矩形渡槽设计说明书

1、矩形渡槽设计说明书设计基本资料.设计题目：钢筋混凝土渡槽（设计图见尾页）XX灌区干渠上钢筋混凝土渡槽，矩形槽身设计，支撑排架和基础结构布置.基本资料1.地形：干渠跨越XX沟位于干渠桩号6+000处，沟宽约75m深15m左右 根据地形图和实测渡槽处XX沟横断面如下表；6+006+016+026+036+046+056+066+09桩号055555506+100地面咼97.892.787.683.883.887.689.997.697.70程（m）006500082.干渠水利要素：设计流量 Q设=10 m3/s、加大流量Q加=11.5 m3/s，纵坡i=1/5000，糙率n=0.025.渠底宽B=

2、2m内坡1： 1,填方处堤顶宽2.5m,外坡1:1.干渠桩号6+000处渠底高程为95.00m。3. 地质：该处为第四纪沉积层，表面为壤土深 2米，下层为细砂砾石深度为 10米，再下层为砂壤土。2经试验测定，地基允许承载能力（P） =200KN/ m4. 水文气象：实测该处地面在10米高处，三十年一遇10分钟统计平均最大 风速为24m/s。设计洪水位，按二十年一遇的防洪标准，低于排架顶1m洪水平均流速为2m/s,漂浮物重50KN5. 建筑物等级：按灌区规模，确定渡槽为三级建筑物。6. 材料：钢筋U级3号钢，槽身采用C25混凝土，排架及基础采用C20混凝 土。7. 荷载：331 ）自重：钢筋混凝

3、土 Y =25 KN/ m 水 Y =10 KN/ m）人群荷载：）施工荷载：3 KN/ m4 KN/ m）基础及其上部填土的平均容重为20 KN/ m设计原则与要求1. 构件强度及裂缝计算应遵守 “水工钢筋混凝土结构设计规范 “（ SDJ20-78）2. 为了减少应力集中，构件内角处应加补角，但计算可以忽略不计。3. 计算说明书要求内容完全、书写工整。4. 图纸要求布局适当、图面清洁、字体工整。四设计内容1. 水力计算：确定渡槽纵坡、过水断面尺寸、水面衔接、水头损失和上下游 链接。2. 对槽身进行纵向、横向结构计算，按照强度、刚度和构件要求配置钢筋。3. 拟定排架及基础尺寸。4. 两岸链接和

4、布置。五设计成果1. 计算说明书一份2. 设计图纸一张（ A1）总体布置图：纵剖面及平面图一节槽身钢筋布置图：槽身中部、端部剖面，侧墙钢筋布置及底板上、下层 钢筋布置图，并列处钢筋用量明细表。排架和基础尺寸，钢筋布置等。 六参考书1. 水工建筑物2. 工程力学3. 建筑结构4. 水工钢筋混凝土5. 工程力学与工程结构设计说明书一.渡槽总体布置1,槽身长度的确定70.525.0095.0Q95. DQxx渡槽横断面图85.0Qt+CUO &4-015t025 t+Q3S +045 +05&+090 &+1DQan.no干渠跨越xx沟，位于干渠桩号6+000处。6+006+016+026+036+

5、046+056+066+09桩号055555506+100地面咼97.892.787.683.883.887.689.997.697.70程（m00650008由此表可画出此沟的横剖面图:300.001-100.00由图可知在高程为95m处沟长为70.25m。而对于矩形槽，跨度一般取 8 15m所以此槽身去跨度为9m共8跨，则槽身长L=72m。2.上下游连接形式及其长度由于扭面的过流能力较好，所以，上下游连接段均采用扭面进行过渡连接 在渠道中：水深hi由已知条件，带入数据知0.6 04 2.in Q匸 rb bA -b 2 - i m h| m Qi2m 2m进行迭代得hi=2.89m校核设计

6、流量：A=（b+mh h=14.13m2 R=A/x=1.39m2 120.5Q 实=AR3i2 H!3 1.3939.95m3 / s Q 设n0.0255000故，不符合设计流量的要求，A - -3当 hi=2.9m 时 Q实二R3i2 10.03m3/s Q设n故，符合设计流量的要求Q 实 10.03Vo=- =0.71m/sA 14.21当Q=10 m/s，堤顶宽度为2.5m时，查书中表8-5得h1 0.5m则 H h h 3.4m校核加大流量：A 2 1Q 加= AR3i14.09m3/s Q加n故，符合加大流量的要求贝渠道的深度 H=3.4m 水深h1=2.9m。对于中小型渡槽，进

7、口渐变段长度可取L1大于等于4 h1 （h1为上游渠道水深）；出口渐变段长度可取L2大于等于6 ha （ha为下游渠道水深）。贝 9，L1 4h1=11.6m 取 L 1=12mL2 6h3 = 17.5m取 L2=18m综上所述：L1=12m L2=18m，均采用扭面过渡。3 渡槽支撑形式考虑到该渡槽的荷载较小，其支撑形式采用单排架。4 渡槽基础的形式采用板梁式条形基础二.渡槽水力计算1.尺寸拟定槽身的过水断面尺寸，一般按设计流量设计，按最大流量校核，通过水力学2 1公式（Q二AR3辽）进行计算。当槽身长度 L大于等于（1520） h2 （h2为槽内n水深）时，按明渠均匀流公式进行计算。矩形

8、渡槽深宽比一般取0.60.8，超高一般取0.20.6m。初拟时，纵坡一般取 1/5001/1500。糙率取0.011.拟定h/b=0.7,i=1/1000, 得：b=2.6m,不符合实际要求：拟定h/b=0.8,i=1/700. 得：b=2.25m,也不符合实际要求；拟定h/b=0.8,i=1/500, 得；b=2.03m,也不符合要求，通过以上的计算得，无论怎么调整数值，都不能满足设计要求，而，一般渡槽的净宽小于等于渠道底宽。在以上经验数据下，设渡槽净宽b=2m,i=1/700,n=0.0112 1带入Q=AR3i2计算n2 1水深 h，Q二 AR32=n0.011170010进行迭代得：h

9、=1.93m同理，将加大流量带入上式3汇旦0.011111.5700迭代得： h 加=2.15m对设计流量进行校核:b=2m,h=1.93m.2 1A 3 23.86Q 实二R3i2 =n0.01120.65931700310.04m3/sQ实10.047=：=2.6m/sA3.86则,满足设计流量的要求对加大流量进行校核取 h=0.27m时，贝U, b=2m, h=0.27+1.93=2.2mn满足加大流量的要求4.40.01120.6883170011.8m3 /s Q加渡槽水利计算图2.计算水头损失进口段水面降落值:Z 1K12g221vVo20.1 2.62 0.7120.351m9.

10、8(K=0.1)槽身段沿程降落值：乙iL1/ 700 720.103m出口段水面回升值：Z21 -Z1-0.3510.117m33渡槽总水面降落值：Z Z Z1 Z20.3510.1030.117 0.337mZ所以符合最小水头损失的要求抬高值：y1=h1-Z-h 2=2.9-0.351-1.93=0.619m进口槽底咼程：13 y195 0.61995.619m出口槽底咼程：21 Z195.619 0.103 95.516m降低值：y2=ha-Z 2-h 2=2.9-0.117-1.93=0.853m出口渠底咼程：42 y295.516 0.85394.663m最终确定，渡槽的断面尺寸为 b

11、=2m h=2.2m符合要求。.槽身结构计算1.槽身横向结构计算取槽身长1m计算，拟定截面尺寸如下:2=20 30cm可选定：11=1620cma=80100cmb=40cmc=36cm拉杆截面为16*16cm具体尺寸见下图:40-槽身断面图 单位：cm-Ci由于结构、荷载对称，取一半计算，截面上剪力大部分分布在侧墙上，可 视为一个支撑连杆支持于侧墙底部，忽略侧墙所受的竖向力，可用力矩分配法 求解内力，其计算见图如下：(1) .拉杆弯矩的计算：荷载 q! 水 H=10 2.43=24.3 KN mq2水 H+ 混？2=10 2.43+25 0.3=31.8 KN m分配系数：截面惯性矩分别为所

12、以：分配系数为:传递系数：Cac=0Kac0.29ACKac KabKab0.71ABK ACKABCab =-1t30.2344AC6.67 10 m12123I鱼AB0.32.25 10 3m41212Kac3EIac3 6.67 104e104EH2.438.23KabEIab2.25 10 3E2.05 103EH1.1抗弯刚度:求固端弯矩及约束力矩，固定状态下，可得各固端弯矩M Ac9.6KNmFCAFAB12.8KNmFBA6.4KNm分配系数0.290.71固端弯矩0-9.6-12.8-6.4分配与传递06.515.9-15.9最后杆端弯矩0-3.13.1-22.3最终杆端弯矩为

13、：MAc=-3.1KN mMca=0KN- mMab=3.1KN mMba=-22.3KN m(2).拉杆拉力的计算取侧墙为脱离体，由刀MA=0贝 UNcH+Mac-H3 c=06Nc3=H Mac =102.4323 1-=8.6KN2.43=6 - H =6NC = NCS=8.6 2=17.2KNmNc :槽身一米的拉杆拉力S:拉杆间距(这里取2.2m)一个拉杆所承受的拉力(3).底板夸中弯矩Mo计算M-M AB =2-3.1 = 16.1KNm3.18 28(4).绘制弯矩图X3X2=o1 MX = NCX- 侧墙外侧弯矩6虹丄dX2M X1 =0位置即 NCX1- X13=06所以X

14、1 =代入数据得：当Mo=O时,Xi =61.3-1/6此时M max当M max时,310 1.3 =7.5KNm(5).底板拉力Me刀M=0底板拉力NN=(6).拉杆弯矩的计算-N c =310 2.432-17.2=54.5KN卄十卜q1 0.1 25 3 2 11KNm何载：2q20.162 25 0.64KNm跨中弯矩：Me端2a12c 2 0.50.64 2.223 -2.2 122.35 KNmq1a3q2L211 0.53 0.64 2.223L 243 2.2240.34 KNm161弯矩图单位：KNm2.槽身纵向结构计算(1).荷载：q1= (0.2*2.43*2+0.3*

15、2.2 ) *25=40.8KN m q2=10*2.2*2=44KN m q3=2a*3=2*0.5*3=3KN m总荷载：q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8 KN m(2) .内力计算计算跨度L 计=1.05L0=1.05*9=9.45m夸中弯矩ql计2M=1/8qL 计 2 M二计=1/8 87.8 9.45 =980 KN m83.配筋计算(1).侧墙配筋查表得，fc=11.9 N/mm2 ,fy=300 N/mm 2 K=1.20取 a=30mm，贝U h0=h-a=200-30=170mm0.03KM 1.2 106 7.5 fcbhg 11.9 1000 1702

16、11 2 s 11 2 0.03 0.03p 0.85 b 0.468Asfcb ho11.9 1000 0.03 17030067.4mm267.41000 1700.04% P min0.2%所以用最小配筋率配筋其 As 1000 170 0.002340mm2选配钢筋选受拉筋为12300 ( A=377mm2).底板受压计算取 a=30mm，贝U h0=h-a=300-30=270mm0.02KM 1.2 106 16.1 fcbhg 11.9 1000 27021_1 2 s 11 2 0.02 0.02 p 0.85 b 0.468fcb hfy11.9 1000 0.02 2703

17、00214.2mm2214.21000 2700.08%pmin0.2%所以用最小配筋率配筋其 As 1000 270 0.002540mm 选配钢筋选受拉筋为12200 ( A；=565mm2)受拉计算判别偏心受拉构件的类型e0 M/N 16.1/ 54.50.3m300mm f h/2 a 300/2 30120mm属于大偏心受拉构件。计算受拉钢筋h300 30 270mme e0h/2 a 300 300/2 30 180mm2A、KNesmaxfcbh。1.2 54.5 1000 180 0.386 11.9 1000 2702A: p 0fy hb a300 270 30按构造规定配

18、置钢筋2A 0.002 1000 270540mm 所以配置 12200 ( A.=565mm2)(3) .拉杆配筋由于拉杆所受拉力很小，直接按构造要求即最小配筋率配筋2A 0.002 160 13041.6mm 所以配置48 ( As=201mm2)箍筋63004.槽身纵向配筋计算取 a=30mm，则 h0=h-a=2860-30=2830mmb=400mmKMs fcbh02 106 980 20.0311.9 400 283021 ,1 2 s 11 2 0.03 0.03p 0.85 b 0.468fcb h11.9 400 0.03 28303001347 mm21347400 28300.12%P min0.2%所以用最小配筋率配筋其 As 400 2830 0.0022260mm2选配钢筋选筋为 8 20 （ As=2513mm2）四.槽身支撑排架与基础的布置1.支撑排架槽身支承采用单跨多层排架，