淑闾西沟渡南水北调工程 毕业设计.doc

1 淑闾西沟渡南水北调工程 班 级： 考 籍 号： 姓 名： 指导教师： 2013年 09月 2 设计课题：淑闾西沟渡南水北调工程 学 生 姓 名 ： 学 号： 班 级： 指 导 教 师 ： 完 成 日 期 : 2013 年 09 月 3 摘要 工程位于河北省石家庄市，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及设计方法； 2 施工平面布置图； 3 工程预算。 关键字：水泵 设计 管路 1 目 录 摘 要 .2 1 概 述 3 1.1南水北调中线工程简介 .3 1.2 淑闾西沟渡槽概况3 1.2.1 地形地貌 .3 1.2.2 地质结构及地层岩性 .4 1.2.3 工程地质条件及评价 .4 1.2.4基本设计资料与资料 4 2 渡槽总体布置与选型 6 2.1 渡槽总体布置 .6 2.1.1 基本原则 .6 2.1.2 注意事项 6 2.2 结构型式的选择 .6 2.2.1 槽身横断面选择 7 2.2.2 槽身纵向支承形式选择 7 2.2.3 与上下游渠道的 连接形式 .7 2.2.4渡槽的结构布置7 3 渡槽水力计算 .9 3.1 确定槽身断面尺寸9 3.2总水头 的确定与 i,b,h的校核 .10z 3.3进出口高程确定 12 3.4槽身尺寸拟定 13 4 渡槽结构计算 .14 4.1槽身横向稳定验算 14 4.1.1验算作用 14 4.1.2 计算简图 .14 4.1.3不利工况及计算单元 14 4.1.4计算荷载 14 4.1.5计算目的 15 4.1.6计算过程： .15 4.2槽身纵向结构计算 16 4.2.1 纵向结构计算任务 .16 4.2.2 计算荷载 16 4.2.3 槽身内力计算 .17 4.3横剖面构造横向结构计算 .17 2 4.3.1加大流量工况计算 .17 4.3.3 1/2-2/3加大流量工况计算 .22 4.4槽身配筋计算 27 4.4.1纵向配筋 27 4.4.2横向配筋 27 4.5人行道板设计 29 4.6横拉杆计算31 4.6.1固端计算 31 4.6.2跨中弯矩计算 32 4.7端肋内力计算 33 4.7.1荷载计算 33 4.7.2计算荷载 34 4.7.3端肋赔筋 35 5 渡槽支撑计算 .37 5.1槽墩形式 .37 5.2槽墩结构计算 38 5.2.1承压验算 38 5.2.2空水及风压工况下的抗滑抗倾验算 .39 5.3基底应力验算 40 5.4边墩结构计算 40 5.5稳定验算 .42 5.6正应力验算42 6 工程量与造价计算 .44 6.1 钢筋计算 44 6.2混凝土量计算 44 6.3人工单价预算 44 参 考 文 献 .46 谢 辞47 3 1 概 述 1.1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。 南水北调工程南起湖北丹江口水库，北至北京团结湖。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河南省安阳市丰乐镇穿漳河进入我省，沿太行山东麓 和京广铁路西侧北行，途经邯郸、邢台、石家庄、保定境内 25个县（市） ，于涿州市 穿北拒马河中支进入北京，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） ，河北段共有各类建筑物 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； 渠道及其他建筑物为 50年一遇和百年一遇。 1.2 淑闾西沟渡槽概况 淑闾西沟渡槽位于河北省保定市唐县淑闾村西排洪沟上，距离淑闾村约 200米,是南水 北调中线工程河北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 4 1.2.1 地形地貌 淑闾西沟渡槽位于河北省唐县淑闾村西沟 200m，有乡间土路经过场区，距公路约 1.5km，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 。 1.2.2 地质结构及地层岩性 钻探深度内揭露地层为第四系上更新统中段冲洪积和太古界角闪斜长片麻岩，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+plq 23） 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。 1.2.3 工程地质条件及评价 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。 5 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。 1.2.4基本设计资料与资料 1、天然河沟资料 设计流量: 36 sm/3 校核流量: 62 沟底纵坡: 0.0092 沟底宽度： 9.00m 流域面积: 1.55 2k 2、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： 1/25000 3、渡槽指标 槽身长： 86m 设计流量: 36 /s3m 加大流量: 62 /s 渡槽进口底高程: 74.000m 4、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；褐黄色，干燥 稍23plqa 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 2 渡槽总体布置与选型 2.1 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及查勘资料，通过分析比较和必要的水力 计算确定。 2.1.1 基本原则 在纵剖面上，首先应定出上游渠道末端桩号及下游渠道首端桩号；由水力计算确 定出槽内水面及槽身断面轮廓尺寸，进一步确定槽身各部位（用桩号表示）支承结构 高度，进行跨度划分及布置等工作。选择地点应使渠线及渡槽长度较短，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 虑进出口建筑物及槽跨结构型式及布置等。 2.1.2 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，以免凹岸及基础受冲。 3) 进出口不能落在挖方渠道上时，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。 2.2 结构型式的选择 根据工程的自然地形、地质条件及输送的流量选择适宜的槽身断面形式、支承形 7 式、基础形式、与上下游渠道的连接形式等， 渡槽型式选定及构造要求 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范围内不设或少设 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，路面宽度内亦不准布置槽墩等，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。 2.2.1 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，横向内力 较少，结合淑闾西沟情况选择 u 型。 2.2.2 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。 2.2.3 与上下游渠道的 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，以使槽内水流与上下 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。 2.2.4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 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 0.4m 2) 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。国税断面与槽身相同，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相同。 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 3 渡槽水力计算 3.1 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 计时槽内水流按明渠均匀流考虑。 （31）qcri q渡槽内水流量 ( )3/ms 渡槽过水断面面积（ ） c谢才系数 16rn n粗糙系数，钢筋砼槽身 取 0.0140.3.14 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/b 0.70.8 ,b=2 .对于初拟的 ibh 值还用公式 计算所得流量等于0rqcri 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）0（m）=0.6f0r（m ）= -0.11hfh/b=0.8 6.000 3.00 1.800 1.700 (3+1.8)/6 5.000 2.500 1.500 1.490 (2.5+1.5)/5 5.400 2.700 1.620 1.520 (2.7+1.62)/5.4 5.30 2.650 1.590 1.490 (2.65+1.59)/5.3 5.340 2.670 1.602 1.502 (2.67+1.602)/5.34 5.350 2.675 1.605 1.505 (2.675+1.605)/5.35 5.360 2.680 1.608 1.508 (2.68+1.608)/5.36 10 综上，u 型槽断面尺寸确定为 b=5.36m =2.68m =1.608m0rf 3.2总水头 的确定与 i,b,h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=17.172 201.5rh2.682m 湿周 3.142.68+21.1=10.615mx 水利半径 =1.6187.21065 得 q= 1323846/4ms （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 0q1h = =0.53.14 +22.680.9=16.1201.5rh2.82m 湿周 3.142.68+20.9=10.215mx 水利半径 =1.5766.1025 得 q= 133.7.49./. ms （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 0q1h （m） =201.5rhb（m）= +20r1hr=/ = (m)qcri 213in 24.330 12.820 1.898 84.179 24.330 10.650 1.579 51.460 19.650 11.518 1.706 63.340 18.922 11.301 1.674 60.214 19.213 11.388 1.687 61.500 19.286 11.410 1.690 61.820 19.359 11.431 1.694 62.130 11 = =0.53.14 +22.680.5=13.96201.5rh2.682m 湿周 3.142.68+20.5=10.215mx 水利半径 =1.4823.942 得 q= 1331.680./.ms （4） 试选圆心轴以上通过设计流量 =36 /s 时水深 =0.2m，过水断面 0q1h = =0.53.14 +22.680.2=12.35201.5rh2.682m 湿周 3.142.68+20.2=8.8152mx 水利半径 =1.4.35812 得 q= 2331.540./ms （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 0q31h = =0.53.14 +22.680.3=12.88201.5rh2.682m 湿周 3.142.68+20.3=9.0152mx 水利半径 =1.429.890152 得 q= 3312.84.6.9/.ms （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 0q1h = =0.53.14 +22.680.25=12.62201.5rh2.82m 湿周 3.142.68+20.25=8.92mx 水利半径 =1.415.6892 得 q= 13312.450.5.9/.ms （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 0q1h 12 = =0.53.14 +22.680.26=12.67201.5rh2.682m 湿周 3.142.68+20.26=8.935mx 水利半径 =1.418.9835 得 q= 36 21231.6740.6./. ms3/ 此时槽中水深 h= + =2.68+0.26=2.94m 过水断面面积 =12.670r1h 2m ，所以按淹没堰流计算15lh220/()/zqwgv 重力加速度；g 流速分布系数取 1.0；0360.423/94.520.45.v msa z= =0.496m2 236(17981)9.81 出水口回升值 2z =z =0.496 =0.1653m2z3 槽身沿程水面降落值 1 =il=0.001 54=0.054m1 通过渡槽总水头损失 z =0.496+0.054 0.1653=0.3847m12z 确定 0.i5.36bm94hc1.821. 满足要求。1 3.3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 ，14.65h2.94hm0.496zm 出口水面回升 ，沿程水面降落 。20.z105z 所以： 进口槽底高程 1317.673.1 进口槽底抬高 .24y 13 出口槽底高程 2173.240.573.16dzm 出口渠底降低 62945yh 出口渠底高程 42.1. 42h水 面 线1v03 3-2 水力计算图 3.4槽身尺寸拟定 槽壁厚 取 23cm011()()26855tr 顶梁尺寸 取 ， 取 ， 取.2atcm(1)bt30cm(12)t30cm 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 4 渡槽结构计算 4.1槽身横向稳定验算 4.1.1验算作用 渡槽在施工及应用过程中，在自重及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。 4.1.2 计算简图 图 4-1 槽身稳定计算图 4.1.3不利工况及计算单元 不利工况为槽内无水且受风压，计算单元为不同跨度的槽身。 4.1.4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 4.1.5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 时主要用阻滑力及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。 4.1.6计算过程： 计算荷载槽身长 18m 取计算跨度 18.05 （1） 槽壳重 ( 2 2.963.4().23.68.23(0.6).5218.05kg )风荷载 0zw 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；z 基本风压；0 风振系数。21.3.410.5/wknm ( 3 )槽顶结构重 = 拉杆重 +人行道板重 = (.3610.8.52)14.7kn 端肋重：= 2(7291)47)96(3052 =630105.kn 取半槽 抗滑验算： fnkp f 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水平力，本设计为风荷载； k抗滑稳定安全系数 = =24.945f 1(15.8942.7)5.60.0 抗倾验算 xym 16 倾覆力矩；xm 抗倾力矩；y 倾覆安全系数；k =x23.6429.08 = =2210.28y07(.173) =2210.28/49.08=45.030 =xym.45.098 4.2槽身纵向结构计算 4.2.1 纵向结构计算任务 进行纵向结构计算主要是对槽身纵向内力进行计算，之后再对槽身进行配筋。设 计时内力是按照梁的理论计算. 4.2.2 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 计算内力 计算荷载： 槽身重： =1143.7 18=80.21kn/m1g 槽顶人群荷载： =2.83 kn/m2 水重： =19.3599.81=189.9 kn/m3 拉杆重： =0.20.25.3625918=2.68 kn/m4 a= 0.23（3.142.795+21.608）+0.50.9=3.21()trfab 2m 2()fk = =0.74 220.3(.7951.608.54(21.608.45)3 k3 32/)()/jabtffbtr2()tfabf = (.4.1.608.45 31/0127950.(2795) =7.632.68.).4m =0.74/2.795=0.265=/krsin 17 = =1.508/2.795=0.54/hk =0.23 7.632=0.6583trj32.795 = =0.268（弧度）01sin(.6) =0.74+1.608=2.348myf =2.68-0.74+0.23=2.14m20t 4.2.3 槽身内力计算 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/m 槽顶人群荷载：标准值 =2.83 kn/m2 设计值 =2.831.2=3.396 kn/m 水重：标准值 =189.9 kn/m3 设计值 =189.91.2=227.88 kn/mg 拉杆自重：标准值 =2.68 kn/m4 设计值 =2.681.05=2.814 kn/m = + + + =318.31 kn/mq1g234 将渡槽按简支梁计算跨中弯矩 28.189ml2knm 槽身纵向承受总拉力为 02(cos)2lztrj = 189 0.74.3(.795.80.5.1893.65 2 =1121.36 kn 4.3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内力。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 段与弯弧段的横向内力弯距机轴力。槽身按静定悬臂梁计算内力。 18 4.3.1加大流量工况计算 直段及弯弧段弯距计算 = 0.45 0.5 0.1 25 (0.615-0m 0.25)+0.2 0.2 2.68+0.14 0.15 2 2.68+0.1 1 (2-0.2) 25 2 0.115= -1.2786knm 计算拉杆拉力 1px 321()4rei32.13.142.680.505.)(ei47i 32221110()(0phhmreei 211)()mri3223 41)()(48mriiei 式中 0 1(6matt1 003)2qjhrgfgt221()mr3042q 计算数值 2.83 1.2 +2.68 1.05 +0.5 0.45 1 1.05=3.34130g112 25 0.23 1.05 6.0375gntknm2()(3)tqjabf3011.27860.54769.850m1 332.14().79.8502.68795 1622.2 386.06579()0.95 359.45.31.412 19 2 2318. 10652.79.86.795.03.7952m 147.074.5. 0.05 9.81 （4.2825） ( +3.14 0.54)+1+(162) 1p31.5082.795120.4 （ 1） 0.54 359.45 （0.54 ）（147.07）2.795.423. （ 1） 0.54 77.57 （ 0.542） .148211eiei 拉力 4.9751px27.45kn 一根拉杆的拉力 4.975 29.951lxs 计算槽壳顶部弯矩 及轴力 横向圆弧段横向内弯矩 及轴力 。轴力压力为正，弯矩以外壁0ymybn mn 面受拉为正。 直墙段： 1.27860.5（0.5+0.23）4.71+0=0.4410y1.5()attxykm 1yh 30 1.()6thxy2()bnggqjatbkf03)2yfftr 弯弧段： 01 341(cos)incos()(sin)mmmmxr 234sin 计算各轴力系数 10.5().5(1)xhrq 4.9750.59.81（ ）282.6 0.5318.310.658（10.2653.14）200.56620ng 6.03752.795+0.59.81 -0.5318.310.658=-52.6192.330.5()05gfhrqjtr 3.34136.03751.608 9.811.5082.680.5318.310.6587.632( )-0.53.14.23.795 20 =57.96240nhrq 9.811.5082.68318.310.6580.265 95.151 直段弯矩计算数据如下 表 4-1 直段弯矩计算数据0m1()2att1xy1xy31()6hm -1.2786 1.72 4.795 0 0 0 0.441 -1.2786 1.72 4.795 0.1 0.4795 0.001635 0.92 -1.2786 1.72 4.795 0.2 0.959 0.01308 1.39 -1.2786 1.72 4.795 0.3 1.4385 0.044145 1.84 -1.2786 1.72 4.795 0.4 1.918 0.10464 2.25 -1.2786 1.72 4.795 0.6 2.877 0.35316 2.97 -1.2786 1.72 4.795 0.8 3.836 0.83712 3.44 -1.2786 1.72 4.795 1.0 4.795 1.635 3.60 -1.2786 1.72 4.795 1.2 5.754 2.82528 3.37 -1.2786 1.72 4.795 1.4 6.713 4.48644 2.67 -1.2786 1.72 4.795 1.5 7.1925 5.518125 2.12 -1.2786 1.72 4.795 1.508 7.231 5.606887 2.07 表 4-2 弯弧段弯矩计算0m1cos1cos1(cos)min2m 0.000 -4.2825 -162 1.000 0.000 0.000 0.000 359.45 0.262 -4.2825 -162 0.966 0.034 -5.508 0.239 359.45 0.523 -4.2825 -162 0.866 0.134 -21.708 0.500 359.45 0.785 -4.2825 -162 0.707 0.293 -47.466 0.707 359.45 1.047 -4.2825 -162 0.500 0.500 -81.000 0.866 359.45 1.308 -4.2825 -162 0.259 0.741 -120.042 0.966 359.45 21 1.570 -4.2825 -162 0.000 1.000 -162 1.000 359.45 表 4-3 弯弧段轴力sin1n1sin2ncos 0.000 0.000 -200.564 0 -52.619 1.000 0.262 0.239 -200.564 -51.619 -52.619 0.966 0.523 0.500 -200.564 -100.282 -52.619 0.866 0.785 0.707 -200.564 -141.799 -52.619 0.707 2sinm33cosm44()m1(sin)xrm 0.000 -147.07 0.000 77.57 0.000 7.509 3.2265 93.098 -147.07 -37.222 77.57 -43.492 11.110 13.7035 179.725 -147.07 -66.611 77.57 -86.818 14.461 14.5665 254.131 -147.07 -81.632 77.57 -130.310 17.340 8.00 311.284 -147.07 -76.991 77.57 -173.802 19.551 -5.2405 347.229 -147.07 -49.823 77.57 -217.123 20.941 -23.1055 359.45 -147.07 0.000 77.57 -260.610 21.414 -46.0285 22 1.047 0.866 -200.564 -173.688 -52.619 0.500 1.308 0.966 -200.564 -193.745 -52.619 0.259 1.570 1.000 -200.564 -200.564 -52.619 0.000 4.3.3 1/2-2/3加大流量工况计算 水深内力计算23maxh 水深时 =1.508m. =0.112mh1h (1)荷载计算 荷载设计值 2ncos3n3ncos4nn 0 57.962 57.962 -95.151 -37.189 -13.317 57.962 55.991 -95.151 -104.423 -23.832 57.962 50.195 -95.151 -169.07 -29.203 57.962 40.979 -95.151 -225.174 -27.546 57.962 28.981 -95.151 -267.404 -17.826 57.962 15.012 -95.151 -291.71 0 57.962 0 -95.151 -295.715 23 =84.22+2.814+3.396+( +0.1125.36) 19.811.2q 23.1468 =230.242knm 0.g 2()3qbtafj 23.40.450.5(.7168)763 3.357kn 计算参数 2011.278(.23)9.8mt1 33476.14065()0.59.8012.68795 .4 8 22.2.79(1.26).()m .7956035 4 2 23.88.7956.03.79522 .40.65.790.65m 5.1 29.812(.4).(3.1405)pei(.348) (034)0.5095 69 3.53.1682 279(i .8e136.45.72x 拉杆拉力 1823.64kn 各轴力系数 21 0.36.9.(08).658(1.40265)n 4 221.4.03756. 6 24 3 230.4.416.0375.89.10.68.658n 24().9 8 410682306580.2n 73 弯矩计算表如下 表 4-4 弯矩计算 （无水直墙段）1yhm 0m1()2att1x1ym 1.2786 1.72 0 6.778 0 0.441 1.2786 1.72 0.2 6.778 1.3566 1.798 1.2786 1.72 0.4 6.778 2.711 3.152 1.2786 1.72 0.6 6.778 4.067 4.508 1.2786 1.72 0.8 6.778 5.422 5.863 1.2786 1.72 1.0 6.778 6.778 7.219 1.2786 1.72 1.2 6.778 8.534 8.975 1.2786 1.72 1.396 6.778 9.462 9.903 （有水直墙段）1yhm0m1()2att1x1xy31()6hm 1.278 6 1.72 6.778 1.44 9.760 0.0001 10.201 25 1.278 6 1.72 6.778 1.46 9.90 0.0004 10.341 1.278 6 1.72 6.778 1.48 10.031 0.0010 10.471 1.278 6 1.72 6.778 1.50 10.167 0.0018 10.607 1.278 6 1.72 6.778 1.508 10.2212 0.0023 10.66 弯弧段弯矩计算 表 4-5 弯弧段弯矩0m1cos1cos1(cos)min2m 0.00 0.056 55.35 1.00 0 0 0.00 242.09 0.26 0.056 55.35 0.97 0.03 1.66 0.26 242.09 0.52 0.056 55.35 0.87 0.13 7.20 0.50 242.09 0.79 0.056 55.35 0.71 0.29 16.05 0.71 242.09 1.05 0.056 55.35 0.50 0.50 27.67 0.87 242.09 1.308 0.056 55.35 0.26 0.74 40.96 0.97 242.09 1.57 0.056 55.35 0.00 1.00 55.35 1.00 242.092sinm33cosm44()m1(sin)xrm 0 66.089 0 56.106 0 10.23 10.64 62.94 66.089 16.67 56.106 31.22 15.16 28.487 121.05 66.089 29.90 56.106 62.43 19.70 38.154 26 171.88 66.089 37.07 56.106 94.85 23.68 41.164 21.62 66.089 34.70 56.106 126.07 26.63 42.684 234.83 66.089 22.48 56.106 157.29 28.53 47.534 242.09 66.089 0 56.106 188.5 39.97 48.754 表 4-6 轴力计算表sin11sin2cos 0.000 0.000 41.149 0 23.645 1.000 0.262 0.239 41.149 10.66 23.645 0.966 0.523 0.500 41.149 20.57 23.645 0.866 0.785 0.707 41.149 29.09 23.645 0.707 1.047 0.866 41.149 35.64 23.645 0.500 1.308 0.966 41.149 39.75 23.645 0.259 1.570 1.000 41.149 41.15 23.645 0.0002ncos3n3ncos4nn 0 19.803 19.803 41.73 21.927 5.984 19.803 19.130 41.73 39.244 10.709 19.803 17.149 41.73 55.86 13.123 19.803 14.001 41.73 69.94 12.378 19.803 9.902 41.73 79.85 8.010 19.803 5.129 41.73 84.36 0 19.803 0 41.73 82.88 弯矩及轴力图如下 2/3hmax满槽2/3hmax满槽 +-nm 图 4-2 弯矩及轴力图 27 4.4槽身配筋计算 4.4.1纵向配筋 1261.67lzkn 所需要的钢筋面积 lgyzaf 钢筋抗拉设计强度（ ）yf 2/nm 槽身纵向受拉断面面积（ ）g 基本荷载强度安全系数 取 1.5lk gyzaf 321.526.71065 选配 9 209 222827 342162482m 构造钢筋选 6150 比 例 1： 0槽 身 纵 向 配 筋 图 4.4.2横向配筋 由弯矩图可得： 最大正弯矩 48.754 对应轴力82.88knm kn 最大负弯矩46.0285 对应轴力295.715 计算截面 b=1000mm h=230mm a=a =30mm 02ham 混凝土参数 12.5 310cf2/yf2/m 对于最大正弯矩 28 = =0.588=588mm =85mm0men48.7522ha 属大偏心受拉 0ha305m 设 bx2 0()dcsbsyefah 01.795.84me15a 按照大偏心受拉进行配筋 33 020184512heam0()dcsbsynfa 2.952.0396501(54) 选取选取 2 8 101sa2m 0)dysscnefhab = c / ck 满足抗滑要求 3 抗倾覆稳定验算 0k/m抗 倾 /aylnm 式中： 承受最大的亚应力额基底面重心轴的距离；al 40 基底面承受铅直力总和；n 所有铅直力及水平力对基底面重心轴的力矩总和。ym 301.50k（ 4.3 .6） （ 928.75 160.28）275 （ 4） 137.59 满足抗倾覆稳定要求。 5.3基底应力验算 应选工况:满水 在外荷载作用下按偏心受压公式计算。 maxinyyimnawaixix 其中： 基底在横槽向的最爱地基应力（取正）及最小地基应力maxinyain （取负） ； 基底界面以上所有铅直方向荷载的总和；in a基底截面面积，abl=（8.221.2）（3 1.2）41.496 2m 所有计算荷载对基底截面形心轴 y 及 x 的力矩；m 基底截面模量。ywx2214.986.6bl05x = 0mainy156.2(7.531)4.893496kn = knaxin 860.2.2.7514.65720 满足要求 5.4边墩结构计算 边墩的 结构计算条件取满水情况。由于荷载在渡槽宽度方向上认为是均布荷载， 故结构计算取的 对象为单位宽度的边墩 以单位宽度计算。已知地基土的剪切角为 ，土体湿容重 ，24 318.0/knm 浮容重为 31.0/knm 边墩自重：w=0.52.025+0.53.525+（2.0+3.0）4.00.525 41 =318.75kn 边墩所承受顶部半个槽身及水重的压力 01(43.72.5.6189.)2p5/m 上部荷载 86q 水平土压力 15.954 1(4)2tg /knm 2.5()34.9/pt 23021 土重 10.5+(0.375+1) 0.52.5 18+0.3751.50.5111w =39.9375+3.09375=43.03kn =0.50.518=4.52 图 6-1 边墩计算简图 5.5稳定验算 须满足 cfwkp 安全系数 取 1.05 作用于边墩滑动面以上的铅直力之和 42 作用于边墩滑动面以上水平力之和p = 1.05fw74.612.395 满足抗滑稳定须满足 0mk抗倾 抗倾覆稳定系数 取 1.30 力绕倾覆点的抗倾覆力矩抗 力绕倾覆点的倾覆力矩倾 抗 .53.52424.15.01.0(3.5)2 613(.)86.()87