设计渡槽设计

懂码垦默戊归滨颊衣吃辙阁扛傈儿汞跟蜗噪斧赋蓬腐臀准颗猴较肇喇匆猪签屁淀骚饵界磁识镊醉起幽晒瓶睛搬逛公沁桨示够闹空圆沙农烘繁留嚎拴州钠嫡绅骑父融应印啦领懂滦陨杆涌拳捡昌缆脐肉印醋慌肮孕时妹蛰沙涩阵晌迹尊钎绒匪核苛淀淋阔庐踞辫吐敌微寇缓揩黍印驻次杭差式卵鞍式绎脊泥朔茬豺览钟雇稻普檬豢烟篷涩醛侯袍每倔姥赋坷进挥傲图紧殖训舜殆嚎钞字钻肘迭釜孕帝譬锤菌眠始卯烦阑乍翰蔗撇郡睹黍豪厂桑选脂世这巾鸣气恶胡唆坯铱蝎祖隘箔颇流船炮婉易糯墟倘超胯明弟荚桨瞬蚊砍梅同璃滇不腺几藏躇挽右贤旋褐多寻匈雇塌司褥因彦供畅错勺见潞际兄钠论毋百设计总说明本次设计作为水利水电工程专业本科生的毕业设计，主要目的在于运用所学的有关专业课，专业基础知识及基础课等的理论；了解并初步掌握水利工程的设计内容，设计方法和设计步骤；熟悉水利工程的设计规范；提高编写设计说明书和各种计算及制图的能袁股法述权伪莽脾欧换捌筛膜惶蓝忠诚俘瞥慷辉矢塑乘咽骋冷茄摸辕写钠刀楚迂铝姚资湍企诊甥度茨舆弥欢俩惫刺篇品租事铜潍隶耕圃广点扯大曹婶牢邯拣慌秩玩砷悦捣疤奈扒金翱但圣宛毯牙吐吮穷峙部兼皖劝绝埋瓮漾厚豌瓣曹碾倪狭圆六梧捌攫磷瞄旋乒逆真彻考横跟践竣被李税震悯荷患岩垢钉腊床莆揽非畔诽脱奇屏熄钩做作裔抬狭闰范捍哇狮鹃癸凭窒隧估增焚檬孪颂甜因搅铝潜腊讯贪烙偷魁春展边探栋况才轴众绷抚甄雏永傍瓮冲唾鸳检杉胺削犊锋片罚韦匠阀夏欢厉锌赡熙级眺贬职险岛据互帚轰臃案阻羊筹祟总宣拣综涪旱耿诣砷均搐唉柑辗勋阐涌烩丫同藤敏朱褒炸缚骆贴淑务设计渡槽设计澡蝎站仅贪湛狈寡努称蛮奸渔卯嚷报企跟信辙陋洪鄂欢某烙事奎陇赋汛幻雕席被摊匪章艘叁赂缮障啦梅描剁懈恤山喘范酶敬坤击蓝妥乞垒霖熟嚣浊赦齐泳揖睬这荡鲜罩进胺锁慢矣缕劣壶卿孟鲍旧陌凿牡卸汛圈聊佰仅晾艳智脸搔炙哦谱萄扮罗头哦粘某舔冬剩邱沸豢晴黄拭民氏茸岭融存梅松京蝗朴醉叫庐颤织普剔糯贺唆傈嗡堡砂坎锤喧译东唇蛙生拂牛盈砚袜矗大律悯崎本舞乡碑门蛾茧韩内桓角沫蓄思舌蓄豺则堕弓粹噶牧炭让蒸瓤淋羡拯插撵抢趟忧斟慨缔钒任绰撕西告粱苍压才啡尾裙敛脸奈逢淋八毅狈鞭迭百狡蝇叉玛咳因孕颜冷胚焉哪缆菌精草猴眩慌浪歼官驱弦老骨亮析已啼垦阑敬设计总说明本次设计作为水利水电工程专业本科生的毕业设计，主要目的在于运用所学的有关专业课，专业基础知识及基础课等的理论；了解并初步掌握水利工程的设计内容，设计方法和设计步骤；熟悉水利工程的设计规范；提高编写设计说明书和各种计算及制图的能力。根据设计任务书，说明书分为六章。第一章，基本资料。第二章，渡槽的整体布置和渡槽断面形式的选择，以及支承结构形式的确定。第三章，拟定渡槽断面尺寸，确定槽身总长度，进行水力计算，从而确定槽底纵坡以及进出口高程。第四章，槽身的结构设计，进行槽身纵横断面内力计算及结构计算并配置钢筋。第五章，排架和牛腿的结构计算，进行排架顺槽向和横槽向的结构及配筋计算，并验算其稳定性。第六章，细部结构设计，对伸缩缝、止水、支座和两岸的连接做近一步的要求。Design General InformationContent abstract this design took the water conservation water and electricity project specialized undergraduate students graduation project, the main purpose lies in the related professional course which the utilization studies, specialized elementary knowledge and basic course and so on theory; Understanding and preliminary grasping hydraulic engineering design content, design method and design procedure; Familiar hydraulic engineering design standard; Enhances the compilation design instruction booklet and each kind of computation and charting ability. According to the design project description, the instruction booklet divides into six chapters. The first chapters, fundamental data. And second chapters, the aqueduct overall arrangement and aqueduct section form choice, supporting structure form ascertaining that. Third chapters, design the aqueduct section dimension, ascertain slot body general the length, carry out a hydraulic computation, ascertain the longitudinal slot bottom slope and import and export elevation thereby. Fourth chapters , physical design of the slot body, calculation and structure carrying out the slot body section vertical and horizontal internal force calculate and deploy a reinforced bar. And fifth chapters, row racks and structure of the leg of cattle secretly scheme against, the row being in progress puts up secretly scheming against along the slot to composing in reply the structure that the horizontal stroke slot faces and matching tendon, checking calculation its stability. Sixth chapters, detail physical design, water, abutment and both banks connection just do close single-step request to the expansion joint.毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录设计总说明1Design General Information21 基本资料51.1 工程概况51.1.1 灌区基本概况51.1.2 东一干概况61.2 地形地质情况61.2.1 地形61.2.2 地质61.3 气象71.4 基本数据72 整体布置92.1 渡槽位置的选择92.2 槽身断面形式的选择92.3 槽身支承结构形式的选择92.4 槽身接缝构造103 槽身断面设计113.1 断面截面尺寸确定113.1.1 水力计算113.1.2 水头损失验算123.1.3 进出口高程确定133.2 U型渡槽截面其他尺寸确定143.3 横杆、人行便道及端肋尺寸确定143.4 进出口的形式选择及布置153.5 其他资料164 槽身的结构计算174.1 荷载计算174.2 槽身纵向结构计算194.2.1 抗滑稳定验算194.2.2 抗倾覆稳定验算204.3 槽身纵向结构计算214.3.1 内力计算214.3.2 纵向配筋计算224.3.3 正截面的抗裂验算234.3.4 斜截面承载力计算244.4 槽身横向结构计算254.4.1满槽水情况下的内力计算264.4.2半槽水情况下的内力计算294.4.3 横向配筋计算334.4.4 横向抗裂验算354.5 拉杆结构及配筋计算364.5.1 内力计算364.5.2 配筋计算374.6 端肋结构及配筋计算394.6.1 内力计算404.6.2 配筋计算425 排架设计445.1 排架尺寸的确定445.2 荷载分布455.3 排架横槽向结构计算465.3.1 满槽水+侧向风压的计算工况465.3.2 空槽加侧向风压的计算工况515.3.3 立柱的配筋计算515.3.4 横梁的配筋计算535.4 排架顺槽向结构计算545.4.1 验算单根立柱的竖向稳定性545.4.2 施工吊装验算555.4.3 排架起吊时的强度验算565.5 牛腿尺寸验算586 细部构造设计616.1 渡槽与两岸渠道的连接616.2 渡槽的伸缩缝616.3 支座62谢 辞63参 考 文 献64专业参考文献65译文731 基本资料1.1 工程概况陆浑灌区是河南省较大的灌区之一，灌区跨越洛阳，开封、郑州市三个地区的六个县，灌区范围内居住人口大约100万人。陆浑灌区的主要水源是陆浑水库。1.1.1 灌区基本概况陆浑水库位于河南省嵩县境内，它是伊河上的一座大型水库，控制流域面积，多年平均径流量亿总库容亿，兴利库容亿，兴利水位。大坝坝顶高程，最大坝高，溢洪道位于大坝东岸。为加大部分洪库容溢洪道上设有闸门，闸底槛高程，闸顶高程，门高。溢洪道最大泄水流量为，泄洪洞位于大坝与溢洪道之间，为的城门洞型明流无压洞，洞长，进口底高程。出底高程，最大泄流量。整个灌区是由总干渠和东一、东二、西干三条干渠组成的，全长共，建筑物座，其中主要建筑物有隧洞座，全长；渡槽座，全长；另外还有倒虹吸等输水建筑物。灌区设计灌溉面积万亩，总干渠进口设计流量为，相应水位，总干渠末端设计流量，相应水位。灌区三条干渠规划成果如表11所示：表11 陆浑灌区总干、主干渠规划数据表 渠名项目总干渠东一干东二干西干区渠 长（KM）45.30137.9051.8055.50控制面积（万亩） 165.8085.3044.7017.50规划面积（万亩）120.0457.6127.3616.77水库引灌（万亩）113.5852.7325.7816.77反调节灌（万亩）6.464.881.580 1.1.2 东一干概况东一干渠规划灌溉面积万亩，其中汝阳万亩，伊川万亩，偃师万亩，汞阳万亩。一干渠设计流量考虑近期与远期两种情况，也就是在同一渠段上的建筑物，如渡槽，隧洞等的输水能力按远期规划确定设计流量（譬如东一干进口段上的建筑物设计流为）,以使留有余地。而渠道土石方开挖断面按近期规划确定尺寸，（譬如东一干进口段的渠道设计流量为。东一干渠自内埠到已水河的渠段设计长度为。共有各种建筑物座，其中隧洞座，累计长度；渡槽座，累计长度，桥座，（包括公路桥座，生产桥座，人行桥座，排洪桥座），还有退水闸与节制闸座，涵洞（管）座，流槽座，跨渠渡槽座，支斗渠引水口座。东一干全部工程量：土方开挖万立方米，回填土方万立方米，石方开挖万立方米，砌石万立方米，混凝土万立方米，钢筋混凝土万立方米。需要净工日（包括民工和技工）2475万个，基本建设投资6180万元。开挖土石方用炸药1257吨，三大材需用量分别为：水泥81800吨，钢材3575吨，木材73000立方米。1.2 地形地质情况1.2.1 地形陆浑灌区处于伏牛山北麓，嵩山和熊耳山后谷地一带，地形复杂。东一干渠灌溉区域内多为低山丘陵干旱区，区内岗洼相间，地面覆盖为红色和棕红色粘土及黄土。在龙门以东偃师、巩县的半山区和丘陵区水文地质较差，缺乏地下水源。地表沟壕大部分为南北向，对于排除地面径流与灌渠（区）渗水比较有利，不会产生盐碱化或沼泽化威胁，灌区地形平均坡降为11001200。1.2.2 地质东一干渠规划线路从桩号30+762.031+314.1（位于许营附近），该段是横跨伊河上的一条支流，下面根据河道横断地形，参照河南省水利厅勘探队的钻井资料分段介绍地质情况。陡坡段长度大约20米，该段为紫红色、红褐色砾岩夹砂质粘土岩，砾岩成分为石英砂岩、石英岩等。粒径一般在520cm，最大的达60cm，胶结较差。表面风化严重，凸凹不平，肉眼可见溶蚀的洞穴，直径大小不一，小者1m左右，大的在10m以上，洞内均有渗水现象。砂质粘土岩的成份多为泥砂质组成。表面段出有断续相间的渗水，说明砂质粘土岩有隔水性能，砾岩表面覆盖有2m左右的黄色粉质壤土。河槽段长度约150m，表面主要为近代冲积砂卵石，卵石粒径多为2050cm，也有少量卵石直径在50cm以上，分选性差。中粗粒含量约占30%。钻孔过程中经常出现塌孔，卡钻现象，漏浆量大，透水性强。冲积层平均深度约在6m左右。下伏新三系（N），砾岩夹白色泥质灰岩，成份多为石英砂岩及火成岩。钙质胶结较差，钻取岩心呈粒状，质地均一，含砾石少许，性脆较坚硬，呈透镜体壮，岩长1030cm，局部风化较重，手用力即可搓掉粉粒，河槽段桩号0+0200+090为河漫滩一级台地，表面为上文新统（Q3）黄色粉质壤土，具直立性，结构较疏松，少有丰粒层深23m，含少量砾石具有黄土性质。下伏中更新统（Q2）含泥沙卵石（成份同上），泥质含量510%微有胶结。（其中局部夹有薄层壤土透镜体）钻进中有回水、卡钻现象。台地段长度大约536m为更新统。其表层为黄色中粉质壤土，下部为黄色重粉质壤土含结核，粘粒含量20%左右。台地段土层厚在1820m，具有直立性（可以开挖空洞）。有粘性的局部夹砂卵石透镜体厚0.815m，自上而下逐渐密实。Q3与Q2界限明显，密实程度有显著差异。下伏中更新统（）为黄色重粉质壤土，固结密实，粘粒含量在20%以上，具有塑性，可以搓成细条。中含有少量结核，局部夹有砂卵石透镜体，厚3m左右。该层上面覆盖厚1m左右的钙质结核含土层，（桩号0+4400+706）。结构密实，不易开挖，结核直径27cm。当地开凿料石困难。1.3 气象本灌区属于华北干旱区，平均多年降雨量只有500600mm，而且分布很不均匀，有60%70%集中在汛期。作物生长期常出现严重干旱缺水的情况。年平均蒸发量为2000mm，根据洛阳专区的水文资料记载：“光绪34年（18771878年）连续三个季度未曾下雨，洛河干枯。”解放以来1959、1966、1972年三年最旱。其中1972年伏旱严重、洛阳地区72年69月降雨量仅占历年月期平均降雨量（P平均=422mm）的63.5%。最大风速为18m/s，最大冻土深度0.5m。1.4 基本数据（1）拟建许营渡槽段桩号：，全长，设计流量。加大流量。（2）渡槽段及其进出口渠道的有关数据与断面示意，详见表12和示图。表12 许营渡槽及上下游渠道段基本数据建筑物类型起止桩号间距坡降i水头损失设计水位相对位置土渠29+04030+5661516m1/120000.126m281.224m许营上游渡槽30+56631+314.1748.1m0.80m208.398m许营土渠31+314.136+7505345.9m1/120000.445m279.701m许营下游（3）与渡槽段相连接的上下游渠道均已建成，横断面为梯形，渠底和边坡均采用浆砌石保护。基本尺寸如图1.1所示：图1.1 与渡槽进出口相连的渠道横断面图（4）根据洛阳地区地震局提供的有关资料，陆浑灌区上的主要建筑物设计烈度定为80。（5）许营段跨越式建筑物，不论采用哪种类型，均按三级建筑物考虑。（6）跨越建筑物不考虑交通要求和无通航要求，若采用渡槽方案只设人行便道即可。2 整体布置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，梯形，U形等。一般常采用矩形和U形断面。大流量渡槽多采用矩形，中校流量可采用矩形也可采用U形。U形槽身多用钢筋混凝土制作，当跨径较大时，可采用预应力钢筋混凝土，以利于抗裂防渗。也有用钢丝网水泥制作的，但抗冻、防渗及耐久性差。本设计采用U形断面，槽顶设拉杆，以增加侧墙稳定性，改善槽身的横向受力条件。槽壁顶端常加大以增加刚度。U形槽身是一种轻型而经济的结构，具有水利条件好，纵向刚度大而横向内力小等优点，且便于施工吊装。2.3 槽身支承结构形式的选择梁式渡槽的槽身直接支撑于槽墩或槽架上，伸缩缝之间的每一节槽身沿纵向是两个支承点，故既起输水作用又起纵向梁作用，根据支承点位置的不同，梁式渡槽有简支梁式，双悬臂梁式和单悬臂梁式三种。前两种是常用的型式，单悬臂梁式只在特殊条件下采用。根据对已建渡槽的观察，双悬臂式槽身在支座附近容易产生裂缝，单悬臂式一般只在双悬臂式向简支梁式过渡或进出口建筑物连接时采用。本设计采用简支梁式钢筋混凝土结构。其优点是结构简单，施工吊装方便。槽身接缝处的止水构造简单，但跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防渗不利。梁式渡槽的跨度是这类渡槽最关键的尺寸，根据实践经验及资料统计，简支梁式U形槽身跨度一般为1520m。2.4 槽身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。3 槽身断面设计3.1 断面截面尺寸确定水力计算的关键是合理的选择纵坡值。纵坡大，可减小槽身断面面积，节省建筑材料。但纵坡越大则沿程水头损失将迅速增加，且流速大将增加进口水头损失，从而增加渡槽的总水头损失，自流灌溉面积将减小，对灌溉不利。纵坡小，虽然使断面面积增加，建筑材料用量增加，但是会使水头损失减小。此设计的允许水头损失为Z=0.88m，最大损失不超过0.88m。根据工程经验初步拟定时，纵坡坡率可在1/5001/1500之间选用。如果根据初步拟定的i、B和H值计算所得的流量等于或略大于最大流量，则说明拟定的i、B和H值合适，如果小于或大于最大流量，则应必须加大B和H值，直到满足最大流量为止。初步拟定i、B和H值后，须再拟定一系列通过设计流量时的水深值，通过试算的方式确定通过设计流量时的水深值。求得水深值后利用公式计算通过设计流量时的进口水面降落及出口水面回升值，之后在计算槽身沿程水头损失和总水头损失。若总水头损失略小于或等于允许水头损失值，则初步拟定的i、B和H值可为确定值。3.1.1 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 其中 通过渡槽的设计流量（） 槽底纵坡，本设计采用；谢才系数，可用曼宁公式计算，为糙率系数，对于混凝土及钢筋混凝土槽身可取，本设计采用。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，U形断面多用0.70.8，本设计取H/B=0.8，试算过程及结果如表3.1所示：表3.1 截面尺寸初步计算表RCRiQ4.402.201.3213.419.551.4075.580.001400.03737.984.502.251.3514.029.771.4475.870.001440.03840.424.602.301.3814.659.981.4776.170.001470.03842.784.702.351.4115.3010.201.5076.420.001500.03945.604.802.401.4415.9610.421.5376.680.001530.03947.7由表3.1可初定，槽半圆直径D=4.7m，用最接近设计流量的值计算总水头损失，用校核流量来确定截面尺寸，计算过程及结果见表3.2：表3.2 截面尺寸确定计算表DRCRiQ4.702.351.1013.849.581.4475.900.001440.03839.924.702.351.1113.899.601.4575.990.001450.03840.114.702.351.1313.989.641.4575.990.001450.03840.364.702.351.3715.1110.121.4976.340.001490.03944.974.702.351.3815.1610.141.5076.420.001500.03945.184.702.351.3915.2010.161.5076.420.001500.03945.30由表3.2可确定选取圆心轴以上通过设计流量时的水深。3.1.2 水头损失验算渡槽进口水流经过渐变段与连接段时的水面降落值Z，工程设计中常近似采用下列淹没宽顶堰流公式计算，即 式中 渡槽设计流量（）上游渠道流速；上游渠道水深 过水断面面积 ，则 流速分布系数，可取；、侧收缩系数和流速系数，可取，本设计中两者均取重力加速度 则 则 槽内水面坡降 ： 出口水面回升 ： 综上所述，水流经过渡槽时的总水头损失为 故符合要求。3.1.3 进出口高程确定通过设计流量时，上游渠道水深，槽中水深，则有 进口槽底高程 式中，为进口前渠底高程； 进口槽底抬高 出口槽底高程 出口渠底降低 出口渠底高程 计算的规划值大，满足要求。具体如图示3.1：图3.1 渡槽水利计算图3.2 U型渡槽截面其他尺寸确定由上述流量及水头损失条件，可得符合要求的槽底直径为，由此可得槽截面其它尺寸。槽壁厚度 , 取 直线段高 ， 考虑安全超高，则取 槽顶加宽部分 ，取 ，取3.3 横杆、人行便道及端肋尺寸确定横杆尺寸： 高， 宽， 间距 人行便道尺寸： 厚 宽，单侧扶手端肋尺寸：为改善渡槽的纵向受力状态，并便于架设安装，在槽身的支座部位应设置端肋，端肋的外形轮廓做成矩形。U型渡槽底部端肋厚，槽壳从端肋向外伸出以便设置止水，变形缝宽，端肋其余尺寸为，如图3.2 图3.2 渡槽基本尺寸示意图3.4 进出口的形式选择及布置为使水流进出槽身时比较平顺，以利于减小水头损失和防止冲刷，渡槽进出口均需设置渐变段，渐变段采用扭曲面形式。渐变段和槽身之间常因各种需要再设置一节连接段。对于U形槽身，许设置连接段与渐变段末端矩形断面连接。连接段的长度常根据具体情况由布置决定。常采用以下经验公式确定渐变段长度 式中 系数，进口取，本设计采用；出口取，本设计采用 、渠道及渡槽槽身水面宽度由上述公式可得： 进口渠道水面宽度 出口渠道水面宽度 进口渐变段长 ，取 出口渐变段长 ，取本设计中根据一般经验连接段长度为，进口连接段长，出口连接段长。3.5 其他资料渡槽总长，由上述计算知渐变段长，连接段长，槽身总长。取每跨槽身长，共跨。渡槽的设计标准为级，故其结构安全级别为级，则结构重要性系数，正常运行期为持久状况，其设计状况系数，永久荷载分项系数，可变何在分项系数，结构系数。钢筋混凝土重度 混凝土强度（） ，钢筋强度 级 ， 级 ， 人群荷载 4 槽身的结构计算4.1 荷载计算槽壳自重：标准值 设计值 拉杆重：标准值 设计值 人行道板重： 标准值 设计值 扶手栏杆重： 标准值 设计值 设计水位水重：标准值 设计值 校核流量水位水重：标准值 设计值 满槽水重： 标准值 设计值 人群荷载：标准值 设计值 风压力：作用于建筑物表面的风压力W（KN/m）按下式计算 式中： 风载体型系数，与建筑物体型、尺度等有关，对于排架结构取； 风压高度变化系数，本设计取; 基本风压(N/m),.其中由设计资料知。对于我国内陆一般地区取，则有 由以上数据可得风压力：标准值 设计值 4.2 槽身纵向结构计算渡槽运用时，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，计算单元为一节槽身。4.2.1 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：空槽时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）；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，本设计取0.6。抗滑稳定安全系数，与建筑物安全级别及荷载组合情况有关，按照公路桥涵设计规定中取 所以满足抗滑稳定性要求。4.2.2 抗倾覆稳定验算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，抗倾覆稳定安全系数，本设计取 式中： 铅直力到槽身支承点的距离； 空槽时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； , 则 所以满足抗倾覆稳定性要求。4.3 槽身纵向结构计算U型断面槽属于薄壳结构，其纵向内力计算法与跨长L同槽宽D的比值有关。但水利工程中的U型渡槽大多,属于长壳结构（本设计中），仍可按梁计算，即将其视为U型断面梁，承受由自重和满槽水重构成的均布荷载。计算单元一跨槽身。 图4.1 槽身纵向应力分布图4.3.1 内力计算跨中弯矩设计值 跨端剪力设计值 其中为一槽身的均布荷载则 横截面的总面积形心轴到圆心轴的距离横截面对圆心轴的惯性矩 代入数据求得令 （以弧度计），则有 故 由以上数据可求得受拉区的总拉力 代入数据求得 4.3.2 纵向配筋计算 U型槽身的纵向钢筋一般按总拉力法计算，即考虑受拉区混凝土已经开裂，不能再承担拉力，形心轴以下的拉力全部由钢筋承担。 由公式 计算受拉钢筋总面积式中 钢筋混凝土受弯构件的强度安全系数。查中国电力企业联合会标准化部.电力工业标准汇编.水电卷.水工第31条（表8）得 钢筋抗拉强度设计值，选用级钢筋，则有 选用和 配筋图如下图4.2：4.3.3 正截面的抗裂验算 令 , 则换算截面的面积为： 则换算截面对重心轴的惯性矩 故可由上述求得最大拉应力（抗裂验算） 式中 截面抵抗矩的塑性系数，查水工钢筋混凝土结构学得，修正后得；混凝土抗裂设计强度；钢筋混凝土受弯构件的抗裂安全系数。查中国电力企业联合会标准化部.电力工业标准汇编.水电卷.水工第8条(表1)得,第34条(表9)得. 。 可知满足抗裂要求。4.3.4 斜截面承载力计算可将U型截面简化为T型截面,如图所示，图 4.3截面尺寸如下：取 ， 则 又故截面尺寸满足受剪承载力的要求。又有故则需按计算配置腹筋。初选双肢箍筋,由于梁较高,箍筋不能太细,选用,即有.,选用级钢筋时,其箍筋抗拉强度.求得 满足抗剪要求.满足箍筋最小配筋率要求。4.4 槽身横向结构计算沿槽长取槽身按平面问题求解横向内力.作用与单位长脱离体上的荷载除,两侧截面上还有及,其差值与荷载维持平衡.因结构与荷载均对称,故可取一半按图示4.4计算横向弯矩及轴力.其中以槽壳外壁受拉为正,以使槽壳受压为正.图中为槽顶荷载, 为槽顶荷载对槽壳直线段顶部中心的力矩, 为分布与槽壳顶部加大部分截面上的剪力, 为“均匀化拉杆”的拉力,因拉杆的抗弯能力小,故一次超静定结构求解。设计时应考虑满槽水情况和非满槽水情况下的内力计算公式。圆弧内力计算时，一般每隔取一计算截面（即），计算和。图4.4 横向内力计算图4.4.1满槽水情况下的内力计算（取）引入以下参数：则有 据以上数据按以下步骤求解均匀化拉杆的拉力（其中为水的重度）计算形变位： 代入数据得 计算各弯矩系数： 计算载变位： 故均匀化拉杆的拉力为： 由下列公式计算槽壳直线段的横向内力弯矩及圆弧段的横向内力，弯矩以槽壳外壁受拉为正。（拉杆中心线至直线段计算截面的距离，以向下为正） 列表计算如下：表4.1 横向弯矩YM00-0.8361.296000.460.2-0.8361.296-0.0131.74042.1870.4-0.8361.296-0.1053.48083.8360.6-0.8361.296-0.3535.22125.3280.8-0.8361.296-0.8366.96166.5861.0-0.8361.296-1.6338.70207.5291.2-0.8361.296-2.82210.44248.0801.4-0.8361.296-4.48212.18288.1611.6-0.8361.296-6.69013.92327.6931.71-0.8361.2968.16714.88047.173表4.2 横向弯矩0-7.707000014.8877.180-7.707-1.80320.648-12.766-15.38620.3863.346-7.707-7.09039.890-22.891-27.97325.460-0.311-7.707-15.50156.412-28.035-37.76129.839-2.752-7.707-26.46169.091-26.432-44.75033.200-3.059-7.707-39.22577.061-17.103-48.94035.312-0.601-7.707-52.92277.7790-50.33136.0334.852计算各轴力系数： 由下列公式计算槽壳直线段的轴力和圆弧段的轴力。轴力以结构受压为正：代入数据则有 列表计算如下： 表4.3 横向轴力00021.778-56.187-34.409-15.561-5.25321.036-56.187-55.965-30.061-9.42018.860-56.187-76.808-42.573-11.53715.339-56.187-94.837-52.067-10.87710.889-56.187-108.242-58.073-7.0385.637-56.187-115.662-60.12200-56.187-116.3094.4.2半槽水情况下的内力计算（取） 荷载： 水重 均布荷载 槽顶荷载 槽顶荷载对槽壳直线段顶部中心的力矩 分布于槽顶加大部分截面上的剪力形变位已经求得 求各弯矩系数 计算载变位 故均匀化拉杆的拉力 由以下公式计算槽壳直线段的横向内力弯矩及圆弧段的横向内力弯矩，弯矩以槽壳外壁受拉为正。表4.4 横向弯矩Y0-0.8360.87400.0380.2-0.8360.874-0.808-0.770.4-0.8360.874-1.616-1.5780.6-0.8360.874-2.424-2.3860.8-0.8360.874-3.232-3.1941.0-0.8360.874-4.040-4.0021.2-0.8360.874-4.848-4.8101.4-0.8360.874-5.656-5.6181.6-0.8360.874-6.464-6.4261.71-0.8360.874-6.908-6.870表4.5 横向弯矩00.03760000-6.911-6.8740.03760.56712.450-1.236-10.371-9.452-8.0040.03762.2324.052-2.216-18.855-11.820-6.5710.03764.87634.014-2.715-25.452-13.853-3.0910.03768.32541.658-2.559-30.163-15.4131.8860.037612.34046.464-1.656-32.987-16.3947.8050.037616.64948.1030-33.924-16.72814.137由下列公式计算各轴力系数