华北水利水电学院水利职业学院三里庄沟排水渡槽初步设计报告 毕业设计

目录第一章、设计基本资料311、基本资料3111、工程概况4112、地形资料5113、地质资料5114、水文资料8115、总干渠设计参数12116、对外交通运输条件12117、渡槽设计参数1212、设计要求14121、工程总体布置14122、水力计算14123、槽身设计14124、支承结构设计14125、基础设计14126、其他结构设计1413、主要参考规范及书籍15第二章、渡槽总体布置1521、建筑物轴线选择1522、建筑物型式选择1523、槽身断面尺寸选择1624、渡槽长度确定及其组成部分17241、总干渠的横断面结构确定及左、右岸堤防高程的确定17242、渡槽各组成部分的确定槽身段、上游进口段和下游防冲段等17第三章、水力计算1731、矩形槽身过水断面的确定1732、计算侧墙总高度1833、渡槽水头损失的计算19331、拟定上游渠道断面尺寸19332、校核过水能力19333、渠道、槽身水流速20334、进口水面降落Z计算20335、槽身沿程水头损失Z120336、出口水面回升Z221337、渡槽总水头损失2134、渡槽各控制点的高程、消力池前的水位确定2135、渡槽前后长度及总长度22第四章、槽身结构计算2241、槽身断面尺寸拟定2242、横向结构计算23421、确定槽深结构计算简图及作用荷载23422、拉杆轴向力计算24423、拉杆拉力25424、侧墙内力计算25425、底板内力计算2743、纵向结构计算30431、槽身荷载计算30432、计算纵向配筋31433、斜截面强度计算3244、吊装计算3345、槽身的构造设计33451、伸缩缝及止水33452、支座34453、两岸连接34第五章、排架设计3551、排架布置3552、排架尺寸拟定35521、排架高度计算35522、排架分组计算35523、排架分组及尺寸拟定36524、尺寸拟定3753、荷载计算37531水平荷载37532、垂直荷载（传给每个立柱的荷载）4054、排架横向计算42541、求排架弯矩M42542、轴向内力计算44543、排架的配筋计算44544、横梁配筋47545、排架的纵向计算47546、排架吊装验算49547、牛腿设计计算51第六章、基础计算5261、基础结构尺寸拟定5362、基础的荷载组合5363、基础应力计算5464、基础配筋计算55641、基础地板配筋55642、基础梁配筋计算56第七章、稳定计算5771、槽身稳定计算5772、渡槽整体沿基础底面抗滑稳定验算5873、渡槽整体抗倾稳定计算5874、地基稳定性验算59第八章、下游消能防冲设计6081、消力池设计60811、消力池深度计算60812、消力池长度计算62813、消力池的结构计算6282、海漫设计62821、海漫的长度计算62822、材料选择62823、结构布置62824、反滤池62825、河床冲刷深度的计算63第九章、河沟控导和防护设计63第十章、总结63第一章、设计基本资料11、基本资料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，集流面积163KM2，5年一遇设计流量27M3/S，天然洪水位10248M，20年一遇校核流量47M3/S，天然洪水位10268M。交叉断面处总干渠底宽155M，渠底高程9246M，设计流量260M3/S，相应水位9946M，加大流量310M3/S，相应水位9997M，一级马道高程10147M，边坡系数20，马道宽50M。渡槽垂直总干渠中心线布置，槽身纵梁底部高程至渠道加大水位的净空不小于05M。建议进口槽底高程采用10250M，纵向比降采用1/500，槽身糙率采用0014。横断面尺寸以通过20年一遇洪水时槽身不发生漫溢为原则，经方案比较后确定槽宽和槽深。槽身可采用预应力混凝土或普通钢筋混凝土结构，支承结构采用单排架，基础型式可采用整体板式或钻孔灌注桩基础。槽身、支墩、基础等主要部位按1级建筑物设计；进出口翼墙、导墙、下游消能工、河沟控导、防护等次要部位按3级建筑物设计。槽身稳定计算工况设计工况空槽风压，即槽身无水，设计风压；校核工况空槽地震，即槽身无水，发生地震。挡土墙稳定计算工况设计工况建成无水；校核工况1墙前无水，墙后水位至1/3墙高；校核工况2墙前墙后无水，地震。结构计算荷载组合参考下表排水渡槽结构计算荷载组合及安全系数表111、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1090898，轴线交叉点大地坐标为X3925715053，Y38483718688。交叉断面以上三里庄沟集水面积09KM2，五年一遇设计洪峰流量11M3/S，二十年一遇校核洪峰流量19M3/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30M3/S。部位设计工况工况说明自重水重水压力风荷土压力预应力地震施工检修I级建筑物允许挠度（按L）最大裂缝宽度允许值MM基本5年洪水L/5000203特殊满槽槽身特殊施工基本5年洪水特殊满槽特殊施工墩排架桩特殊空槽地震交叉断面处总干渠设计流量260M3/S，相应水位99464M；加大流量310M3/S，相应水位99973M。112、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10351010M，呈宽浅型，两岸为耕地，地面高程10661085M。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。113、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（1）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N2L河湖相沉积，岩性为砂岩、粘土岩，顶板高程72647538M，总厚度大于98M。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98M。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1、3号孔中揭露，中心孔被剥蚀而缺失。第四系中更新统ALPLQ2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262302M。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445M。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1087M，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1113M。（2）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。（3）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020G，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85078523M。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“HCO3CA”型；矿化度0299G/L，属淡水；总硬度1668H，属硬水；PH值748，呈弱碱性；含量1297MG/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G02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35M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85078523M。地下水对砼无腐蚀性表一各土体单元的物理指标建议值表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020G，相当于地震基本烈度为8度区。表二土岩体力学性指标建议值表力学性质饱和快剪钻孔桩压缩系数压缩模量凝聚力内摩擦角渗透系数AVESCK承载力标准值FK容许承载力桩周土极限摩阻力岩土体单元序号土名MPA1MPAKPA（0）CM/SKPAOI粉质粘土02772532018018022060物理性质天然含水量天然干密度比重天然孔隙比液液限塑限塑性指数液性指数WDGSEWLWPIPIL土体单元编号土名G/CM3粉质粘土2231582720739340190150018卵石粉质粘土2571542730783378216163026卵石砂岩粘土岩1991712744802502270泥卵石350400130粉质粘土0218435020023025060泥卵石350400130砂岩350400100粘土岩300350100114、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09KM2,沟长238KM，平均比降00191。工程场区地形比较平坦，河道两岸地面高程10661085M，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1035M左右，下游沟底高程10181036M，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143C，多年平均蒸发量为13354MM；最多风向为南北风，全年无霜期为210天。2设计洪水（1）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35CV，由于流域面积小，以设计点雨量作为流域设计面雨量。（2）24小时洪量及洪峰流量由豫北山丘区次降雨径流关系（PPAR）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P20P10P5P2P1P05设计洪峰流量（M3/S）111419242630设计24小时流量（万M3）5812161923（3）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。表4设计洪水过程线（单位M3/S）序号P20P10P5P2P1P05100000020000003000001400000150000116000011700011180001119001112100111221101123312123256131444810142148713151511619112630162211241923171141678180126341900133320001222210002122200011123000111240001113、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）1030010400105001060010700108001090011000容积（万M3）010045110215385680112517704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0035，滩地糙率采用006，河道比降为00191，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）1024810258102681027710291流量（M3/S）1101401902403005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（1）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。（2）在设计洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶15M；校核洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶10M。（3）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（M3/S）H（M）Q（M3/S）H（M）Q（M3/S）H（M）Q（M3/S）H（M）P2011102488104569104311010415P101410258111051612104881310464P51910268141057115105461610511P22410277171062118105911910565P05301029121106932310652410634表7调洪演算成果表注表中H上游洪水位。115、总干渠设计参数总干渠与三里庄沟排水渡槽交叉处为全挖方渠段。总干渠设计流量260M3/S，相应水位9946M；加大流量310M3/S，相应水位9997M。渠道断面要素为渠底宽155M，渠底高程9246M，比降1/20000,糙率0015，一级内边坡12，二级内边坡115；左、右岸一级马道高程均为10147M，马道宽均为50M；总干渠运行维护道路设置在渠道右侧。沿渠道开挖线向外13M范围内左岸设防洪堤、防护林带、截流沟和防护围栏，右岸除不设截流沟外，其他与左岸相同。116、对外交通运输条件工程区毗邻辉县市城区，地形开阔，交叉断面处左侧300M有县级公路，向西3KM连接豫42省道，场外交通便利。117、渡槽设计参数1设计标准（依据调洪演算成果）（1）五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核（首选方案）（2）二十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核（次选方案）2槽身、排架、基础等主要部位按级建筑物设计，进出口翼墙、导墙、下游消能工、河沟控导等的防护等次按3级建筑物设计。3建筑材料钢筋采用级钢，槽身及拉杆采用C30钢筋混凝土；人行道板、栏杆、进出口渐变段、消力池底板等采用C20钢筋混凝土；排架、基础采用C25钢筋混凝土，其他采用浆砌石或干砌石。建筑材料特性指标见表8，有关系数等见表9、10。表8建筑材料特性指标混凝土强度等级轴心抗压设计值FC轴心抗拉设计值FT弹性模量ECC201011255104C251251328104C30151530104级钢筋强度设计值FYF310,钢筋ES20105混凝土重度24KN/M3,钢筋混凝土重度25KN/M3表9作用荷载分项系数水荷载作用荷载类别永久作用可变作用静水压力动水压力作用（荷载）分项系数G105Q1210105表10结构安全级别及有关系数结构系数D设计状况系数建筑物级别安全级别结构重要性系数O素混凝土钢筋混凝土持久短暂偶然11受压2，受拉13121009508510受压2，受拉1312100950854其他荷载（1）人群荷载25KN/M2人行桥上活荷载（2）施工荷载4KN/M2（3）基本风压045KN/M2（4）水10KN/M3（5）地震荷载简化成只考虑对排架有影响，在排架纵、横向计算中，槽身地震惯性力简化为作用于排架顶部的节点力TNJITKCW式中02N025J20I槽身自重加半槽水重（标准值）IW（6）基础土重度；根据地质资料计算5施工条件采用装配式钢筋混凝土结构，预制吊装。6使用要求该槽身结构属二类环境条件，临水面最大裂缝宽度允许值短期组合03MM，长期组合025MM。12、设计要求121、工程总体布置1建筑物轴线选择2渡槽方案及型式选择（包括支承、基础及两岸连接建筑物）122、水力计算1槽身过水断面尺寸的确定2渡槽纵坡确定3渡槽水头损失演算4进出口槽底高程确定5出口连接建筑物底部高程确定123、槽身设计1槽身横断面型式及尺寸确定2槽身荷载计算3槽身横向、纵向结构计算4槽身的构造设计槽身分缝、止水及支座构造确定等。124、支承结构设计1支承型式选择2支承尺寸拟定125、基础设计1基础型式选择2进行尺寸拟定3基础结构计算4地基应力计算126、其他结构设计翼墙、消力池、河沟控导等结构的设计。13、主要参考规范及书籍1水工混凝土结构设计规范SL/T191962水工建筑物荷载设计规范DL507719973水工建筑物抗震荷载设计规范SL203974水闸设计规范SL26520015水工钢筋混凝土结构6土力学7水力学8工程力学9工程水文10渡槽11水工建筑物等等第二章、渡槽总体布置渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置。渡槽总体布置基本要求1、流量、水位满足灌区要求2、槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田、交通方便、就地取材等。21、建筑物轴线选择工程区内总干渠为西北东南走向，三里庄沟自东北流向西南，上下游沟形明显，并呈宽浅型，河、渠中心线接近垂直。根据左岸排水建筑物土建工程初步设计大纲的要求，排水渡槽的轴线应与渠道轴线垂直，槽墩走向应与渠道轴线一致。因此三里庄沟排水渡槽轴线与总干渠中心线成正交布置，渡槽进口布置在河槽内偏右岸，出口偏向河道左岸，通过控导工程与下游河道连接。（图见地形图）22、建筑物型式选择三里庄沟与总干渠交叉断面处，总干渠设计水位为99464M，加大水位为99973M，渠底高程92464M。三里庄沟沟底高程为10350M，高于总干渠各工况水位，因此根据地形条件，经分析比较后确定总干渠与三里庄沟交叉建筑物型式选用排水渡槽。渡槽进口处渠底高程为1035M，槽身纵向比降在1/5001/1500之间选择，糙率N采用0014。渡槽横断面采用矩形型式，侧墙上端设置拉杆（S2M），拉杆上铺设人行道板，两侧设栏杆。下部支承采用单排架，交叉采用整体式平底板。槽身横断面结构见图1T125CMT230CM。人行道板A90CMB8CM拉杆截面为16CM16CM23、槽身断面尺寸选择根据调洪演算成果，工程修建后，三个方案的五年一遇上游洪水位均低于沟岸一级阶地高程10611M，对农田无淹没影响；二十年一遇上游洪水位也均低于一级阶地高程10611M，洪水不出槽，左岸村庄不积水，从总干渠防洪标准看，五十年一遇洪水位方案1为10621M，高于一级阶地高程，方案2、3分别为10591M和10634M，洪水不出槽；二百年一遇洪水位分别为10693M、10650M、10634M，均高于沟岸一级阶地高程但低于河岸高程，洪水行于槽内，对总干渠无影响。经过综合分析，建议选用方案2，五十年一遇洪水下泄流量18M3/S，二百年一遇洪水下泄流量23M3/S，作为槽身断面尺寸的设计和校核标准。24、渡槽长度确定及其组成部分241、总干渠的横断面结构确定及左、右岸堤防高程的确定1、左岸堤防高程设计高程1059141510741M校核高程1065101075M2、右岸堤防高程右岸堤防高程比左岸低，则取右岸高程为1070M242、渡槽各组成部分的确定槽身段、上游进口段和下游防冲段等1、槽身长度LMIN100M2、上游进口长度LJCB1B21250187349334JCCBL取则3、下游防冲段长度LJCB1B21253087243946JCCBLM取则第三章、水力计算31、矩形槽身过水断面的确定根据设计流量Q、I、N，用试算的方法求出设计水深H和过水断面宽B。已知糙率N0014,渡槽纵坡I1/1000，Q设18M3/S，深宽比H/B0608，取H/B07，则BH/07。按明渠均匀流公式计算QACRI则0604012NHBHBI采用迭代法得H0237校核过水能力2/31/203324179/18/AQACRIINHRMSMS则故H0需加大则取H0240M则22/31/2334407859/18/01QMSS则设计水深H0240M347BM32、计算侧墙总高度1、超高0521265HCMH则2、校核过水能力32203130/474214QMSHHMIS加校当时故满足要求。33、渡槽水头损失的计算331、拟定上游渠道断面尺寸已知边坡系数M1，比降I1/8000，糙率N0014，底宽B343M。根据明渠均匀流公式得062042041116483917527OOONQBHBMHMMZHO则试算得332、校核过水能力1、设计流量2133347621708224M180AQRINXSS则经计算2、校核流量33127605263421865250227HAXMQSSH综上，上游渠道水深333、渠道、槽身水流速上游渠道流速3018V10570MS槽深流速322294334、进口水面降落Z计算水流过渠道渐变段进入槽身时，流速增大，水面发生降落。工程中常近似按淹没宽顶堰计算2120VGKZ式中K1进口段按局部水头损失系数，与渐变段形式有关，扭曲面为01，八字面为02，圆弧直墙为02，急变形式为04；取八字斜墙K102V、V0槽身与上下游渠道的流速，M/S；G重力加速度，取98M/S2则2210190523M8KZVG335、槽身沿程水头损失Z1水流经过全槽后水面发生降落，按明渠均匀流计算Z1ILL槽身长度，L100（M）I槽身坡降，要经方案比较，使水头损失满足规划要求，并注意到前面已假定了I1/1000。则Z1IL010M336、出口水面回升Z2水流经槽身、渠道出口渐变段进入下游渠道因流速减少，部分动能转化为势能，水面回升221K02Z3015MK2出口局部水头损失系数，取02K1进口段按局部水头损失系数，取02337、渡槽总水头损失ZZZ1Z2规划中允许水头损失为02M，计算值应等于或略小于此值，具体计算如下ZZZ1Z2023010015018M通过计算，用允许水头损失作为一个重要指标，当I1/1000，Z018M小于规划允许的水头损失02M，所以初步选定的断面尺寸符合规划要求。34、渡槽各控制点的高程、消力池前的水位确定为了时渡槽与上下游渠道高程水面平顺连接，合理利用水头损失而不影响过水能力，渡槽进出口渠底的降低要与水流情况相适应。进口抬高值Y1H1ZH2276023240013M出口降低值Y2H3Z2H2276015240021M则进口槽底高程131Y0513065M出口槽底高程21Z6出口渠底高程42Y103521034M消力池前的水位为240M35、渡槽前后长度及总长度水流通过渡槽，由于槽身宽与渠宽不一致，为了使水流能平顺过渡，渡槽进出口常采用渐变段衔接。本设计中采用八字斜墙，参照武汉水利电力学院主编的水工建筑物计算渐变段长度（1）落地槽段底部高程10365M，长4M（2）涵洞段底部高程10365M，长9M（3）上有进口段（渐变段长3M），高程为10350M（4）下游消能防冲段长391325M（5）槽身段分缝缝宽4CM（6）分跨每10M一跨（7）渡槽总长度100M第四章、槽身结构计算41、槽身断面尺寸拟定槽深横断面结构示意图如下所示侧墙厚T12030CM取T125CM底板厚T22535CM取T230CM人行道板宽度A100150CM取A120CM,厚度B810CM取B10CM拉杆截面25CM25CM间距S2M取槽深长度为1M1121234053789MTLBTTH加加42、横向结构计算由于槽身在栏杆之间的断面核设置栏杆处的断面变位相差甚微，故仍可沿槽身纵向取10M常的脱离体，按平面问题进行横向计算。421、确定槽深结构计算简图及作用荷载计算简图作用荷载11221G093516T20368R35165740KQKKQKKNQRMKNQM水混水混H422、拉杆轴向力计算简化后结构为一次超静定结构，因力法计算拉杆拉为X1，亦可按下式直接计算，按标准荷载计算分别为32211105Q0Q05Q32ADABADKADLIHIHLIHXIB式中XK1单位槽长拉杆轴向拉力，KN；H拉杆中心线至底板距离，H293M；Q1侧墙底部静水压强，KPA；L两侧墙中心线间距之半，L189M；Q2底板上均匀荷载强度，KN/M。32211B3332305Q0Q5025025418900235169516298108KNADABADKLIHIIHXL423、拉杆拉力XK1SX1S11552231（KN）XLS拉杆间距为S时，一根拉杆的轴向拉力。424、侧墙内力计算1、侧墙弯距由拉杆中心线到侧墙计算截面的距离为Y的弯距。按标准荷载计算为312131121MAXMAX31MAX62,76YH80YMYYYYYXRYDXXRXRKNRMMRK代入，得当H293时，得则2、侧墙低端的剪力21137AHRXKN3、侧墙配筋（1）侧墙外侧受力钢筋按最大正弯矩计算，计算如下基本资料22D0R12,R,10,5,310,7KSNNFCFYMMMNMBHA配筋计算020MIN2IN050320117810210545131ASBH50230MSKDSSBHARKNFCBHFY按最小配筋率计算选配钢筋，绘制配筋图。选构造钢筋为312（AS339MM2）。分布钢筋为8200（AS251MM2）。（2）则内侧受力钢筋按最大负弯矩计算，计算过程如下基本资料22D0R12,R,10,5,310,87KSNNFCFYMMMNMBHA配筋计算020MIN2IN050320189101305452611ASBH50230MSKDSSBHAMMRKNFCBHFY按最小配筋率计算选配钢筋，绘制配筋图，选构造钢筋、分布钢筋均为312（AS339MM2）。425、底板内力计算1、底板的结构计算简图如下图所示（1）底板的轴向力计算底板轴向力等于侧墙低端的剪力即NANB3137KNM（2）底板的弯矩计算由于A点为刚结点则MAMYMAX808KNM两端弯矩MAMBMA808KNM跨中弯矩M中0125Q2L2MA6879KNM（3）底板的配筋计算支座处配筋计算基本资料22D0R12,R,10,5,FY310,837,10,30KKSNNFCMMMNMBHA计算M、N0108937451KRMKNN判别偏心受拉构件类型0890261203451SHEMAM所以，属于大偏心受拉构件计算受压钢筋ASH0HAS30030270MMEE0H/2AS260300/230140MMB02B0032XH15S244961507012703CDSRNEFHFYA将代入公式，得A绘制配筋图跨中配筋计算基本资料Y22D0R12,R,10,5,F310,68793710,30CKKSNNFMMMNMBHA计算M、N010687956341KMRKNMN判别偏心受拉构件类型075621902034SHEMA所以，属于大偏心受拉构件计算受压钢筋ASH0HAS30030270MMEE0H/2AS2190300/2302070MMB02B0032XH15S24739615070120CDYSRNEFHFA将代入公式，得A故表明不需配筋按构造规定MIN01205654SABH已知AS，求AS0232S0DSS00S120345173105670324XH471860RNEEH/2A193/2YDSSSCSYSRNEFHABAMAFH则按公式计算2S310458637则（）选配钢筋，并绘配筋图AS选用2S20157MA（绘制配筋图综上，底板配筋为上层12056SAM下层217（43、纵向结构计算纵向计算中得荷载一般按均布荷载考虑，它包括槽身重、槽中的水重及人群荷载、人行板荷载等（拉杆重集中荷载换算成均布荷载）并按加大流量计算，计算时采用满槽水深H265（M）。计算简图如图43所示431、槽身荷载计算1、槽身横向净跨L。100892（M）RO10102、计算跨度L的确定，分别计算以下两式并取最小值。LL。A9212104（M）L10592966（M）取L966（M）3、槽身总荷载Q的计算槽身重Q1K（槽身横截面积）R砼槽内水重Q2KR水（BH加）人群荷载Q3KA25槽身横截面积S侧墙面积S12T1H加2025265133M2底板面积S2（L1L2）T2（378025）030121M2拉杆面积S3025（L1T1）025（378025）101M2人行道板面积S4AB1201012M2补角面积S51/20224008M2SS1S2S3S4S5133121101012008375M2槽身重Q1KR砼S253759375（KN/M）Q110593759844（KN/M）槽内水重Q2KR水（BH加）10（343265）909（KN/M）Q212Q2K10908（KN/M）人群荷载Q3KA2525123（KN/M）Q312Q2K12336（KN/M）总荷载QQ1Q2Q39844109083621112（KN/M）4、跨中最大弯距MC1/8211129662246260（KNM）最大剪力V1/2QL。1/2211129297152（KN）432、计算纵向配筋计算配筋时应注意1、简支梁跨中部分应处于受压区，故在强度计算重不考虑底板的作用；2、侧墙高度较大时，沿墙壁配置612的纵向钢筋，其间距不宜大于30CM；3、因槽身底板在受拉区，故槽身在纵向按H32M，B343M的矩形梁进行配筋计算。（1）、基本资料RD12R01010FC15（KN/M）FY、FY310（KN/M）MR0MK246261110270886（KN/M）H320MM（2）、考虑双层，AS007，H03200703130（MM）620170814954300515A4313SSCSYAFBH33804（MM2）选用520和522，AS3471（MM2）433、斜截面强度计算已知V97152KN，HW/BH0/B313/045696HW/B4，V1/RD025FCBH0HW/B6，V1/RD02FCBH0故H0/B696，V1/RD02FCBH01/RD0214FCBH01/12（02154503130）17606（KN）V805KN截面尺寸满足截面限制条件007FCBH00071545031301479KNRDV966KN按受拉计算不要求配置腹筋，考虑到侧墙的竖向受力筋可以起到腹筋作用，单为固定纵向受力筋位置，仍在两侧布置8250的纵向封闭箍筋。同时沿墙高布置10140的纵向钢筋，槽身的配置的横断面图见图44所示。44、吊装计算设置四个吊点，按双悬臂梁计算。吊点设在第二根拉杆处。因吊点产生负弯距，上部受拉，下部受压，故可按T形梁校核上部配筋。如图46所示。图46槽身吊装验算（单位M）45、槽身的构造设计451、伸缩缝及止水梁式渡槽的槽身多采用钢筋混凝土结构。为了适应槽身温度变化引起的伸缩变形，渡槽与进出口建筑物之节及各节及各节槽身之间必须用变形缝分开，缝宽35CM。变形缝需要用既能适应变化又能防止漏水的材料封堵。特别是槽身与进出口建筑物之间的接缝止水必须严密可靠，否则不仅会造成大量漏水，还可能促使岸坡滑塌，影响安全。渡槽槽身接缝止水所用材料和构造型式多种多样，如橡皮压板式止水，塑料止水带止水，沥青填料式止水，粘合式止水，木糠水泥堵塞式止水。橡皮压板式止水是将厚612MM的橡皮带，用扁钢和螺栓将其紧压在接缝处。这种止水如能保证施工质量可以做到不漏水，且适应接缝变形的性能好，但检修与更换较不便。塑料止水带压板式止水用聚氯乙烯塑料止水带代替橡皮止水带止水性能良好，具有良好的弹性和韧性，适应变形能力强，体积轻，易粘接不易老化，价格只相当于橡皮止水带的一半左右。沥青填料式止水造价低，维修方便，但适应变形的性能和止水效果不理想。粘合式止水是用环氧树脂橡皮粘贴在接缝处，施工简便，止水效果好。木糠水泥堵塞式止水的填料是用木糠和水泥拌匀，加入适量的水再湿拌而成的。这种接缝止水构造简单，造价低，有一定适应变形能力。经比较，本次设计采用塑料止水带压板式止水。452、支座变形缝之间的每节槽身沿纵横向各有两个支点，为了使支点接触面的压力分布比较均匀并减小槽身伸缩时所产生的摩擦力，常在支点处设置支座钢板或油毡座垫。每个支点处的支座钢板有两块，每块钢板上先焊上直径不小于10MM的钢筋，以便分别固定于槽身及墩的支承面上，钢板厚不小于10MM，面积大小根据接触面处混凝土的局部承压能力决定。对于跨度及纵坡较大的简支梁式槽身的支座结构，最好能做成一端固定，一端活动的形式。本次设计渡槽纵坡为1/1000，是简支梁式渡槽，故渡槽支座采用一端固定，一端活动的形式，钢板厚度取10MM。453、两岸连接在渡槽的渐变段与槽身的连接处设置槽台，以支承槽身和挡土，其高度一般在56M以下，台背部一般为M02505，为了减小台背部水压力，常设孔径为58CM，排水孔并作反滤层保护。第五章、排架设计51、排架布置布置等跨间距10M的单排架，矩形渡槽采用简支。拱墩台及排架基础墩均采用浆砌石重力墩。槽下两岸墩间用浆砌石护坡。布置单排架优点体积小，重量轻，可现浇或预制吊装，在渡槽工程中被广泛应用。52、排架尺寸拟定521、排架高度计算见表51所示。表51排架高度计算表（单位M）名称排架顶部高程排架埋置高程排架底部高程排架高1103341010999593752103339609945987431033292469096123641033092459095123551032992089458871610328101089958370522、排架分组计算见表52。表52排架分组及底部高程计算表分组编号排架顶高程排架底高程排架高调整后高调整后底高程110334995937538010339一610328995837038010338210333945987488010339二51032994588718801033831033290961236124010336三41033090951235124010335523、排架分组及尺寸拟定具体计算结果见表53及附图51。表53排架分组及尺寸分组一二三排架号高度H16380M25880M341140MB11/201/30H肢柱H1常用500MM300MM500MM300MM500MM300MMH21/61/8L横梁B21/151/2H2400MM200MM400MM200MM400MM200MM牛腿CB1/2HB1A250MM500MM1000MM250MM500MM1000MM250MM500MM1000MM图51最高排架尺寸图（单位MM）524、尺寸拟定渡槽采用单排架支撑槽身，排架固定于墩座上，考虑排架不宜过高，对稳定不利。同时为了便于施工，先将渡槽归纳成四种高度1号和6号排架高38M；2号和5号排架高88M；3号和4号排架高114M。排架横梁间距为2M，最下层为3M。现以最高的排架（4号）为计算示例，其他排架计算相同，故略去。为使立柱在竖向荷载作用下为轴心受压构件，立柱中心线与槽身支撑中心线重合。53、荷载计算人群荷载、风荷载分项系数RD12531水平荷载槽沟内无常年流水，故不考虑水的作用。槽身风荷载风压力按下式计算0W1045/R245/02/27/KZSQKKZSKPKWKNZP07130862864KZK54W2/7风N（0KZSWW式中风载系数，迎风面取10，背风面取05S风压高度变化系数，10ZZ基本风压，04500W迎风面风荷载标准值为01045/KZSWKN）设计值R1245/QKKN背风面风荷载标准值为0025/KZSWW设计值R127/QKKN吹到10M长一跨的总风荷载（包括端肋）为迎风面按标准荷载计算ZKP0453214按设计荷载计算ZP12478KN背风面按标准荷载计算ZK0132064按设计荷载计算Z128648排架风荷载按标准荷载计算01PKSZWW按设计荷载计算PQR10，075SZ立柱净距与立柱迎风面宽度之比为348/05696当此值大于或等于10时，不计前柱对后柱的挡风作用，取1。当此值小于10时，在0210之间变化，由于此值为696，取03710735048PKWKN2841P作用在槽身上的水平风压力通过纵梁支座传至立柱顶，形成拉力，等于槽身上的总风压对排架顶横梁中心轴取距，再除以立柱轴线的距离，即KZKP320/781728641234KN风（W风6各节点荷载计算见表55计算结果见图52532、垂直荷载（传给每个立柱的荷载）排架垂直荷载计算见表54表54排架荷载计算（单位KN）标准值荷载种类计算公式大小设计值槽身自重P槽1/293751046875P槽49219人群荷载P人K1/231015P人18满槽水重P满1/2（9092022）104541P满4541槽身荷载（传给各个立柱荷载）设计流量水重P设1/2（1034324022）104114P设4114排架自重顶横梁34802041/2012032570357387表55节点荷载计算单位KN标准值设计值荷栽种类节点计算情况计算公式大小计算公式大小说明1,611521KT018321161216T119342,7052K8405202922703503,83KT058405212029238T03504,904KT58405（13/2）0365490438节点水平荷载5，100585K12405108870219510T02631486152T20584113T节点1空槽有风46875123431KP10887467294492191P148611431488761节点1，6，排架标准7035105122中间横梁34804021/240103257117466立柱顶两个牛腿及端部重025030251/20252032250503019252119222528M高立柱重0503282510511025排架自重3M高立柱重0503325112511813满槽有风4687545411KP12343108879213944921945411P148611431942861空槽有风46875123436KP10887491984921914861614315184816满槽有风46875123436KP454110887946084921914866P454111431927581设计值10510887114311P槽风节点排架重1P槽水风节点排架重6槽风节点排架重6P槽水风节点排架重3，805711105IKP1405510214055IP14758垂直荷载4，90571105IK（1051125）1442510514425I151465，10051128IKP56251055625IP590654、排架横向计算排架内力包括M、Q、N，水平荷载产生M、Q，竖直荷载产生N，水平荷载具有反对称性，可利用无剪力分配法求M，利用静力平衡求Q。T5先求水平荷载下的内力，利用对称性，将结构简化成如图53所示。图53541、求排架弯矩M1、分配系数和传递系数序号54454K43343L32232M21121N分配系数0349002861037390364903649027020364902702036490574504255固端弯矩1960819608126341263412284126841670816708分配传递过程959995997109分配系数2KIKIILSEISNLTM式中KI杆的抗弯刚度，；KISKIISN见表56及图55（A）2、固端弯矩2ILT表56弯矩M分配和传递计算式中该节点以上水平力所产生的力矩之和。ILT542、轴向内力计算立柱轴向力由垂直荷载与水平荷载引起力叠加，横梁力由节点水平力引起。分两种情况进行计算，如作用于立柱12节点1的力N1N14887618840479921（KN）（空槽，有风）N22382555221244734（KN）（满槽，有风）其余计算结果如图54所示。14082140821042714082140821423114231105381423114231809080905992162191621913296173761737681458145603181458145931393136896931393134679467934663250325026643482348251065106378151065106313431342320313431342933293321731094109408971172117222142214163922142214