淑闾西沟渡南水北调工程——理工大学毕业设计(编辑修改稿)

淑闾西沟渡南水北调工程——理工大学毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

淑闾西沟渡 南水北调工程 7 基础形式、与上下游渠道的连接形式等， 渡槽型式选定及构造要求 1 渡槽要求进口底高程低于或齐平沟底高程，除保证顺畅排水外还要满足出口渠底高程高于总干渠加大水位 以上的要求。 2 本渡槽位于挖方渠段，为了使建筑物结构受力条件好，排水顺畅，渡槽轴线与总干渠中心线正交，并尽量使渡槽进出口与上下游河道平顺连接。 3 为了保证总干渠顺畅输水，《设计大纲》要求排水渡槽渠底宽范围内不设或少设 槽墩，纵向尽可能采用较大跨度；在有流冰的渠段，渠底不得低于加大水位 以上；一级马道作为总干渠管理维护交通作用，路面宽度内亦不准布置槽墩等，为了满足上述要求本渡槽纵向跨度布置 18m。 槽身纵向为简支形式，横向结构为槽，采用多侧墙预应力混凝土结构。 槽身横断面选择 槽身断面常用的有矩形和 U型断面；矩形断面槽身多用于大中小流量时钢筋混凝土预应力钢筋混凝土渡槽。 U型断面槽身一般用于中小，流量钢筋混凝土渡槽（跨度较大时）或钢丝网水泥槽身 (小型工程 )的渡槽，其水力条件好，纵向刚度大，横向内力较 少，结合淑闾西沟情况选择 U型。 槽身纵向支承形式选择 槽身的纵向支承形式常用的有墩式支承，排架式和公式支承三种型式；经论证并结合淑闾西沟地质地形条件选择圆矩形空心重力墩。 与上下游渠道的 连接形式 渡槽进出口建筑物的作用是将槽身与上下游渠道连接起来，以使槽内水流与上下游渠道平顺衔接，减少水头损失和纺织渗漏，渐变段采用扭曲面；扭曲面水流条件好，应用较多，一般采用浆砌石建造。 渡槽的结构布置 本节是在总体布置基础上，进一步细化布置槽身结构、支承结构、基础、两岸 连接结构各部位的型式和尺寸。 长沙理工大学 淑闾西沟渡 南水北调工程 8 排水渡槽由进口引渠，进口渐变段，进口连接段，槽身段，出口连接段，出口引渠等部分组成。 1) 进口引水渠是为了满足排水渡槽和上游河沟平顺连接而设置，位于进口渐变段前，采用梯形断面，引水渠边坡采用浆砌石护砌，引水渠低为浆砌石和干砌石两种护砌形成，渠底前部分为干砌石，后部分为浆砌石，浆砌石厚度 2) 进口渐变段翼墙采用八字墙，长度为 15M 渐变段侧墙采用重力式挡土墙形成，底部为混凝土护砌。 3) 进口连接段采用钢筋混凝土结构，长度 16M。 国税断面与槽身相同，为满足交通要求需要在连接段上设 施跨槽交通桥，结合交通桥和排水要求，连接段采用落地矩形槽。 4) 槽身段由上部结构，支撑基础组成。 上部槽身采用钢筋混凝土结构，槽身单跨长 18M 槽身段总长 54M，槽身和下部支撑结构之间选用盒式橡胶支座，下部支撑结构采用钢筋混凝土空心重力墩，基础为台阶式扩大基础。 5) 出口连接段和进口两阶段结构形式相同。 6) 出口渐变段为八字墙混凝土结构，设置斜坡与下游消能设施连接。 7) 下游消能段位于渐变段后，采用消能池消能，消能池后设置浆砌石和干砌石防护段。 8) 出口尾渠位于消能池后根据下游天然河道形态决定设置尾渠出口，尾渠底和边坡采用浆砌石护 砌。 长沙理工大学 淑闾西沟渡 南水北调工程 9 3 渡槽水力计算 确定槽身断面尺寸 进口渐变段损失系数， ， ， 天然河沟糙率。 由于渡槽长度大于进口前渠道水深的 20 倍， L20H 因此水力设计时槽内水流按明渠均匀流考虑。 Q C Ri （ 3－ 1） Q—— 渡槽内水流量 ( 3/mS)  —— 渡槽过水断面面积（ 3m ） C—— 谢才系数 161CRn N—— 粗糙系数，钢筋砼槽身 取 R—— 水利半径 i—— 渡槽纵坡，取 槽身净宽 B 和净深 H 一起考虑。 即按 H/B（宽深比）拟定，对于 U型槽一般取 H/B＝ ～ ,B=2 0R .对于初拟 的 i﹑ B﹑ H 值还用公式 Q C Ri 计算所得流量等于或略大于流量 Q=62 3/mS时可初步选出 i﹑ B﹑ H值 ,将计算过程列为下表： 基本尺寸计算表 B （ m） 0R （ m） f （ m） = 0R 1h （ m） =f H/B= (3+)/6 (+)/5 (+)/ (+)/ (+)/ (+)/ (+)/ 长沙理工大学 淑闾西沟渡 南水北调工程 10 综上， U型槽断面尺寸确定为 B= 0R = f = Z 的确定与 i,B,H 的校核 （ 1） 试选圆心轴以上通过设计流量 0Q =36 3m /s 时水深 39。 1h =，过水断面 = 239。 0 0 2R R h  = +2 = 2m 湿周 39。 01x= R 2h  +2 = 水利半径 R x = 得 Q= 2 13 2 31 7 . 1 7 2 1 . 6 1 8 0 . 0 0 1 5 3 . 4 6 /0 . 0 1 4 ms  （ 2） 试选圆心轴以上通过设计流量 0Q =36 3m /s 时水深 39。 1h =，过水断面 = 239。 0 0 2R R h  = +2 = 2m 湿周 39。 01x= R 2h  +2 = 水利半径 R x = 得 Q= 2 13 2 31 6 . 1 1 . 5 7 6 0 . 0 0 1 4 9 . 2 5 /0 . 0 1 4 ms  （ 3） 试选圆心轴以上通过设计流量 0Q =36 3m /s 时水深 39。 1h =，过水断面  （ m） = R hB  χ （ m） = π 0R +21h R=ω /χ Q C Ri = 2 13 21Rin (m) 长沙理工大学 淑闾西沟渡 南水北调工程 11 = 239。 0 0 2R R h  = +2 = 2m 湿周 39。 01x= R 2h  +2 = 水利半径 Rx = 得 Q= 2 13 2 31 3 . 9 6 1 . 4 8 2 0 . 0 0 1 4 1 /0 . 0 1 4 ms  （ 4） 试选圆心轴以上通过设计流量 0Q =36 3m /s 时水深 39。 1h =，过水断面 = 239。 0 0 2R R h  = +2 = 2m 湿周 39。 01x= R 2h  +2 = 水利半径 R x = 得 Q= 2 13 2 31 2 .3 5 1 .4 0 .0 0 1 3 5 /0 .0 1 4 ms  （ 5） 试选圆心轴以上通过设计流量 0Q =36 3m /s 时水深 39。 1h =，过水断面 = 239。 0 0 2R R h  = +2 = 2m 湿周 39。 01x= R 2h  +2 = 水利半径 R x = 得 Q= 2 13 2 31 2 . 8 8 1 . 4 2 9 0 . 0 0 1 3 6 . 9 /0 . 0 1 4 ms  （ 6） 试选圆心轴以上通过设计流量 0Q =36 3m /s 时水深 39。 1h =，过水断面 = 239。 0 0 2R R h  = +2 = 2m 湿周 39。 01x= R 2h  +2 = 水利半径 R x = 得 Q= 2 13 2 31 2 . 6 2 1 . 4 1 5 0 . 0 0 1 3 5 . 9 /0 . 0 1 4 ms  （ 7） 试选圆心轴以上通过设计流量 0Q =36 3m /s 时水深 39。 1h =，过水断面 长沙理工大学 淑闾西沟渡 南水北调工程 12 = 239。 0 0 2R R h  = +2 = 2m 湿周 39。 01x= R 2h  +2 = 水利半径 Rx = 得 Q= 2 13 2 31 2 . 6 7 1 . 4 1 8 0 . 0 0 1 3 6 . 1 2 /0 . 0 1 4 ms 36 3/m 此时槽中水深 h= 0R + 39。 1h =+= 过水断面面积  = 2m 15lh ，所以按淹没堰流计算 2 2 20/ ( 2 ) / 2z Q w g v g  g —— 重力加速度；  —— 流速分布系数取 ； 0 36 0 .4 2 3 /9 4 .5 2 0 .5 4 .6 5 2 4 .6 5Qv m sA        Z= 2 2 2 23 6 ( 0 . 9 5 1 2 . 6 7 2 9 . 8 1 ) 1 0 . 4 2 3 9 . 8 1      = 出水口回升值 2Z 2Z =Z 3 = 3 = 槽身沿程水面降落值 1Z 1Z =iL= 54= 通过渡槽总水头损失 Z 12Z Z Z Z    =+ = 确定   2. 945 5 29 .512 12hh c m      11 15 26 12 h c m    11h h h   满足要求。 进口前渠口高程 3 72Dm 通过设计流量时渠道水深 1  ，槽中水深 。 进口水面降落  ，出口水面回升 2  ，沿程水面降落 1 。 所以： 进口槽底高程 1 3 1 7 2 4 . 6 5 2 . 9 4 7 3 . 2 1 4D h Z h m         进口槽底抬高 1 1 3 7 3 . 2 1 4 7 2 1 . 2 1 4ym       出口槽底高程 2 1 1 7 3 . 2 1 4 0 . 0 5 4 7 3 . 1 6D D Z m     长沙理工大学 淑闾西沟渡 南水北调工程 13 出口渠底降低 2 1 1 4 . 6 5 0 . 0 5 4 2 . 9 4 1 . 6 5 6y h Z h m       出口渠底高程 4 2 2 7 3 . 1 6 1 . 6 5 6 7 1 . 5 0 4D D y m     42h 2水面线h1V 03 32 水力计算图 槽壁厚01 1 1 1( ) ( ) 26810 15 10 15tR    取 23cm 顶梁尺寸 ( ~ )at 取 50cm ， (1~2)bt 取 30cm ， (1~2)ct 取 30cm 图 33 渡槽横断面尺寸图 U 型槽顶部拉杆间 距 1~2m 取 2m。 为改善渡槽纵向受力状态并便于架设安装在槽身支座部位设端肋。 端肋外形轮廓可做成梯形或折线型从美观和节约材料角度出发选取梯形肋厚 +=。 长沙理工大学 淑闾西沟渡 南水北调工程 14 4 渡槽结构计算 验算作用 渡槽在施工及应用过程中，在自重及外力作用下稳定性可能受到破坏，从而影响到渡槽的正常工作，甚至失事，因此在设计时应当验算各种不利情况下的槽身稳定，主要验算风荷载下的槽身稳定。 计算简图 图 41 槽身稳定计算。