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1、绪论一、渡槽的作用及发展渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物，是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一，除用于输送渠水进行农田灌溉、城镇生活用水、工业用水、跨流域调水外，还可供排洪和导流之用。当挖方渠道与冲沟相交时，为排泄冲沟来水和泥沙，不使山洪及泥沙进入渠道，可在渠道上面修建排洪渡槽。在流量较小的河流上修建闸、坝需用上下游围堰拦断河道时，可在基坑上面架设导流渡槽，使上游来水通过渡槽泄向下游。渡槽在中国已有悠久的历史。古代，人们凿木为槽用以引水，即为最古老的渡槽。据水经注疏：长安城昆明“故渠又东而北屈，迳青门外，于穴水枝渠会。渠上承穴水于章门西。飞渠引水入城。东为仓池，
2、池在未央宫西。”“飞渠”即为渡槽，建于西汉，距今约2000年。又距中国水利史稿上册考证，水经沮水注中所述的郑国渠“绝冶谷水”、“绝清水”中的“绝”就是指一种原始形态的渡槽。则渡槽见诸历史记载者就比长安城的飞渠更早，这说明渡槽在中国已有2000年以上的历史。20世纪50年代初期，我国新建渡槽多为木、石结构。木渡槽因木材是宝贵且维修费用大、寿命不长，故除少数用做临时性引水外，已不再采用。石拱渡槽是就地取材的建筑工程，由于石料的开采、加工和砌筑常为手工操作，需用大量劳力，但可节约水泥、钢材，且施工技术易为群众掌握，因而知道20世纪70 年代，在不少灌区的渡槽工程中石拱渡槽仍占有相当大的比重。至于墩台
3、结构，采用石料砌筑者就更为普遍。20世纪50年代中后期，随着经济建设的发展，采用钢筋混凝土渡槽日渐增多，施工方法以现场浇筑为主。1995年，黑龙江省首先采用了装配式渡槽，装配式渡槽较现场浇筑可节省大量木材和劳力、显着降低工程造价、加快施工进度，并便于施工管理和提高工程质量，因而到20世纪60年代初期以后，在许多省区逐渐得到推广，其中以广东省发展最为迅速。广东省湛江地区除在建筑物型式及预制分块构件的造型等方面不断有所创新外，并在研究国外单向曲率壳槽的基础上，提出了U形薄壳槽身的结构型式及其计算方法。此外，我国南方地区还建了一些钢丝网水泥U形薄壳渡槽，但这种结构不耐久，已较少采用。20世纪60年代
4、后期至70年代中期，在钢材、水泥供应较困难的条件下，渡槽工程中出现了各种类型的少筋，无筋混凝土结构，如三铰片拱式、马鞍式、拱管式、双曲拱式渡槽等，这些型式由于存在一些缺点，现已很少采用，但确代表了渡槽结构型式发展的一个阶段。珩架拱式渡槽也是这一阶段发展起来的，山东省吸取桥梁工程中这一型式的特点，提出并自20世纪70年代初期开始在山东兴建珩架拱渡槽。山东是我国修建珩架拱渡槽数量最多、类型最齐全的省份。从20世纪70年代中期至80年代的这一阶段，水利事业发展中有几项工作与渡槽型式的变化发展密切相关：一是水利工作集中抓了渠系配套工程建设，以充分发挥水利工程效益；二是大型灌区建设有了进一步发展；三是相
5、继兴建了一些跨流域、跨省的调水工程，如引滦入津、引大入秦等。这些工作使这一时期兴建的渡槽的输水流量，有过去的几个、十几个立方米每秒发展到几十个甚至上百个立方米每秒，从而促进了渡槽结构型式的改进与创新。20世纪90年代以来，随着计算机技术地迅猛发展，利用电子计算机及先进设计理论进行了各种流量、各种跨度渡槽结构型式的研究，以及结构型式优选的研究，使得渡槽设计更趋先进合理。各种新材料、新技术也不断应用于渡槽工程。例如，1990年在湖南省铁山灌区建成地由桁（刚）架拱发展而来地第一座拱梁组合式渡槽凉清渡槽，设计流量立方米每秒，校核流量立方米每秒，槽身全长米，由一跨米地拱梁组合式结构和两端个一跨米地简支结
6、构组成，槽身采用半圆薄壳断面，内径为米，直段高米,槽壁厚13cm,拱肋采用二次抛物线形等界面双铰折线拱，矢跨比1/，截面尺寸。又如广东省东江深圳供水改造工程，是香港、深圳以及工程沿线东菀城镇提供饮水及农田灌溉用水地跨流域大型调水工程，该工程中的樟洋渡槽设计流量Q=90立方米每秒，采用预应力混凝土U形槽身，纵、横两个方向施加预应力，槽壁厚仅30cm，一节槽身跨度达到24m，同时，又将桥梁工程地先进施工技术移动模架施工法用于渡槽施工，取得了良好地经济效益和社会效益。特别需要指出的是，改革开放以来，随着经济及社会的发展，城市生活用水以及工业用水比重增长很快，中国地供水矛盾已集中到城市，主要用于发展城
7、市、发展工业及保护环境，农业用水的重点转为节水灌溉和提高用水效率。为了解决我国水资源分布与供水需求不完全相适应地问题，需要对水资源做重新分配，由此南水北调工程列入了国家计划。在南水北调中线总干渠上，规划修建大型渡槽49座，大部分渡槽设计流量在300立方米每秒以上。目前世界上已建成地最大渡槽为印度戈麦蒂（GOMTI）渡槽，是萨尔达萨哈亚克调水工程总干渠跨越戈麦蒂河地大型交叉工程，槽身段长，设计流量357立方米每秒，过水槽宽，槽高，槽中水深，下部支承结构为空心槽墩和沉井基础。由于南水北调中线工程总干渠为自流输水，水头紧张，可以分配给各座渡槽的水头损失较小，因而槽身断面很大，不少渡槽水面总宽在25m
8、以上，水深大于5m，其规模大大超过戈麦蒂渡槽水荷载特别巨大，槽身每延米荷载（不包括自重）可为铁路荷载地的十几乃至二三十倍。对于如此大型地渡槽，在确定安全的前提下，如何使工程达到经济合理，必然给规划、设计、施工带来了一系列需要研究解决的问题。可以预见，随着南水北调工程地实施，渡槽这一建筑物在结构型式、设计理论、新材料运用以及施工技术等方面，将会有一个更新更大的发展。二、渡槽的组成及类型渡槽是由槽身、支承结构、及进出口建筑物等部分组成。槽身搁置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础，再传至地基。渡槽的类型，一般是指输水槽身及其支承结构地类型。槽身及支承结构地类型各种各样，所用材料又有不
9、同，施工方法也各异，因而分类方法就甚多。按施工方法分，由现浇整体式、预制装配式及预应力渡槽等。按所用材料分，有木渡槽、砖石渡槽、混凝土渡槽及钢筋混凝土渡槽等。按槽身断面形式分，有矩形槽U形槽、梯形槽、椭圆形槽及圆管形等，渡槽工程中常用地是前两种。按支承结构型式分，则有梁式、拱式、桁架式、组合式以及斜拉式等。以上分类方法甚多，但能反映渡槽地结构特点、受力状态、荷载传递方式和结构计算方法区别地则是按支承结构型式分类。（一）梁式渡槽。梁式渡槽的支承结构是重力墩或排架。槽身搁置于墩（架）顶部，既起输水作用，又是承受荷载而起纵梁作用地结构，在竖向荷载作用下产生弯曲变形，支承点只产生竖向反力。按支承点数目
10、及布置位置地不同，又分为简支、双悬臂、单悬臂及连续梁四种型式。梁式渡槽的主要优点是设计简易、施工方便，是采用最为普遍的形式。（二）拱式渡槽。拱是一种轴线为曲线或折线形、在竖向荷载作用下拱脚产生水平推力的结构，条件是拱脚需有水平约束。如果拱脚无水平约束，在铅直荷载作用下只产生竖向反力的拱形结构，只能称为曲梁。拱式渡槽与梁式渡槽不同之处，是在槽身与墩台之间增设了主拱圈和拱上结构。拱上结构将上部荷载传给主拱圈，主拱圈再将传来地拱上铅直荷载传给墩台以水平推力。主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构，以承受轴向压力为主，拱内弯矩较小，因此可用抗压强度较高地亏工材料建造，跨度可以较大（可达百米以上），这是拱式渡槽
11、区别于梁式渡槽地主要特点。由于主拱圈将对支座产生强大 水平推力，对于跨度较大的拱式渡槽一般要求建于岩基上。主拱圈有不同的结构形式，如板拱、肋拱、箱形拱和折线拱等。可以设有不同铰数，如双铰拱和三铰拱，也可做成无铰拱。并且，拱上结构又有实腹与空腹之分。因此，拱式渡槽还可分为不同类型。（三）桁架式渡槽。又分为桁架式和梁型桁架式。前者是用横向联系（横系梁、横隔板及剪刀撑等）将数榀桁架拱片连接而成整体结构。桁架拱片是主要的承重结构，其下弦杆或上弦杆作成拱形，既是拱形结构又具有桁架的特点。槽身底版和侧墙板可采用预制混凝土或钢丝网混凝土微弯板组装然后填平,而成为矩形断面，有的也采用预制的矩形、U形整体结构。
12、按槽身在桁架拱上位置的不同，桁架拱式渡槽可分为上承式、中承式、下承式和复拱式四种型式，按复杆的布置型式则有斜杆式桁架拱和竖杆式桁架拱（只有竖杆无斜杆）。拱形弦杆与墩台的连接氛围有铰和无铰两种，无铰拱要求较好的地基，实际工程中多采用两铰拱。桁架拱渡槽一般用钢筋混凝土建造，整体结构刚性大，能充分发挥材料力学性能；结构轻巧，水平推力小，对墩台变位的适应性也较好，因而对地基的要求较拱式渡槽低。梁型桁架是指在铅直荷载作用下支承点只产生竖向反力的桁架，起作用与梁相同。梁型桁架有简支和双悬臂两种类型。按弦杆的外形分，有平行弦桁架、折线或曲线桁架、三角形桁架等。梁型桁架式渡槽的跨度较梁式渡槽为大，一般不小于2
13、0米，宜在中等跨越条件下采用。梁式和拱式渡槽是两种最基本的型式，桁架式渡槽应用最广。1 基本资料 引洮工程概况引洮工程是以解决城乡生活供水及工业供水、生态环境用水为主，兼有农业灌溉、发电、防洪、养殖等综合利用的建设项目，从而实现水资源的优化调度，从根本上缓解该地区水资源匮乏的问题。引洮工程供水范围西至洮河、东至葫芦河、南至渭河、北至黄河，受益区总面积为万km，涉及甘肃省兰州、定西、白银、平凉、天水5个市辖属的榆中、渭源、临洮、安定、陇西、通渭、会宁、静宁、武山、甘谷、秦安等11个国家扶贫重点县（区），155个乡镇，总人口约300万人。引洮工程由九甸峡水利枢纽及供水工程两部分组成，计划分两期建设
14、，一期工程建设内容包括九甸峡水利枢纽及引洮供水一期工程。九甸峡水利枢纽是引洮供水工程自流引水的龙头工程，枢纽主要建筑物包括钢筋混凝土面板堆石坝、左岸1、2溢流洞、右岸泄洪洞、右岸引水发电洞、供水工程总干渠进水口等。混凝土面板堆石坝设计坝顶高程，最大坝高，水库总库容亿m，电站装机容量3100MW，年平均发电量10亿kwh。引洮供水工程以洮河九甸峡水利枢纽工程为水源，总干渠设计引水流量32 m/s，加大引水流量36 m/s，年调水总量亿m。一期工程年调水量亿m，配置非农业用水亿m，约占总外调水量的70%；农业用水亿m，约占总水量30%。由的总干渠、3条总长的干渠、20条总长的灌溉支（分支）渠、两条
15、总长的县城以上城市供水专用管线、10条总长的乡镇专用供水管线等构成覆盖全供水区的输供水渠（管）网体系。受益区为定西、兰州、白银三个市辖的安定、陇西、渭源、临洮、榆中、会宁六个县区39个乡镇，人口万人，发展高新农业灌溉面积19万亩。引洮供水工程属大型跨流域自流引水工程，工程线路长，跨地域范围大，穿越流域多，供水区分散，工程地质条件复杂。总干渠自九甸峡水利枢纽大坝上游洮河右岸取水，以隧洞、暗渠、渡槽形式依次穿越九甸山、宗石山、驮子山、尖山、漫坝河、东峪沟、新寨、秦祁河、高峰进入主要灌区及供水区，之后以明渠、渡槽、短隧洞形式沿内官盆地南缘山脚向东行进，过香泉、吴家川、马莲沟、大营梁至马河镇结束。总干
16、渠工程以隧洞为主要建筑物，初步设计阶段布置隧洞15座，占全长的%，其中3、6、7、9隧洞的长度分别为13152m、15100m、17190m、18245m，大于10km的隧洞占总干渠长度的%。一干渠渠线自总干渠阳阴峡分水，沿内官盆地南缘北侧偏西方向前行，经店子街、称沟至宛川河流域高崖水库下游。二干渠自总干渠阳阴峡分水，渠线向北穿过内官盆地，然后沿关川河支流西河左岸下行梁家庄止，与安定区已建成的西河渠、中河渠相接，经定西市区以及巉口，沿关川河而下达会宁县境内的头寨子。三干渠自总干渠马河镇分水，渠线沿大咸河左岸山坡脚与陇海铁路平行向南下行，经通安、云田，在小金家门入渭丰渠。陇西专用供水管线自总干渠
17、7隧洞出口分水，沿秦祁河右岸山脚向下游前行，至张家堡后跨秦祁河，在左岸经北寨镇后下行至关门村，再次跨过秦祁河后在右岸行至陇西双泉镇结束，供水管线采用重力流输水，为DN1000的玻璃钢夹砂管。定西市专用供水管线自总干渠阳阴峡分水，沿正北方向前行，经内官营镇后沿内官定西公路至祈家庄后，沿西河右岸顺水流方向至李家咀与定西现有水厂衔接，直接向水厂供水，供水管线采用重力流输水，为DN800的玻璃钢夹砂管。引洮供水一期工程共布置各类建筑物2393座，其中总干渠138座，干渠536座，支渠工程1719座。13#渡槽是是引洮工程中连接5#隧洞和6#隧洞的重要连接建筑物。引洮供水一期工程总投资亿元，国家定额补助
18、亿元，甘肃省配套资金亿元，工程建设工期为六年。 13#渡槽基本资料 13#渡槽的基本设计资料渡槽的设计流量为32，加大流量为36；渡槽的设计纵坡为；渡槽上游由2#退水闸及渐变段连接5#隧洞和13#渡槽，渡槽下游由渐变段连接6#隧洞和13#渡槽,5#、6#隧洞纵坡均为1/1300，渡槽每跨10m，共5跨，全长50m。按照GB5028899灌溉与排水工程设计规范，确定该渡槽的工程级别为3级。 13#渡槽的地形资料沟顶宽约50m，沟深约8米。属狭长V型断面。无常年流水，沟内种植有经济作物。耕作深度为。 13#渡槽的地质资料渡槽地基上部为中重粉质壤土（PlQ13），厚度为22m，下部为第三系泥质粉砂岩
19、（N2l）。中重粉质壤土的天然密度为cm3，干密度为 g/cm3，比重；含水量为%；原状压缩系数为a2=；湿陷系数%；属于中压缩非自重湿陷性土层。原状抗剪强度C=、=。压缩模量为35Mpa允许承载力为R=。 13#渡槽的建筑材料及安全系数资料该工程主要的建筑材料为水泥、混凝土、钢筋等。混凝土重度rc25KN / m3，混凝土其他特性性能指标见表11。采用和级钢筋，级钢筋强度设计值fy=fy=210N/mm2。强度模量Es105N/ mm2, 级钢筋强度设计值fy=fy=300N/mm2,强度模量Es105N/mm2。钢筋混凝土重度r25KN/ m3。构件裂缝宽度允许值， flim。构件挠度允许
20、值，当lO10m时挠度限值为lO/400，当lO10m时挠度限值为lO/500。表1-1 混凝土特性指标：（单位N/ mm2）混凝土强度等级轴心抗压轴心抗拉弹性模量Ec标准值fck设计值fc标准值fck设计值fcC20104C25104浆砌采用M15砂浆砌块石。 工程回填土及地基力学特性根据有关实验报告结果rc16KN / m3；。；C23Kpa，修正后地基承载力特性值fa=290Kpa。基础与地基摩擦系数f，抗滑稳定安全系数K。根据水利水电工程等级划分及洪水标准规定以及灌区规划要求，确定该渡槽为三级永久建筑物，结构安全级别为级，结构重要性系数为r01，短暂设计状况系数，偶然状况系数，钢筋混凝
21、土结构系数rd。其他荷载：人群荷载： m2(人行桥上的活荷载)基本荷载： m2(风压)气象：最高日平均气温30，最低日平均气温0，不考虑冻土深度。施工条件：采用装载式钢筋混凝土渡槽，预制吊装。2 渡槽总体布置渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置。渡槽总体布置基本要求： 1、流量、水位满足灌区要求;2、槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田、交通方便、就地取材等。 槽址选择注意问题：1、槽身长度短、基础低，降低工程造价。2、轴线短、顺直、进出口避免急转弯，布置在挖方处。3、渡槽轴线尽量和河道正交。4、少占耕地、少拆民房。在选
22、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。综合考虑各方面因素，在平面图上确定槽址位置，画出该断面图。 结构选型 槽身的选择槽身的横断面型式有矩、U形、圆形和抛物线形，其中常用的是矩形和U形。本设计中Q设32m3/s，属中小流量。渡槽长度为中型渡槽。矩形渡槽具有抗冻、耐久性好的特点，施工方便，故选用矩形渡槽。可设拉杆以减少侧墙厚度。支承选择该渡槽地址处沟深约8米，跨度约为50m，宜用梁式渡槽。综合分析：选用简式梁型式，虽弯距较大，但施工方便。平面总体布置本设计布置等跨间距为10m的单排架共5跨，矩形渡槽采用简支。上游渐变段4m与
23、6m泄水闸相连，泄水闸再与5#隧洞相连；下有渐变段4m与6#隧洞相连。槽上根据交通要求设人行桥，净宽。3 水力计算由于该渡槽由于进出口高程及槽身纵坡i已经确定，水力计算时只要确定槽身的净宽B和净高H即可，而不必计算水头损失来确定净出口高程和槽身纵坡i。计算公式该渡槽的槽身L大于15倍的渡槽进口渐变段前上游水深h1(即L15h1)，故采用采用明渠均匀流公式计算。式中：Q为渡槽的过水流量；A槽身的过水断面面积（m2）；R为水力半径（m）；i为渡槽底比降；n为槽身糙率，钢筋混凝土槽身可取n=，砌石槽身可取。计算槽身净宽B和加大水深：根据通过加大流量Qm槽中为满水情况拟定B和H值。从过水能力看，应按水
24、利最佳断面的条件来选择深宽比（矩形槽身水力最佳断面的深宽比H/B=），但梁式渡身的深宽比选得大些有利于加大槽身的纵向刚度，因此一般多采用深宽比大于的窄式断面，矩形槽身常采用的深宽比H/B=。经过综合分析采用深宽比为H/B=。把加大流量Qm=36m3/s带入计算可求的=，B=计算设计水深h设：已知B=，Q=32m3/s联立以上式子解得h设=安全加高h计算：考虑到槽中水面可能产生波动的原因，为了保证渡槽有足够的过水能力，槽身顶部在水面以上应有一定的超高。超高应满足以下要求：当槽身通过设计流量时，矩形断面槽壁顶部超高不小于槽内水深的1/12再加5cm，即 h1=h设/12+5=；当槽身通过加大流量时
25、，槽中水面与槽身顶部（对无拉杆槽身）或拉杆底面（对有拉杆槽身）的高差不应小于510cm，取h2=10cm。H=h设+h1=270+=H=h加+h2=295+10=305cm取两者最大值，故取H=（不计拉杆的高度），B=。4 槽身设计 槽身断面尺寸拟定根据前面计算结果，槽内净宽B=,高H=（拉杆高），其他尺寸按下面计算确定。该渡槽无通航要求，槽顶设拉杆有利于减小侧墙的厚度，间距取S=2m；侧墙厚度t按经验数据确定t/H=1/121/16确定，H为侧墙高度，t=（1/121/16）H=m,为了减小侧墙的重量取侧墙顶部厚度t1=侧墙底部取t2=；底板厚度取跨度的（1/121/35），t=（1/121
26、/35）B=(.35，但为了满足抗裂要求取底板厚度t3=；渡槽要满足行人要求，故在侧墙外侧设置人行板，板宽取b=，板外侧厚度t4=，板内侧厚度t5=；为了减小底板的拉应力，槽身底板高于侧墙底缘；侧墙和底板连接处设角度为45o的贴角边长取30cm以减小转角处的应力集中。槽身的断面图如图4-1 所示。图4-1槽身横断面图（单位：mm） 槽身横向结构计算 带拉杆的矩形断面槽身横向计算也括侧墙和底板两部分。侧墙于底板连接处为刚性连接，侧墙顶部与横杆的连接近似按铰接考虑。考虑到槽顶人群荷载产生的弯矩对侧墙及底板最大弯矩影响很小（小于2%），计算可近似忽略不计。图4-2横断面计算简图（单位：mm）（1）内
27、力计算侧墙各截面弯矩按弯矩分配法推算的下列公式计算：，式中：（弯矩符号以使侧墙内侧受拉为正）My距墙顶距离为y的截面弯矩，；MA侧墙底部弯矩，；侧向水压力作用的固端弯矩，满槽水(h=H)时，；y截面距墙顶距离，m;h槽内设计水深，m；H墙顶净高（底板顶面至墙顶高），m;t1侧墙平均厚，m；t2底板厚，m；I1侧墙截面惯性矩，m4；I2底板截面惯性矩，m4；q水荷载与底板自重之和KN/m2；r水水的重度，采用r水=10KN/m2；r自钢筋混泥土的重度，采用r自=25KN/m2；u分配系数；计算：设计水深时：槽身自重为不变荷载，荷载分项系数为；水重为可变荷载，荷载分项系数为。满槽水深：槽身自重为不
28、变荷载，荷载分项系数为；水重为可控可变荷载，荷载分项系数为。表4-1侧墙各截面弯矩计算结果（单位：弯矩KNm，长度m）设计水深标准值设计值满槽水深标准值设计值（2）配筋计算按一般受弯构件计算，由表4-1可知最不利荷载组合为满槽水深情况。侧墙外侧：侧墙外侧存在最大弯矩M= KNm（y=），按单筋进行配筋计算。采用C25混凝土，fcmm2，级钢筋，M=m，h=225mm，b=1000mm，K=，故按最小配筋率配筋，选B10250，实际面积。侧墙内侧:侧墙内侧存在最大弯矩M= KNm（y=），按双筋进行配筋计算。采用C25混凝土，fcmm2，级钢筋，。M=m，h=300mm，b=1000mm，K=，
29、 受压钢筋应力达不到抗压强度，故按下式受拉钢筋截面面积。，故按最小配筋率配筋，选B10120，实际面积。（3）抗裂验算侧墙按受弯构件进行抗裂验算，可选择弯距最大的断面进行计算。弯矩最大值出现在侧墙底部Mk=，按标准荷载计算，考虑钢筋作用。验算基本公式如下：rm受弯构件的塑性影响系数；rm，因300/h =+300/1500,故rm。act拉应力限制系数，取A0换算截面面积，A0=Ac+aEAsftk混凝土轴心受拉强度标准值，C25标准值为mm2W0换算截面对受拉边缘的弹性地抗拒。, 故满足抗裂要求 底板计算（1） 内力计算底板各截面弯矩及轴向力按下列公式计算：式中：Mx为距底板左端墙底中心距离
30、为x的截面弯矩，;x为截面距底板左端墙底中心的距离，m；NA为底板轴向拉力，KN；弯矩符号以使底板内侧受拉为正；轴向力以拉力为正；其余符号意义同前；表4-2底板各截面弯矩计算结果（单位：弯矩,长度m）设计水深标准值设计值满槽水深标准值设计值表4-3底板弯矩最大值及轴力计算结果（单位：弯矩,轴力KN）MmaxNA设计水深标准值设计值满槽水深标准值设计值（2） 配筋计算底板按拉弯构件进行配筋计算，计算控制截面为端部截面及跨中截面，端部截面控制最大正弯矩控制控制底板上层钢筋布置，跨中截面最大负弯矩控制底板下层钢筋布置。若槽身较宽，还应进行1/4截面计算，以使底板的钢筋布置更加经济合理。此处，由于槽身
31、宽度较小，故选取端部截面及跨中截面为控制截面，最不利荷载组合为满槽水深。端部截面（x=）：采用C25混凝土，fcmm2，级钢筋，fy=fy=300N/mm2。M=m，N=，h=400mm，b=1000mm，K=，故按大偏心受拉构件配筋：基本公式为：计算表明不需要配筋，但仍应按构造要求配筋。min=%， As min1000370740（mm2)，钢筋取B12150 ， ；说明按所选进行计算就不需要混凝土承担任何内力了，这就意味着实际上的应力不会达到屈服强度，故按计算。mm2=，故按最小配筋率配筋，选B，实际面积mm2。跨中截面：采用C25混凝土，fcmm2，级钢筋，fy=fy=300N/mm2
32、。M=m，N=，h=400mm，b=1000mm，K=，30mm 。故按大偏心受拉构件配筋：基本公式为： 计算表明不需要配筋，但仍应按构造要求配筋。 min=%，As min1000370740 mm2，钢筋取B12150 As=754 ； 说明按所选进行计算就不需要混凝土承担任何内力了，这就意味着实际上的应力不会达到屈服强度，故按计算。mm2,故rm为偏心受拉构件的截面抵抗距塑性系数，act拉应力限制系数，取。A0换算截面面积，A0=Ac+aEAsftk混凝土轴心受拉强度标准值，C25标准值为mm2W0换算截面对受拉边缘的弹性地抗拒A0=，I0=，y0=m3故满足抗裂要求 横杆计算由于横截面
33、计算简图4-2可知横杆相单于二力杆，所以配筋计算按轴向拉力计算。（1） 内力计算横杆轴向力按下式计算：式中：N为横杆轴力，以拉力为正，KN；S为横杆间距，m；其余符号同前；表4-4横杆轴力计算结果（单位：轴力KN）N设计水深标准值设计值满槽水深标准值设计值（2） 配筋计算由于横截面计算简图4-2可知横杆相单于二力杆，所以配筋计算按轴向拉力计算。横杆最不利荷载组合为满槽水深情况。用C25混凝土，fcmm2，级钢筋，fy=fy=300N/mm2。M=0KNm，NK=， h=150mm，b=100mm，K=，故按最小配筋率配筋，选2B8,，实际面积。由于剪力较小，按计算不需配箍筋，故按构造配箍筋A6
34、200，。（3） 裂缝验算由于拉杆在水上环境，可以不进行抗裂验算但须进行裂缝验算。裂缝验算基本公式：式中： （当=，故按最小配筋率配筋，选8B，实际面积mm2。（3） 斜截面计算已知：V，KV=。截面尺寸验算： 故截面尺寸满足要求。验算是否需要计算配筋：Vc= ftbh05003630 KV=。可知按计算不需要配箍筋，但须按构造配箍筋，选配双肢箍筋A8200。 抗裂验算忽略补角和人行道板作用，将断面化为如图45所示。图4-5纵向抗裂计算断面简图（单位：cm）沿槽身纵向的危险断面是在跨中，按标准荷载计算，满槽水深时弯距为： 可按下式进行抗裂计算;式中： rm受弯构件塑性影响系数；rm（300/3
35、700）=Ml按标准荷载计算的弯距；ct混凝土拉应力限制系数。长期组合为，短期组合为；W0换算截面A0对受拉边缘的弹性抗矩，；I0换算截面重心轴惯性矩；y0换算截面重心轴至受压边缘距离；ftk混凝土抗拉强度标准值，C25混凝土抗裂强度标准值ftkmm2。y0= I0= W0=故槽身纵向满足抗裂要求。 人行板配筋计算人行板按悬臂板考虑，沿槽身长度取单位长度b=1000mm，厚度取平均厚度h=（100+125）/2=113mm，荷载考虑人行板自重和人群荷载。荷载计算： 配筋计算：,所以按构造以最小配筋率配筋，选配A6/8200，实配面积面积为，。沿槽身长度方向配置A6200分布筋。 吊装计算设置四
36、个吊点，按双悬臂梁计算。吊点设在第二根拉杆处。因吊点产生负上部受拉，下部受压，故可按T形梁校核上部配筋。如图4-6所示。图4-6槽身吊装验算图q= g2k=m。考虑动力系数，故qm。计算时忽略槽底突出部分的作用，断面尺寸取b 400mm，h3560mm，bf4700mm，hf400mm的T形梁。按短暂状况设计。吊点顶计算弯距：Mm判断截面类型： 故截面为一类截面为满足吊装要求槽身顶部配置4B10， As=314mm2。5 排架设计 1#排架设计 1#排架结构尺寸拟定排架高程为8m，立柱长边b1为排架高的（1/201/30），常取这里b1取，短边h1=（）b1，常用，这里取，立柱的间净距为L=；
37、横梁高为（1/61/8）L，取h2=，梁宽b2=，横梁间距取，其他尺寸如图5-1，排架尺寸如图5-1所示：图5-1 1#排架结构布置图 1#排架荷载计算（1）风荷载计算风荷载分项系数rq=冲沟内无常年流水，故不考虑水荷载对排架的作用。1 作用于槽身的横向风压力作用于槽身的风荷载强度按下式计算：式中：风压值，； 风振系数，由于渡槽高度不大，可取；风载体型系数，l/b=10/=，取 =；风压高度变化系数，与地面粗糙度有关，因槽身迎风面形心距地面高度约10m,近似取=；地形地理条件系数，取；作用于槽身风荷载强度为：已知槽身高度，一节槽身长10m（包括两端伸缩缝宽度），则作用于槽身上的横向风压力为：2
38、 作用于排架上的横向风压力基本公式：式中：风压值，。风振系数，由于渡槽高度不大，可取.风载体型系数，l/b=8/=取风压高度变化系数，与地面粗糙度有关，因排架迎风面形心距地面高度约4m,近似取= 地形地理条件系数，取。从安全角度出发，不考虑立柱前柱对后柱的挡风作用，取。 作用于排架上的风荷载强度为：（2） 作用于排架节点上荷载图5-2 1#单排架计算简图（单位：mm） 槽身自重 ： 满槽水重：1 槽身传递给排架顶部的荷载作用于槽身的横向风压力PZ通过支座摩阻作用，以水平力形式传递到排架顶部；同时，PZ距排架顶高度，对排架顶高程所产生的力矩将转化为一对方向相反的集中力，分别作用于两立柱顶部，迎风
39、面力的方向向上，背风面力的方向向下。槽身的自重及槽中水重也通过支座传到排架顶部。满槽水中加横向风压力情况 = = = = 空槽加横向风压力情况： = =2 作用于排架节点上的横向风压力（3） 横向风压力作用下的排架内力计算由于结构对称而荷载反对称，所以采用采用无剪力分配法进行计算。1 杆端弯矩计算 下述计算中，弯矩以顺时针为正以逆时针为负 KNm KNm2 杆端弯矩计算分配系数计算：令，则：力矩分配计算如下表 5-1，弯矩如图5-3；表5-1力矩分配计算表（单位：力矩）结点123杆端111221222332相对劲度系数111分配系数 传递系数-1-1-1-1固端弯矩 力矩传递与分配 5-3 1
40、#排架内力图（4） 排架立柱轴力计算满槽水加横向风压力情况作用于迎风柱的轴力：作用于背风柱的轴力：空槽加横向风压力情况作用于迎风柱的轴力： 作用于背风柱的轴力： 排架横向结构计算时，迎风侧下一层的排架柱为计算控制段，该柱段弯矩最大，轴力最小。根据直线比例关系，按下式计算最下一层排架柱的反弯矩据节点2距离x 根据对背风侧最下一层排架柱的反弯点的力矩平衡关系，按下式计算迎风侧排架柱由水平荷载作用产生的轴向力： =按下式计算最下一层排架柱的轴力 1#排架柱混凝土结构计算（1） 排架立柱配筋计算由于风向的方向不确定，因此立柱按压弯构件进行对称配筋。采用C25混凝土，fcmm2，级钢筋，fy=fy=300N/mm2满槽水情况下： M=m，N=，K=，=45mm ，故 判断截面类型 ：； ；，故按小偏心对称配筋计算：满足最小配筋率，选配4B14， ,空槽水情况： M=m，N=，K=，=45mm ，故 判断截面类型 ：； ；，故按小偏心对称配筋计算：由上式可知构建属于大偏心受压构件，所以按大偏心重新计算。按计算不须配筋，所按构造配筋故选配3B 10 经比较，最终选配选配4B14，。由于剪力较小，按计算不需配箍筋，故按构造配箍筋A10200，。（2） 排架顶梁配筋计算顶梁在在反水平对称荷载作用下，其轴力为0；竖向荷载只使立柱产生轴力对顶梁不产生内力。所以顶梁按受弯构件进
