淑閭西溝渡南水北調(diào)工程理工大學(xué)本科畢設(shè)論文

長沙理工大學(xué)淑閭西溝渡南水北調(diào)工程PAGE2PAGE1淑閭西溝渡南水北調(diào)工程2013年09月

摘要工程位于河北省石家莊市，承擔(dān)著全市的排污排澇任務(wù)。為對本市的用水環(huán)境進(jìn)行綜合治理，修建此水泵站?；痉桨笧椋赫局返倪x擇和建筑物的布置，水泵的選型，水泵進(jìn)出管路的設(shè)計。工程等級為三級。設(shè)計的主要工作有：1選擇合理的設(shè)計方案及設(shè)計方法；2施工平面布置圖；3工程預(yù)算。關(guān)鍵字：水泵設(shè)計管路目錄摘要 21概述 31.1南水北調(diào)中線工程簡介 31.2淑閭西溝渡槽概況 31.2.1地形地貌 31.2.2地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地層巖性 41.2.3工程地質(zhì)條件及評價 41.2.4基本設(shè)計資料與資料 42渡槽總體布置與選型 62.1渡槽總體布置 62.1.1基本原則 62.1.2注意事項 62.2結(jié)構(gòu)型式的選擇 62.2.1槽身橫斷面選擇 72.2.2槽身縱向支承形式選擇 72.2.3與上下游渠道的連接形式 72.2.4渡槽的結(jié)構(gòu)布置 73渡槽水力計算 93.1確定槽身斷面尺寸 93.2總水頭的確定與i,B,H的校核 103.3進(jìn)出口高程確定 123.4槽身尺寸擬定 134渡槽結(jié)構(gòu)計算 144.1槽身橫向穩(wěn)定驗算 144.1.1驗算作用 144.1.2計算簡圖 144.1.3不利工況及計算單元 144.1.4計算荷載 144.1.5計算目的 154.1.6計算過程： 154.2槽身縱向結(jié)構(gòu)計算 164.2.1縱向結(jié)構(gòu)計算任務(wù) 164.2.2計算荷載 164.2.3槽身內(nèi)力計算 174.3橫剖面構(gòu)造橫向結(jié)構(gòu)計算 174.3.1加大流量工況計算 174.3.31/2-2/3加大流量工況計算 224.4槽身配筋計算 274.4.1縱向配筋 274.4.2橫向配筋 274.5人行道板設(shè)計 294.6橫拉桿計算 314.6.1固端計算 314.6.2跨中彎矩計算 324.7端肋內(nèi)力計算 334.7.1荷載計算 334.7.2計算荷載 344.7.3端肋賠筋 355渡槽支撐計算 375.1槽墩形式 375.2槽墩結(jié)構(gòu)計算 385.2.1承壓驗算 385.2.2空水及風(fēng)壓工況下的抗滑抗傾驗算 395.3基底應(yīng)力驗算 405.4邊墩結(jié)構(gòu)計算 405.5穩(wěn)定驗算 425.6正應(yīng)力驗算 426工程量與造價計算 446.1鋼筋計算 446.2混凝土量計算 446.3人工單價預(yù)算 44參考文獻(xiàn) 46謝辭 471概述1.1南水北調(diào)中線工程簡介“南方水多、北方水少”是我國水資源分布的特點，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，北方缺水日益嚴(yán)重。京、津、華北地區(qū)平原尤為突出，不但制約了經(jīng)濟的發(fā)展而且出現(xiàn)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。自1952年毛主席提出南水北調(diào)的構(gòu)想以來，經(jīng)中央、有關(guān)省市領(lǐng)導(dǎo)和廣大的科技工作者的努力，20世紀(jì)70年代末就形成了從長江的上、中、下游向北方調(diào)水的西、中、東三條線的格局。南水北調(diào)工程南起湖北丹江口水庫，北至北京團結(jié)湖。一期工程總調(diào)水量95億立方米。從丹江口水庫計，分配我省34.7億立方米，扣除總干渠輸水損失，至我省各分水口門水量約30億立方米。二期工程總調(diào)水量增加到130億立方米，分配我省毛水量48.3億立方米，到我省分水口門約42億立方米。南水北調(diào)中線工程總干渠自河南省安陽市豐樂鎮(zhèn)穿漳河進(jìn)入我省，沿太行山東麓和京廣鐵路西側(cè)北行，途經(jīng)邯鄲、邢臺、石家莊、保定境內(nèi)25個縣（市），于涿州市穿北拒馬河中支進(jìn)入北京，線路全長461公里。總干渠所經(jīng)之處除永年縣名山和唐河以北渠段屬于低山丘陵外，大部分渠段在山前平原通過，地形平坦開闊。共穿越大小河溝201條，無明顯河溝的坡水區(qū)36處，共計237條（處），河北段共有各類建筑物697座?？偢汕橐坏裙こ?，渠道和建筑物的主要部位為1級建筑物，次要部位為2或3級建筑物。防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)：大型河渠交叉建筑物為百年一遇和三百年一遇；渠道及其他建筑物為50年一遇和百年一遇。1.2淑閭西溝渡槽概況淑閭西溝渡槽位于河北省保定市唐縣淑閭村西排洪溝上，距離淑閭村約200米,是南水北調(diào)中線工程河北段總干渠上的一座左岸排水建筑物。與南水北調(diào)總干渠相交叉，為了滿足總干渠建成后此河流的過水要求，故在排洪溝上修建一座渡槽。淑閭西溝排水渡槽I等1級水工建筑物，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核，進(jìn)出口漸變段建筑物級別為3級1.2.1地形地貌淑閭西溝渡槽位于河北省唐縣淑閭村西溝200m，有鄉(xiāng)間土路經(jīng)過場區(qū)，距公路約1.5Km，交通比較便利。所屬地貌單元為太行山山前平原，地勢平坦開闊，地面高程70.2—70.5m。1.2.2地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地層巖性鉆探深度內(nèi)揭露地層為第四系上更新統(tǒng)中段沖洪積和太古界角閃斜長片麻巖，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為粘性土、基巖雙層結(jié)構(gòu)，現(xiàn)由上至下分述如下：1、第四系上更新統(tǒng)中段沖洪積（al+plQ23）黃土狀壤土:褐黃色,干燥—稍濕,可塑,層厚8—8.5m。夾中砂，棕黃色，飽和，厚0.5m。太古界埠平群南營組（Arn）黑云斜長片麻巖（強）：暗灰色，巖芯呈碎塊狀，塊徑0.5—5m。強風(fēng)化未完全揭露，厚度大于4.2m。1.2.3工程地質(zhì)條件及評價1、建筑物主要設(shè)計指標(biāo)：設(shè)計流量34.2m3/s,校核流量58.1m3/s，槽底高程進(jìn)口段71.97m，出口段71.86m；設(shè)計流速2.8m/s,校核流速3.27m/s.總干渠指標(biāo)：設(shè)計流量135m3/s，加大流量160m3/s；設(shè)計水位69.660m；渠底高程65.160m。2、根據(jù)中國地震局分析預(yù)報中心2004年4月《南水北調(diào)中線工程沿線設(shè)計地震動參數(shù)區(qū)劃報告》，本區(qū)地震動峰值加速度0.05g,相當(dāng)于地震基本烈度Ⅵ度。3、建筑物建議采用樁基，樁底坐落在全風(fēng)化片麻巖層，容許承載力建議值為300kpa。覆蓋層中有0.5m厚的砂層，樁基施工中應(yīng)注意砂層塌孔問題。地下水位距渠底板以上2.4m。排水渡槽出口地表為黃土狀壤土，抗沖性能差，建議采取抗沖工程措施。建筑物區(qū)渠底局部為中砂透鏡體，建議挖除并做好防滲處理。1.2.4基本設(shè)計資料與資料1、天然河溝資料設(shè)計流量:36校核流量:62溝底縱坡:0.0092溝底寬度：9.00m流域面積:1.552、建筑物軸線處引水總干渠資料渠道底高程：65.160m設(shè)計水位:69.660m加大水位:70.196m一級馬道高程:71.660m邊坡系數(shù):1:1.25底寬:21.50m縱坡：1/250003、渡槽指標(biāo)槽身長：86m設(shè)計流量:36/s加大流量:62/s渡槽進(jìn)口底高程:74.000m4、地質(zhì)資料淑閭西溝排水渡槽場區(qū)地質(zhì)為土巖雙層結(jié)構(gòu)。土質(zhì)結(jié)構(gòu)第四系上更新統(tǒng)中斷沖洪積（）黃土狀壤土；褐黃色，干燥~稍濕，可塑，層厚8~8.5m。夾中砂，棕黃色，飽和，厚0.5m。巖質(zhì)結(jié)構(gòu)太古界平群南營組（Arn）:黑云斜長片麻巖（全）,全風(fēng)化帶最薄處20.8m；黑云斜長片麻巖（強），強風(fēng)化未完全揭露，厚度大于4.2m。2渡槽總體布置與選型2.1渡槽總體布置渡槽的整體布置是渡槽設(shè)計中全局性的問題。渡槽總體布置包括：平面布置、縱剖面布置、若干橫剖面布置、進(jìn)口、出口、連接段、過渡段布置等，應(yīng)根據(jù)渠系規(guī)劃要求及查勘資料，通過分析比較和必要的水力計算確定。2.1.1基本原則在縱剖面上，首先應(yīng)定出上游渠道末端樁號及下游渠道首端樁號；由水力計算確定出槽內(nèi)水面及槽身斷面輪廓尺寸，進(jìn)一步確定槽身各部位（用樁號表示）支承結(jié)構(gòu)高度，進(jìn)行跨度劃分及布置等工作。選擇地點應(yīng)使渠線及渡槽長度較短，地質(zhì)條件較好，工程最省槽身起止點爭取落在挖方渠道上進(jìn)水口水流順暢，運用管理方便，應(yīng)考慮進(jìn)出口建筑物及槽跨結(jié)構(gòu)型式及布置等。2.1.2注意事項1）跨越河流時，槽址應(yīng)盡量布置于河床穩(wěn)定水流順直的河段，避免布置于水流轉(zhuǎn)彎處，槽軸線盡量于河道主流垂直。槽址應(yīng)盡量選在地質(zhì)條件良好，地形有利和便于施工的地方。槽址應(yīng)位于河床穩(wěn)定，水流順直的河段，避免位于河流轉(zhuǎn)彎處，以免凹岸及基礎(chǔ)受沖。3)進(jìn)出口不能落在挖方渠道上時，也可落回在填方渠道上。4)渡槽進(jìn)出口渠道與槽身的連接在平面布置上應(yīng)爭取在一直線不可急劇轉(zhuǎn)彎。5)渡槽發(fā)生事故需要停水檢修，成為了上游分水的目的常在進(jìn)口段或進(jìn)口前渠道的適宜位置設(shè)節(jié)制閘，以便與泄水閘聯(lián)合運用，使渠水泄入溪谷或河道6)盡量少占耕地，少拆房屋并盡可能有較寬敞的施工場地以便施工。2.2結(jié)構(gòu)型式的選擇根據(jù)工程的自然地形、地質(zhì)條件及輸送的流量選擇適宜的槽身斷面形式、支承形式、基礎(chǔ)形式、與上下游渠道的連接形式等，渡槽型式選定及構(gòu)造要求1渡槽要求進(jìn)口底高程低于或齊平溝底高程，除保證順暢排水外還要滿足出口渠底高程高于總干渠加大水位0.75m以上的要求。2本渡槽位于挖方渠段，為了使建筑物結(jié)構(gòu)受力條件好，排水順暢，渡槽軸線與總干渠中心線正交，并盡量使渡槽進(jìn)出口與上下游河道平順連接。3為了保證總干渠順暢輸水，《設(shè)計大綱》要求排水渡槽渠底寬范圍內(nèi)不設(shè)或少設(shè)槽墩，縱向盡可能采用較大跨度；在有流冰的渠段，渠底不得低于加大水位0.75m以上；一級馬道作為總干渠管理維護(hù)交通作用，路面寬度內(nèi)亦不準(zhǔn)布置槽墩等，為了滿足上述要求本渡槽縱向跨度布置18m。槽身縱向為簡支形式，橫向結(jié)構(gòu)為槽，采用多側(cè)墻預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。2.2.1槽身橫斷面選擇槽身斷面常用的有矩形和U型斷面；矩形斷面槽身多用于大中小流量時鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土渡槽。U型斷面槽身一般用于中小，流量鋼筋混凝土渡槽（跨度較大時）或鋼絲網(wǎng)水泥槽身(小型工程)的渡槽，其水力條件好，縱向剛度大，橫向內(nèi)力較少，結(jié)合淑閭西溝情況選擇U型。2.2.2槽身縱向支承形式選擇槽身的縱向支承形式常用的有墩式支承，排架式和公式支承三種型式；經(jīng)論證并結(jié)合淑閭西溝地質(zhì)地形條件選擇圓矩形空心重力墩。2.2.3與上下游渠道的連接形式渡槽進(jìn)出口建筑物的作用是將槽身與上下游渠道連接起來，以使槽內(nèi)水流與上下游渠道平順銜接，減少水頭損失和紡織滲漏，漸變段采用扭曲面；扭曲面水流條件好，應(yīng)用較多，一般采用漿砌石建造。2.2.4渡槽的結(jié)構(gòu)布置本節(jié)是在總體布置基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化布置槽身結(jié)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、兩岸連接結(jié)構(gòu)各部位的型式和尺寸。排水渡槽由進(jìn)口引渠，進(jìn)口漸變段，進(jìn)口連接段，槽身段，出口連接段，出口引渠等部分組成。進(jìn)口引水渠是為了滿足排水渡槽和上游河溝平順連接而設(shè)置，位于進(jìn)口漸變段前，采用梯形斷面，引水渠邊坡采用漿砌石護(hù)砌，引水渠低為漿砌石和干砌石兩種護(hù)砌形成，渠底前部分為干砌石，后部分為漿砌石，漿砌石厚度0.4M進(jìn)口漸變段翼墻采用八字墻，長度為15M漸變段側(cè)墻采用重力式擋土墻形成，底部為混凝土護(hù)砌。進(jìn)口連接段采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長度16M。國稅斷面與槽身相同，為滿足交通要求需要在連接段上設(shè)施跨槽交通橋，結(jié)合交通橋和排水要求，連接段采用落地矩形槽。槽身段由上部結(jié)構(gòu)，支撐基礎(chǔ)組成。上部槽身采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽身單跨長18M槽身段總長54M，槽身和下部支撐結(jié)構(gòu)之間選用盒式橡膠支座，下部支撐結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土空心重力墩，基礎(chǔ)為臺階式擴大基礎(chǔ)。出口連接段和進(jìn)口兩階段結(jié)構(gòu)形式相同。出口漸變段為八字墻混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置斜坡與下游消能設(shè)施連接。下游消能段位于漸變段后，采用消能池消能，消能池后設(shè)置漿砌石和干砌石防護(hù)段。出口尾渠位于消能池后根據(jù)下游天然河道形態(tài)決定設(shè)置尾渠出口，尾渠底和邊坡采用漿砌石護(hù)砌。3渡槽水力計算3.1確定槽身斷面尺寸0.2--進(jìn)口漸變段損失系數(shù)，0.5--出口漸變段損失系數(shù)，0.014--渡槽槽身糙率，2.0--天然河溝糙率。由于渡槽長度大于進(jìn)口前渠道水深的20倍，L>20H因此水力設(shè)計時槽內(nèi)水流按明渠均勻流考慮。（3－1）Q——渡槽內(nèi)水流量()——渡槽過水?dāng)嗝婷娣e（）C——謝才系數(shù)N——粗糙系數(shù)，鋼筋砼槽身取0.014R——水利半徑i——渡槽縱坡，取0.001槽身凈寬B和凈深H一起考慮。即按H/B（寬深比）擬定，對于U型槽一般取H/B＝0.7～0.8,B=2.對于初擬的i﹑B﹑H值還用公式計算所得流量等于或略大于流量Q=62時可初步選出i﹑B﹑H值,將計算過程列為下表：基本尺寸計算表B（m）（m）（m）=0.6（m）=-0.1H/B=0.86.0003.001.8001.700(3+1.8)/65.0002.5001.5001.490(2.5+1.5)/55.4002.7001.6201.520(2.7+1.62)/5.45.302.6501.5901.490(2.65+1.59)/5.35.3402.6701.6021.502(2.67+1.602)/5.345.3502.6751.6051.505(2.675+1.605)/5.355.3602.6801.6081.508(2.68+1.608)/5.36（m）=χ（m）=π+2R=ω/χ=(m)24.33012.8201.89884.17924.33010.6501.57951.46019.65011.5181.70663.34018.92211.3011.67460.21419.21311.3881.68761.50019.28611.4101.69061.82019.35911.4311.69462.130綜上，U型槽斷面尺寸確定為B=5.36m=2.68m=1.608m3.2總水頭的確定與i,B,H的校核（1）試選圓心軸以上通過設(shè)計流量=36/s時水深=1.1m，過水?dāng)嗝?=0.5×3.14×+2×2.68×1.1=17.172濕周3.14×2.68+2×1.1=10.615m水利半徑=1.618得Q=（2）試選圓心軸以上通過設(shè)計流量=36/s時水深=0.9m，過水?dāng)嗝?=0.5×3.14×+2×2.68×0.9=16.1濕周3.14×2.68+2×0.9=10.215m水利半徑=1.576得Q=（3）試選圓心軸以上通過設(shè)計流量=36/s時水深=0.5m，過水?dāng)嗝?=0.5×3.14×+2×2.68×0.5=13.96濕周3.14×2.68+2×0.5=10.215m水利半徑=1.482得Q=（4）試選圓心軸以上通過設(shè)計流量=36/s時水深=0.2m，過水?dāng)嗝?=0.5×3.14×+2×2.68×0.2=12.35濕周3.14×2.68+2×0.2=8.8152m水利半徑=1.4得Q=（5）試選圓心軸以上通過設(shè)計流量=36/s時水深=0.3m，過水?dāng)嗝?=0.5×3.14×+2×2.68×0.3=12.88濕周3.14×2.68+2×0.3=9.0152m水利半徑=1.429得Q=（6）試選圓心軸以上通過設(shè)計流量=36/s時水深=0.25m，過水?dāng)嗝?=0.5×3.14×+2×2.68×0.25=12.62濕周3.14×2.68+2×0.25=8.92m水利半徑=1.415得Q=（7）試選圓心軸以上通過設(shè)計流量=36/s時水深=0.26m，過水?dāng)嗝?=0.5×3.14×+2×2.68×0.26=12.67濕周3.14×2.68+2×0.26=8.935m水利半徑=1.418得Q=>36此時槽中水深h=+=2.68+0.26=2.94m過水?dāng)嗝婷娣e=12.67，所以按淹沒堰流計算——重力加速度；——流速分布系數(shù)取1.0；Z==0.496m出水口回升值=Z=0.496=0.1653m槽身沿程水面降落值=iL=0.00154=0.054m通過渡槽總水頭損失=0.496+0.0540.1653=0.3847m確定滿足要求。3.3進(jìn)出口高程確定進(jìn)口前渠口高程通過設(shè)計流量時渠道水深，槽中水深。進(jìn)口水面降落，出口水面回升，沿程水面降落。所以：進(jìn)口槽底高程進(jìn)口槽底抬高出口槽底高程出口渠底降低出口渠底高程3-2水力計算圖3.4槽身尺寸擬定槽壁厚取23cm頂梁尺寸取，取，取圖3-3渡槽橫斷面尺寸圖U型槽頂部拉桿間距1~2m取。為改善渡槽縱向受力狀態(tài)并便于架設(shè)安裝在槽身支座部位設(shè)端肋。端肋外形輪廓可做成梯形或折線型從美觀和節(jié)約材料角度出發(fā)選取梯形肋厚0.23+0.4=0.63m。4渡槽結(jié)構(gòu)計算4.1槽身橫向穩(wěn)定驗算4.1.1驗算作用渡槽在施工及應(yīng)用過程中，在自重及外力作用下穩(wěn)定性可能受到破壞，從而影響到渡槽的正常工作，甚至失事，因此在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)驗算各種不利情況下的槽身穩(wěn)定，主要驗算風(fēng)荷載下的槽身穩(wěn)定。4.1.2計算簡圖圖4-1槽身穩(wěn)定計算圖4.1.3不利工況及計算單元不利工況為槽內(nèi)無水且受風(fēng)壓，計算單元為不同跨度的槽身。4.1.4計算荷載（1）自重包括各部分構(gòu)件固定設(shè)備重量。(2)風(fēng)壓力。4.1.5計算目的（1）抗滑；進(jìn)行抗滑驗算的主要目的是驗算渡槽是否會沿排架產(chǎn)生水平滑動。設(shè)計時主要用阻滑力及滑動力的比值反映渡槽水平抗滑穩(wěn)定性，其比值為穩(wěn)定安全系數(shù)（2）抗傾；進(jìn)行抗傾計算的目的主要是驗算槽身在控水受風(fēng)壓情況下是否會繞背風(fēng)面支撐點產(chǎn)生傾覆。4.1.6計算過程：計算荷載槽身長18m取計算跨度槽殼重(2)風(fēng)荷載K——風(fēng)載體型系數(shù)與建筑物體型尺寸等有關(guān)，U型斷面?。?.1~1.2）；——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；——基本風(fēng)壓；——風(fēng)振系數(shù)。(3)槽頂結(jié)構(gòu)重=拉桿重+人行道板重=端肋重：==取半槽抗滑驗算：f——槽身墊板與排架間的摩擦系數(shù)取0.55；N——鉛直力，在本設(shè)計中為半跨槽身重；P——水平力，本設(shè)計為風(fēng)荷載；K——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)==24.945抗傾驗算——傾覆力矩；——抗傾力矩；——傾覆安全系數(shù)；===2210.28=2210.28/49.08=45.030=4.2槽身縱向結(jié)構(gòu)計算4.2.1縱向結(jié)構(gòu)計算任務(wù)進(jìn)行縱向結(jié)構(gòu)計算主要是對槽身縱向內(nèi)力進(jìn)行計算，之后再對槽身進(jìn)行配筋。設(shè)計時內(nèi)力是按照梁的理論計算.4.2.2計算荷載（1）設(shè)計條件槽身自重+水重（設(shè)計水位）+人群荷載（2）校核條件槽身自重+水重（加大流量）+人群荷載設(shè)計時取最大跨徑為研究對象。計算跨徑取1.05倍徑寬。設(shè)計時取校核流量情況計算內(nèi)力計算荷載：槽身重：=1143.718=80.21KN/m槽頂人群荷載：=2.83KN/m水重：=19.359×9.81=189.9KN/m拉桿重：=0.2×0.2×5.36×25×9÷18=2.68KN/mA=0.23×（3.14×2.795+2×1.608）+0.5×0.9=3.21==0.74ｍK==7.632=0.74/2.795=0.265===1.508/2.795=0.54=0.23×÷7.632=0.658==0.268（弧度）=0.74+1.608=2.348m=2.68-0.74+0.23=2.14m4.2.3槽身內(nèi)力計算槽截面幾何力學(xué)要素計算計算荷載設(shè)計值槽身自重：標(biāo)準(zhǔn)值=80.21KN/m設(shè)計值=80.21×1.05=84.22KN/m槽頂人群荷載：標(biāo)準(zhǔn)值=2.83KN/m設(shè)計值=2.83×1.2=3.396KN/m水重：標(biāo)準(zhǔn)值=189.9KN/m設(shè)計值=189.9×1.2=227.88KN/m拉桿自重：標(biāo)準(zhǔn)值=2.68KN/m設(shè)計值=2.68×1.05=2.814KN/m=+++=318.31KN/m將渡槽按簡支梁計算跨中彎矩槽身縱向承受總拉力為==1121.36KN4.3橫剖面構(gòu)造橫向結(jié)構(gòu)計算計算時沿槽長取1.0m槽身按平面問題求解橫向內(nèi)力。因此拉桿抗彎能力小，因此按一次超靜定結(jié)構(gòu)求解拉桿拉力，因槽殼橫向結(jié)構(gòu)與荷載對稱，故取一般結(jié)構(gòu)計算直段與彎弧段的橫向內(nèi)力彎距機軸力。槽身按靜定懸臂梁計算內(nèi)力。4.3.1加大流量工況計算直段及彎弧段彎距計算=0.450.50.125(0.615-0.25)+[8+0.140.1522.68+0.11(2-0.2)]2520.115=-1.2786計算拉桿拉力式中計算數(shù)值2.831.2+2.681.05+0.50.4511.05=3.3413250.231.056.0375＝162＝359.45－147.070.059.81＋（－4.2825）[(+3.140.54)+1]+(－162)[（－1）0.54＋]＋359.45（0.54＋）＋（－147.07）[（－1）0.54＋]－77.57（0.54＋2）}拉力4.975一根拉桿的拉力＝4.9752＝9.95計算槽殼頂部彎矩及軸力橫向圓弧段橫向內(nèi)彎矩及軸力。軸力壓力為正，彎矩以外壁面受拉為正。直墻段：＝－1.2786＋0.5×（0.5+0.23）×4.71+0=0.441＝彎弧段：計算各軸力系數(shù)4.975－0.5×9.81×（＋）－0.5×318.31×0.658×（1－0.265×3.14）＝－200.5666.0375×2.795+0.5×9.81×-0.5×318.31×0.658=-52.6193.3413＋6.0375×1.608＋9.81×1.508×2.68－0.5×318.31×0.658×[7.632÷(×)-0.5×3.14]=57.962－9.81×1.508×2.68－318.31×0.658×0.265＝－95.151直段彎矩計算數(shù)據(jù)如下表4-1直段彎矩計算數(shù)據(jù)-1.27861.724.7950000.441-1.27861.724.7950.10.47950.0016350.92-1.27861.724.7950.20.9590.013081.39-1.27861.724.7950.31.43850.0441451.84-1.27861.724.7950.41.9180.104642.25-1.27861.724.7950.62.8770.353162.97-1.27861.724.7950.83.8360.837123.44-1.27861.724.7951.04.7951.6353.60-1.27861.724.7951.25.7542.825283.37-1.27861.724.7951.46.7134.486442.67-1.27861.724.7951.57.19255.5181252.12-1.27861.724.7951.5087.2315.6068872.07表4-2彎弧段彎矩計算0.000-4.2825-1621.0000.0000.0000.000359.450.262-4.2825-1620.9660.034-5.5080.239359.450.523-4.2825-1620.8660.134-21.7080.500359.450.785-4.2825-1620.7070.293-47.4660.707359.451.047-4.2825-1620.5000.500-81.0000.866359.451.308-4.2825-1620.2590.741-120.0420.966359.451.570-4.2825-1620.0001.000-1621.000359.450.000-147.070.00077.570.0007.5093.226593.098-147.07-37.22277.57-43.49211.11013.7035179.725-147.07-66.61177.57-86.81814.46114.5665254.131-147.07-81.63277.57-130.31017.3408.00311.284-147.07-76.99177.57-173.80219.551-5.2405347.229-147.07-49.82377.57-217.12320.941-23.1055359.45-147.070.00077.57-260.61021.414-46.0285表4-3彎弧段軸力0.0000.000-200.5640-52.6191.0000.2620.239-200.564-51.619-52.6190.9660.5230.500-200.564-100.282-52.6190.8660.7850.707-200.564-141.799-52.6190.7071.0470.866-200.564-173.688-52.6190.5001.3080.966-200.564-193.745-52.6190.2591.5701.000-200.564-200.564-52.6190.000057.96257.962-95.151-37.189-13.31757.96255.991-95.151-104.423-23.83257.96250.195-95.151-169.07-29.20357.96240.979-95.151-225.174-27.54657.96228.981-95.151-267.404-17.82657.96215.012-95.151-291.71057.9620-95.151-295.7154.3.31/2-2/3加大流量工況計算水深內(nèi)力計算水深時=1.508m.=0.112m(1)荷載計算荷載設(shè)計值=84.22+2.814+3.396+(+0.112×5.36)×1×9.81×1.2=230.2423.357計算參數(shù)拉桿拉力各軸力系數(shù)彎矩計算表如下表4-4彎矩計算（無水直墻段）－1.27861.7206.77800.441－1.27861.720.26.7781.35661.798－1.27861.720.46.7782.7113.152－1.27861.720.66.7784.0674.508－1.27861.720.86.7785.4225.863－1.27861.721.06.7786.7787.219－1.27861.721.26.7788.5348.975－1.27861.721.3966.7789.4629.903（有水直墻段）－1.27861.726.7781.449.7600.000110.201－1.27861.726.7781.469.900.000410.341－1.27861.726.7781.4810.0310.001010.471－1.27861.726.7781.5010.1670.001810.607－1.27861.726.7781.50810.22120.002310.66彎弧段彎矩計算表4-5彎弧段彎矩0.00－0.056－55.351.00000.00242.090.26－0.056－55.350.970.03－1.660.26242.090.52－0.056－55.350.870.13－7.200.50242.090.79－0.056－55.350.710.29－16.050.71242.091.05－0.056－55.350.500.50－27.670.87242.091.308－0.056－55.350.260.74－40.960.97242.091.57－0.056－55.350.001.00－55.351.00242.090－66.089056.106010.2310.6462.94－66.089－16.6756.106－31.2215.1628.487121.05－66.089－29.9056.106－62.4319.7038.154171.88－66.089－37.0756.106－94.8523.6841.16421.62－66.089－34.7056.106－126.0726.6342.684234.83－66.089－22.4856.106－157.2928.5347.534242.09－66.089056.106－188.539.9748.754表4-6軸力計算表0.0000.000－41.1490－23.6451.0000.2620.239－41.149－10.66－23.6450.9660.5230.500－41.149－20.57－23.6450.8660.7850.707－41.149－29.09－23.6450.7071.0470.866－41.149－35.64－23.6450.5001.3080.966－41.149－39.75－23.6450.2591.5701.000－41.149－41.15－23.6450.000019.80319.803－41.73－21.927－5.98419.80319.130－41.73－39.244－10.70919.80317.149－41.73－55.86－13.12319.80314.001－41.73－69.94－12.37819.8039.902－41.73－79.85－8.01019.8035.129－41.73－84.36019.8030－41.73－82.88彎矩及軸力圖如下圖4-2彎矩及軸力圖4.4槽身配筋計算4.4.1縱向配筋1261.67所需要的鋼筋面積—鋼筋抗拉設(shè)計強度（）—槽身縱向受拉斷面面積（）—基本荷載強度安全系數(shù)取1.5＝選配920＋922＝2827＋3421＝6248構(gòu)造鋼筋選6@1504.4.2橫向配筋由彎矩圖可得：最大正彎矩48.754對應(yīng)軸力－82.88最大負(fù)彎矩－46.0285對應(yīng)軸力－295.715計算截面b=1000mmh=230mma=a=30mm混凝土參數(shù)＝12.5＝310對于最大正彎矩==0.588=588mm=85mm屬大偏心受拉設(shè)＝<0選8@150＝335＝＝0.065對于Ⅱ級鋼筋＝0.396即<=＝0.067×200＝13.4<=601270.1選配16@140=1436對于最大負(fù)彎矩：＝85mm屬于大偏心受拉＝156－115＋30＝71mm設(shè)<0選配8@150＝335對于Ⅱ級鋼筋＝0.396即<=0.015×200=3mm<2=60mm==選配14@140＝11004.5人行道板設(shè)計人行道板取1m×0.1m如圖所示：圖4-3人行道板簡圖板自重：＝1×0.1×1×25＝2.5人群荷載：＝2.83總荷載：＝＋＝2.5＋2.83＝5.33計算跨度：取最小值Ⅱ類環(huán)境=100-30=170mm選Ⅱ級鋼筋＝12.5＝310計算彎矩按照受彎構(gòu)件配筋=0.047==選配56=141分布鋼筋取6@250圖4-4人行道板配筋圖4.6橫拉桿計算圖4-5拉桿計算簡圖4.6.1固端計算根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)得固端彎矩永久荷載：橫桿自重標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計值：人行道板自重標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計值：＝＝1.05可變荷載：人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值：＝2.83設(shè)計值：＝2.83×1.2＝3.396+=3.396+5.25=8.646代入公式得＝－6.3軸力N=2X=9.95KN按照偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行計算Ⅱ類環(huán)境c=35mma=45mmh=200mm=200-45=155mm結(jié)構(gòu)系數(shù)=1.2=1.0=1.0設(shè)對Ⅱ級鋼筋＝12.5＝310＝<0選取28＝101<0＝＝241選214＝308=4.6.2跨中彎矩計算=式中＝8.646＝1.05L＝5.36ma=1.0m可得＝N=2X=9.95按照偏心受拉構(gòu)件配筋Ⅱ類環(huán)境c=35mma=45mmh=200mm=200-45=155mmⅡ級鋼筋＝12.5＝310結(jié)構(gòu)系數(shù)=1.2=1.0=1.0>按照大偏心受拉進(jìn)行配筋＝選取選取28＝101=<0＝＝78.71選36＝85＝4.7端肋內(nèi)力計算4.7.1荷載計算豎桿承受水壓力式中為豎桿承受水壓力范圍的水平長度.1m槽身長的荷載及端肋自重沿長度2l的框架第槽梁呈均勻分布的強度作用于隔離體上的剪力分布在槽殼截面重心軸以上部分的剪力鉛直分量,假定作用在直段截面中心線上,對豎桿中心線位置所產(chǎn)生的力矩為,分布在槽殼截面中心軸以下部分的鉛直分量為,并假定沿長度為2l的框架底橫梁呈均勻分布,強度為框架底橫梁的均布荷載計算簡圖圖4-6端肋計算簡圖以上假定可按一次超靜定求解拉桿軸力,(不計彈性壓縮與剪切變形)端肋底橫量跨中截面軸力(拉力為正),彎距(下緣受拉為正)按下式計算4.7.2計算荷載q=318.31KN/m=3.64m=2++0.13=2.445m=9.812.4454.648=111.487KN/mKN=122.4KN/mQ=318.31(3.64-2.445)=380.38=179.937KN4.7.3端肋賠筋計算簡圖.將端肋視為簡支梁,按受彎構(gòu)件配置鋼筋計算簡圖如下4-7端肋計算簡圖已知端肋=365.613取保護(hù)層厚度c=35mm因此取a=70mm=440-70=370mm選Ⅱ級鋼筋按單筋配筋因此選取48265渡槽支撐計算5.1槽墩形式槽墩有實體式與空心式兩種。實體墩自重大用料多，要求地基有較高承載力，所以選取空心重力墩。沿豎向每格3.0M設(shè)水平橫梁底墩頂、墩底處設(shè)水平橫粱,墩頂墩底處設(shè)人孔,墩身下部為混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，上部為混凝土預(yù)制塊砌筑墩身高度10m，墩頂長度稍大于槽身寬度取7.22M（每邊裕20CM）.墩頂寬度取2.0M，墩頂設(shè)混凝土墩帽厚0.4M，四周向外伸6CM，墩帽設(shè)置構(gòu)造筋預(yù)埋于支座部件，墩身四周以20﹕1的坡比向下放大以滿足墩身強度和地基承載力要求。墩底寬度：200＋2×1000/20=300CM墩底長度：722＋2×1000/20=822CM圖5-1槽墩三視圖5.2槽墩結(jié)構(gòu)計算5.2.1承壓驗算=1\*GB3①荷載計算墩身自重：取中間截面按柱體計算頂截面面積：＝2×0.2×（5.68＋3.14×0.9）＝3.4底截面面積：＝2×0.2×（5.22＋3.14×1.4）＝4.03中截面面積：＝=0.5×(3.4+4.03)=3.715自重：W＝10×3.715×25＝928.75KN一跨槽身水重：189.9×18＝3418.2KN一跨槽身自重：1443.7＋2.68×18＋225.6＋142.74＝1860.28KN=2\*GB3②橫槽向滿水工況時基地應(yīng)力最大，按軸心受壓計算基地壓應(yīng)力。墩計算長度長細(xì)比軸壓公式查表＝0.96所以＝1.6<10滿足要求。5.2.2空水及風(fēng)壓工況下的抗滑抗傾驗算圖5-2風(fēng)壓工況下抗滑抗裂計算圖1荷載計算風(fēng)壓取距底面5高度處為計算點W＝K：風(fēng)載體型系數(shù)；U型取K＝（1.1－1.2）（1＋）取1.3：風(fēng)壓高度變化系數(shù)；取0.78：基本風(fēng)壓；0.4W==1.3×0.78×0.4=0.4056墩身受到的風(fēng)壓：＝0.4056××6.84＝4.278KN槽身受到的風(fēng)壓通過支座傳給墩頂：＝18/2×4.52×0.52×2＝44.9KN2抗滑穩(wěn)定驗算=阻滑力/滑動力＝式中：——所有鉛直方向作用力的總和；——所有水平方向作用力總和；——摩擦系數(shù)，與兩接觸面物體性質(zhì)及它們的表面粗糙程度有關(guān)，取0.5。＝0.5×（928.75＋1860.28）(44.9+|4.278)=27.45>〔〕滿足抗滑要求3抗傾覆穩(wěn)定驗算＝＝式中：——承受最大的亞應(yīng)力額基底面重心軸的距離；——基底面承受鉛直力總和；——所有鉛直力及水平力對基底面重心軸的力矩總和。＝＝＝30>1.5滿足抗傾覆穩(wěn)定要求。5.3基底應(yīng)力驗算應(yīng)選工況:滿水在外荷載作用下按偏心受壓公式計算。其中：——基底在橫槽向的最愛地基應(yīng)力（取正）及最小地基應(yīng)力（取負(fù)）；——基底界面以上所有鉛直方向荷載的總和；A——基底截面面積，A＝BL=（8.22＋1.2）×（3＋1.2）＝41.496——所有計算荷載對基底截面形心軸Y及X的力矩；——基底截面模量。=0=KN滿足要求5.4邊墩結(jié)構(gòu)計算邊墩的結(jié)構(gòu)計算條件取滿水情況。由于荷載在渡槽寬度方向上認(rèn)為是均布荷載，故結(jié)構(gòu)計算取的對象為單位寬度的邊墩以單位寬度計算。已知地基土的剪切角為，土體濕容重，浮容重為邊墩自重：W=0.5×2.0×25+0.5×3.5×25+（2.0+3.0）×4.0×0.5×25=31