淑闾西沟渡南水北调工程——理工大学毕业设计.doc

长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 1 淑闾西沟渡淑闾西沟渡南水北调工程南水北调工程 20132013 年年 0909 月月 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 2 摘要摘要 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 1 目目 录录 摘摘 要要 2 1 概概 述述 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 10 Z 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 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 参参 考考 文文 献献 46 谢谢 辞辞 47 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 3 1 概概 述述 1 11 1 南水北调中线工程简介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 21 2 淑闾西沟渡槽概况淑闾西沟渡槽概况 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 4 1 2 11 2 1 地形地貌地形地貌 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 2 70 5m 1 2 21 2 2 地质结构及地层岩性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 plQ23 黄土状壤土 褐黄色 干燥 稍湿 可塑 层厚 8 8 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 5 5m 强风化未完全揭 露 厚度大于 4 2m 1 2 31 2 3 工程地质条件及评价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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 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 41 2 4 基本设计资料与资料基本设计资料与资料 1 天然河沟资料 设计流量 36sm 3 校核流量 62sm 3 沟底纵坡 0 0092 沟底宽度 9 00m 流域面积 1 55 2 km 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 s 3 m 加大流量 62 s 3 m 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 2 3 plQal 湿 可塑 层厚 8 8 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 6 2 渡槽总体布置与选型渡槽总体布置与选型 2 12 1 渡槽总体布置渡槽总体布置 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 12 1 1 基本原则基本原则 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 22 1 2 注意事项注意事项 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 22 2 结构型式的选择结构型式的选择 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 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 12 2 1 槽身横断面选择槽身横断面选择 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 22 2 2 槽身纵向支承形式选择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 32 2 3 与上下游渠道的与上下游渠道的 连接形式连接形式 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 42 2 4 渡槽的结构布置渡槽的结构布置 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 9 3 渡槽水力计算渡槽水力计算 3 13 1 确定槽身断面尺寸确定槽身断面尺寸 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 L 20H 因此水力设 计时槽内水流按明渠均匀流考虑 3 1 QC Ri Q 渡槽内水流量 3 mS 渡槽过水断面面积 3 m C 谢才系数 1 6 1 CR n N 粗糙系数 钢筋砼槽身 取 0 0140 0130 014n 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 7 0 8 B 2 对于初拟的 i B H 值还用公式计算所得流量等于 0 RQC Ri 或略大于流量 Q 62 时可初步选出 i B H 值 将计算过程列为下表 3 mS 基本尺寸计算表 B m m 0 R m 0 6f 0 R m 0 1 1 hfH B 0 8 6 0003 001 8001 700 3 1 8 6 5 0002 5001 5001 490 2 5 1 5 5 5 4002 7001 6201 520 2 7 1 62 5 4 5 302 6501 5901 490 2 65 1 59 5 3 5 3402 6701 6021 502 2 67 1 602 5 34 5 3502 6751 6051 505 2 675 1 605 5 35 5 3602 6801 6081 508 2 68 1 608 5 36 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 10 综上 U 型槽断面尺寸确定为 B 5 36m 2 68m 1 608m 0 Rf 3 23 2 总水头总水头的确定与的确定与 i B Hi B H 的校核的校核 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 0 Q 3 m 1 h 0 5 3 14 2 2 68 1 1 17 172 2 00 1 0 52RR h 2 2 68 2 m 湿周3 14 2 68 2 1 1 10 615m 01 x R2h 水利半径 1 618R x 17 172 10 615 得 Q 21 32 3 17 172 1 6180 001 53 46 0 014 ms 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 0 Q 3 m 1 h 0 5 3 14 2 2 68 0 9 16 1 2 00 1 0 52RR h 2 2 68 2 m 湿周3 14 2 68 2 0 9 10 215m 01 x R2h 水利半径 1 576R x 16 1 10 215 得 Q 21 32 3 16 1 1 5760 001 49 25 0 014 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 0 Q 3 m 1 h m 2 01 0 5 Rh B m 2 0 R 1 h R m QC Ri 2 1 3 2 1 R i n 24 33012 8201 89884 179 24 33010 6501 57951 460 19 65011 5181 70663 340 18 92211 3011 67460 214 19 21311 3881 68761 500 19 28611 4101 69061 820 19 35911 4311 69462 130 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 11 0 5 3 14 2 2 68 0 5 13 96 2 00 1 0 52RR h 2 2 68 2 m 湿周3 14 2 68 2 0 5 10 215m 01 x R2h 水利半径 1 482R x 13 96 9 42 得 Q 21 32 3 13 96 1 4820 001 41 0 014 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 0 Q 3 m 1 h 0 5 3 14 2 2 68 0 2 12 35 2 00 1 0 52RR h 2 2 68 2 m 湿周3 14 2 68 2 0 2 8 8152m 01 x R2h 水利半径 1 4R x 12 35 8 8152 得 Q 21 32 3 12 35 1 40 001 35 0 014 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 0 Q 3 m 1 h 0 5 3 14 2 2 68 0 3 12 88 2 00 1 0 52RR h 2 2 68 2 m 湿周3 14 2 68 2 0 3 9 0152m 01 x R2h 水利半径 1 429R x 12 88 9 0152 得 Q 21 32 3 12 88 1 4290 001 36 9 0 014 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 0 Q 3 m 1 h 0 5 3 14 2 2 68 0 25 12 62 2 00 1 0 52RR h 2 2 68 2 m 湿周3 14 2 68 2 0 25 8 92m 01 x R2h 水利半径 1 415R x 12 62 8 92 得 Q 21 32 3 12 62 1 4150 001 35 9 0 014 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 0 Q 3 m 1 h 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 12 0 5 3 14 2 2 68 0 26 12 67 2 00 1 0 52RR h 2 2 68 2 m 湿周3 14 2 68 2 0 26 8 935m 01 x R2h 水利半径 1 418R x 12 92 8 935 得 Q 36 21 32 3 12 67 1 4180 001 36 12 0 014 ms 3 m 此时槽中水深 h 2 68 0 26 2 94m 过水断面面积 12 67 0 R 1 h 2 m 所以按淹没堰流计算15 l h 222 0 2 2zQwgvg 重力加速度 g 流速分布系数取 1 0 0 36 0 423 9 4 52 0 5 4 65 2 4 65 Q vm s A Z 0 496m 2222 36 0 9512 67 2 9 81 1 0 42329 81 出水口回升值 2 Z Z 0 496 0 1653m 2 Z3 3 槽身沿程水面降落值 1 Z iL 0 001 54 0 054m 1 Z 通过渡槽总水头损失Z 0 496 0 0540 1653 0 3847m 12 ZZZZ 确定 0 001i 5 36Bm 2 94 5529 5 1212 h hcm 11 150 826124 8hhcm 满足要求 11 hhh 3 33 3 进出口高程确定进出口高程确定 进口前渠口高程 3 72Dm 通过设计流量时渠道水深 槽中水深 进口水面降落 1 4 65hm 2 94hm 0 496Zm 出口水面回升 沿程水面降落 2 0 1653Zm 1 0 054Zm 所以 进口槽底高程 131 724 652 9473 214DhZhm 进口槽底抬高 113 73 214721 214ym 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 13 出口槽底高程 211 73 2140 05473 16DDZm 出口渠底降低 211 4 650 0542 941 656yhZhm 出口渠底高程 422 73 16 1 65671 504DDym 4 2 h2 水面线 h 1 V0 3 3 2 水力计算图 3 43 4 槽身尺寸拟定槽身尺寸拟定 槽壁厚取 23cm 0 1111 268 10151015 tR 顶梁尺寸 取 取 取 1 5 2 5 at 50cm 1 2 bt 30cm 1 2 ct 30cm 图 3 3 渡槽横断面尺寸图 U 型槽顶部拉杆间距 1 2m 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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 14 4 渡槽结构计算渡槽结构计算 4 14 1 槽身横向稳定验算槽身横向稳定验算 4 1 14 1 1 验算作用验算作用 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 24 1 2 计算简图计算简图 图 4 1 槽身稳定计算图 4 1 34 1 3 不利工况及计算单元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 44 1 4 计算荷载计算荷载 1 自重包括各部分构件固定设备重量 2 风压力 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 15 4 1 54 1 5 计算目的计算目的 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 c K 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 64 1 6 计算过程 计算过程 计算荷载槽身长 18m 取计算跨度18 1 05 1 槽壳重 2 2 912 68 3 14 0 232 1 608 0 23 0 30 6 0 5 25 18 1 05 2 K G 风荷载 0Z WKKW K 风载体型系数与建筑物体型尺寸等有关 U 型断面取 1 1 1 2 1 风压高度变化系数 Z K 基本风压 0 W 风振系数 2 1 3 1 0 0 4 1 00 52 Wkn m 3 槽顶结构重 拉杆重 人行道板重 0 2 0 2 5 36 1 0 1 18 1 05 2 25142 74KN 端肋重 2 1 73291 76497 291291 206 4 3060 502 6 291 30291 302 10 225 6KN 取半槽 抗滑验算 fN K P 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 24 945 fN K P 1 1515 89 142 74 225 60 0 55 2 1 0 52 89 46 2 抗倾验算 x y M K M 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 16 倾覆力矩 x M 抗倾力矩 y M 倾覆安全系数 K x M 23 26 4 22249 08 2210 28 y M 607 22 2 91 0 73 2210 28 49 08 45 030K x y M K M 2210 28 45 03 49 08 4 24 2 槽身纵向结构计算槽身纵向结构计算 4 2 14 2 1 纵向结构计算任务纵向结构计算任务 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 24 2 2 计算荷载计算荷载 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 m 1 G 槽顶人群荷载 2 83 KN m 2 G 水重 19 359 9 81 189 9 KN m 3 G 拉杆重 0 2 0 2 5 36 25 9 18 2 68 KN m 4 G A 0 23 3 14 2 795 2 1 608 0 5 0 9 3 21 2 2tRfaB 2 m 22 2 2 2 2 tRfaBfB K tRfaB 0 74 22 0 23 2 2 7951 608 0 5 0 45 2 1 6080 45 3 21 K 333 2 3 2 1 2 JaBtfaBf fBt R 22 2 2 tRfaBfB 33 2 3 0 5 0 450 23 1 608 2 0 5 0 45 1 608 1 6080 45 3 1 2 0 23 3 14 2 795 22 0 23 2 2 7951 608 0 5 0 45 7 632 2 1 6080 45 0 74 4 m 0 74 2 795 0 265 K R 0 sin 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 17 1 508 2 795 0 54 h K 0 23 7 632 0 658 3 tRJ 3 2 795 0 268 弧度 0 1 sin 0 265 0 74 1 608 2 348m 1 yKf 2 68 0 74 0 23 2 14m 20 yRKt 4 2 34 2 3 槽身内力计算槽身内力计算 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 m 1 G 设计值 80 21 1 05 84 22 KN m 1 G 槽顶人群荷载 标准值 2 83 KN m 2 G 设计值 2 83 1 2 3 396 KN m 2 G 水重 标准值 189 9 KN m 3 G 设计值 189 9 1 2 227 88 KN m 3 G 拉杆自重 标准值 2 68 KN m 4 G 设计值 2 68 1 05 2 814 KN m 4 G 318 31 KN mq 1 G 2 G 3 G 4 G 将渡槽按简支梁计算跨中弯矩 22 11 318 31 1812892 88 Mql 2 KN m 槽身纵向承受总拉力为 00 2 cos 2 l MK ZtR RK J 128920 74 2 0 23 2 795 0 9820 525 0 1893 14 9 80652 1121 36 KN 4 34 3 横剖面构造横向结构计算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 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 18 4 3 14 3 1 加大流量工况计算加大流量工况计算 直段及弯弧段弯距计算 0 45 0 5 0 1 25 0 615 0 M 0 25 0 2 0 2 2 68 0 14 0 15 2 2 68 0 1 1 2 0 2 252 0 115 1 2786 KN m 计算拉杆拉力 1 1 11 P X 332 11 11 2 324 R EI 332 13 143 14 2 68 0 540 542 0 54 324 EI 45 722 EI 32222 11110 111 105 1202 P hhhhhm R EIEI 2 1 11 1 1 22 m R EI 3 222 234 111 1 2 42812 m Rm Rm R EIEIEI 式中 3 001 11 26 mMatTh 1100 3 22 qJ mRh R RgfRG R tR 222 210 1 1 22 q mRhRRgR 2 30 1 22 q mRR RgR 4 2 q mR 计算数值 2 83 1 2 2 68 1 05 0 5 0 45 1 1 05 3 3413 0 G 1 2 1 2 25 0 23 1 056 0375g nt KN m 2 2 3 TqJaBKfB 3 0 11 1 2786 0 54 706 9 81 1 508 26 m 1 3 318 317 6323 14 0 658 2 795 20 23 2 7952 m 9 81 1 508 2 68 2 795 1626 0375 1 608 2 7953 3413 2 795 2 3 318 317 6323 14 0 658 2 795 9 81 1 508 2 68 2 795 20 23 2 7952 m 359 456 0375 1 608 2 7953 3413 2 795 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 19 22 3 318 311 0 658 2 7959 81 2 682 7956 0375 2 795 22 m 147 07 4 318 31 0 658 2 795 0 26577 57 2 m 0 05 9 81 4 2825 3 14 0 54 1 162 1p 3 1 508 2 2 795 1 2 2 0 54 1 0 54 359 45 0 54 147 07 2 2 795 3 14 2 1 2 2 2 795 3 14 4 1 0 54 77 57 0 54 2 2 2 795 3 14 2 3 14 8 2 2 795 3 3 14 12 1 EI 227 454 EI 拉力4 975 1 1 11 P X 227 454 45 722 KN 一根拉杆的拉力 4 975 2 9 95 1l XX S KN 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 0y M y B N M N 面受拉为正 直墙段 1 2786 0 5 0 5 0 23 4 71 0 0 441 0y M 01 0 5 Mat TX y KN m 1 y h h M 3 011 1 0 5 6 Mat TyhhX y 2 0 2 3 y B NGgBqJat BKfB 0 3 2 22 yf qJ NGgf tR 弯弧段 012341 1 cos sincos sin MmmmmmX R 1234 sincoscosNnnnn 计算各轴力系数 22 110 0 5 0 5 1 nXhRq 4 975 0 5 9 81 2 1 508 2 2 68 0 5 318 31 0 658 1 0 265 3 14 200 566 20 0 50 5ngRRq 6 0375 2 795 0 5 9 81 0 5 318 31 0 658 52 619 2 2 68 3 300 0 5 0 5 nGgfhRqJtR 3 3413 6 0375 1 608 9 81 1 508 2 68 0 5 318 31 0 658 7 632 0 5 3 14 0 23 3 2 795 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 20 57 962 40 nhRq 9 81 1 508 2 68 318 31 0 658 0 265 95 151 直段弯矩计算数据如下 表 4 1 直段弯矩计算数据 0 M1 2 at T 1 Xy 1 X y 3 1 1 6 yhh M 1 27861 724 795 0 0 0 0 441 1 2786 1 72 4 7950 10 47950 0016350 92 1 2786 1 72 4 7950 20 9590 013081 39 1 2786 1 72 4 7950 31 43850 0441451 84 1 2786 1 72 4 7950 41 9180 104642 25 1 2786 1 72 4 7950 62 8770 353162 97 1 2786 1 72 4 7950 83 8360 837123 44 1 2786 1 72 4 7951 04 7951 6353 60 1 2786 1 72 4 7951 25 7542 825283 37 1 2786 1 72 4 7951 46 7134 486442 67 1 2786 1 72 4 7951 57 19255 5181252 12 1 2786 1 72 4 7951 5087 2315 6068872 07 表 4 2 弯弧段弯矩计算 0 m 1 mcos 1 cos 1 1 cos m sin 2 m 0 000 4 2825 1621 0000 0000 0000 000359 45 0 262 4 2825 1620 9660 034 5 5080 239359 45 0 523 4 2825 1620 8660 134 21 7080 500359 45 0 785 4 2825 1620 7070 293 47 4660 707359 45 1 047 4 2825 1620 5000 500 81 0000 866359 45 1 308 4 2825 1620 2590 741 120 0420 966359 45 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 21 1 570 4 2825 1620 0001 000 1621 000359 45 表 4 3 弯弧段轴力 sin 1 n 1sin n 2 ncos 0 0000 000 200 5640 52 6191 000 0 2620 239 200 564 51 619 52 6190 966 0 5230 500 200 564 100 282 52 6190 866 0 7850 707 200 564 141 799 52 6190 707 2sin m 3 m 3 cosm 4 m 4 m 1 sin X R M 0 000 147 070 00077 570 0007 5093 2265 93 098 147 07 37 22277 57 43 49211 11013 7035 179 725 147 07 66 61177 57 86 81814 46114 5665 254 131 147 07 81 63277 57 130 31017 3408 00 311 284 147 07 76 99177 57 173 80219 551 5 2405 347 229 147 07 49 82377 57 217 12320 941 23 1055 359 45 147 070 00077 57 260 61021 414 46 0285 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 22 1 0470 866 200 564 173 688 52 6190 500 1 3080 966 200 564 193 745 52 6190 259 1 5701 000 200 564 200 564 52 6190 000 4 3 34 3 3 1 2 2 31 2 2 3 加大流量工况计算加大流量工况计算 水深内力计算 2 3 max H 水深时 1 508m 0 112m 2 3 h 1 h 1 荷载计算 荷载设计值 2 n cos 3 n 3 ncos 4 nN 057 96257 962 95 151 37 189 13 31757 96255 991 95 151 104 423 23 83257 96250 195 95 151 169 07 29 20357 96240 979 95 151 225 174 27 54657 96228 981 95 151 267 404 17 82657 96215 012 95 151 291 71 057 9620 95 151 295 715 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 23 84 22 2 814 3 396 0 112 5 36 1 9 81 1 2q 2 3 14 2 68 2 230 242KN m 0 3 3413GKN 2 23 qB TaBKf J 2 230 2420 45 0 5 0 45 0 74 1 608 2 7 6323 3 357 KN 计算参数 2 0 11 1 2786 0 50 23 9 81 0 112 26 mT 1 3 230 2427 6323 14 0 658 2 795 20 23 2 7952 m 9 81 0 112 2 68 2 795 6 0375 1 608 2 7953 3413 2 795 55 348 22 2 230 2431 0 658 2 795 1 3 14 0 265 9 81 0 1122 68 22 m 2 2 7956 0375 2 795 242 09 22 3 230 2431 0 658 2 7959 81 2 682 7956 0375 2 795 22 m 66 089 4 230 243 0 658 2 795 0 265 2 m 56 106 5 2 1 0 05 9 81 0 112 1 642 0 5 0 543 14 0 54 1 p EI 55 348 0 5 3 14 1 0 540 5 242 09 0 540 25 3 14 66 089 3 0 5 3 14 1 0 540 125 3 14 56 106 0 0833 3 140 542 2 2 795 EI 309 897 EI 1 313 72 6 86 45 722 X 拉杆拉力 1 26 82 213 64XXKN 各轴力系数 22 1 1230 243 6 869 81 0 1122 68 0 658 1 3 14 0 265 22 n 41 149 2 2 1230 243 6 0375 2 7959 81 2 680 658 22 n 23 645 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 24 3 230 243 3 34136 0375 1 6089 81 0 112 2 680 658 2 n 3 7 6323 14 0 23 2 7952 19 803 4 9 81 0 1122 68230 243 0 658 0 265n 41 73 弯矩计算表如下 表 4 4 弯矩计算 无水直墙段 1 y h h M 0 M1 2 at T y 1 X 1 XyM 1 2786 1 7206 77800 441 1 2786 1 720 26 7781 35661 798 1 2786 1 720 46 7782 7113 152 1 2786 1 720 66 7784 0674 508 1 2786 1 720 86 7785 4225 863 1 2786 1 721 06 7786 7787 219 1 2786 1 721 26 7788 5348 975 1 2786 1 721 3966 7789 4629 903 有水直墙段 1 y h h M 0 M1 2 at T 1 Xy 1 Xy 3 1 1 6 yhh M 1 278 6 1 726 7781 449 7600 000110 201 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 25 1 278 6 1 726 7781 469 900 000410 341 1 278 6 1 726 7781 4810 0310 001010 471 1 278 6 1 726 7781 5010 1670 001810 607 1 278 6 1 726 7781 50810 22120 002310 66 弯弧段弯矩计算 表 4 5 弯弧段弯矩 0 m 1 mcos 1 cos 1 1 cos m sin 2 m 0 00 0 056 55 351 0000 0 00 242 09 0 26 0 056 55 350 970 03 1 660 26242 09 0 52 0 056 55 350 870 13 7 200 50242 09 0 79 0 056 55 350 710 29 16 050 71242 09 1 05 0 056 55 350 500 50 27 670 87242 09 1 308 0 056 55 350 260 74 40 960 97242 09 1 57 0 056 55 350 001 00 55 351 00242 09 2sin m 3 m 3 cosm 4 m 4 m 1 sin X R M 0 66 089056 106010 2310 64 62 94 66 089 16 6756 106 31 2215 1628 487 121 05 66 089 29 9056 106 62 4319 7038 154 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 26 171 88 66 089 37 0756 106 94 8523 6841 164 21 62 66 089 34 7056 106 126 0726 6342 684 234 83 66 089 22 4856 106 157 2928 5347 534 242 09 66 089056 106 188 539 9748 754 表 4 6 轴力计算表 sin 1 n 1sin n 2 ncos 0 0000 000 41 1490 23 645 1 000 0 2620 239 41 149 10 66 23 645 0 966 0 5230 500 41 149 20 57 23 645 0 866 0 7850 707 41 149 29 09 23 645 0 707 1 0470 866 41 149 35 64 23 645 0 500 1 3080 966 41 149 39 75 23 645 0 259 1 5701 000 41 149 41 15 23 645 0 000 2 n cos 3 n 3 ncos 4 nN 019 80319 803 41 73 21 927 5 98419 80319 130 41 73 39 244 10 70919 80317 149 41 73 55 86 13 12319 80314 001 41 73 69 94 12 37819 8039 902 41 73 79 85 8 01019 8035 129 41 73 84 36 019 8030 41 73 82 88 弯矩及轴力图如下 2 3Hmax 满槽 2 3Hmax 满槽 N M 图 4 2 弯矩及轴力图 长沙理工大学 淑闾西沟渡南水北调工程 27 4 44 4 槽身配筋计算槽身配筋计算 4 4 14 4 1 纵向配筋纵向配筋