龍?zhí)稕_渡槽矩形槽身排架支撐設計
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目 錄1 設計目的2 設計基本要求3 設計成果及具體要求4 時間安排5 基本資料6 個人設計任務1 設計目的本設計是本專業(yè)教學大綱所規(guī)定的重要教學內容,是學生在校期間進行最后一次理論結合實際的較全面和基本的訓練,是對幾年來所學知識的系統(tǒng)運用和檢驗,也是走向工作崗位之前的最后一次的過渡性練兵。通過這次設計要求達到以下基本目的。(1)鞏固、加強、擴大和提高以往所學的有關基礎理論和專業(yè)知識;(2)培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識以解決實際工程問題的獨立工作能力,并初步掌握進行水利樞紐和水工建筑物的設計思想、設計程序、設計原則、步驟和方法;(3)培養(yǎng)學生使用有關設計規(guī)范、手冊、參考文獻以及分析計算、繪圖、概算和編寫設計說明書等項能力的基本技能訓練;(4)通過設計使學生了解我國現(xiàn)行的基本建設程序,建立工程設計的技術和經濟的政策正確觀點;(5)因此,要求每個同學在長達15周的設計中,抓緊時間,遵守紀律,努力學習工作,認真踏實,一絲不茍,實事求是,舉一反三,充分發(fā)揮個人的主動性和創(chuàng)造性,獨立的和高質量的完成本次設計,以便在今后的生產實踐中當一名出色的工程師,為我國的水利事業(yè)也是為國民經濟的基礎設施和基礎產業(yè)而做出貢獻。2 設計基本要求(1)設計者必須發(fā)揮獨立思考能力,創(chuàng)造性地完成設計任務,在設計中應遵循設計規(guī)范,盡量利用國內外先進技術與經驗;(2)設計者對待設計計算、繪圖等工作應具有嚴肅認真一絲不茍的工作作風,以使設計成果達到較高的水平;(3)設計者必須充分重視和熟悉原始資料,明確設計任務,在規(guī)定時間內圓滿完成要求的設計內容,成果包括:設計說明書一份(按規(guī)范格式)A1圖紙4-5份(文本版+光盤)。3 設計成果及具體要求3.1 設計成果 設計成果包括:(1)設計說明計算書1份(2)渡槽縱剖面圖1張(3)渡槽總體平面布置圖1張(4)渡槽整體配筋圖 1張(5)渡槽橫向布置圖 1張(6)渡槽細部構造圖1張3.2 設計成果具體要求 3.2.1.設計說明書編寫原則:(1)按章節(jié)敘述,先擬好提綱再編寫,要體現(xiàn)出清晰的設計思路;(2)包括基本資料和基本數(shù)據(jù);(3)說明設計標準、設計情況及設計依據(jù);(4)闡述設計思想、原則及方法(包括所采用的基本理論和公式說明,采用條件及原因,所考慮問題的影響因素)(5)對具體設計要說明設計的前提、設計原理、方法、主要步驟、主要過程及階段性成果、最后成果,成果盡量以表格的形式給出;(6)對成果的分析及結論:對成果的分析一定要有分析和判斷,給以評價,分析存在問題的原因和改進措施;(7)要求簡明扼要,思路清晰,用語簡練。3.2.2.圖紙繪制說明:要求圖面布置合理,設計正確,整潔清晰,圖的比例、線條、標注、尺寸、符號和說明等均按工程制圖標準。4 時間安排表1 時間分配計劃表項目工作階段內容周數(shù)1熟悉、分析資料1.02工程布置1.03水力計算1.04槽身結構設計3.05排架、槽墩結構計算3.06工程量2.07繪圖1.58設計文件成果整理1.59機動 1.011總計15 說明:45張大圖繪圖時間控制在15天,其余時間為分析計算(包括看資料)、編寫計算書、設計說明書,準備個人答辯內容和提綱。目前為每周雙休日,如果同學們要圓滿完成任務,在校多學些專業(yè)技術知識,只有保證足夠的時間,才是完成任務的前提,希望每位同學每天學習時間在10小時以上,不早退、不曠到,當遵守紀律的模范,在歷時四年大學學習中作最后的沖刺。5 基本資料 5.1工程概況龍?zhí)稕_渡槽位于湖北浠水縣白蓮河灌區(qū)西干渠上游處,樁號為:1+800,竣工年限在1961年1962年,經過三十幾年的運行,該渡槽均出現(xiàn)嚴重的老化問題(如裂縫、漏水、混凝土剝落后鋼筋外露),加之灌區(qū)面積增加和流量增大,這些渡槽已遠遠不能擔負輸水灌溉的任務,要求重建。另外,由于原渠線是沿山順下,渠線較長,本次重建時,要求裁彎取直。5.2地質情況陡坡段長度大約20米,該段為紫紅色、紅褐色礫巖夾砂質粘土巖,礫巖成分為石英砂巖、石英巖等。粒徑一般在520cm,最大的達60cm,膠結較差。表面風化嚴重,凸凹不平,肉眼可見溶蝕的洞穴,直徑大小不一,小者1m左右,大的在10m以上,洞內均有滲水現(xiàn)象。砂質粘土巖的成份多為泥砂質組成。表面段出有斷續(xù)相間的滲水,說明砂質粘土巖有隔水性能,礫巖表面覆蓋有2m左右的黃色粉質壤土。河槽段表面主要為近代沖積砂卵石,卵石粒徑多為2050cm,也有少量卵石直徑在50cm以上,分選性差。中粗粒含量約占30%。鉆孔過程中經常出現(xiàn)塌孔,卡鉆現(xiàn)象,漏漿量大,透水性強。沖積層平均深度約在6m左右。下伏新三系(N),礫巖夾白色泥質灰?guī)r,成份多為石英砂巖及火成巖。鈣質膠結較差,鉆取巖心呈粒狀,質地均一,含礫石少許,性脆較堅硬,呈透鏡體壯,巖長1030cm,局部風化較重,手用力即可搓掉粉粒,河槽段樁號0+0200+090為河漫灘一級臺地,表面為上文新統(tǒng)(Q3)黃色粉質壤土,具直立性,結構較疏松,少有豐粒層深23m,含少量礫石具有黃土性質。下伏中更新統(tǒng)(Q2)含泥沙卵石(成份同上),泥質含量510%微有膠結。(其中局部夾有薄層壤土透鏡體)鉆進中有回水、卡鉆現(xiàn)象。Q3與Q2界限明顯,密實程度有顯著差異。下伏中更新統(tǒng)()為黃色重粉質壤土,固結密實,粘粒含量在20%以上,具有塑性,可以搓成細條。中含有少量結核,局部夾有砂卵石透鏡體,厚3m左右。該層上面覆蓋厚1m左右的鈣質結核含土層。結構密實,不易開挖,結核直徑27cm。當?shù)亻_鑿料石困難。5.3基本數(shù)據(jù)上、下游渠道基本資料 上游縱坡:1/3000; 下游縱坡:1/5000;邊坡:1:1.5;糙率:0.0230.030;上下游渠底寬度基本相同:b0=5和5.50m;渠道的設計流量與相應渡槽的流量相同為:設計流量為25m3/s,加大流量為30m3/s; 渠道內水深為相應流量下的均勻流水深; 渠道堤頂寬度均采用50cm; 上游渠底高程261.00m; 下游渠底高程待定。本地區(qū)基本風壓為W0=35kg/m2,最大風力為9級,相應的風速為24m/s。該渡槽橫穿龍?zhí)稕_河,河內最大水深達到4.50m,相應高程為240.40m,最大流速達到5.50m/s。根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃要求,渡槽槽身上不設人行道。施工期最大人群荷載為3.0kN/m2。根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃方案中擬定,渡槽設計標準為3級或查找有關規(guī)范;在渡槽進口上游段處布置檢修閘門;槽身選用簡支矩形或u形、加肋,槽架可用鋼筋混凝土排架或重力墩。6 xxx設計任務(1)矩形槽身 對已初步確定尺寸的槽身,按照運用與施工中的不利情況,分別對縱向及橫向進行內力分析與配筋計算、考慮風壓作用時橫向穩(wěn)定計算及施工吊裝驗算等。(2)排架支承結構采用排架支承時,選定相應不利工況,對排架進行縱橫向內力與配筋計算、豎向屈曲穩(wěn)定驗算及吊裝驗算。對排架基礎進行基底應力驗算、沖剪強度驗算及內力與配筋計算。(3)細部構造設計在槽身及支承結構分縫處須設置止水,槽身與槽墩或槽架連接處設置支座,給出接縫止水及支承支座的構造型式。 20 年 月 日6 Reservoirs and water When a barrier is constructed across some river in the form of a dam, water gets stored up on the upstream side of the barrier, forming a pool of water, generally called a reservoir.Broadly speaking, any water collected in a pool or a lake may be termed as a reservoir. The water stored in reservoir may be used for various purposes. Depending upon the purposes served, the reservoir may be classified as follows: storage or conservation reservoir ; flood control reservoirs ; distribution reservoirs ; multipurpose reservoir.1 storage or conservation reservoirs A city water supply, irrigation water supply or a hydroelectric project drawing water directly from a river or a stream may fail to satisfy the consumers (consumers ) demands during extremely low flows, while during high lows, it may become difficult to carry out their operation due to devastating floods. A storage or a conservation reservoir can retain such excess supplies during periods of peak flows and can release them gradually during low flows as and when the need arisesIncidentally, in addition to conserving water for later use, the storage of floodwaters may also reduce flood damage below the reservoir. Hence, a reservoir can be used for controlling floods either solely or in addition to other purposes. In the former case, it is known as “flood control reservoir” or “single purpose flood control reservoir”, and in the later case, it is called a “multipurpose reservoir2 flood control reservoirA flood control reservoir or generally called flood-mitigation reservoir, stores a portion of the flood flows in such a way as to minimize the flood peaks at the areas to be protected downstream. To accomplish this, the entire inflow entering the reservoir is discharged till the outflow reaches the safe capacity of the channel downstream. The inflow in excess of this rate is stored in the reservoir, which is then gradually released so as to recover the storage capacity for next flood.A reservoir with gates and valves installation at the spillway and at the sluice outlets is known as a storage-reservoir, while on the other hand, a reservoir with fixed ungated outlets is known as a retarding basin.Functioning and disadvantage of a retarding basin:A retarding basin is usually provided with an uncontrolled spillway and an uncontrolled orifice type sluiceway. The automatic regulation of outflow depending upon the availability of water, takes place from such a reservoir. The maximum discharging capacity of such a reservoir should be equal to maximum safe carrying capacity of the channel downstream. As flood occurs, the reservoir gets filled and discharges through sluiceways. As the reservoir elevation increases, outflow discharge increases. The water level goes on rising until the flood has subsided and the inflow becomes equal to or less than the outflow. After this, water gets automatically withdrawn from the reservoir until the stored water is completely discharged. The advantages of a retarding basin over a gate controlled detention basin are: cost of gate installations is saved. there are no gates and hence, the possibility of human error and negligence in their operation is eliminated. since such a reservoir is not always filled, much of land below the maximum reservoir level will be submerged only temporarily and occasionally and can be used for agriculture, although no permanent habitation can be allowed on this land.Fig. 8.1 the principle of flood control reservoirFunctioning and advantages of a storage reservoir:A storage reservoir with gated spillway and gated sluiceway, provides more flexibility of operation, and thus gives us better control and increased usefulness of the reservoir. Storage reservoir are, therefore, preferred on large rivers which require better control, while retarding basins are preferred on small rivers. In storage reservoirs, the flood crest downstream can be better controlled and regulated properly so as not to cause their coincidence. This is the biggest advantage of such a reservoir and outweighs its disadvantages of being costly and involving risk of human error in installation and operation of gates.3 distribution reservoirA distribution reservoir is a small storage reservoir constructed within a city water supply system. Such a reservoir can be filled by pumping water at a certain rate and can be used to supply water even at rates higher than the inflow rate during periods of maximum demands (called critical periods of demand). Such reservoirs are, therefore, helpful in permitting the pumps or water treatment plants to work at a uniform rate, and they store water during the hours of no demand or less demand and supply water from their “storage” during the critical periods of maximum demand.4 Multipurpose reservoirs A reservoir planned and constructed to serve not only one purpose but various purposes together is called a multipurpose reservoir. Reservoir, designed for one purpose, incidentally serving other purposes, shall not be called a multipurpose reservoir, but will be called so, only if designed to serve those purposed also in addition to its main purpose. Hence, a reservoir designed to protect the downstream areas from floods and also to conserve water for water supply, irrigation, industrial needs, hydroelectric purposes, etc. shall be called a multipurpose reservoir.Water is best known and most abundant of all chemical compounds occurring in relatively pure form on the earths surface. Oxygen, the most abundant chemical element, is present in combination with hydrogen to the extent of 89 percent in water. Water covers about three fourths of the earths surface and permeates cracks of much solid land. The Polar Regions (原文polar regions) are overlaid with vast quantities of ice, and the atmosphere of the earth carries water vapor in quantities from 0.1 percent to 2 percent by weight. It has been estimated that the amount of water in the atmosphere above a square mile of land on a mild summer day is of the order of 50,000 tons.In addition to the direct use of water in our homes and on the farm, there are many indirect ways in which water affects our lives. In manufacturing, generation of electric power, transportation, recreation, and in many other ways, water plays a very important role.Our use of water is increasing rapidly with our growing population. Already there are acute shortages of both surface and underground waters in many locations. Careless pollution and contamination of our streams, lakes, and underground sources has greatly impaired the quality of the water which we do have available. It is therefore of utmost importance for our future that good conservation and sanitary measures be practiced by everyone.水庫與水攔河筑一條象壩的障礙時,水就被攔蓄在障礙物的上游并形成水塘,通常稱之為水庫??偠灾恍罘e在水塘或湖泊里的水就成為水庫。水庫所蓄的水可有多種用途。水庫根據(jù)其用途可分為以下幾類:蓄水水庫;防洪水庫;配水水庫;綜合利用水庫;1蓄水水庫。 城市供水,灌溉供水或直接從河流或者溪流中取水的水電工程,在枯水期,也許不能滿足用戶的需要;在豐水期,由于洪水泛濫它們又可能無法發(fā)揮作用。蓄水水庫在洪峰期能攔蓄多余的水量,而在枯水期需要水的時候又能平緩地把水放出。順便提一下,蓄水除為了今后的用水外,蓄洪還可減少水庫下游的洪水災害。因此,水庫可以用于防洪或者還具有別的用途。前一種情況稱為“防洪水庫”;而后一種情況就稱為“綜合利用水庫”。2.防洪水庫防洪水庫一般稱為減洪水庫,以攔蓄一部分洪水流量的方式降低洪峰,保護下游地區(qū),為了達到這一目的,流進水庫的水是全部排放,直到排水流量達到下游河槽的安全泄量為止。超過這個泄量的入流量就蓄存在水庫里,待洪峰消退后,在逐漸排放,為迎戰(zhàn)下一次洪水恢復蓄洪容積。水庫下游的洪峰流量減小了一個AB值。防洪水庫和蓄洪水庫不同之處僅僅在于它需要一個大的泄洪能力,以便在洪水之前或之后可以迅速向下游放水。防洪水庫的類型。防洪水庫有兩種基本類型:蓄洪水庫或攔洪區(qū);滯洪區(qū)或滯洪水庫。在溢洪道或泄水口處設有閘門和閥門的水庫稱為蓄水水庫,反之,具有固定的敞開式泄水口的水庫稱為滯洪水庫。滯洪區(qū)的功能和優(yōu)點:滯洪區(qū)通常具有一個無控制的溢洪道和一個無控制的孔口式泄洪道,根據(jù)入流量的大小自動調節(jié)水庫的出流量。這種水庫的最大泄水能力等于下游河槽的最大安全輸水能力。洪水發(fā)生時,水庫就蓄滿水并經泄水道放水。水庫水位上升時,出流量隨之增加。當洪水消退、進水量等于或小于出水量時,水位就不再上升。此后,水便自動地由水庫泄出,直到放完蓄水為止。與有閘門控制的攔洪區(qū)相比,滯洪區(qū)有以下的優(yōu)點:節(jié)約了安裝閘門的費用;沒有閘門,因而不存在人為事故和玩忽職守的可能性;這種水庫并不總是蓄滿著水,水庫最高水位以下的大片土地只是被暫時或偶爾淹沒,盡管不允許居民在此落戶,但是仍能有效地進行耕作。蓄水水庫的功能和優(yōu)點:蓄水水庫的溢洪道和泄水道有閘門控制,運用起來就具有較大的靈活性,能更好地控制洪水,提高這種水庫的效益。因而,這類水庫通常用在需要良好控制的大河流上。而滯洪水庫則用在小的河流上。蓄水庫能更好地控制和適當?shù)卣{節(jié)下游洪峰,使它們不會同時疊加。這就是這類水庫的最大優(yōu)點,盡管這種水庫的缺點是投資較大,閘門的安裝和操作包含著人為誤差的風險。3.配水水庫配水水庫是小型蓄水水庫,建在城市供水系統(tǒng)內。這樣的水庫按一定的流量用抽水的方式注滿,在需水量最大的時期(稱為臨界需水期),它的供水流量甚至大于水庫的入流量。因此,這樣的水庫可以使水泵或水處理廠以均勻的流量進行工作,在不用水或很少用水的時期,配水水庫就蓄存水量;在最大蓄水臨界期,它就從“倉庫”里供水。4.綜合利用水庫設計和建造的水庫,若不僅為一種目標服務,而且同時為多種目標服務,就稱之為綜合利用水庫。按單一目標設計,偶爾也為其他目標服務的水庫,不能稱為綜合利用水庫;在設計時除考慮主要目標之外,也考慮為其他目標服務的水庫,才能稱之為綜合利用水庫。因此,若設計的水庫用于保護下游地區(qū)免遭洪水災害,同時又兼顧蓄水,為供水、灌溉、工業(yè)用水和水力發(fā)電等提供多種目標服務,它既可以稱之為綜合利用水庫。在地球表面以相對純的形式存在的一切化合物中,水是人們最熟悉的、最豐富的一種化合物。在水中,氧這種最豐富的化學元素與氫結合,其含量多達89%。水覆蓋了地球表面的大約3/4的面積,并充滿了陸地上的許多裂縫。地球的兩極被大量的冰所覆蓋,同時大氣也挾帶有占其重量0.1%2%的水蒸氣。據(jù)估計,在溫暖的夏日,每平方英里陸地上空大氣中的水量約為5萬噸。水除了直接為我們的家庭和農場利用外,它還以許多間接的方式對我們的生活產生影響。在制造、發(fā)電、運輸、娛樂以及其他許多行業(yè),水都起著很重要的作用。我們對水的利用隨人口的增長而迅速增加。在許多地方,無論地面水或地下水都已經嚴重短缺了。由于任意污染河流、湖泊和地下水源,已經大大地損害了人們能夠利用的水的水質。因此,人人有責對水采取保護措施和衛(wèi)生措施,這對于我們人類的未來是極端重要的。開題報告題目龍?zhí)稕_渡槽矩形槽身排架支撐設計學生姓名班級學號專業(yè)龍?zhí)稕_渡槽矩形槽身排架支撐開題報告一、課程設計目的:1、鞏固、加強、擴大和提高以往所學的有關基礎理論和專業(yè)知識;2、培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識以解決實際工程問題的獨立工作能力,并初步掌握進行水利樞紐和水工建筑物的設計思想、設計程序、設計原則、步驟和方法;3、培養(yǎng)學生使用有關設計規(guī)范、手冊、參考文獻以及分析計算、繪圖、概算和編寫設計說明書等項能力的基本技能訓練;4、通過設計使學生了解我國現(xiàn)行的基本建設程序,建立工程設計的技術和經濟的政策正確觀點;5、因此,要求每個同學在2周的課程設計中,抓緊時間,遵守紀律,努力學習工作,認真踏實,一絲不茍,實事求是,舉一反三,充分發(fā)揮個人的主動性和創(chuàng)造性,獨立的和高質量的完成本次設計,以便在今后的生產實踐中當一名出色的工程師,為我國的水利事業(yè)也是為國民經濟的基礎設施和基礎產業(yè)而做出貢獻。二、設計基本要求:1、設計者必須發(fā)揮獨立思考能力,創(chuàng)造性地完成設計任務,在設計中應遵循設計規(guī)范,盡量利用國內外先進技術與經驗; 2、設計者對待設計計算、繪圖等工作應具有嚴肅認真一絲不茍的工作作風,以使設計成果達到較高的水平; 3、設計者必須充分重視和熟悉原始資料,明確設計任務,在規(guī)定時間內圓滿完成要求的設計內容,成果包括:設計說明書一份(按規(guī)范格式)A1圖紙4-5份(文本版+光盤)。三、設計成果及具體要求:1.設計成果(1)設計說明計算書1份(2)渡槽縱剖面圖1張(3)渡槽總體平面布置圖1張(4)渡槽整體配筋圖1張(5)渡槽橫向布置圖1張(6)渡槽細部構造圖1張2. 設計成果具體要求(1)設計說明書編寫原則:(1)按章節(jié)敘述,先擬好提綱再編寫,要體現(xiàn)出清晰的設計思路;(2)包括基本資料和基本數(shù)據(jù);(3)說明設計標準、設計情況及設計依據(jù);(4)闡述設計思想、原則及方法(包括所采用的基本理論和公式說明,采用條件及原因,所考慮問題的影響因素)(5)對具體設計要說明設計的前提、設計原理、方法、主要步驟、主要過程及階段性成果、最后成果,成果盡量以表格的形式給出;(6)對成果的分析及結論:對成果的分析一定要有分析和判斷,給以評價,分析存在問題的原因和改進措施;(7)要求簡明扼要,思路清晰,用語簡練。(2)圖紙繪制說明:要求圖面布置合理,設計正確,整潔清晰,圖的比例、線條、標注、尺寸、符號和說明等均按工程制圖標準。四、設計資料及要求1 設計資料1.1 工程概況龍?zhí)稕_渡槽位于湖北浠水縣白蓮河灌區(qū)西干渠上游處,樁號為:1+800,竣工年限在1961年1962年,經過三十幾年的運行,該渡槽均出現(xiàn)嚴重的老化問題(如裂縫、漏水、混凝土剝落后鋼筋外露),加之灌區(qū)面積增加和流量增大,這些渡槽已遠遠不能擔負輸水灌溉的任務,要求重建。另外,由于原渠線是沿山順下,渠線較長,本次重建時,要求裁彎取直。1.2 基本資料1.2.1地質情況陡坡段長度大約20米,該段為紫紅色、紅褐色礫巖夾砂質粘土巖,礫巖成分為石英砂巖、石英巖等。粒徑一般在520cm,最大的達60cm,膠結較差。表面風化嚴重,凸凹不平,肉眼可見溶蝕的洞穴,直徑大小不一,小者1m左右,大的在10m以上,洞內均有滲水現(xiàn)象。砂質粘土巖的成份多為泥砂質組成。表面段出有斷續(xù)相間的滲水,說明砂質粘土巖有隔水性能,礫巖表面覆蓋有2m左右的黃色粉質壤土。河槽段表面主要為近代沖積砂卵石,卵石粒徑多為2050cm,也有少量卵石直徑在50cm以上,分選性差。中粗粒含量約占30%。鉆孔過程中經常出現(xiàn)塌孔,卡鉆現(xiàn)象,漏漿量大,透水性強。沖積層平均深度約在6m左右。下伏新三系(N),礫巖夾白色泥質灰?guī)r,成份多為石英砂巖及火成巖。鈣質膠結較差,鉆取巖心呈粒狀,質地均一,含礫石少許,性脆較堅硬,呈透鏡體壯,巖長1030cm,局部風化較重,手用力即可搓掉粉粒,河槽段樁號0+0200+090為河漫灘一級臺地,表面為上文新統(tǒng)(Q3)黃色粉質壤土,具直立性,結構較疏松,少有豐粒層深23m,含少量礫石具有黃土性質。下伏中更新統(tǒng)(Q2)含泥沙卵石(成份同上),泥質含量510%微有膠結。(其中局部夾有薄層壤土透鏡體)鉆進中有回水、卡鉆現(xiàn)象。Q3與Q2界限明顯,密實程度有顯著差異。下伏中更新統(tǒng)(Q2)為黃色重粉質壤土,固結密實,粘粒含量在20%以上,具有塑性,可以搓成細條。Q3中含有少量結核,局部夾有砂卵石透鏡體,厚3m左右。該層上面覆蓋厚1m左右的鈣質結核含土層。結構密實,不易開挖,結核直徑27cm。當?shù)亻_鑿料石困難。1.2.2基本數(shù)據(jù):上、下游渠道基本資料上游縱坡:1/3000;下游縱坡:1/5000;邊坡:1:1.5;糙率:0.0230.030;上下游渠底寬度基本相同:b0=5和5.50m;渠道的設計流量與相應渡槽的流量相同為:設計流量為25m3/s,加大流量為30m3/s;渠道內水深為相應流量下的均勻流水深;渠道堤頂寬度均采用50cm;上游渠底高程261.00m;下游渠底高程待定。本地區(qū)基本風壓為W0=35kg/m2,最大風力為9級,相應的風速為24m/s。該渡槽橫穿龍?zhí)稕_河,河內最大水深達到4.50m,相應高程為240.40m,最大流速達到5.50m/s。根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃要求,渡槽槽身上不設人行道。施工期最大人群荷載為3.0kN/m2。根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃方案中擬定,渡槽設計標準為3級或查找有關規(guī)范;在渡槽進口上游段處布置檢修閘門;槽身選用簡支矩形或u形、加肋,槽架可用鋼筋混凝土排架或重力墩。1.2.3方案選擇設計擁有簡支矩形或u形、加肋,槽架可用鋼筋混凝土排架或重力墩等方案,本次設計采用矩形排架支撐。1.2.4設計任務(1)矩形槽身對已初步確定尺寸的槽身,按照運用與施工中的不利情況,分別對縱向及橫向進行內力分析與配筋計算、考慮風壓作用時橫向穩(wěn)定計算及施工吊裝驗算等。(2)排架支承結構采用排架支承時,選定相應不利工況,對排架進行縱橫向內力與配筋計算、豎向屈曲穩(wěn)定驗算及吊裝驗算。對排架基礎進行基底應力驗算、沖剪強度驗算及內力與配筋計算。(3)細部構造設計在槽身及支承結構分縫處須設置止水,槽身與槽墩或槽架連接處設置支座,給出接縫止水及支承支座的構造型式。五、計劃進度及規(guī)劃設計開始時間:2015年3月1日第一周、查閱文獻及熟悉、分析資料;第二周、進行水力計算;第三周、槽身及支撐結構尺寸擬定,槽身縱向荷載計算;第四周、槽身縱向內力計算及配筋;第五周、槽身橫向內力分析及內力計算;第六周、槽身橫向配筋;第七周、支撐結構荷載計算;第九周、細部構造設計及圖紙繪制手繪圖;第十周、CAD畫圖;第十一周、整理設計成果。第十二周、定稿。六、參考文獻1張紅光、馬文英編渠道和渠系建筑物,中國水利水電出版社,2011。2 包世華、龍馭球編結構力學I,高等教育出版社,2006。3 李家星、趙振興編水力學上、下冊,河海大學出版社,2001。4 武漢大學、范崇仁編水工剛結構第四版,中國水利水電出版社,2008。5 水力學與山區(qū)河流開發(fā)保護國家重點實驗室(四川大學)、吳持恭編水力學上冊,高等教育出版社,2008。6 何改云、劉福華編Auto CAD 2008繪圖基礎,2011。7 馬文英、劉建中、李顯中等編水工建筑物,黃河水利出版社,20038 河海大學、武漢大學、大連理工大學、鄭州理工大學合編水工鋼筋混凝土結構學第四版,中國水利水電出版社,2009。9劉志明,王德信,汪德爟編水工設計手冊,中國水利水電出版社,1983指導教師批閱意見通過指導教師(簽名):20年月日中文摘要渡槽是渠系水工建筑中應用最廣的交叉建筑物之一,出在灌區(qū)用于輸送渠水進行農田灌溉外,還用于輸送城鎮(zhèn)生活及工業(yè)用水。本設計內容包括渡槽設計的基本資料、荷載及其組合;渡槽的總體布置;渡槽的型式和基本尺寸選定以及結構計算;渡槽槽身設計計算、槽架型式、布置;支撐結構設計及計算和細部結構的設計等。槽身軸線一般應為直線,渡槽進出口與上下游渠道應平順連接,避免急轉彎。進口段急轉彎易使水流偏離一側從而影響渡槽的進流條件。選定渡槽進口位置時,應注意給進口建筑物的布置提供合適條件。在渡槽位置優(yōu)選中應包括環(huán)境指標,盡可能減少和改變對環(huán)境的不理影響,有利于促進環(huán)境質量的提高。根據(jù)龍?zhí)稕_地形地質情況設計了相應的方案,具體形式見詳細設計。 關鍵詞:渡槽、排架、水力計算。AbstractHydraulic canal aqueduct is one of the most widely used building cross buildings, the canal water in the irrigation area were used to transport irrigation, but also for the delivery of urban domestic and industrial water.The design includes basic information Aqueduct design, load and combinations thereof; general arrangement Aqueduct; aqueduct selected types and basic dimensions and structural calculations; Aqueduct with design calculations, groove frame type, layout; a support structure design, calculation and detailed structure of the design. Groove body axis generally should be straight, import and export aqueduct upstream and downstream channels should be smooth connection, avoid sharp turns. Import segment sharp turns easy to deviate from the side which affects the aqueduct water inflow conditions. Aqueduct import position when selected, should pay attention to the layout of the building to provide suitable conditions for import. Aqueduct preferred location should include environmental indicators, to minimize impact on the environment and to ignore the change, help to improve the promotion of environmental quality. According to topographic and geologic conditions of Longtan punch designed corresponding program, see the detailed design of specific forms. Keywords: aqueduct bent hydraulic calculation III 目 錄緒論第一章 工程概況及基本資料11.1工程概況11.2地質情況11.3基本數(shù)據(jù)資料11.3.1基本數(shù)據(jù)1第二章 渡槽的選型與布置32.1、結構形式的選擇32.2、槽墩與槽架的選擇32.3、渡槽的總體布置4第三章 渡槽的水力計算53.1、槽身的水力設計53.1.1、槽身過水斷面尺寸的確定53.2、槽身過水能力計算53.2.1安全超高h53.3、水頭損失及水面銜接計算63.3.1進口水面降落63.3.2進出口槽底高程計算7第四章 槽身結構計算74.1、槽身縱向結構計算74.1.1、槽身橫斷面形式74.1.2、槽身尺寸確定84.1.3、荷載及配筋計算84.1.4、荷載計算84.2、槽身橫向結構計算124.2.1、內力計算134.2.2、 配筋計算154.2.3、槽身吊裝驗算17第五章 支撐結構計算205.1、排架的設計205.1.1、荷載計算215.1.2、內力計算225.1.3、排架的配筋計算245.1.4、 立柱斜截面抗剪計算285.2、橫梁的配筋285.2.1橫梁按受彎構件進行配筋計算:285.3、排架吊裝驗算295.3.1、吊裝的內力計算295.3.1吊裝配筋計算31第六章 細部結構設計326.1、槽身接縫止水326.2、支座336.3、兩岸的連接33謝辭34參考文獻35緒論 隨著時代的發(fā)展與進步,各方面用水量與日俱增,在水利建設,施工方法不斷發(fā)展的同時,施工難度和吊裝的重量也在不斷增大。盡管我國渡槽設計理論研究已經在多方領域取得一定成就,但與南水北調的建設工程相比,多數(shù)的建設項目都規(guī)模較小,而所研究的卻都是規(guī)模十分巨大的。由此可見,隨著我國水利事業(yè)的發(fā)展與建設的如火如荼進行,渡槽這一水工建筑物將會迎來更大的發(fā)展空間。本設計在研究龍?zhí)稕_渡槽設計的同時考慮到實際地質地形情況,結合書本查閱各方面資料,是筆者在現(xiàn)有水平之下得出的設計結論。也是對于在未來的生活學習以及工作的一次過渡和適應,充分利用了四年所學知識并加以運用,也是一次對大學學習的檢驗。再設計過程中由于經驗不足遇到了不少問題但都在老師同學的幫助下得以解決。 V 龍?zhí)稕_渡槽矩形排架支撐第一章 工程概況及基本資料1.1工程概況龍?zhí)稕_渡槽位于湖北浠水縣白蓮河灌區(qū)西干渠上游處,樁號為:1+800,竣工年限在1961年1962年,經過三十幾年的運行,該渡槽均出現(xiàn)嚴重的老化問題(如裂縫、漏水、混凝土剝落后鋼筋外露),加之灌區(qū)面積增加和流量增大,這些渡槽已遠遠不能擔負輸水灌溉的任務,要求重建。另外,由于原渠線是沿山順下,渠線較長,本次重建時,要求裁彎取直。1.2地質情況陡坡段長度大約20米,該段為紫紅色、紅褐色礫巖夾砂質粘土巖,礫巖成分為石英砂巖、石英巖等。粒徑一般在520cm,最大的達60cm,膠結較差。表面風化嚴重,凸凹不平,肉眼可見溶蝕的洞穴,直徑大小不一,小者1m左右,大的在10m以上,洞內均有滲水現(xiàn)象。砂質粘土巖的成份多為泥砂質組成。表面段出有斷續(xù)相間的滲水,說明砂質粘土巖有隔水性能,礫巖表面覆蓋有2m左右的黃色粉質壤土。河槽段表面主要為近代沖積砂卵石,卵石粒徑多為2050cm,也有少量卵石直徑在50cm以上,分選性差。中粗粒含量約占30%。鉆孔過程中經常出現(xiàn)塌孔,卡鉆現(xiàn)象,漏漿量大,透水性強。沖積層平均深度約在6m左右。下伏新三系(N),礫巖夾白色泥質灰?guī)r,成份多為石英砂巖及火成巖。鈣質膠結較差,鉆取巖心呈粒狀,質地均一,含礫石少許,性脆較堅硬,呈透鏡體壯,巖長1030cm,局部風化較重,手用力即可搓掉粉粒,河槽段樁號0+0200+090為河漫灘一級臺地,表面為上文新統(tǒng)(Q3)黃色粉質壤土,具直立性,結構較疏松,少有豐粒層深23m,含少量礫石具有黃土性質。下伏中更新統(tǒng)(Q2)含泥沙卵石(成份同上),泥質含量510%微有膠結。(其中局部夾有薄層壤土透鏡體)鉆進中有回水、卡鉆現(xiàn)象。Q3與Q2界限明顯,密實程度有顯著差異。下伏中更新統(tǒng)()為黃色重粉質壤土,固結密實,粘粒含量在20%以上,具有塑性,可以搓成細條。中含有少量結核,局部夾有砂卵石透鏡體,厚3m左右。該層上面覆蓋厚1m左右的鈣質結核含土層。結構密實,不易開挖,結核直徑27cm。當?shù)亻_鑿料石困難。1.3基本數(shù)據(jù)資料1.3.1基本數(shù)據(jù)上、下游渠道基本資料 上游縱坡:1/3000; 下游縱坡:1/5000;邊坡:1:1.5;糙率:0.0230.030;上下游渠底寬度基本相同:b0=5和5.50m;渠道的設計流量與相應渡槽的流量相同為:設計流量為25m3/s,加大流量為30m3/s; 渠道內水深為相應流量下的均勻流水深; 渠道堤頂寬度均采用50cm; 上游渠底高程261.00m; 下游渠底高程待定。本地區(qū)基本風壓為W0=35kg/m2,最大風力為9級,相應的風速為24m/s。該渡槽橫穿龍?zhí)稕_河,河內最大水深達到4.50m,相應高程為240.40m,最大流速達到5.50m/s。根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃要求,渡槽槽身上不設人行道。施工期最大人群荷載為3.0kN/m2。根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃方案中擬定,渡槽設計標準為3級或查找有關規(guī)范;在渡槽進口上游段處布置檢修閘門;槽身選用簡支矩形或u形、加肋,槽架可用鋼筋混凝土排架或重力墩。第二章 渡槽的選型與布置2.1、結構形式的選擇槽身斷面有矩形、U型(半圓型上加直墻)、多側墻等如圖(1.1)。一般常用矩形和U型斷面。 漿砌塊石槽身一般采用舉行,鋼筋混凝土槽身大流量時采用矩形較多,中、小流量可采用矩形也可采用U形。槽身橫斷面主要尺寸是凈寬(水面寬)B和凈深H(滿槽水深),其值由水力計算決定,但在擬定尺寸時應注意選擇合適的寬深比的值。從過水能力來看,應該按水力最佳斷面的條件來選擇。但梁式渡槽的寬深比選的大些有利于加大槽身的縱向剛度,因此一般多采用寬深比大于0.5的窄深式斷面,矩形槽采用寬深比為0.60.8,U形槽常用的寬深比為0.70.9。綜上所述根據(jù)所給資料結合龍?zhí)兜囟蔚膶嶋H情況本設計槽身斷面采用矩形斷面。圖1-1 槽身的斷面形式2.2、槽墩與槽架的選擇槽身的縱向支承形式常用的有墩式支承、排架式支承和拱式支承三種類型。梁式渡槽的支承墩、架有重力式槽墩,鋼筋混凝土槽架、混合式墩架和樁柱式槽架等型式。排架是鋼筋混凝土結構,其自重輕地基應力較之墩容易得到滿足,排架有單排架、雙排架和A字形排架三種形式(如圖1-2)。圖1-2 槽架形式(a) 單排架 (b)雙排架 (c)A字形排架單排架常用高度一般為1020m,雙排架是空間結構,在較大的豎向及水平向荷載作用下,其強度穩(wěn)定及地基應力較單排架容易得到滿足,適應高度一般為1528m。A字架是由兩片互相平行鉛直平面為A字形的剛架組成。對大流量渡槽槽寬已較大,故將A字形架置于順渡槽水流方向,以滿足穩(wěn)定和加大基礎面積;對于小流量的高渡槽,為滿足滿槽水時槽架本身的穩(wěn)定和空槽時在橫向風荷載作用下渡槽抗傾則講其置于垂直渡槽水流方向。鑒于以上所述,根據(jù)龍?zhí)抖蔚牡刭|地形條件本設計在槽下河道的主河槽段設圓矩形空心重力墩,灘地段設單排架。 2.3、渡槽的總體布置 渡槽的總體布置主要包括渡槽的選址。是選定渡槽的中心線及槽身起止點的位置。對于渡槽軸線及槽身起止點位置選擇的基本要求是:渠線及渡槽長度較短,地址條件較好,工程量小,投資??;進出口水流順暢,運用管理方便,對槽下通車、航運無影響;對跨越河流的渡槽,要求河勢穩(wěn)定,修建后對河勢影響小;槽身起止點爭取落在挖方渠道上,并有利于進、出口及槽跨結構的布置,施工方便。綜合考慮以上各方面因素的同時結合龍?zhí)稕_段的具體情況,確定槽址于地第三章 渡槽的水力計算3.1、槽身的水力設計3.1.1、槽身過水斷面尺寸的確定 1.渡槽縱坡i的確定在相同的流量下,縱坡i大,過水斷面就小,渡槽造價低:但i大,水頭損失大,減少了下游自流灌溉面積,滿足不了渠系規(guī)劃要求,同時由于流速大可能引起出口渠道的沖刷。因此確定一個適宜的底坡,使其既滿足渠系規(guī)劃允許的水頭損失,又能降低工程造價,常常需要試算,一般常采用底坡i=1/5001/1500,本設計取i=1/1100.2.槽身凈寬B和凈深H的確定槽身的凈寬B的長度和凈深H應一起考慮,通過寬深比H/B來擬定一般取0.60.8之間,本設計初取H/B=0.7,凈寬取為5m,則凈深H=3.5m。3.2、槽身過水能力計算因L=300m15h,即按明渠均勻流計算 Q=式中 A槽身過水斷面面積 R槽身水力半徑 n槽身的粗糙系數(shù) i槽身縱坡以下表格為由以上公式帶入數(shù)據(jù)試算所得表3-1凈深B凈寬H過水斷面A濕周x水力半徑R縱坡i流量Q寬深比H/B3.3516.511.51.43481/110025.310.663.451711.81.44071/110026.150.683.5517.5121.45831/110027.140.73.851912.61.50791/110030.130.76此時取3.3m為設計水深,過水斷面流量為25.31/s=25/s滿足要求;當水深為3.8m,寬高比為0.76時,過水斷面流量為30.13/s略大于加大流量,故滿足要求3.2.1安全超高h為了防止因風浪或其他原因而引起側墻頂溢水,側墻應有一定的超高。按建筑物的級別和過水流量不同,超高可選用0.2m0.6m。本設計運用公式h=+5=32.5cm=0.325m3.3、水頭損失及水面銜接計算水流經過渡槽進口段時,隨著過水斷面的減少,流速會逐漸加大,水流位能一部分轉化為動能,另一部分因水流收縮而產生水頭損失,因此進口段將產生水面降落;水流進入槽身后,基本保持均勻流,沿程水頭損失=iL;水流經過出口段時,隨著過水斷面增大,流速逐漸減小,水流動能因擴散而損失一部分,另一部分則轉化為動能,而使出口水面回升,從而與下游渠道相銜接(如下圖所示)。圖3-1 渡槽水力計算簡圖3.3.1進口水面降落進口段水面降落 (1+)(-)/2g式中 ,v分別為上游渠道及渡槽內的平均速度 進口段局部水頭損失系數(shù),與漸變段形式有關,回弧直墻為0.2,門槽損失系數(shù)為0.05 設上游水深為3.65m,下游水深3.6m上游渠道流速 =Q/= /(mh+b)h=0.668m/s槽內的流速 V=Q/A=/BH=1.52m/s進口水面降落 (1+)(-)/2g=0.104m槽身沿程水頭損失 =iL=310=0.282m出口水面回升 =0.035mZ=+ -=0.351m0.85m此時水面降落值小于允許水頭損失3.3.2進出口槽底高程計算 -h=3.65-0.104-3.3=0.246m =-h=3.6-0.035-3.3=0.265m =261+0.246=261.46m =261.246-0.104=261.142m =261.42-0.265=260.877m第四章 槽身結構計算4.1、槽身縱向結構計算4.1.1、槽身橫斷面形式 本渡槽采用矩形斷面4.1.2、槽身尺寸確定綜上計算所得,槽內寬5m,超高=0.325m,加大水深H=3.8m,設計底板厚0.3m,側墻厚0.2m,底部小梁高0.2m。側墻高H=3.8+0.325+0.3+0.2=4.625m矩形槽身的側墻兼做縱梁用,但其薄而高,且需承受側向水壓力作用,因此,設計時除開要考慮強度外,還要考慮側向穩(wěn)定要求。以側墻厚度t與墻高的比值作為衡量指標,其經驗數(shù)據(jù)為(對于設拉桿的矩形槽):1/121/16。常用厚度在1020cm之間,本設計取t=20cm,貼角,邊長20cm。本設計中對于渡槽無通航,故需設置拉桿,拉桿截面尺寸2020cm,間距為3米。其他具體尺寸詳見下圖。圖4-1 渡槽基本尺寸示意圖4.1.3、荷載及配筋計算渡槽安全級別為級。安全系數(shù)=0.9,鋼筋混凝土重度=25KN/,狀況系數(shù)=1.0,荷載分項系數(shù)為:永久荷載分項系數(shù)=1.05,可變荷載分項系數(shù)=1.2,結構系數(shù)=1.2,縱向計算按均布荷載考慮。4.1.4、荷載計算矩形斷面槽身是一種空間結構,受力復雜,在實際中常近似的簡化為縱向及橫向兩個平面進行結構內力分析。當槽身長度與寬度的比值遠大于3時,縱向可近似按梁的理論計算。本設計無需設置人行道板,在縱向內力計算時刻將渡槽視為簡支梁,為受彎構件,由水工鋼筋混凝土計算可知,不用考慮混凝土受拉時的作用。綜上,此時縱向計算可簡化為T型梁。縱向計算中的荷載一般按照均布荷載q考慮,包括槽身重(拉桿等小量集中荷載也視為均布),槽中水體重以及人群荷載,按滿槽水考慮。槽身自重標準值=252(0.24.62)+0.24.6+0.44.6+20.20.21/2=122.75KN/m槽中水體重力標準值 =3.34.69.8=148.76KN/m永久標準荷載 =148.76+122.75=271.51KN/m永久標準荷載設計值g=1.05271.51=285.08KN/m風壓力 W=35kg/=350N/=0.35KN/ 圖4-2 槽身風壓示意圖1. 內力計算 圖4-3 內力計算見簡圖取單跨長為15m,按簡支梁計算跨中彎矩設計值 M=K()=1.21(122.751.1+148.761.05+31.2)(1.0515=8742.09支座邊緣截面剪力設計值Q=K()l=1.21122.751.1+148.761.05+31.215=2525.93KN2. 配筋計算對于簡支梁或槽身的跨中部分底板處于受拉區(qū),故強度計算中不考慮底板作用,按T形梁計算配筋。 此時渡槽處于露天(二類環(huán)境條件),故砼保護層厚度c=25mm,受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣距離a=60mm。故截面有效高度 =h-a=4625-60=4565mm。 =200mm, =0.0440.05 所以,=b+12=400+12200=2800mm (-)=11.92800200(4565-)=29754.8KNm KM=1.28742.09=10490.51KNm KM (-)屬于第一種情況的T形梁,以寬度25000mm計算 =0.065=1-=0.0670.71.274004565=1.623KN此時KV0.7故需按計算進行側墻斜截面配筋截面尺寸驗算 =-=4565-200=4365mm,=10.887則滿足公式 KV0.2KV=1.22.149=2.579=0.1%3. 槽身抗裂驗算圖4-4 槽身抗裂計算簡圖 (單位:cm)查表得=2.8N/,鋼筋彈性模量=2.0N/ =7.143 =2800mm =200mm h=4625mm b=400mm =4565mm用近似公式計算重心 =(0.5+0.425)h=(0.5+0.4257.140.196%)4.625=2340 =(0.0833+0.19)b=(0.0833+0.197.140.196%)400=3.4 =1.49對值進行修正。 =1.55(0.7+)=1.55(0.7+)=1.2查表可得=1.78N/ =16.7N/ 短期=0.85 長期=0.7短期效應荷載組合:=(+) =1.2272.46 =9195.53KNm長期效應荷載組合:=K=K() =1.2269.46 =9094.27KNm對于短期:=1.20.851.781.49 符合抗裂要求對于長期:=1.20.71.781.49 符合抗裂要求4.2、槽身橫向結構計算 本設計為有拉桿的矩形渡槽,無特殊通航要求,故沿槽頂每隔23米設置一根拉桿以改善肋的受力條件,減少肋內鋼筋,采用了有拉桿的加肋矩形槽。4.2.1、內力計算 按沿水流方向與垂直水流方向取單位長度來計算永久荷載設計值=永久荷載分項系數(shù)永久荷載標準值 沿槽身取1.0m的脫離體,按平面問題進行橫向計算作用在脫離體上的荷載兩側的剪力差()平衡。側墻與底板視為鉸結。 圖4-5 X1的計算簡圖= =(h+h)+-lh+lh+()+=(+)+(-)=()+(hlh) =+l在滿槽工況之下,則有: =44.79KN/m =()=59.79KN/m =(t=0.2m) =()則=-=3.54KN求出贅余力X1后,可按以下各式計算各項橫向內力,計算時,彎矩以外側受拉為正,軸力以拉力為正。拉桿的拉力為 NL=SX1=3.543= 10.62KN 由拉桿中心線到側墻計算截面的距離為y處的彎矩為 My=X1y+M0 y3/6 離拉桿中心線距離為y處的側墻及肋的軸力Ny按下式計算(只近似考慮側墻截面承受剪力Q) 式中 Q作用于槽身橫截面上的計算剪力,其值等于肋間距 長度上的總荷載,即縱向計算中的勻布荷載q; t側墻的厚度; 其余符號意義同前。離側墻中線距離為x處的底板及肋彎矩按下式計算 (416) 底板及肋的軸向拉力按下式計算 Nd=h2/2-X1 根據(jù)以上各式可作出側墻及肋、底板及肋的彎矩圖和軸力圖。如圖4-5. M 圖 N 圖圖4-5 側墻及底板的彎矩圖和軸力圖4.2.2、 配筋計算(1)拉桿的配筋計算拉桿按軸拉構件進行配筋計算,軸力N=10.62KN 按公式: 計算拉桿配筋% %按最小配筋率配筋 = =0.002200200=80實配:28 (2)側墻的配筋計算側墻按受彎構件根據(jù)最大彎矩進行配筋,側墻最大正彎矩M為, 取a = 50mm,則需按雙筋截面配筋受拉鋼筋選配18125 受壓筋選配18250 (3) 底板的配筋計算 底板按受彎構件根據(jù)最大彎矩進行配筋,(包括最大正彎矩和最大負彎矩)底板最大彎正矩M為,最大負彎矩為。取a=35mm,則h0=265mm1. 最大負彎矩配筋:%實配:18190 = 1339 2.最大正彎矩配筋:%實配:18220 = 11574.2.3、槽身吊裝驗算 槽身在預制場地澆筑后需用起重設備吊裝,由于整個槽身結構龐大,在吊裝過程中可能會在自重荷載下因強度不夠而遭到破壞,這樣就造成了材料的浪費,故為了使槽身不至于在吊裝過程中遭到破壞,必須對槽身進行吊裝驗算。1. 槽身吊裝驗算自重取整跨,槽身自重q=122.75KN/m,吊裝動力系數(shù)取=1.3簡化成兩端外伸梁,計算簡圖具體如下圖:圖4-6 吊裝計算簡圖(單位:cm)槽身吊裝計算簡圖 = = =1176.83KN計算A,B兩點彎矩 =1.3120.74=1255.28KNm(上部受拉)計算C點彎矩 =-q =1176.83-1.3120.7 =-294.19KNm(下部受拉)2.吊裝配筋驗算 因吊裝時的跨中彎矩小于縱向配筋計算時的彎矩,故配在槽身底部的縱向受力鋼筋能夠滿足吊裝要求,不必進行驗算,只需驗算A點和B點上部配筋。 =0.0202 =1-=1-=0.02041 , 取值1 =1.15-0.01=1.15-0.01=0.8 =1+(=1+0.81=2.02 =2.02447=902.9mm0.3=195mm 屬于大偏心對稱鋼筋計算值 =0.198 x=0.198650=128.7mm2=100mm =(1-0.5)=0.198(1-0.198)=0.178計算)的值 e=+-a=903+200-50=1053mm = =25273)橫槽向,橫槽向在槽內滿水受橫向風壓和槽內無水受橫向風壓兩種情況下肢柱受力最為不利。由于肢柱受軸向壓力的同時還受橫向風壓力,故按偏心受壓構件進行對稱配筋計算。 式中: 軸向力對截面重心的偏心距;在公式中,當時,?。?構件的計算長度; 截面高度; 截面有效高度; 構件的截面面積; 考慮截面應變對截面曲率的影響系數(shù),當時,??; 考慮構件長細比對截面曲率的影響系數(shù);當時,取勝; 滿水加風壓的工況 肢柱的計算長度取 0.7l=0.720=14m =358 應考慮縱向彎曲影響 =25.40mm=12mm故按實際偏心距=25mm進行計算=0.495 =1.15-0.01=1.15-0.01=0.8 =1+(=1+(0.4950.8=5.85 =5.8525=146mm0.3=0.3350=105mm 按照大偏心受壓構件計算 =1.15=0.5500.3,但此時,按照小偏心受壓計算 重新按小偏心受壓計算值 e=+-a=5.8525+-50=296.25mm =+=0.695計算)值 = = =5589.9b=490 槽向空槽加風壓工況偏心距 =52mm=12mm故按實際偏心距=52mm來進行計算=1.311 取值1=1.15-0.01=1.15-0.01=0.8 =1+(=1+0.81=4.83=4.8352=251.2mm0.3=0.3350=105mm按照大偏心受壓構件計算 =0.4352=100mm =(1-0.5)=0.435(1-0.50.435)=0.34計算)的值 e=+-a=4.8352+200-50=401mm = =32925.1.4、 立柱斜截面抗剪計算 驗算截面尺寸KV=1.227.5=36.69KN0.3A =0.311.9400600=856.8KN 則有N=856.8KNKV=1.230.574=36.69KN0.7+0.07N=0.71.27600350+0.07856.8 =186.75KN故無需按計算配筋,選配10/12200的箍筋。綜上計算立柱實配鋼筋732 =5630232 + 236 =3430.9圖5-4 立柱配筋圖5.2、橫梁的配筋5.2.1橫梁按受彎構件進行配筋計算:正截面: =0.07 =1-=1-=0.0730.2% 選配218 =509斜截面支座邊最大剪力的設計值: KV=1.296.3=115.6KN0.7=0.71.27300500=133.35KN故斜截面抗剪滿足要求,只需按構造要求配置10200的箍筋。5.3、排架吊裝驗算排架在預制場地澆筑后需用起重設備吊裝,由于整個排架結構較大,在吊裝過程中可能會在自重荷載下因強度不夠而遭到破壞,這樣就造成了材料的浪費,工期的延長,故為了使排架不至于在吊裝過程中遭到破壞,必須對排架進行吊裝驗算。吊裝示意圖如下所示。圖5-5 槽身吊裝簡圖 (單位:cm)5.3.1、吊裝的內力計算自重取半個排架自重q = 9.9KN/m,吊裝動力系數(shù)取1.3 ,計算簡圖如(圖 5.3(b)。內力計算結果如下。此時該結構為一次超靜定結構,取支座B截面上的阻止截面相對轉動的約束為多余約束,則相應的多余未知力分別為作用于簡支梁AB和BC在B端處的一對彎矩?;眷o定系為在支座B截面上安置鉸的靜定梁(即簡支梁AB和簡支梁BC)如圖(a)所示此時則有=查表得 =- =-(+) =+ =+將上述物理關系式帶入變形幾何相容方程=,得到補充方程-(+) =+可解得多余未知力偶矩為=-225.8KNm負號表示B處彎矩與所假設方向相反,為負彎矩。求得后,可由基本靜定系根據(jù)平衡條件分別求得A,B處的支反力對于簡支梁AB,=0 ,-15+ =0 =0, -159.9=0解得:=59.19KN =118.4同理,對簡支梁BC用同樣的方法 解得:=20.41KN由此可得出剪力圖(b)圖和彎矩圖(c)圖。圖5-6 槽身吊裝計算簡圖5.3.1吊裝配筋計算此時有圖像可知B點處彎矩最大,故先驗算配在該點的縱向受力鋼筋 =0.304=1-=1-=0.3740.468=2225.3計算的小于實際的配筋量3430.9,已經滿足吊裝要求。因最大彎矩點已經滿足要求,所以不必再驗算其它點。第六章 細部結構設計渡槽接縫縫止水及渡槽與兩岸渠道的連接是渡槽工程中不可缺少的組成部分,如止水不嚴密或兩岸連接不好,不僅造成渡槽漏水,而且有可能由于漏水促使兩岸坡坍塌或產生較大沉陷而引起渡槽失事,所以在設計和施工中應給予高度重視。6.1、槽身接縫止水槽身接縫止水的型式很多,從止水材料與接縫處混凝土材料的結合型式來看,可分為搭接型和嵌縫對接型兩大類。有橡皮壓板式止水,粘合式搭接止水,中埋式搭接止水,嵌縫對接止水。本設計中采用橡皮壓板止水。 1.伸縮縫 2. 止水橡皮 3.鋼墊板 4. 瀝青沙漿 5.螺帽圖6-1 橡皮壓板止水預制槽身時先在槽端內壁留一凹槽深度4-6厘米,止水材料為橡皮帶,為了使其能夠緊貼在凹槽上,常用扁鋼并通過螺栓將橡皮帶壓緊,扁鋼厚4-8毫米寬6厘米左右。螺栓的直徑一般為9-12毫米,間距等于16倍。螺栓直徑或20倍扁鋼厚,通常20厘米左右。為了減慢鐵鋼銹蝕,對預埋螺栓和扁鋼壓板應事先做防銹處理,此外在凹槽內最好添瀝青沙漿或1/2水泥沙漿。這不僅對止水起輔助作用,并能防止橡皮老化與鋼板銹蝕。為了有利于螺栓的更換,近年來將螺母先預埋于混凝土內,然后再裝止水橡皮和壓板。并且把螺栓擰入螺母再將橡皮壓緊。這樣處理,不僅壓板留孔對位方便,而且螺母埋于混凝土內加油后不易銹蝕,一旦螺栓損壞還可更換。這種止水雖能保證施工質量,可以做到不漏水,止水效果很好。但止水與橡皮材料的使用時間過長時則需更換。6.2、支座支座是連接渡槽上部結構和下部結構的重要部件,其作用是將上部結構的荷載穿遞給墩架。梁式渡槽的支座一般分為固定支座和活動支座。前者用來固定槽身對墩架的位置,后者用來允許槽身結構在產生撓曲和伸縮變形時能自由轉動和移動。具體有平面鋼板支座,切線鋼板支座,擺柱式支座,板式橡膠支座,盆式橡膠支座。 1. 上座板 2. 下座板 3. 墊板 4. 錨軒 5. 齒板圖6-2 切線鋼板支座 本設計采用切線鋼板支座,這種支座用兩塊厚40-50毫米的鋼板加工作成。上座板底面為平面,下板頂面為弧面,固定支座下座板焊有齒板,齒板上端為梯形插入上座板的預留槽中,保證上、下座板之間只可轉動而不能移動,活動支座與固定支座構造的區(qū)別僅在于支座內不設齒板。這樣上、下座辦之間即可轉動又可沿圓弧面的切線移動。切線或支座可用于支點反力不超過600KN的梁式渡槽。6.3、兩岸的連接渡槽與兩岸渠道的連接除了應使槽內水流與渠道平順銜接并防止水流沖刷外還應采取措施,將渡槽與兩岸可靠的連接起來,以免應連接不當引起漏水,致使岸坡或填方渠道產生過大的沉陷與滑坡現(xiàn)象。槽身與填方渠道的連接方式尤其當渡槽與高填方渠道連接時,常有斜坡式和擋土墻式兩類。斜坡式的連接方式是將連接段伸入填方渠道末端的錐形土坡內。按連接段的支承方式不同,又分為剛性連接和柔性連接兩種。但無論是剛性連接還是柔性連接都應盡量減小填方渠道的沉陷,做好防滲工作和防漏處理,以保證土邊坡的穩(wěn)定。謝辭 經過數(shù)月的努力,設計即將完成。在這段時間里,我通過自己查閱相關資料以及大學四年以來所習得的專業(yè)知識,在霍老師的悉心指導和幫助之下,秉持著求真務實的科學態(tài)度,獨立完成了這項設計。對于我來說,要表達的感謝之詞太多。感謝老師能在百忙之中得以抽身幫助我來完成這個設計,期間的耐心指導和認真解惑是我前進路上的巨大動力。與此同時,老師的嚴謹細心也深深的感染了我,讓我不敢怠慢,才能按時在規(guī)定的時間內完成布置的任務,也感謝老師告訴我具體的參考書籍讓我能及時借閱,為完成設計提供了有力的保障。相信在未來的學習生活中,在這段時間所接觸以及培養(yǎng)出來的嚴謹治學,認真細心的品質能給我?guī)砑捌湔娴挠绊懀刮夷苁芤娼K身。 除此之外,同組同學的熱心幫助與通力合作也是設計能得以完成所必不可少的一環(huán)。我要感謝與我同組同學的協(xié)助與幫扶,沒有你們的參與討論我會走許多的彎路,費不少的心力。在這段時間同學們都不厭其煩的與我探討設計,給我解答疑惑,于我共同進步。相信在未來的日子里回想起這段一起奮斗的時光也能成為我前進路上的不竭動力。相信這段時間我為完成設計所做的努力以及感受到的正面力量會使我在日后的生活學習中養(yǎng)成良好的習慣,鍛煉了我自己的獨立思考能力,也讓大學所學的知識能在實際運用中融會貫通打下來一定的基礎。即使完成的過程有苦有累,但在看見成果的時候心中的興奮早以將疲憊一掃而光。最后,這次設計對于我來說是一次寶貴的經歷,讓我檢驗并提升了自己。也為我日后的工作學習算是進行了提前演練,感激在此期間所遇到的所有對我予以幫助的人,也感謝自己能堅持完成下來,相信這一份堅持與收獲會激勵我在以后的日子奮發(fā)向上。同時,由于鄙人能力有限,設計中所存在的諸多不足之處也希望能得到批評指正。再次感謝大家!參考文獻1,王仁坤編著;水工設計手冊8卷,中國水利水電出版社,19842,河海大學,武漢大學,大連理工大學,鄭州大學編著;水工鋼筋混凝土結構學,中國水利水電出版社,20113 竺慧珠,陳德亮,管楓年編著;渡槽.;中國水利水電出版社,20044馬文英,張紅光,袁吉棟,馬秋娟,穆智勇編著;渠道和渠系建筑物;中國水利水電出版社,20115吳媚玲編著;水工設計圖集;水利電力出版社,19996吳持恭編著;水力學(第四版)上下冊;高等教育出版社,20087盧延浩編著;土力學(第二版);河海大學出版社,20058 武漢水利電力學院農水系水工教研室編.水工建筑物上冊.北京:人民教育出版社,19779 武漢水利電力學院農水系水工教研室編.水工建筑物下冊.北京:人民教育出版社,197710匡文起,袁駟,龍馭球,包世華編著;結構力學(第二版);北京:高等教育出版社,200635
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