毕业设计_渡槽设计(编辑修改稿)

毕业设计_渡槽设计(编辑修改稿)内容摘要：

，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。 河北工程大学毕业设计（论文） 7 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 20~50cm，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 10~30cm，局部风化较重，手用力即可搓掉粉粒，河槽段桩号 0+020~0+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 2~3m，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 5~10%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 23Q。 其表层为黄色中粉质壤土，下部为 23Q 黄色重粉质 壤土含结核，粘粒含量 20%左右。 台地段土层厚在 18~20m，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 ~15m，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（ 22Q ）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。 22Q 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+440~0+706）。 结构密实，不易开挖，结核直径 2~7cm。 当地开凿料石困难。 气象 本灌区属于华北干旱区，平均多年 降雨量只有 500～ 600mm，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2020mm，根据洛阳专区的水文资料记载： “ 光绪 3~4 年（ 1877~1878 年）连续三个季度未曾下雨，洛河干枯 ……。 ” 解放以来 195 196 1972 年三年最旱。 其中 1972 年伏旱严重、洛阳地区 72 年 6~9 月降雨量仅占历年月期平均降雨量（ P 平均 =422mm）的%。 最大风速为 18m/s，最大冻土深度。 基本数据 （ 1）拟建许营渡槽段桩号： 30 566 ~ 31 ，全长 ，设计流 量340Q m s设。 加大流量 345Q m smax。 （ 2）渡槽段及其进出口渠道的有关数据与断面示意，详见表 1— 2 和示图。 表 1— 2 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 河北工程大学毕业设计（论文） 8 土渠 29+040~30+566 1516m 1/12020 许营上 游 渡槽 30+566~31+ 许营 土渠 31+~36+750 1/12020 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 所示： 50 200 200 501:49060604901: 浆砌石进口断面 出口断面 图 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。 河北工程大学毕业设计（论文） 9 2 整体布置 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。 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。 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，单悬臂式一般河北工程大学毕业设计（论文） 10 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15~20m。 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 3~5cm。 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。 河北工程大学毕业设计（论文） 11 3 槽身断面设计 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]=，最大损失不超过。 根据工程经验初步拟定时， 纵坡坡率可在 1/500～ 1/1500 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。 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 Q wC Ri 其中 Q —— 通过渡槽的设计流量（ 3ms） i —— 槽底纵坡，本设计采用 11200i ； C —— 谢才系数，可用曼宁公式计算 161CRn ， n 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，当渠道通河北工程大学毕业设计（论文） 12 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 ~，本设计取 H/B=，试算过程及结果如表 所示 ： 表 截面尺寸初步计算表 D 0R 0h   R C Ri Ri Q 由表 可初定，槽半圆直径 D=，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 ： 表 截面尺寸确定计算表 D 0R 0h   R C Ri Ri Q 由表 可确定选取圆心轴以上通过设计流量 0Q 时的水深 0 。 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 22 02 2( 2 )Qz gwg  式中 Q—— 渡槽设计流量（ 3ms） 0 —— 上游渠道流速； 上游渠道水深    过水断面面积 21 ( 4 4 1 . 7 5 3 . 7 4 4 2 ) 3 . 7 4 4 3 7 . 5 12Am       ， 河北工程大学毕业设计（论文） 13 则 30 40 1 .0 6 63 7 .5 1Q msA     —— 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 g —— 重力加速度 m s 则  2224 0 1 . 0 6 6 0 . 4 6 12 9 . 8 10 . 9 5 0 . 9 5 1 3 . 8 9 2 9 . 8 1Zm      则 槽内水面坡降 1Z ：1 1 6 6 0 0 .5 51200Z iL m    出口水面回升 2Z ： 12 0 .5 5 0 .1 8 333ZZm   综上所述，水流经过渡槽时的总水头损失 Z 为 1 2 0 . 4 6 1 0 . 5 5 0 . 1 8 3 0 . 8 2 8 0 . 8 8Z Z Z Z m m        故符合要求。 进出口高程确定 通 过 设 计 流 量 时 ， 上 游 渠 道 水 深 1  ，槽中水深2( 3. 14 2. 35 ) ( 2 4. 7 ) 1. 11 2. 95hm    ， 则有 进口槽底高程 1 3 1h z h      2 6 7 . 4 8 3 . 7 4 4 0 . 4 6 1 2 . 9 5 2 6 7 . 8 1 3 m     式中 3  ，为进口前渠底高程； 进口槽底抬高 1 1 3 26 7. 81 3 26 7. 48 0. 33 3ym       出口槽底高程 2 1 1 2 7 .8 1 3 0 .5 5 2 6 7 .2 6 3Zm       出口渠底降低 mhZhy  出口渠底高程 4 2 2 2 6 7 .2 6 3 0 .6 1 1 2 6 6 .6 5 2ym       计算的 4 规划值大 ，满足要求。 具体如图示 ： 河北工程大学毕业设计（论文） 14 水面线 图 渡槽水利计算图 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 0( 1 1 5 ~ 1 1 0 ) 0 .1 5 7 ~ 0 .2 3 5tR, 取 。