场区地下水类型为孔隙裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石上第三系砂岩。地下水位标高 85.0785.23m。地下水对砼无腐蚀性(4)工程区位于华北平原地震带的南部,场区地震动峰值加速度值为0.20g，相当于地震基本烈度为 8 度区。1.1.3 水文资料1.流域特征三里庄沟属海河流域卫河水系内的一条小河道，位于太行山前冲洪积平原，从东北流向西南，属季节性河流。该河发源于辉县市西南部丘陵地区，在辉县市三里庄村附近与总干渠相交。交叉断面以上集水面积 0.9Km2,沟长 2.38km，平均比降 0.0191。工程场区地形比较平坦，河道两岸地面高程106.6108.5m，交叉地面处的河道已被生活垃圾填平，而上下游沟形明显。上游河底高程为 103.5m 左右，下游沟底高程 101.8103.6m，左右两岸现为耕地。该流域地处暖温带，属大陆性季风气候区，全年四季分明，温差较大，冬春季多风干旱少雨，夏末秋初空气湿润雨水较多。流域内多年平均降雨量613mm，降雨主要集中在 79 三个月，占全年降雨量的 70。区内多年平均气温为 14.3C，多年平均蒸发量为 1335.4mm；最多风向为南北风，全年无霜期为 210 天。2.设计洪水设计暴雨三里庄沟为流域面积不大的一条小冲沟，流域内无实测流量和雨量资料，交叉断面处的设计洪水由河南省 1984 年 10 月出版的河南省中小流域设计暴雨洪水图集查算。暴雨计算时段取 10 分钟 1 小时 6 小时和 24 小时，暴雨参数均值和变差系数 Cv，均由图集中的短历时暴雨参数等值线图查流域重心点取得。偏差系数 Cs 选用 3.5Cv，由于流域面积小，以设计点雨量作为流域设计面雨量。24 小时洪量及洪峰流量由豫北山丘区次降雨径流关系（P+PaR）1 线查算 24 小时各种频率设计净雨量乘以流域面积得设计洪水总量。设计洪峰流量采用推理公式计算。其成果见表 3。表 3 设计洪水成果表项 目 P=20% P=10% P=5% P=2% P=1% P=0.5%设计洪峰流量（m 3/s） 11 14 19 24 26 30设计 24 小时流量（万 m3） 5 8 12 16 19 23设计洪水过程线设计洪水过程线按 24 小时净雨量历时分配三角形概化过程线叠加方法计算，设计洪水过程线见表 4。3 水位容积关系曲线按照洪水调节计算中规定的计算原则，确定总干渠左岸滞洪高程和相应的滞洪范围。在总干渠 1/5000 带状地形图上，勾划出限定的最高滞洪水位时的左岸滞洪范围，根据选定的左岸最大滞洪范围，采用地形图上各等高线和等高距，计算各种水位对应的容积，三里庄沟的水位和容积关系见表 5。表 5 水位容积关系表滞洪水位（m）103.00 104.00 105.00 106.00 107.00 108.00 109.00 110.00容积（万m3）0.10 0.45 1.10 2.15 3.85 6.80 11.25 17.704.天然水位流量关系根据该河的流域特征，交叉断面处天然水位流量关系按明渠均匀流进行计算。主槽糙率采用 0.035，滩地糙率采用 0.06，河道比降为 0.0191，交叉断面处沟道水位流量关系见表 6。表 6 交叉断面处天然水位流量高程表水位（m） 102.48 102.58 102.68 102.77 102.91流量（m 3/s） 11.0 14.0 19.0 24.0 30.05.调洪演算成果三里庄沟为不串流的河道，考虑河道的滞洪作用，视交叉断面上游为一座水库进行洪水计算，确定建筑物规模及左岸防洪水位，其洪水调节计算原则为：在排水渡槽主体高程范围内，总干渠左岸防洪堤防洪标准按五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核。在设计洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶 1.5m；校核洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶 1.0m。左岸防护对象的防护标准：当发生五年一遇及以下标准洪水时，要求左岸农田不受淹；当发生二十年一遇以下洪水时，要求左岸村庄不积水。上游水面壅高一般不超过 30cm。不同渡槽断面时的调洪演算成果见表 7表 7 调洪演算成果表天然情况 方案一 方案二 方案三槽身断面 1 槽身断面 2 槽身断面 3 频率 Q（m 3/s）H（m） Q（m3/s）H（m）Q（m 3/s）H（m）Q（m 3/s）H（m）P=20% 11 102.48 8 104.56 9 104.31 10 104.15P=10% 14 102.58 11 105.16 12 104.88 13 104.64P=5% 19 102.68 14 105.71 15 105.46 16 105.11P=2% 24 102.77 17 106.21 18 105.91 19 105.65P=0.5% 30102.91 21106.93 23 106.5 24106.34注：表中 H上游洪水