矩形渡槽毕业设计(编辑修改稿)

矩形渡槽毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

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。 支承形式的选择 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 ）。 河北工程大学毕业设计 10 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 ）。 （ ）单排架；（ ）双排架；（ ） 字形排架（ ）（ ）（ ）图2 3 槽 架形式 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。 河北工程大学毕业设计 11 综上所述，根据许营段的地质、地形条件，本设计采用单排架作为槽身的支承结构。 河北工程大学毕业设计 12 3 渡槽总体布置和纵剖面设计 渡槽的总体布置 渡槽的总体布置主要包括渡槽的选址。 渡槽的选址应注意： 槽身长度短、基础低，降低功工程造价 ； 轴线短、顺直、进出口 避免急转弯，布置在挖方处 ； 渡槽轴线尽量和河道正交 ； 少占耕地、少拆民房 ；尽可能的减少和改善对环境的影响。 在选择槽址时，除应满足以上总体布置的要求外，还应考虑槽址附近是否有宽敞、平坦的施工场地，同时应满足槽下的交通要求。 综合考虑 以上 各方面因素 的同时结合许营段的具体情况 ， 确定槽址于地形图上。 渡槽的纵剖面设计 渡槽的纵剖面设计的任务是确定进出口段的连接形式，根据设计流量及水流通过的允许水头损失值选择适当的渡槽纵坡和断面，并拟订出渡槽进出口高程。 进出口段连接形式的确定 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，本设计采用长扭曲面使渠道与渡槽连接。 渡槽的水力计算 (1)拟定槽身的纵坡 i、净宽 B0和净深 H0 渡槽的纵坡取为 i=1/1根据计算书中的计算可得 B0=， H0=。 渡槽的允许水头损失 [⊿ Z] =，扣除进出口水头损失后余下的约 ，槽身总长度 L=686m，初选槽底纵坡 i=1/1因为槽身跨度较大，宜采用较大的宽深比值 B0/H0值取 ，经试算，得 B0=， H0=， h0=，所以通过设计流量时，槽中实有水面超高值为 H0h0==,要求值为 [（ h0/12） +5]= [（ 325/12）+5]=,故最后确定 i=1/1250， B0=， H0=。 (2)渡槽的进出口高程计算 进口段的布置形式较复杂，本设计选用长扭曲面，则进口段水面降落 ⊿ Z1=（ 1+ξ 1） gvv 2 212 （ 3— 1） 式中 v v—— 分别为上游渠道及渡槽 内的平均流速； ξ 1—— 进口段的水头损失系数。 根据渠道的试算公式如下： h=[imhb bhmQn 3/53/22)( )12(  ]3/8 （ 3— 2） 式中 m—— 渠道的边坡系数； b、 h—— 分别为渠道的宽和高； 河北工程大学毕业设计 13 其他符号的意义与前相同。 8 35 0 17HH 1 V1y1v 1/2g2z 1v 2z 2v 2y2z 2H 2 图 3— 1 渡槽水力计算图 已知上游渠道的水力参数， Q=40m3/S， n=， m=， b=， i=1/1200，上游渠道的正常水深 h1==。 所以上游渠道的水流速度为 v1=bhmQ )11( 2=240(1 1 1 .7 5 ) 4 3 .7 4 4    已知下游渠道的水力参数， Q=40m3/s， n=， m=， b=， i=1/1200，下游渠道的正 常水深 h2==。 所以 下游渠 道的水流 速度为v2=。 渡槽内的流速为 v= 40 /( )。 取 ξ 1=，则根据式（ 1— 4）可得 ⊿ Z1=（ 1+）   =（ m） 槽身段的水面降落 Δ Z2=iL=1/1250 686 （ 3— 2） 式中 L—— 槽身段的长度。 出口段的水面降落值Δ Z3 可用下式近似计算，即 ⊿ Z3=（ 1ξ 2）gvv2222 （ 3— 3） 式中 ξ 2—— 出口段的水头损失。 取ξ 2=，则根据式（ 1— 7）可得 河北工程大学毕业设计 14 ⊿ Z3=（ m） 通过渡槽的总水头损失Δ Z可按下式计算，即 ⊿ Z=⊿ Z1+⊿ Z2⊿ Z3 （ 3— 4） 则 ⊿ Z=+=（ m） 根据图 3— 1 所示条件可确定出以下各值（符号意义见图 3— 1）： 进口槽底高程 ▽ 1=▽ 上 +H1⊿ Z1H =（ m） 进口槽底抬高 y1=▽ 1▽ 3=（ m） 出口槽底高程 ▽ 2=▽ 1iL=（ m） 出口渠底降落 y2= hs ⊿ Z3 –H== 出口渠底高程 ▽下 =▽ 2– y2== 验证： ▽上 – ▽下 == ,计算无误，满足要求。 进口渠道断面 出口渠道断面 进出口渠道断面图 单位： 河北工程大学毕业设计 15 4 槽身的设计 槽身基本尺寸的确定 根据支承形式，跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同，槽身应力状态与计算方法也不同，对于梁式渡槽的槽身，跨宽比一般都大于 ，跨高比也比较大，故可以按梁理论计算。 槽身纵向一般按满槽水，即水深与拉杆下缘齐平的情况设计。 图 4— 1 槽身横断面型式（单位： cm） 槽身纵向内力计算及配筋计算 荷 载计算 根据灌区规划方案中拟定，渡槽的设计标准为 3级，所以渡槽的安全级别Ⅱ级，则安全系数为γ 0=，混凝土重度为γ =25kN/m3，正常运行期为持久状况，其设计状况系数为ψ =，荷载分项系数为：永久荷载分项系数γ G=，可变荷载分项系数γQ=，结构系数为γ d=。 纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重力（拉杆等小量集中荷载也换算为匀布的）、槽中水体的重力及人群荷载。 其中槽身自重、水重为永久荷载 ,而人群荷载为可变荷载。 槽身自重标准值 g1k=γ 0ψγ V1=25 [ + 2+ 2+ 3+河北工程大学毕业设计 16 + 2 + 7 0 . 2 4 . 1 6 5 0 . 2 3 . 6 5 2 2 0 . 1 4 . 0 5 21 7 . 5     ] =（ kN/m） 设计值 g1=γ G。 g1k= =（ kN/m） 水重 标准值 g2k=γ 0ψγ [ 2] =（ kN/m） 设计值 g2=γ G。 g2k= =（ kN/m） 人群荷标准值 qk= [  ]=（ kN/m） 设计值 q= =（ kN/m） 内力计算 梁式渡槽的单跨长 l=，槽高 H=，则 跨高比 l/H=≥ 故可按梁理论计算，沿渡槽水流方向 按简支或双悬臂梁计算应力及内力： l=50l 0 =175 0l=50 图 4— 2 槽身纵向计算简图（单位： cm） 计算长度 l=l032l= 32 =（ m） 跨中弯矩设计值为 M=γ 0ψ 81 （ g1+g1+q） l2 河北工程大学毕业设计 17 = 81 =（ kN/m） 跨端剪力设计值 Qmax=γψ21（ q+g1+g2） l = 21 =（ kN） 正截面的配筋计算 对于简支梁式槽身的跨中部分底板处于受拉区，故在强度计算中不考虑底板的作用，但在抗裂验算中，只要底板与侧墙的接合能保证整体受力 ，就必须按翼缘宽度的规定计入部分或全部底板的作用。 不考虑底板与牛腿的抗弯作用，将渡槽简化为由两边侧墙组成的矩形截面。 渡槽处于露天（二类环境条件），则根据规范查得混凝土保护层厚 c=35mm，排两排钢筋，所以受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离 a=80mm ， 则 截 面 的 有 效 高 度h0=ha=425280=4172mm。 根据计算简图和截面内力的平衡条件，并满足承载能力极限状态的计算要求可得两个基本设计公式： )]2([11 0 xhbxfMM cdud   （ 4— 1） fcbx=fyAS （ 4— 2） 式中 M—— 弯矩设计值，按承载能力极限状态荷载效应组合计算，并考虑结构重要性系数γ 0及设计状况系数ψ在内； Mu—— 截面极限弯矩值； γ d———— 结构系数，γ d=； fc—— 混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土选 用 C55，则 fc=； b—— 矩形截面宽度； x—— 混凝土受压区计算高度； 河北工程大学毕业设计 18 h0—— 截面有效高度； fy—— 钢筋抗拉强度设计值； As—— 受拉区纵向钢筋截面面积； 将 ξ =x/h0 代入式（ 1— 14）、（ 1— 15），并令 α s=ξ（ ） ，则有 )(1 20bhfM scd  （ 4— 3） fcξ bh0=fyAs （ 4— 4） ξ≤ξ b （ 4— 5） ρ≤ρ m in （ 4— 6） 根据以上各式，计算侧墙的钢筋面积如下： 20bhf Mcds  = 6 1025 400 4172= 1 1 2 0 . 0 7 0 0 . 5 4 4sb        20 2 5 0 . 0 7 0 4 0 0 4 1 7 2 9。