劉莊溝排水渡槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　劉莊溝排水渡槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：左岸排水渡槽作為南水北調(diào)中線工程的排水建筑物，起到了排洪和導(dǎo)流的作用，本文對(duì)排水渡槽的軸線位置，槽身布置及槽身預(yù)應(yīng)力計(jì)算方面進(jìn)行了研究，為類似的工程提供參考資料。 </p><p>　　關(guān)鍵字：排水渡槽，軸線、槽身結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力。 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A <

2、;/p><p>　　南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程共設(shè)了23座左岸排水渡槽，總干渠開挖截?cái)嗵烊缓訙?，排水渡槽?duì)于上游洪水起到排澇、導(dǎo)流之用。 </p><p>　　排水渡槽的設(shè)計(jì)原則為：在保證總干渠堤防工程安全下，通過渡槽設(shè)計(jì)做到天然河溝上、下游洪水平順銜接。 </p><p>　　劉莊溝排水渡槽位于河北省保定市徐水縣劉莊村西北約500m的溝內(nèi)，設(shè)計(jì)流量32.3m3/s

3、，校核流量56.9 m3/s。 </p><p><b>　　1建筑物軸線 </b></p><p>　　根據(jù)劉莊溝現(xiàn)狀地形，天然河溝走向與總干渠中心線的關(guān)系，確定其軸線與總干渠中心線呈正交布置。 </p><p><b>　　2槽身結(jié)構(gòu)型式 </b></p><p>　　為了適應(yīng)地基變形，結(jié)構(gòu)受力

4、簡(jiǎn)單，槽身縱向選用的是簡(jiǎn)支型式，橫向?yàn)榫匦尾郏巯虏坎捎昧耸芰γ鞔_的多縱梁預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。多縱梁結(jié)構(gòu)施工可預(yù)制、拼裝進(jìn)度快。 </p><p>　　3槽身跨度方案比選 </p><p>　　為保證總干渠順暢輸水，排水渡槽在渠底寬范圍內(nèi)不設(shè)或少布設(shè)槽墩，縱向盡可能采用較大跨度；在有流冰的渠段，梁底不得低于加大水位0.75m以上；一級(jí)馬道作為總干渠管理維護(hù)交通道路，交通維護(hù)道路凈空滿足4.5

5、m要求，路面寬度內(nèi)亦不準(zhǔn)布設(shè)槽墩等。劉莊溝排水渡槽處于總干渠深挖方段，根據(jù)總干渠斷面條件，綜合比較，確定渡槽槽身為7跨，單跨跨度為22m，渡槽總跨度154m.。 </p><p><b>　　4槽身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　槽身結(jié)構(gòu)計(jì)算采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，按平面問題進(jìn)行橫向和縱向計(jì)算。多縱梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算內(nèi)力和配筋。多縱梁上部的過水矩形槽側(cè)墻按懸臂梁計(jì)算內(nèi)力

6、，按受彎構(gòu)件計(jì)算配筋。 </p><p><b>　　縱梁內(nèi)力計(jì)算 </b></p><p>　　槽身采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，縱梁簡(jiǎn)化為承擔(dān)自重及其控制范圍內(nèi)的水重和槽身混凝土重，按受彎構(gòu)件計(jì)算內(nèi)力。內(nèi)力計(jì)算分別考慮了承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩種。 </p><p>　　a承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算分別為： </p><p>

7、;　　基本組合（建成無水、設(shè)計(jì)洪水） </p><p>　　跨中彎矩計(jì)算公式： </p><p>　　支座剪力計(jì)算公式： </p><p>　　偶然組合（校核洪水） </p><p>　　跨中彎矩計(jì)算公式： </p><p>　　支座剪力計(jì)算公式： </p><p>　　式中—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取

8、1.1； </p><p><b>　　—設(shè)計(jì)狀況系數(shù)； </b></p><p>　　—永久荷載分項(xiàng)系數(shù)； </p><p>　　—永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即自重； </p><p>　　—可變荷載分項(xiàng)系數(shù)； </p><p>　　—可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即槽中水重； </p><p>

9、;　　—計(jì)算跨度（），取； </p><p><b>　　—凈跨度（）； </b></p><p><b>　　—支座寬度（）。 </b></p><p>　　b正常使用極限狀態(tài)計(jì)算分別為： </p><p>　　短期組合（設(shè)計(jì)洪水） </p><p>　　跨中彎矩計(jì)算公式：

10、 </p><p>　　支座剪力計(jì)算公式： </p><p>　　長期組合（建成無水） </p><p>　　跨中彎矩計(jì)算公式： </p><p>　　支座剪力計(jì)算公式： </p><p>　　式中—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； </p><p>　　—永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即自重； </p>&l

11、t;p>　　—可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即槽中設(shè)計(jì)洪水重； </p><p>　　—計(jì)算跨度（），?。?</p><p><b>　　—凈跨度（）； </b></p><p><b>　　—支座寬度（）。 </b></p><p>　　通過以上得出多縱梁在各種組合下的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果。 </p>

12、<p>　?、诳v梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線計(jì)算 </p><p>　　縱梁施加預(yù)應(yīng)力采用高強(qiáng)低松弛鋼絞線，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860 N/mm2，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1260N/mm2。根據(jù)《水工鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》，后張法的張拉控制應(yīng)力取0.7×＝0.7×1860=1302N/mm2。預(yù)應(yīng)力損失包括兩批。第一批預(yù)應(yīng)力損失包括張拉端錨具變形和鋼絞線內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失和預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道壁之間摩擦引起

13、的預(yù)應(yīng)力損失。第二批預(yù)應(yīng)力損失包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失和混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。 </p><p><b>　?、哿芽p計(jì)算 </b></p><p>　　根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制等級(jí)、混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)及最大裂縫寬度允許值，在露天環(huán)境下，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件裂縫控制等級(jí)為二級(jí)，一般要求不出現(xiàn)裂縫，按荷載效應(yīng)的短期

14、組合和長期組合分別進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)件受拉邊緣混凝土允許產(chǎn)生拉應(yīng)力，但拉應(yīng)力不應(yīng)超過以混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)αct控制的應(yīng)力值。采用鋼絞線的混凝土構(gòu)件混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)αct在短期組合時(shí)為0.5，長期組合時(shí)為0.3。規(guī)范要求，一般不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 </p><p><b>　?、軗隙闰?yàn)算 </b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件使用階段的撓度是由兩部分所組成：外荷載產(chǎn)

15、生的撓度；預(yù)加應(yīng)力引起的反拱值。 </p><p>　　a外荷載作用下產(chǎn)生的撓度、 </p><p>　　式中－短期荷載產(chǎn)生的撓度； </p><p>　?。L期荷載產(chǎn)生的撓度； </p><p>　?。奢d效應(yīng)的短期組合（并考慮部分荷載長期作用影響）及長期組合所對(duì)應(yīng)的長期剛度。 </p><p>　　對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)的

16、短期組合（并考慮部分荷載的長期作用的影響）時(shí)： </p><p>　　對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)的長期組合時(shí)： </p><p>　　為荷載效應(yīng)短期組合作用下預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的短期剛度。 </p><p>　　一般不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 ： </p><p>　　式中 －混凝土彈性模量； </p><p>　　－換算截面慣性矩。 <

17、/p><p>　　b預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱值 </p><p>　　按偏心受壓構(gòu)件求撓度 </p><p>　　式中－扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力； </p><p>　?。瓕?duì)截面重心軸的偏心距； </p><p><b>　?。瓨?gòu)件長度。 </b></p><p&

18、gt;　　考慮到預(yù)壓應(yīng)力這一因素是長期存在的，所以反拱值取為。 </p><p>　　c荷載作用時(shí)的總撓度 </p><p>　　通過計(jì)算，縱梁在短期組合和長期組合下的撓度值 </p><p>　　根據(jù)規(guī)范要求，渡槽槽身當(dāng)跨度＞10m時(shí)，短期荷載組合允許撓度為L0/500，長期荷載組合允許撓度為L0/550，L0以mm計(jì)。 </p><p>

19、<b>　　5結(jié)語： </b></p><p>　　渡槽的設(shè)計(jì)總結(jié)為以下幾點(diǎn)： </p><p>　　通過調(diào)查、勘測(cè)收集所需要的資料，根據(jù)渡槽的任務(wù)和地形、地質(zhì)等確定渡槽的級(jí)別和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　選擇渡槽槽址、槽身起始點(diǎn)位置及軸線位置。 </p><p>　　進(jìn)行水力計(jì)算，確定槽身的橫斷面尺寸和槽底縱坡。

20、 </p><p>　　進(jìn)行方案比較，確定最優(yōu)的總體布置方案。 </p><p>　　進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算確定結(jié)構(gòu)的尺寸。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　南水北調(diào)中線一期工程總干渠左岸排水建筑物土建工程初步設(shè)計(jì)大綱［k］.長江院，2004.4. </p><p>