华北水利水电学院水利职业学院三里庄沟排水渡槽初步设计报告毕业设计

华北水利水电学院水利职业学院三里庄沟排水渡槽初步设计报告毕业设计内容摘要：

由两层粉质粘土和两层卵石组成，总厚度 ～。 卵石： 灰色，卵石成份为灰岩，直径 3～ 5cm，大者 12cm，含量 70％～ 80％，余为泥质充填。 该层中心孔较厚，两边孔较薄，平均厚度。 粉质粘土：棕红色，致密坚硬，土质不均，有铁锰质薄膜，裂隙发育，裂面光滑，具蜡状光泽。 平均厚度 ，中山部夹厚 30cm 的泥卵石。 卵石：灰色，成份为灰岩，次圆状，卵石粒径一般 2～ 4cm，大者达 12cm，含量 60％～ 80％，余为泥质充填。 该层自东向西渐薄，在 3 号孔附近尖灭。 粉质粘土：棕红、棕黄色，土质不均，含少量铁锰质斑点，平均厚度。 （ 2） 岩土物理力学性 质 5 各岩土物理力学性质指标建议值见表一和表二。 （ 3） 地震基本烈度 根据长江水利委员会编制的《南水北调中线工程地震动参数区划报告（ 2020年 4 月）》，工程区位于华北平原地震带的南部 ,场区地震动峰值加速度值为，相当于地震基本烈度为 8度区。 场区地下水类型为孔隙～裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石、上第三系砂岩。 地下水位标高 ～。 场区地下水补给来源主要为大气降水和侧向迳流补给，排泄方式主要为侧向迳流和人工开采。 该区地下水化学类型为“ HCO3 Ca”型；矿化度 ，属淡水；总硬度176。 ，属硬水； pH 值 ，呈弱碱性；含量 ，侵蚀性 CO2含量为0mg/L。 根据《水利水电工程地质勘察规范》表 判别，该区地下水对砼无腐蚀性。 (1)工程区沟底和两岸均为耕地，施工场地开阔，但交通不便利。 (2)工程区地层基本稳定，除表层 ，其余各地质单元强度相对较高，但第③层粉质粘土和第⑥层粘土岩具中等膨胀潜势。 地下水埋藏较深，适宜作钻孔灌注桩基础，桩端持力层宜放在上第三系砂岩及粘土岩中，也可放在第④ 层（ Q2）卵石或第③层粉质粘土中，可视荷载情况确定。 (3) 场区地下水类型为孔隙～裂隙潜水，含水层为第四系中更新统卵石、上第三系砂岩。 地下水位标高 ～。 地下水对砼无腐蚀性 表一 各土体单元的物理指标建议值表 6 (4)工程区位于华北平原地震带的南部 ,场区 地震动峰值加速度值为， 相当于 地震基本烈度为 8度区。 表二 土岩体力学性指标建议值表 岩土体单元 序号 土 名 力学性质 渗透 系数 承载力 标准值 fk 钻孔桩 压缩系数 压缩模量 饱和快剪 凝聚力 内摩擦角 容许承载力 桩周土 极限摩阻力 av Es C ψ K MPa1 MPa kPa （ 0） cm/s kPa σ o τ i ① 粉质粘土 180 220 60 土体单元 编号 土 名 物 理 性 质 天然 含水量 天然 干密度 比重 天然 孔隙比 液液限 塑限 塑性指数 液性指数 w ρ d Gs e wL WP Ip IL % g/cm3 % % % % ① 粉质粘土 ② 卵 石 ③ 粉质粘土 ④ 卵 石 ⑤ 砂 岩 ⑥ 粘 土 岩 0 7 ② 泥 卵 石 350 400 130 ③ 粉质粘土 230 250 60 ④ 泥 卵 石 350 400 130 ⑤ 砂 岩 350 400 100 ⑥ 粘 土 岩 300 350 100 、 水文资料 : 三里庄沟属海河流域卫河水系内的一条小河道，位于太行山前冲洪积平原，从东北流向西南，属季节性河流。 该河发源于辉县市西南部丘陵地区，在辉县市三里庄村附近与总干渠相交。 交叉断面以上集水面积 ,沟长 ，平均比降。 工程场区地形比较平坦，河道两岸地面高程 ～ ，交叉地面处的河道已被生活垃圾填平，而上下游沟形明显。 上游河底高 程为 左右，下游沟底高程 ～ ，左右两岸现为耕地。 该流域地处暖温带，属大陆性季风气候区，全年四季分明，温差较大，冬春季多风干旱少雨，夏末秋初空气湿润雨水较多。 流域内多年平均降雨量 613mm，降雨主要集中在 7～ 9三个月，占全年降雨量的 70％。 区内多年平均气温为 176。 C，多年平均蒸发量为 ；最多风向为南北风，全年无霜期为 210天。 （ 1） 设计暴雨 三里庄沟为流域面积不大的一条小冲沟，流域内无实测流量和雨量资料，交叉断面处的设计洪水由河南省 1984 年 10 月出版的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》查算。 暴雨计算时段取 10分钟、 1小时、 6小时和 24小时，暴雨参数均值和变差系数 Cv，均由《图集》中的短历时暴雨参数等值线图查流域重心点取得。 偏差系数 Cs 选用 ，由于流域面积小，以设计点雨量作为流域设计面雨量。 （ 2） 24 小时洪量及洪峰流量 由豫北山丘区次降雨径流关系（ P+Pa～ R）Ⅳ — 1线查算 24小时各种频率设计净雨量乘以流域面积得设计洪水总量。 设计洪峰流量采用推理公式计算。 其成果见表 3。 8 表 3 设计洪水成果表 项 目 P=20% P=10% P=5% P=2% P=1% P=% 设计洪峰流量（ m3/s） 11 14 19 24 26 30 设计 24小时流量（万 m3） 5 8 12 16 19 23 （ 3） 设计洪水过程线 设计洪水过程线按 24小时净雨量历时分配、三角形概化过程线叠加方法计算，设计洪水过程线见表 4。 表 4 设计洪水过程线 （ 单位： m3/s） 序号 P=20% P=10% P=5% P=2% P=1% P=% 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 1 4 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 1 1 6 0 0 0 0 1 1 7 0 0 0 1 1 1 8 0 0 0 1 1 1 9 0 0 1 1 1 2 10 0 1 1 1 2 2 11 0 1 1 2 3 3 12 1 2 3 2 5 6 13 1 4 4 4 8 10 9 14 2 14 8 7 13 15 15 11 6 19 11 26 30 16 2 2 11 24 19 23 17 1 1 4 16 7 8 18 0 1 2 6 3 4 19 0 0 1 3 3 3 20 0 0 1 2 2 2 21 0 0 0 2 1 2 22 0 0 0 1 1 1 23 0 0 0 1 1 1 24 0 0 0 1 1 1 水位～容积关系曲线 按照洪水调节计算中规定的计算原则，确定总干渠左岸滞洪高程和相应的滞洪范围。 在总干渠 1/5000 带状地形图上，勾划出限定的最高滞洪水位时的左岸滞洪范围，根据选定的左岸最大滞洪范围，采用地形图上各等高线和等高距，计算各种水位对应的容积，三里庄沟的水位和容积关系见表 5。 表 5 水位～容积关系表 滞洪水位（ m） 容积 （万m3） ～流量关系 根据该河的流域特征，交叉断面处天然水位～流量关系按明渠均匀流进行计算。 主槽糙率采用 ，滩地糙率采用 ，河道比降为 ，交叉断面处沟道水位～流量关系见表 6。 10 表 6 交叉断面处天然水位～流量高程表 水位（ m） 流量（ m3/s） 三里庄沟为不串流的河道，考虑河道的滞洪作用，视交叉断面上游为一 座水库进行洪水计算，确定建筑物规模及左岸防洪水位，其洪水调节计算原则为： （ 1） 在排水渡槽主体高程范围内，总干渠左岸防洪堤防洪标准按五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核。 （ 2） 在设计洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶 ；校核洪水时，左岸最高滞洪水位应低于总干渠设计堤顶。 （ 3） 左岸防护对象的防护标准：当发生五年一遇及以下标准洪水时，要求左岸农田不受淹；当发生二十年一遇以下洪水时，要求左岸村庄不积水。 上游水面壅高一般不超过 30cm。 不同渡槽断面时的调洪演算成果见表 7 表 7 调洪演算成果表 注：表中 H――上游洪水位。 频率 天然情 况 方案一 方案二 方案三 Q （ m3/s） H（ m） 槽身断面 1 槽身断面 2 槽身断面 3 Q（ m3/s） H（ m） Q（ m3/s） H（ m） Q（ m3/s） H（ m） P=20% 11 8 9 10 P=10% 14 11 12 13 P=5% 19 14 15 16 P=2% 24 17 18 19 P=% 30 21 23 24 11 、 总干渠设计参数 : 总干渠与三里庄沟排水渡槽交叉处为全挖方渠段。 总干渠设计流量 260m3/s，相应水位 ； 加大流量 310 m3/s，相应水位。 渠道断面要素为： 渠底宽 ，渠底高程 ，比降 1/20200,糙率 ，一级内边坡 1:2，二级内边坡 1:；左、右岸一级马道高程 均为 ，马道宽均为 ；总干渠运行维护道路设置在渠道右侧。 沿渠道开挖线向外 13m范围内左岸设防洪堤、防护林带、截流沟和防护围栏，右岸除不设截流沟外，其他与左岸相同。 、 对外交通运输条件 : 工程区毗邻辉县市城区，地形开阔，交叉断面处左侧 300m 有县级公路，向西 3km 连接豫 42省道，场外交通便利。 、 渡槽设计参数 : （依据调洪演算成果） （ 1） 五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核（首选方案） （ 2） 二十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核（次选方案） 、排 架、基础等主要部位按Ⅰ级建筑物设计，进出口翼墙、导墙、下游消能工、河沟控导等的防护等次按 3级建筑物设计。 3．建筑材料：钢筋采用Ⅱ级钢，槽身及拉杆采用 C30 钢筋混凝土；人行道板、栏杆、进出口渐变段、消力池底板等采用 C20钢筋混凝土；排架、基础采用C25 钢筋混凝土，其他采用浆砌石或干砌石。 建筑材料特性指标见表 8，有关系数等见表 10。 表 8 建筑材料特性指标 混凝土强度等级 轴心抗压设计值 fc 轴心抗拉设计值 ft 弹性模量 Ec C20 10 104 C25 104 C30 15 104 Ⅱ级钢筋强度设计值： fy=f’ =310,钢筋 Es= 105 混凝土重度γ＝ 24KN/m3,钢筋混凝土重度γ＝ 25KN/m3 表 9 作用荷载分项系数 作用荷载类别 永久作用 可变作用 水荷载 12 静水压力 动水压力 作用（荷载）分项系数 γ G＝ γ Q＝ 表 10 结构安全级别及有关系数 建筑物级别 安全 级别 结构重要性系数γ O 结构系数γ d 设计状况系数 素混凝土 钢筋混凝土 持久 短暂 偶然 Ⅰ Ⅰ 受压 2， Ⅲ Ⅱ 受压 2， 4．其他荷载 （ 1） 人群荷载： (人行桥上活荷载 ) （ 2） 施工荷载： 4 KN/m2 （ 3） 基本风压： KN/m2 （ 4） γ 水 ＝ 10 KN/m3 （ 5） 地震荷载：简化成只考虑对排架有影响，在排架纵、横向计算中，槽身地震惯性力简化为作用于排架顶部的节点力 T n j i iT K C W  式中： nK ＝ jC = i = iW ：槽身自重加半槽水重（标准值） （ 6） 基础土重度；根据地质资料计算 5．施工条件：采用装配式钢筋混凝土结构，预制吊装。 6．使用要求：该槽身结构属二类环境条件，临水面最大裂缝宽度允许值：短期组合 ，长期组合。 13 、设计要求 、 工程总体布置 : 1．建筑物轴线选择 2．渡槽方案及型式选择（包括支承、基础及两岸连接建筑物） 、 水力计算 : 1．槽身过水断面尺寸的确定 2．渡槽纵坡确定 3．渡槽水头损失演算 4．进出口槽底高程确定 5．出口连接建筑物底部高程确定 、 槽身设计 : 1．槽身横断面型式及尺寸确定 2．槽身荷载计算 3．槽身横向、纵向结构计算 4．槽身的构造设计：槽身分缝、止水及支座构造确定等。 、 支承结构设计 : 、 基础设计 : 、 其他结构设计 : 翼墙、消力池、河沟控导等结构的设计。 14 、主要参考规范及书籍 1.《水工混凝土结构设计规范》 SL/T 19196 2.《水工建筑物荷载设计规范》 DL 50771997 3.《水工建筑物抗震荷载设计规范》 SL20397 4.《水闸设计规范》 SL2652020 5.《水工钢筋混凝土结构》 6.《土力学》 7.《水力学》 8.《工程力学》 9.《工程水文》 10.《渡槽》 11.。