渡槽毕业设计

河北工程大学毕业设计摘 要南水北调中线工程京石段应急供水工程左岸排水建筑物是总干渠的重要组成部分，亦是解决左岸洪、涝水山路的关键工程，直接影响总干渠的安全通水。全长227.391km，该段共布置左岸排水建筑物105座，其中渡槽23座。曲庄沟渡槽是其中较大的左岸排水渡槽之一，渡槽设计流量26.5 m/s，校核流量32 m/s。曲庄沟渡槽为跨越式建筑物，采用矩形渡槽支墩结构，按级建筑物考虑。设计地震烈度为7。不考虑交通要求，只需设置人行道板；无通航要求。槽身长90m，进口渐变段16.68m，出口渐变段27.80m，渡槽进口底部高程79.52m，出口底部高程79.42m。渡槽槽身净宽4.4m，水面宽4.0m，侧墙厚，底板厚0.2m， 人行道板宽度为。本设计对渡槽进行了认真的方案比选和详细的尺寸设计，并针对设计要求进行了安全校核，保证建筑物的安全运行。关键词：南水北调、渡槽、建筑物。河北工程大学毕业设计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 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 design 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. 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 aqueduct 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 录第一章 工程概况及基本资料11.1南水北调中线工程简介11.2工程概况11.3设计资料与数据21.3.1地质资料21.3.2采用系数21.3.3渡槽进出口挡土墙稳定计算基本资料21.3.4混凝土强度等级21.3.5水力计算设计资料3第二章 渡槽选型与布置42.1 渡槽位置的选择42.2 槽身断面形式的选择42.3 槽身支撑结构形式的选择52.4 接缝构造6第三章 水力计算73.1渠道水力计算83.2渡槽水力计算93.2.1按设计流量93.2.2按加大流量103.3水头损失计算103.4渡槽进出口底部高程113.5槽顶超高11第四章 槽身结构计算124.1槽身尺寸的拟定124.2 槽身的稳定验算134.2.1 计算简图134.2.2 荷载计算134.2.3抗滑稳定验算144.2.4抗倾覆稳定验算144.3槽身横向计算154.3.1人行道板计算164.3.2侧墙计算184.3.3底板计算194.3.4横拉杆计算214.3.5槽身抗裂验算214.3.6槽身的裂缝开展宽度验算234.4渡槽纵向计算244.4.1 荷载、内力计算254.4.2 槽身的纵向配筋计算264.4.3斜截面的抗剪计算274.4.4槽身纵向抗裂验算284.4.5槽身纵向裂缝开展宽度验算294.4.6槽身纵向挠度验算294.5槽身的吊装验算314.5.1吊装内力计算314.5.2 吊装配筋验算32第五章 支撑结构设计335.1槽台的设计335.1.1槽台型式与尺寸的确定335.1.2槽台的结构计算335.2槽墩的设计365.2.1 基本尺寸的确定365.2.2 应力计算375.2.3基础应力验算385.2.4墩顶应力验算405.2.5墩底应力验算42第六章 细部构造设计456.1伸缩缝与止水456.2 支座466.3 两岸连接46第七章 工程量计算47谢 辞49第一章 工程概况及基本资料1.1南水北调中线工程简介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。近几年来，由于北方地区持续干旱，北京市的水资源严重短缺，直接影响到首都的经济发展和社会秩序稳定。在分析北京市缺水状况和河北省可供水条件的基础上，国家决定南水北调中线工程总干渠石家庄以北渠段先期开工，从太行山区总干渠以西的岗南、黄壁庄、王快和西大洋4座大型水库经中线工程总干渠河北、北京渠段向北京市应急供水（简称“京石段应急供水工程”）。南水北调中线京石段应急供水工程河北省渠段自石家庄市西郊古运河枢纽至冀京界，途经石家庄市的正定、新乐；保定市的曲阳、定州、唐县、顺平、满城、徐水、易县、涞水、涿州等市县。渠段长225.510公里，其中渠道长198.419公里，建筑物总长27.091公里，各类建筑物共计314座。1.2工程概况南水北调中线工程京石段应急供水工程左岸排水建筑物是总干渠的重要组成部分，亦是解决左岸洪、涝水山路的关键工程，直接影响总干渠的安全通水。全长227.391km，该段共布置左岸排水建筑物105座，其中渡槽23座。曲庄沟渡槽是其中较大的左岸排水渡槽之一，渡槽设计流量26.5 m3/s，校核流量32 m3/s。1.3设计资料与数据1.3.1地质资料曲庄沟排水渡槽地质属黄土状壤土和片麻岩双层结构类型。（1）地质结构建筑物场区地层岩性从上到下为粗砾，黄土状壤土，中砂，砾石，片麻岩。地基为全风化黑云片麻岩岩层。（2）土岩物理力学性质全风化黑云片麻岩承载力建议值600kpa。（3）工程地质条件及评价本区地震基本烈度为度，渡槽基础建议采用桩基，施工开挖时竟注意排水问题。1.3.2采用系数（1）进口渐变段损失系数0.2（2）出口渐变段损失系数0.5（3）渡槽槽身糙率0.014（4）天然河沟糙率为0.0331.3.3渡槽进出口挡土墙稳定计算基本资料挡土墙采用重力式混凝土挡土墙，结构尺寸见计算图，挡土墙墙后回填土为黄土性壤土，回填土的力学性质见下表，工程地质评价表明本段工程所在土层不受地下水影响。（1）地震裂度 （2）进口段挡土墙墙后回填土物理指标表名称容重内聚力c摩檫角 孔隙比含水率 地基承载力饱和容重单位KN/kpa度%kpaKN/数值17172821.318020（3）出口段挡土墙墙后回填土基本物理指标表名称容重内聚力c摩檫角 孔隙比含水率 地基承载力饱和容重单位KN/kpa度%kpaKN/数值164171706611891501941.3.4混凝土强度等级混凝土抗冻标号为F200，混凝土抗渗标号为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）槽墩墩台及渐变段：C20（5）渡槽连接段：C301.3.5水力计算设计资料（1）河道指标根据水力计算和调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边坡系数：1:1底宽：3.5m纵坡：1/900。（2）渡槽指标槽身长：90m设计流量: 26.5m3/s加大流量: 32m3/s渡槽进口底高程: 90.105m渡槽出口底高程：89.203m建筑物等级4级钢筋：槽身及刚架受力筋 HRB335；分布筋、箍筋、基础钢筋 HPB235荷载：钢筋混凝土重力密度 25KN/m3人行道人群荷载 2.5KN/m2栏杆重 1.5KN/m2第二章 渡槽选型与布置2.1 渡槽位置的选择渡槽位置的选择包括轴线位置及槽身起点位置的选择。对于地形条件复杂，长度大，工程量大的工程，应通过方案比较确定其位置。主要考虑以下几个方面：（1）应尽量选在地形有利，地质条件良好的地方，以便于缩短槽身长度，降低支撑结构高度和基础工程量。（2）渡槽进出口渠道与槽身的连接在平面上应争取成一条直线，不可急剧转弯，以使水流平顺。（3）跨越河流是，轴线与河道水流方向应尽量正交，槽址应选在河道顺直，岸坡稳定处。（4）跨越河流的渡槽，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，以免凹岸和基础冲刷。（5）应便于进出口建筑物的布置，进出口争取落在挖方渠道上，尽量不建在高填方渠道上。应保证泄水闸有顺畅的泄水出路，以防冲刷。（6）渡槽发生事故需停水检修，或为了上游分水等目的，常在出进口段或进口前渠道的适宜位置设置节制闸，以便于泄水闸联合运用，使渠水进入溪谷或河道。2.2 槽身断面形式的选择槽身断面有矩形、U型（半圆型上加直墙）、多侧墙等（如图2.1）。一般常用矩形断面和U型断面，故将两种断面形式做以下比较论证。图2.1 槽身断面的型式大流量的钢筋混凝土梁式渡槽槽身多采用矩形断面，对与中小流量也常采用中小型流量的多设拉杆，间距为2米左右。有通航要求时不设拉杆，侧墙做成变厚的。矩形槽身施工方便，耐久性、抗冻性好，结构简单特别时适用于有通航要求的中型渡槽。U形槽身断面为半圆加直段，槽顶一般设拉杆，槽壁顶端常加大以增加刚度，多采用钢筋混凝土或钢丝网水泥结构，与矩形槽身相比有水力条件好、纵向刚度大，省钢材等优点，但抗冻性差、不耐久，施工工艺要求高，如果施工质量不高，容易引起表面剥落、钢丝网锈蚀、甚至有漏水现象产生。综上所述根据所给资料结合许营地段的实际情况本设计槽身断面采用矩形断面。2.3 槽身支撑结构形式的选择槽身的纵向支承形式常用的有墩式支承、排架式支承和拱式支承三种类型。拱式支承常用于大跨度离地面高度不大的槽身，拱式支承虽受力情况好，但是其墩台对地基的沉降要求高、施工质量要求高难度大。根据许营段的地形情况本设计不采用拱式支承，在主河漕部分由于有过水要求采用墩式支承，滩地部分采用排架支承。墩式支承分为重力墩和空心重力墩两种类型，重力墩节省钢材，墩身强度以及纵向稳定性易满足要求，但由于其自重过大，特别式墩身较高并承受竖向荷载与水平荷载时，要求地基有较大的承载力，故其多用于墩身高度不太大而地基承载力较高的岩基和较好的土基上。空心重力墩的外形轮廓尺寸和墩帽构造于实体重力墩基本相同，水平截面有圆矩形、双工字行和矩形三种型式（如图2.2）。图2.2 空心墩的截面形式圆矩形水流条件较好，外形美观，另外由于做成空心而节省了材料，减轻了自重和作用于地基上的荷载，空心重力墩比实体重力墩的抗弯刚度大，可以改善自身的受力条件。双工字形施工方便，对y轴的惯性矩大，故边缘应力较小，但水流条件差，动水压力大。矩形墩施工最方便，截面惯性矩也较大，水流条件处于前二者之间，适用于河水不深的滩地和两岸无水的槽墩。鉴于以上所述本设计排架是钢筋混凝土结构，其自重轻地基应力较之墩容易得到满足，排架有单排架、双排架和A字形排架三种形式（如图2.3）。（a） (b) (c)图2.3 槽架型式(a)单排架 (b)双排架 (c)A型排架单排架体积小，重量轻，现场浇筑和预制吊装都方便，在渡槽工程中应用十分广泛。双排架是由两个单排架，中间以横梁连接而成，属空间结构受力较复杂。A字形排架是两片单排架的脚放宽，顶端连在一起而成的，其稳定性好，适应高度较大，但造价较高，施工较复杂。鉴于以上所述，根据曲庄沟段的地质地形条件本设计采用圆矩形空心墩式支撑。2.4 接缝构造为适应槽身因温度变化引起的伸缩变形缝和允许的沉降位移，应在槽身与进出口建筑物之间及各节槽身之间用变形缝分开，缝宽35cm。变形缝必须用既能适应变形又能防止渗漏的柔性止水封堵。常见的有沥青止水、橡皮压板式止水、粘合式止水或套环填料式止水等。本设计采用粘合式止水，这种止水是用环氧树脂等粘合剂将橡皮粘贴在混凝土上，施工简单，止水效果好。第三章 水力计算由于渠道大多在一定长度内具有相同的流量、底坡、断面尺寸及相近的渠槽糙率，渠内符合明渠均匀流条件，故渠道横断面尺寸采用明渠均匀流公式来确定，即 式中：渡槽的过水流量 (m3/s)； 渡槽过水断面面积 (m2)； 谢齐系数，常用曼宁公式：； 糙率系数，钢筋混凝土槽身可取，浆砌块石槽身，根据具体情况而定，本设计n取0.014； 水力半径(m)； 渡槽纵坡，本设计；槽身断面高宽比H/B影响槽身结构的纵向受力、横向稳定及进出口水流条件。对于梁式渡槽槽身起纵梁作用，采用较大的高宽比，可提高其纵向刚度，减小梁内应力和跨中挠度，对受力有利，但槽身高度大，侧面受风面积大，横向风载大，对槽身横向稳定不利，且槽身高度大，侧面受风面积大，对槽身横向稳定不利；而高宽较小且槽底纵坡较大时，槽内水深小，为满足设计流量水面衔接进口处槽底抬高较大，此时，当渠道通过小流量时，渡槽进口常会出现较大的壅水现象，而当通过大流量时，槽前上游渠道又可能产生较长的降水段，使渠道遭受冲刷。合理的高宽比一般应通过方案比较确定，初拟时一般可取经验值，矩形断面多采用0.60.8。进出口段的连接应力求水流衔接良好，平顺的流入流出，下游渠道不发生冲刷，水头损失小，本设计采用八字翼墙使渠道与渡槽连接。3.1渠道水力计算由给定资料假设渠道底宽B=4m，i=1/3000。试算过程及结果如表3.1所示：试算表3.1mBB/HH边坡l湿周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 9.399 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 1.189 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 0.014 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 0.0003 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 65.200 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 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时,Q算=27.01m3/s,接近设计流量，H1=3.78,v0=1.565。3.2渡槽水力计算3.2.1按设计流量由给定资料假设渡槽底宽B=4m，i=1/900。试算过程及结果如表3.2所示：试算表3.2BH/BH湿周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 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 9.280 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 0.014 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 0.710 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 32.264 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 0.790 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时，,Q算=26.871，接近设计流量，H=2.6，v=2.584m/s。3.2.2按加大流量试算表3.3BH/BH湿周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 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 9.280 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 0.014 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 0.710 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 32.264 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 0.790 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=0.74时，,Q算=31.720，接近设计流量，H=2.96，v=2.679m/s。3.3水头损失计算渡槽槽身水面与上下游渠道水面衔接的设计包括进口水面的降落,槽身水面降落和出口水面回升三个部分(如图3.1)（1）进口水面降落进口水面降落的水流现象与淹没宽顶堰流相近似,工程上常用宽顶堰公式计算进口水面的降落值Z，即式中： 上游渠道断面平均流速，单位； 进口局部水头损失系数，八字翼墙取0.2； 重力加速度，。 （2）槽身水面降落槽身段水流为均匀流,故水面降落等于底坡降落:式中： 渡槽槽身段长度，初定为90m则槽内水面坡降为：（3）出口水面回升出口水流仍有水头损失,但是由于出口处流速较槽身内的流速为小,部分动能转化为位能,因此渡槽出口处的水面比槽身末端的水面要高,水面产生回现象。根据水电部原北京勘测设计院的试验资料，渡槽出口水面回升值Z2与进口水面降落值Z有关，一般取：综上，水流经过渡槽时总水头损失为该总水面降落值近似等于允许水头损失值，符合要求。故选定渡槽宽度B=4m,设计流量时水深为3.2m。3.4渡槽进出口底部高程为了适应进出口水流流态变化，渡槽进口底部应抬高，出口底部应降低。进口槽底抬高： 下游水位高程： 下游水面深度： 出口槽底降低： 渡槽进口底部高程： 渡槽出口底部高程： 3.5槽顶超高第四章 槽身结构计算4.1槽身尺寸的拟定图4.1渡槽横剖面基本尺寸（cm）（1）渡槽的侧墙通常做为纵梁考虑，做成侧墙底缘低于底板低面，以便于减小底板拉力，有利于防止底版开裂。为了改善侧墙和底板墙交接处的应力状态，在其二着交接处加设贴角，其倾角一般为，长一般为2030cm，本设计取倾角为45度。侧墙承受水压力后，将产生侧向扭矩及位移。因此，侧墙在设计中除考虑其强度外，还应考虑其侧向稳定，一般常以侧墙厚度t与侧墙高H的比值t/H作为衡量指标，一般经验是对于有拉杆的矩形槽t/H=1/121/16，常用厚度应为1530cm，本设计取t=20cm,总高400cm。（2）横拉杆对于无通航要求的渡槽还需设拉杆，拉杆截面尺寸一般为1225cm，本设计取2020cm，长度为36cm间距为2m。（3）人行道板：宽取100cm，厚取10cm。其他具体尺寸详见（图4.1）。4.2 槽身的稳定验算渡槽运用时，在自重及外力（如水压力、土压力、风压力以及一些其它的力）作用下，其稳定可能受到破坏，从而影响渡槽的正常工作，甚至失事。例如在风压作用下，可能沿其支撑顶部表面发生滑动或倾覆。渡槽的工作情况是不断变化的，在槽中无水受风压的工况下最易出现稳定问题，故本设计要对这种情况进行稳定验算。4.2.1 计算简图槽身断面计算简图如（图4.2）所示，支承简化成简支梁形式。图4.2 槽身稳定计算简图 (cm)4.2.2 荷载计算取计算工况为槽内无水受风压，长度取半(1) 槽身自重 N槽身横截面积 S=2.72m2。N=2.7225 =68(2) 风压力 P计算公式为式中： 风载体型系数，与建筑物体型、尺度等有关，槽身为矩形断面时， 取（空槽取小值，满槽水取大值）本设计；风压高度变化系数，本设计取； 基本风压(KN/米)。当地如果没有风速资料,则可参照工业与民用建筑结构荷载规范(TJ9-74)中全国基本风压分布图上的等压线进行插值酌定=；则=4.2.3抗滑稳定验算稳定分析，作用于渡槽上的力尽管其类型、方向、大小各不相同，但根据它们在槽身沿支承结构顶端发生水平滑动时所起的作用看，可以归纳为两大类：一类是促使槽身滑动的力，如水平方向风压力、动水压力等，称为滑动力；另一类是维持槽身稳定、阻止渡槽滑动的力，主要是在铅直方向荷载作用下，槽身底部与支承结构顶端之间产生的摩擦力，称之为阻滑力。槽身是否会产生沿其支承结构顶端发生水平滑动，主要取决于这两种力的比值，这个比值反映了渡槽的水平抗滑稳定性，我们称之为稳定安全系数=式中：所有铅直方向作用力的总和（KN）；所有水平方向作用力的总和（KN），本设计中等于半跨槽身风压总和，f摩擦系数，与两接触面物体的材料性质及它们的表面粗糙程度有关，支座与支承都为钢板时取钢对钢的摩擦系数f =0.35所以满足抗滑稳定性要求。4.2.4抗倾覆稳定验算（1）槽身受风压作用可能发生倾覆，抗倾覆稳定性验算的目的是验算槽身空水受压作用下是否会绕背风面支承点发生倾覆，抗倾覆稳定的不利条件与抗滑稳定的不利条件是一致的，所以抗倾覆稳定性验算的计算条件及荷载组合与抗滑稳定性验算相同。（2） 抗倾覆稳定安全系数按下式计算：式中：铅直力到槽身支承点的距离；基底面承受的铅直力总和；水平力的总和；水平力到槽身支承点的距离。在此：=2.4 ，=3.1 所以满足抗倾覆稳定性要求。4.3槽身横向计算建筑物等级为4级，采用DL/75057-2009规范标准。结构重要性能系数，本设计结构安全级别为级，取0.9；设计状况系数，取1；分别为永久荷载、可变荷载系数，取1.05，一般可变荷载取1.2，可控可变荷载取1.1；结构重要系数，取1.2。矩形槽身分为无拉杆矩形槽和有拉杆矩形槽，本设计采用第二者为有拉杆矩形槽，计算简图如下：图4.3槽身横向计算简图4.3.1人行道板计算图4.4人行道板示意图（cm）板间接缝取2cm。（1）跨度净跨度 计算跨度 取（2）荷载人行道板自重 人群荷载 施工荷载 施工期人行道板荷载 试用期人行道板荷载 取较大值 板跨中弯矩设计值 （3）配筋计算图4.5 人行道板计算简图砼级别为C25： ；级钢筋HRB335：；相对界限受压区计算高度，取 ；系数，在SL 191-2008规范中，。二类环境：取混凝土保护层厚度c=25mm；估计钢筋直径d=10mm。因此选配58，分布筋选用 。具体配筋见附图。4.3.2侧墙计算（1）内力计算计算简图前面已列出，h=3.5m，l=2.1m。计算时,其结构为一次超静定结构，不计轴力及剪力对变位的影响，用力法求解赘余力X1（即均匀化拉杆的拉力），可由下列公式计算：以上各式中,结构的形常数为：上列诸式中： 分别表示水和混泥土的重度；分别表示底板和侧墙的厚度，均为0.2m。=2.75 得 （2）配筋计算取一计算截面，且设其离拉杆中心线距离为y，计算该截面的弯矩为：由微积分计算当弯矩最大时 此时 底端弯矩为：取单位长度的侧墙进行配筋计算： 满足，所以按单筋截面设计。因此选配914，分布筋选用 具体配筋见附图。因为，钢筋可排成一排。4.3.3底板计算(1) 内力计算(2) 配筋计算故属于大偏心先设，对于HPB335钢筋，取按公式：计算受压钢筋：按构造要求配，考虑底板钢筋应与侧墙相协调：选配410按公式： 计算受拉钢筋：选配5284.3.4横拉杆计算（1）拉杆轴力N计算对于拉杆所受的轴力为压应力，计算公式为：式中S表示拉杆之间的距离在此S=2 m。则 （2）配筋计算在此处应按普通捆筋柱计算，计算公式如下：式中： A拉杆截面面积，A=200200=40000mm2； 钢筋混泥土轴心受压构件的稳定系数，取0.95。所以无须配筋就能满足，但还是配 48。4.3.5槽身抗裂验算（1）侧墙抗裂验算 资料C25砼的弹性模量：；钢筋的弹性模量：；砼的轴心抗拉强度标准值：；，；截面抵抗矩系数，对修正，因为修正系数：故取的修正系数为1.1，所以。 计算、换算截面重心轴至受压边缘的距离换算截面对其重心轴的惯性矩 验算抗裂对于荷载长期组合：砼拉力限制系数：满足要求。（2）底板的抗裂验算 资料 ，的修正系数，故取的修正系数为1.1，。 计算、 = 验算抗裂对于荷载长期组合：砼拉力限制系数：满足要求。4.3.6槽身的裂缝开展宽度验算（1）侧墙的裂缝开展宽度验算 资料考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数，对于受弯构件，取；钢筋直径，不同直径时，d用换算，u为纵向受拉钢筋截面总周长；最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离；纵向受拉钢筋的有效配筋率，当小于0.03时，取0.03；有效受拉混凝土的截面面积，对于受弯构件，其中a为重心至截面受拉边缘的距离，b为矩形截面宽度；受拉区纵向钢筋的截面面积；按荷载标准值计算的构件纵向受拉钢筋应力。 裂缝开展宽度验算，取满足要求。（2）底板的裂缝开展宽度验算 资料二类环境，。 裂缝开展宽度验算，取满足要求。4.4渡槽纵向计算在实际工程中，渡槽纵向可近似按梁的理论计算，矩形槽身截面可化为工字形截面梁，槽身侧墙为工字梁的腹板，侧墙厚度之和即为腹板厚度，侧墙顶端加大部分和人行道板构成工字梁的上翼缘，槽身底板构成工字梁的下翼缘，如图4.6所示，翼缘的计算宽度按规范规定取用。纵向计算中的荷载一般按匀布荷载q考虑，包括槽身重（拉杆重等小量集中荷载也换算为匀布的），槽中水重及人群荷载等，并按满槽水情况设计。图4.6 槽身等效截面示意图(mm)4.4.1 荷载、内力计算（1）纵向结构内力分析：渡槽纵向结构内力是按梁的理论计算，根据纵向支承情况计算其弯矩和剪力。纵向计算荷载组合：设计条件：槽身自重+水重（设计水位）+人群荷载重校核条件：槽身自重+水重（加大流量水位）+人群荷重（2）按加大流量情况下，进行内力计算：自重： 水重： 人群荷载： （3）计算跨度：简支板、梁的计算跨度可取下列各值的较小值，如图4.7：空心板和简支梁：或；式中：板或梁的净跨度；板或梁的支承长度；取以上较小者 图4.5 槽身纵向计算简图(cm)（4）内力计算：跨中弯矩设计值：式中结构重要性系数，正常运行期为持久状况，所以设计状况系数荷载分项系数：活荷载，永久荷载，可控制荷载。跨中弯矩： 支座处剪力：4.4.2 槽身的纵向配筋计算按“T”形梁计算配筋：T型梁的计算，按中和轴所在位置不同可分为两种情况：第一种情况，中和轴位于翼缘内，即受压区高度，受压区为矩形；第二种情况，中和轴位于梁肋内，即受压区高度，受压区为T型。鉴别 T型梁属于第一种情况还是第二种情况，可按下列办法进行：因为中和轴刚好通过翼缘下边缘（即）时，为两种情况的分界，所以当：时属于第一种情况，反之属于第二种情况，即：其中：估计为双层钢筋，取,所以 ，属于第一种情况的T形梁（），按宽度为的矩形梁计算。受压钢筋主要放在侧墙底部的占受力钢筋面积的75%左右，其余25%放在底板部位：侧墙底部 ，选配818；底板 ，选配514实配：，具体配筋图详见附图。4.4.3斜截面的抗剪计算（1）“T”型截面尺寸校核截面有效高度：截面的腹板高度：支座边缘截面剪力设计值： ,所以其截面应满足：故截面尺寸满足抗剪要求（2）抗剪腹筋计算因此不需要斜截面抗剪配筋计算，仅按构造配置腹筋，选配8200，具体配筋图详见附图。4.4.4槽身纵向抗裂验算按“工”字型进行纵向抗裂验算(1) 基本数据，。(2) 计算，截面重心至受压边缘的距离及截面对其重心轴的惯性矩，换算截面积，对受拉边缘的弹性抗抵矩 查表得，考虑截面影响，对值进行修正得：，公式中指出当时，应取计算。对荷载效应短期组合：混凝土拉应力限制系数，对荷载效应的短期组合，；所以 对荷载效应长期组合：混凝土拉应力限制系数，对荷载效应的短期组合，；所以 综合长期短期计算结果，均满足抗裂要求。4.4.5槽身纵向裂缝开展宽度验算，取4.4.6槽身纵向挠度验算（1）受弯构件的短期刚度对于出现裂缝的T形及工形截面受弯构件的短期刚度，计算公式为： 式中 出现裂缝的钢筋混凝土受弯构件的短期刚度；纵向受拉钢筋的配筋率，；受压翼缘面积与腹板有效面积的比值，由于，故；受拉翼缘面积与腹板有效面积的比值，将以上数据代入上式得受弯构件的短期刚度：（2）受弯构件的长期刚度式中 短期刚度，；分别由荷载标准值按荷载效应的短期组合及长期组合计算的弯矩值，；考虑荷载在长期作用下对绕度增大的影响系数。根据国内外对受弯构件长期挠度观测结果， 值可按下式计算：式中 分别为受压钢筋和受拉钢筋的配筋率，。所以，由于受拉区有翼缘，取将以上各值带入上式可得由材料力学可知，对于均质弹性材料梁，计算挠度公式为式中 与荷载形式、支承条件有关的系数，计算均布荷载单跨简支梁的跨中挠度时取； 梁的计算跨度；截面抗弯刚度。计算钢筋混凝土梁时，用抗弯刚度代替，即对于荷载效应短期组合对于荷载效应长期组合综合长、短期计算结果，满足挠度验算要求。4.5槽身的吊装验算预制装配式槽身可采用两根钢索