1、河北工程大學畢業設計摘 要南水北調中線工程京石段應急供水工程左岸排水建筑物是總干渠的重要組成部分，亦是解決左岸洪、澇水山路的關鍵工程，直接影響總干渠的安全通水。全長227.391km，該段共布置左岸排水建筑物105座，其中渡槽23座。曲莊溝渡槽是其中較大的左岸排水渡槽之一，渡槽設計流量26.5 m/s，校核流量32 m/s。曲莊溝渡槽為跨越式建筑物，采用矩形渡槽支墩結構，按級建筑物考慮。設計地震烈度為7。不考慮交通要求，只需設置人行道板；無通航要求。槽身長90m，進口漸變段16.68m，出口漸變段27.80m，渡槽進口底部高程79.52m，出口底部高程79.42m。渡槽槽身凈寬4.4m，水面寬

2、4.0m，側墻厚，底板厚0.2m， 人行道板寬度為。本設計對渡槽進行了認真的方案比選和詳細的尺寸設計，并針對設計要求進行了安全校核，保證建筑物的安全運行。關鍵詞：南水北調、渡槽、建筑物。河北工程大學畢業設計abstractnorth water transfer project jingshi emergency water supply and drainage works on the left bank building is an important part of the main canal, and also to solve the left bank flood, flood

3、 water mountain key projects directly affect the safety of the main canal through the water. full length 227.391km, were arranged on the left bank of the paragraph 105 drainage structures, including aqueducts 23. song chong ditch aqueduct is one of the larger left bank drainage aqueduct, aqueduct de

4、sign flow 26.5 m / s, checking flow 32 m / s. quzhuanggou ditch aqueduct to leap buildings, rectangular aqueduct pier structure, according grade buildings considered. design seismic intensity of 7. without considering the traffic requirements, simply set the sidewalk board; no shipping requirements.

5、 slot length 90m, import transition section 16.68m, outlet transition section 27.80m, aqueduct import bottom elevation 79.52m, bottom outlet elevation 79.42m. aqueduct clear width of 4.4m, surface width 4.0m, thick side walls, floor thickness 0.2m, width of the sidewalk panels. the design on the aqu

6、educt were carefully selected and detailed program than the size of the design, and the design requirements for safety nuclear school, to ensure the safe operation of the building.key words: the south-north water diversion project,  aqueducts, buildings.49目 錄第一章 工程概況及基本資料11.1南水北調中線工程簡介11.2工程概況1

7、1.3設計資料與數據21.3.1地質資料21.3.2采用系數21.3.3渡槽進出口擋土墻穩定計算基本資料21.3.4混凝土強度等級21.3.5水力計算設計資料3第二章 渡槽選型與布置42.1 渡槽位置的選擇42.2 槽身斷面形式的選擇42.3 槽身支撐結構形式的選擇52.4 接縫構造6第三章 水力計算73.1渠道水力計算83.2渡槽水力計算93.2.1按設計流量93.2.2按加大流量103.3水頭損失計算103.4渡槽進出口底部高程113.5槽頂超高11第四章 槽身結構計算124.1槽身尺寸的擬定124.2 槽身的穩定驗算134.2.1 計算簡圖134.2.2 荷載計算134.2.3抗滑穩定驗

8、算144.2.4抗傾覆穩定驗算144.3槽身橫向計算154.3.1人行道板計算164.3.2側墻計算184.3.3底板計算194.3.4橫拉桿計算214.3.5槽身抗裂驗算214.3.6槽身的裂縫開展寬度驗算234.4渡槽縱向計算244.4.1 荷載、內力計算254.4.2 槽身的縱向配筋計算264.4.3斜截面的抗剪計算274.4.4槽身縱向抗裂驗算284.4.5槽身縱向裂縫開展寬度驗算294.4.6槽身縱向撓度驗算294.5槽身的吊裝驗算314.5.1吊裝內力計算314.5.2 吊裝配筋驗算32第五章 支撐結構設計335.1槽臺的設計335.1.1槽臺型式與尺寸的確定335.1.2槽臺的結

9、構計算335.2槽墩的設計365.2.1 基本尺寸的確定365.2.2 應力計算375.2.3基礎應力驗算385.2.4墩頂應力驗算405.2.5墩底應力驗算42第六章 細部構造設計456.1伸縮縫與止水456.2 支座466.3 兩岸連接46第七章 工程量計算47謝 辭49第一章 工程概況及基本資料1.1南水北調中線工程簡介南水北調工程南起湖北丹江口水庫，北至北京團結湖。一期工程總調水量95億立方米。從丹江口水庫計，分配我省34.7億立方米，扣除總干渠輸水損失，至我省各分水口門水量約30億立方米。二期工程總調水量增加到130億立方米，分配我省毛水量48.3億立方米，到我省分水口門約42 億立

10、方米。南水北調中線工程總干渠自河南省安陽市豐樂鎮穿漳河進入我省，沿太行山東麓和京廣鐵路西側北行，途經邯鄲、邢臺、石家莊、保定境內25個縣（市），于涿州市穿北拒馬河中支進入北京，線路全長461公里。總干渠所經之處除永年縣名山和唐河以北渠段屬于低山丘陵外，大部分渠段在山前平原通過，地形平坦開闊。共穿越大小河溝201條，無明顯河溝的坡水區36處，共計237條（處），河北段共有各類建筑物697座。總干渠為一等工程，渠道和建筑物的主要部位為1級建筑物，次要部位為2或3級建筑物。防洪設計標準和校核標準：大型河渠交叉建筑物為百年一遇和三百年一遇；渠道及其他建筑物為50年一遇和百年一遇。近幾年來，由于北方地區

11、持續干旱，北京市的水資源嚴重短缺，直接影響到首都的經濟發展和社會秩序穩定。在分析北京市缺水狀況和河北省可供水條件的基礎上，國家決定南水北調中線工程總干渠石家莊以北渠段先期開工，從太行山區總干渠以西的崗南、黃壁莊、王快和西大洋4座大型水庫經中線工程總干渠河北、北京渠段向北京市應急供水（簡稱“京石段應急供水工程”）。南水北調中線京石段應急供水工程河北省渠段自石家莊市西郊古運河樞紐至冀京界，途經石家莊市的正定、新樂；保定市的曲陽、定州、唐縣、順平、滿城、徐水、易縣、淶水、涿州等市縣。渠段長225.510公里，其中渠道長198.419公里，建筑物總長27.091公里，各類建筑物共計314座。1.2工程

12、概況南水北調中線工程京石段應急供水工程左岸排水建筑物是總干渠的重要組成部分，亦是解決左岸洪、澇水山路的關鍵工程，直接影響總干渠的安全通水。全長227.391km，該段共布置左岸排水建筑物105座，其中渡槽23座。曲莊溝渡槽是其中較大的左岸排水渡槽之一，渡槽設計流量26.5 m3/s，校核流量32 m3/s。1.3設計資料與數據1.3.1地質資料曲莊溝排水渡槽地質屬黃土狀壤土和片麻巖雙層結構類型。（1）地質結構建筑物場區地層巖性從上到下為粗礫，黃土狀壤土，中砂，礫石，片麻巖。地基為全風化黑云片麻巖巖層。（2）土巖物理力學性質全風化黑云片麻巖承載力建議值600kpa。（3）工程地質條件及評價本區地

13、震基本烈度為度，渡槽基礎建議采用樁基，施工開挖時竟注意排水問題。1.3.2采用系數（1）進口漸變段損失系數0.2（2）出口漸變段損失系數0.5（3）渡槽槽身糙率0.014（4）天然河溝糙率為0.0331.3.3渡槽進出口擋土墻穩定計算基本資料擋土墻采用重力式混凝土擋土墻，結構尺寸見計算圖，擋土墻墻后回填土為黃土性壤土，回填土的力學性質見下表，工程地質評價表明本段工程所在土層不受地下水影響。（1）地震裂度 （2）進口段擋土墻墻后回填土物理指標表名稱容重內聚力c摩檫角 孔隙比含水率 地基承載力飽和容重單位kn/kpa度%kpakn/數值17172821.318020（3）出口段擋土墻墻后回填土基本

14、物理指標表名稱容重內聚力c摩檫角 孔隙比含水率 地基承載力飽和容重單位kn/kpa度%kpakn/數值164171706611891501941.3.4混凝土強度等級混凝土抗凍標號為f200，混凝土抗滲標號為w4。（1）槽身混凝土：c30（2）槽墩墩帽混凝土：c25（3）槽墩墩身混凝土：c20（4）槽墩墩臺及漸變段：c20（5）渡槽連接段：c301.3.5水力計算設計資料（1）河道指標根據水力計算和調洪演算成果上游河床底高程：89.50m下游河床底高程：88.6m上游水深：5m邊坡系數：1:1底寬：3.5m縱坡：1/900。（2）渡槽指標槽身長：90m設計流量: 26.5m3/s加大流量: 3

15、2m3/s渡槽進口底高程: 90.105m渡槽出口底高程：89.203m建筑物等級4級鋼筋：槽身及剛架受力筋 hrb335；分布筋、箍筋、基礎鋼筋 hpb235荷載：鋼筋混凝土重力密度 25kn/m3人行道人群荷載 2.5kn/m2欄桿重 1.5kn/m2第二章 渡槽選型與布置2.1 渡槽位置的選擇渡槽位置的選擇包括軸線位置及槽身起點位置的選擇。對于地形條件復雜，長度大，工程量大的工程，應通過方案比較確定其位置。主要考慮以下幾個方面：（1）應盡量選在地形有利，地質條件良好的地方，以便于縮短槽身長度，降低支撐結構高度和基礎工程量。（2）渡槽進出口渠道與槽身的連接在平面上應爭取成一條直線，不可急劇

16、轉彎，以使水流平順。（3）跨越河流是，軸線與河道水流方向應盡量正交，槽址應選在河道順直，岸坡穩定處。（4）跨越河流的渡槽，槽址應位于河床穩定，水流順直的河段，避免位于河流轉彎處，以免凹岸和基礎沖刷。（5）應便于進出口建筑物的布置，進出口爭取落在挖方渠道上，盡量不建在高填方渠道上。應保證泄水閘有順暢的泄水出路，以防沖刷。（6）渡槽發生事故需停水檢修，或為了上游分水等目的，常在出進口段或進口前渠道的適宜位置設置節制閘，以便于泄水閘聯合運用，使渠水進入溪谷或河道。2.2 槽身斷面形式的選擇槽身斷面有矩形、u型（半圓型上加直墻）、多側墻等（如圖2.1）。一般常用矩形斷面和u型斷面，故將兩種斷面形式做以

17、下比較論證。圖2.1 槽身斷面的型式大流量的鋼筋混凝土梁式渡槽槽身多采用矩形斷面，對與中小流量也常采用中小型流量的多設拉桿，間距為2米左右。有通航要求時不設拉桿，側墻做成變厚的。矩形槽身施工方便，耐久性、抗凍性好，結構簡單特別時適用于有通航要求的中型渡槽。u形槽身斷面為半圓加直段，槽頂一般設拉桿，槽壁頂端常加大以增加剛度，多采用鋼筋混凝土或鋼絲網水泥結構，與矩形槽身相比有水力條件好、縱向剛度大，省鋼材等優點，但抗凍性差、不耐久，施工工藝要求高，如果施工質量不高，容易引起表面剝落、鋼絲網銹蝕、甚至有漏水現象產生。綜上所述根據所給資料結合許營地段的實際情況本設計槽身斷面采用矩形斷面。2.3 槽身支

18、撐結構形式的選擇槽身的縱向支承形式常用的有墩式支承、排架式支承和拱式支承三種類型。拱式支承常用于大跨度離地面高度不大的槽身，拱式支承雖受力情況好，但是其墩臺對地基的沉降要求高、施工質量要求高難度大。根據許營段的地形情況本設計不采用拱式支承，在主河漕部分由于有過水要求采用墩式支承，灘地部分采用排架支承。墩式支承分為重力墩和空心重力墩兩種類型，重力墩節省鋼材，墩身強度以及縱向穩定性易滿足要求，但由于其自重過大，特別式墩身較高并承受豎向荷載與水平荷載時，要求地基有較大的承載力，故其多用于墩身高度不太大而地基承載力較高的巖基和較好的土基上。空心重力墩的外形輪廓尺寸和墩帽構造于實體重力墩基本相同，水平截

19、面有圓矩形、雙工字行和矩形三種型式（如圖2.2）。圖2.2 空心墩的截面形式圓矩形水流條件較好，外形美觀，另外由于做成空心而節省了材料，減輕了自重和作用于地基上的荷載，空心重力墩比實體重力墩的抗彎剛度大，可以改善自身的受力條件。雙工字形施工方便，對y軸的慣性矩大，故邊緣應力較小，但水流條件差，動水壓力大。矩形墩施工最方便，截面慣性矩也較大，水流條件處于前二者之間，適用于河水不深的灘地和兩岸無水的槽墩。鑒于以上所述本設計排架是鋼筋混凝土結構，其自重輕地基應力較之墩容易得到滿足，排架有單排架、雙排架和a字形排架三種形式（如圖2.3）。（a） (b) (c)圖2.3 槽架型式(a)單排架 (b)雙排

20、架 (c)a型排架單排架體積小，重量輕，現場澆筑和預制吊裝都方便，在渡槽工程中應用十分廣泛。雙排架是由兩個單排架，中間以橫梁連接而成，屬空間結構受力較復雜。a字形排架是兩片單排架的腳放寬，頂端連在一起而成的，其穩定性好，適應高度較大，但造價較高，施工較復雜。鑒于以上所述，根據曲莊溝段的地質地形條件本設計采用圓矩形空心墩式支撐。2.4 接縫構造為適應槽身因溫度變化引起的伸縮變形縫和允許的沉降位移，應在槽身與進出口建筑物之間及各節槽身之間用變形縫分開，縫寬35cm。變形縫必須用既能適應變形又能防止滲漏的柔性止水封堵。常見的有瀝青止水、橡皮壓板式止水、粘合式止水或套環填料式止水等。本設計采用粘合式止

21、水，這種止水是用環氧樹脂等粘合劑將橡皮粘貼在混凝土上，施工簡單，止水效果好。第三章 水力計算由于渠道大多在一定長度內具有相同的流量、底坡、斷面尺寸及相近的渠槽糙率，渠內符合明渠均勻流條件，故渠道橫斷面尺寸采用明渠均勻流公式來確定，即 式中：渡槽的過水流量 (m3/s)； 渡槽過水斷面面積 (m2)； 謝齊系數，常用曼寧公式：； 糙率系數，鋼筋混凝土槽身可取，漿砌塊石槽身，根據具體情況而定，本設計n取0.014； 水力半徑(m)； 渡槽縱坡，本設計；槽身斷面高寬比h/b影響槽身結構的縱向受力、橫向穩定及進出口水流條件。對于梁式渡槽槽身起縱梁作用，采用較大的高寬比，可提高其縱向剛度，減小梁內應力和

22、跨中撓度，對受力有利，但槽身高度大，側面受風面積大，橫向風載大，對槽身橫向穩定不利，且槽身高度大，側面受風面積大，對槽身橫向穩定不利；而高寬較小且槽底縱坡較大時，槽內水深小，為滿足設計流量水面銜接進口處槽底抬高較大，此時，當渠道通過小流量時，渡槽進口常會出現較大的壅水現象，而當通過大流量時，槽前上游渠道又可能產生較長的降水段，使渠道遭受沖刷。合理的高寬比一般應通過方案比較確定，初擬時一般可取經驗值，矩形斷面多采用0.60.8。進出口段的連接應力求水流銜接良好，平順的流入流出，下游渠道不發生沖刷，水頭損失小，本設計采用八字翼墻使渠道與渡槽連接。3.1渠道水力計算由給定資料假設渠道底寬b=4m，i

23、=1/3000。試算過程及結果如表3.1所示：試算表3.1mbb/hh邊坡l濕周xar=x/aniqv0.254.000 1.562 2.562 2.640 9.281 6.763 0.729 0.014 0.0003 7.143 1.056 0.34.000 1.488 2.688 2.806 9.613 7.544 0.785 0.014 0.0003 8.370 1.110 0.354.000 1.419 2.819 2.987 9.973 8.419 0.844 0.014 0.0003 9.807 1.165 0.44.000 1.354 2.954 3.182 10.363 9.3

24、99 0.907 0.014 0.0003 11.484 1.222 0.454.000 1.293 3.093 3.392 10.784 10.492 0.973 0.014 0.0003 13.434 1.280 0.54.000 1.236 3.236 3.618 11.236 11.708 1.042 0.014 0.0003 15.693 1.340 0.554.000 1.183 3.383 3.860 11.721 13.058 1.114 0.014 0.0003 18.301 1.401 0.64.000 1.132 3.532 4.119 12.239 14.551 1.1

25、89 0.014 0.0003 21.297 1.464 0.654.000 1.085 3.685 4.395 12.791 16.199 1.266 0.014 0.0003 24.728 1.527 0.664.000 1.076 3.716 4.453 12.906 16.548 1.282 0.014 0.0003 25.470 1.539 0.674.000 1.067 3.747 4.511 13.022 16.904 1.298 0.014 0.0003 26.232 1.552 0.684.000 1.059 3.779 4.569 13.139 17.266 1.314 0

26、.014 0.0003 27.014 1.565 0.694.000 1.050 3.810 4.629 13.258 17.635 1.330 0.014 0.0003 27.817 1.577 0.74.000 1.041 3.841 4.689 13.378 18.012 1.346 0.014 0.0003 28.640 1.590 0.754.000 1.000 4.000 5.000 14.000 20.000 1.429 0.014 0.0003 33.083 1.654 0.84.000 0.961 4.161 5.329 14.658 22.175 1.513 0.014 0

27、.0003 38.110 1.719 0.854.000 0.925 4.325 5.676 15.352 24.549 1.599 0.014 0.0003 43.777 1.783 0.94.000 0.891 4.491 6.042 16.083 27.131 1.687 0.014 0.0003 50.140 1.848 0.954.000 0.859 4.659 6.426 16.851 29.935 1.776 0.014 0.0003 57.260 1.913 14.000 0.828 4.828 6.828 17.657 32.971 1.867 0.014 0.0003 65

28、.200 1.978 1.054.000 0.800 5.000 7.250 18.500 36.250 1.959 0.014 0.0003 74.025 2.042 1.14.000 0.773 5.173 7.691 19.381 39.785 2.053 0.014 0.0003 83.802 2.106 1.154.000 0.748 5.348 8.150 20.300 43.587 2.147 0.014 0.0003 94.601 2.170 1.24.000 0.724 5.524 8.629 21.258 47.667 2.242 0.014 0.0003 106.495

29、2.234 1.254.000 0.702 5.702 9.127 22.254 52.038 2.338 0.014 0.0003 119.557 2.297 1.34.000 0.680 5.880 9.644 23.289 56.711 2.435 0.014 0.0003 133.863 2.360 可得：m=0.68，b/h=1.059時,q算=27.01m3/s,接近設計流量，h1=3.78,v0=1.565。3.2渡槽水力計算3.2.1按設計流量由給定資料假設渡槽底寬b=4m，i=1/900。試算過程及結果如表3.2所示：試算表3.2bh/bh濕周xar=x/aniqv4.000

30、 0.600 2.400 8.800 9.600 1.091 0.014 0.0011 24.222 2.523 4.000 0.610 2.440 8.880 9.760 1.099 0.014 0.0011 24.749 2.536 4.000 0.620 2.480 8.960 9.920 1.107 0.014 0.0011 25.277 2.548 4.000 0.630 2.520 9.040 10.080 1.115 0.014 0.0011 25.807 2.560 4.000 0.640 2.560 9.120 10.240 1.123 0.014 0.0011 26.338

31、 2.572 4.000 0.650 2.600 9.200 10.400 1.130 0.014 0.0011 26.871 2.584 4.000 0.660 2.640 9.280 10.560 1.138 0.014 0.0011 27.405 2.595 4.000 0.670 2.680 9.360 10.720 1.145 0.014 0.0011 27.940 2.606 4.000 0.680 2.720 9.440 10.880 1.153 0.014 0.0011 28.476 2.617 4.000 0.690 2.760 9.520 11.040 1.160 0.01

32、4 0.0011 29.014 2.628 4.000 0.700 2.800 9.600 11.200 1.167 0.014 0.0011 29.553 2.639 4.000 0.710 2.840 9.680 11.360 1.174 0.014 0.0011 30.093 2.649 4.000 0.720 2.880 9.760 11.520 1.180 0.014 0.0011 30.634 2.659 4.000 0.730 2.920 9.840 11.680 1.187 0.014 0.0011 31.176 2.669 4.000 0.740 2.960 9.920 11

33、.840 1.194 0.014 0.0011 31.720 2.679 4.000 0.750 3.000 10.000 12.000 1.200 0.014 0.0011 32.264 2.689 4.000 0.760 3.040 10.080 12.160 1.206 0.014 0.0011 32.810 2.698 4.000 0.770 3.080 10.160 12.320 1.213 0.014 0.0011 33.356 2.707 4.000 0.780 3.120 10.240 12.480 1.219 0.014 0.0011 33.903 2.717 4.000 0

34、.790 3.160 10.320 12.640 1.225 0.014 0.0011 34.452 2.726 4.000 0.800 3.200 10.400 12.800 1.231 0.014 0.0011 35.001 2.734 可得：h/b=0.65時，,q算=26.871，接近設計流量，h=2.6，v=2.584m/s。3.2.2按加大流量試算表3.3bh/bh濕周xar=x/aniqv4.000 0.600 2.400 8.800 9.600 1.091 0.014 0.0011 24.222 2.523 4.000 0.610 2.440 8.880 9.760 1.099

35、 0.014 0.0011 24.749 2.536 4.000 0.620 2.480 8.960 9.920 1.107 0.014 0.0011 25.277 2.548 4.000 0.630 2.520 9.040 10.080 1.115 0.014 0.0011 25.807 2.560 4.000 0.640 2.560 9.120 10.240 1.123 0.014 0.0011 26.338 2.572 4.000 0.650 2.600 9.200 10.400 1.130 0.014 0.0011 26.871 2.584 4.000 0.660 2.640 9.28

36、0 10.560 1.138 0.014 0.0011 27.405 2.595 4.000 0.670 2.680 9.360 10.720 1.145 0.014 0.0011 27.940 2.606 4.000 0.680 2.720 9.440 10.880 1.153 0.014 0.0011 28.476 2.617 4.000 0.690 2.760 9.520 11.040 1.160 0.014 0.0011 29.014 2.628 4.000 0.700 2.800 9.600 11.200 1.167 0.014 0.0011 29.553 2.639 4.000 0

37、.710 2.840 9.680 11.360 1.174 0.014 0.0011 30.093 2.649 4.000 0.720 2.880 9.760 11.520 1.180 0.014 0.0011 30.634 2.659 4.000 0.730 2.920 9.840 11.680 1.187 0.014 0.0011 31.176 2.669 4.000 0.740 2.960 9.920 11.840 1.194 0.014 0.0011 31.720 2.679 4.000 0.750 3.000 10.000 12.000 1.200 0.014 0.0011 32.2

38、64 2.689 4.000 0.760 3.040 10.080 12.160 1.206 0.014 0.0011 32.810 2.698 4.000 0.770 3.080 10.160 12.320 1.213 0.014 0.0011 33.356 2.707 4.000 0.780 3.120 10.240 12.480 1.219 0.014 0.0011 33.903 2.717 4.000 0.790 3.160 10.320 12.640 1.225 0.014 0.0011 34.452 2.726 4.000 0.800 3.200 10.400 12.800 1.2

39、31 0.014 0.0011 35.001 2.734 可得：h/b=0.74時，,q算=31.720，接近設計流量，h=2.96，v=2.679m/s。3.3水頭損失計算渡槽槽身水面與上下游渠道水面銜接的設計包括進口水面的降落,槽身水面降落和出口水面回升三個部分(如圖3.1)（1）進口水面降落進口水面降落的水流現象與淹沒寬頂堰流相近似,工程上常用寬頂堰公式計算進口水面的降落值z，即式中： 上游渠道斷面平均流速，單位； 進口局部水頭損失系數，八字翼墻取0.2； 重力加速度，。 （2）槽身水面降落槽身段水流為均勻流,故水面降落等于底坡降落:式中： 渡槽槽身段長度，初定為90m則槽內水面坡降為：

40、（3）出口水面回升出口水流仍有水頭損失,但是由于出口處流速較槽身內的流速為小,部分動能轉化為位能,因此渡槽出口處的水面比槽身末端的水面要高,水面產生回現象。根據水電部原北京勘測設計院的試驗資料，渡槽出口水面回升值z2與進口水面降落值z有關，一般取：綜上，水流經過渡槽時總水頭損失為該總水面降落值近似等于允許水頭損失值，符合要求。故選定渡槽寬度b=4m,設計流量時水深為3.2m。3.4渡槽進出口底部高程為了適應進出口水流流態變化，渡槽進口底部應抬高，出口底部應降低。進口槽底抬高： 下游水位高程： 下游水面深度： 出口槽底降低： 渡槽進口底部高程： 渡槽出口底部高程： 3.5槽頂超高第四章 槽身結構

41、計算4.1槽身尺寸的擬定圖4.1渡槽橫剖面基本尺寸（cm）（1）渡槽的側墻通常做為縱梁考慮，做成側墻底緣低于底板低面，以便于減小底板拉力，有利于防止底版開裂。為了改善側墻和底板墻交接處的應力狀態，在其二著交接處加設貼角，其傾角一般為，長一般為2030cm，本設計取傾角為45度。側墻承受水壓力后，將產生側向扭矩及位移。因此，側墻在設計中除考慮其強度外，還應考慮其側向穩定，一般常以側墻厚度t與側墻高h的比值t/h作為衡量指標，一般經驗是對于有拉桿的矩形槽t/h=1/121/16，常用厚度應為1530cm，本設計取t=20cm,總高400cm。（2）橫拉桿對于無通航要求的渡槽還需設拉桿，拉桿截面尺寸

42、一般為1225cm，本設計取20×20cm，長度為36cm間距為2m。（3）人行道板：寬取100cm，厚取10cm。其他具體尺寸詳見（圖4.1）。4.2 槽身的穩定驗算渡槽運用時，在自重及外力（如水壓力、土壓力、風壓力以及一些其它的力）作用下，其穩定可能受到破壞，從而影響渡槽的正常工作，甚至失事。例如在風壓作用下，可能沿其支撐頂部表面發生滑動或傾覆。渡槽的工作情況是不斷變化的，在槽中無水受風壓的工況下最易出現穩定問題，故本設計要對這種情況進行穩定驗算。4.2.1 計算簡圖槽身斷面計算簡圖如（圖4.2）所示，支承簡化成簡支梁形式。圖4.2 槽身穩定計算簡圖 (cm)4.2.2 荷載計算

43、取計算工況為槽內無水受風壓，長度取半(1) 槽身自重 n槽身橫截面積 s=2.72m2。n=2.72×25 =68(2) 風壓力 p計算公式為式中： 風載體型系數，與建筑物體型、尺度等有關，槽身為矩形斷面時， 取（空槽取小值，滿槽水取大值）本設計；風壓高度變化系數，本設計取； 基本風壓(kn/米)。當地如果沒有風速資料,則可參照工業與民用建筑結構荷載規范(tj9-74)中全國基本風壓分布圖上的等壓線進行插值酌定=；則=4.2.3抗滑穩定驗算穩定分析，作用于渡槽上的力盡管其類型、方向、大小各不相同，但根據它們在槽身沿支承結構頂端發生水平滑動時所起的作用看，可以歸納為兩大類：一類是促使槽

44、身滑動的力，如水平方向風壓力、動水壓力等，稱為滑動力；另一類是維持槽身穩定、阻止渡槽滑動的力，主要是在鉛直方向荷載作用下，槽身底部與支承結構頂端之間產生的摩擦力，稱之為阻滑力。槽身是否會產生沿其支承結構頂端發生水平滑動，主要取決于這兩種力的比值，這個比值反映了渡槽的水平抗滑穩定性，我們稱之為穩定安全系數=式中：所有鉛直方向作用力的總和（kn）；所有水平方向作用力的總和（kn），本設計中等于半跨槽身風壓總和，f摩擦系數，與兩接觸面物體的材料性質及它們的表面粗糙程度有關，支座與支承都為鋼板時取鋼對鋼的摩擦系數f =0.35>所以滿足抗滑穩定性要求。4.2.4抗傾覆穩定驗算（1）槽身受風壓作用

45、可能發生傾覆，抗傾覆穩定性驗算的目的是驗算槽身空水受壓作用下是否會繞背風面支承點發生傾覆，抗傾覆穩定的不利條件與抗滑穩定的不利條件是一致的，所以抗傾覆穩定性驗算的計算條件及荷載組合與抗滑穩定性驗算相同。（2） 抗傾覆穩定安全系數按下式計算：式中：鉛直力到槽身支承點的距離；基底面承受的鉛直力總和；水平力的總和；水平力到槽身支承點的距離。在此：=2.4 ，=3.1 >所以滿足抗傾覆穩定性要求。4.3槽身橫向計算建筑物等級為4級，采用dl/75057-2009規范標準。結構重要性能系數，本設計結構安全級別為級，取0.9；設計狀況系數，取1；分別為永久荷載、可變荷載系數，取1.05，一般可變荷載

46、取1.2，可控可變荷載取1.1；結構重要系數，取1.2。矩形槽身分為無拉桿矩形槽和有拉桿矩形槽，本設計采用第二者為有拉桿矩形槽，計算簡圖如下：圖4.3槽身橫向計算簡圖4.3.1人行道板計算圖4.4人行道板示意圖（cm）板間接縫取2cm。（1）跨度凈跨度 計算跨度 取（2）荷載人行道板自重 人群荷載 施工荷載 施工期人行道板荷載 試用期人行道板荷載 取較大值 板跨中彎矩設計值 （3）配筋計算圖4.5 人行道板計算簡圖砼級別為c25： ；級鋼筋hrb335：；相對界限受壓區計算高度，取 ；系數，在sl 191-2008規范中，。二類環境：取混凝土保護層厚度c=25mm；估計鋼筋直徑d=10mm。因

47、此選配58，分布筋選用 。具體配筋見附圖。4.3.2側墻計算（1）內力計算計算簡圖前面已列出，h=3.5m，l=2.1m。計算時,其結構為一次超靜定結構，不計軸力及剪力對變位的影響，用力法求解贅余力x1（即均勻化拉桿的拉力），可由下列公式計算：以上各式中,結構的形常數為：上列諸式中： 分別表示水和混泥土的重度；分別表示底板和側墻的厚度，均為0.2m。=2.75 得 （2）配筋計算取一計算截面，且設其離拉桿中心線距離為y，計算該截面的彎矩為：由微積分計算當彎矩最大時 此時 底端彎矩為：取單位長度的側墻進行配筋計算： 滿足，所以按單筋截面設計。因此選配914，分布筋選用 具體配筋見附圖。因為，鋼筋

48、可排成一排。4.3.3底板計算(1) 內力計算(2) 配筋計算故屬于大偏心先設，對于hpb335鋼筋，取按公式：計算受壓鋼筋：按構造要求配，考慮底板鋼筋應與側墻相協調：選配410按公式： 計算受拉鋼筋：選配5284.3.4橫拉桿計算（1）拉桿軸力n計算對于拉桿所受的軸力為壓應力，計算公式為：式中s表示拉桿之間的距離在此s=2 m。則 （2）配筋計算在此處應按普通捆筋柱計算，計算公式如下：式中： a拉桿截面面積，a=200200=40000mm2； 鋼筋混泥土軸心受壓構件的穩定系數，取0.95。所以無須配筋就能滿足，但還是配 48。4.3.5槽身抗裂驗算（1）側墻抗裂驗算 資料c25砼的彈性模量

49、：；鋼筋的彈性模量：；砼的軸心抗拉強度標準值：；，；截面抵抗矩系數，對修正，因為修正系數：故取的修正系數為1.1，所以。 計算、換算截面重心軸至受壓邊緣的距離換算截面對其重心軸的慣性矩 驗算抗裂對于荷載長期組合：砼拉力限制系數：滿足要求。（2）底板的抗裂驗算 資料 ，的修正系數，故取的修正系數為1.1，。 計算、 = 驗算抗裂對于荷載長期組合：砼拉力限制系數：滿足要求。4.3.6槽身的裂縫開展寬度驗算（1）側墻的裂縫開展寬度驗算 資料考慮構件受力特征和荷載長期作用的綜合影響系數，對于受彎構件，取；鋼筋直徑，不同直徑時，d用換算，u為縱向受拉鋼筋截面總周長；最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區邊緣的距離；縱向受拉鋼筋的有效配筋率，當小于0.03時，取0.03；有效受拉混凝土的截面面積，對于受彎構件，其中a為重心至截面受拉邊緣的距離，b為矩形截面寬度；受拉區縱向鋼筋的截面面積；按荷載標準值計算的構件縱向受拉鋼筋應力。 裂縫開展寬度驗算，取滿足要求。（2）底板的裂縫開展寬度驗算 資料二類環境，。 裂縫開展寬度驗算，取滿足要求。4.