渡槽设计教程文件.doc

渡槽设计精品文档摘 要陆浑灌区是河南省较大的灌区之一，灌区跨越洛阳，开封，郑州市三个地区的六个县，灌区范围内居住人口大约万人。陆浑灌区的主要水源是陆浑水库。渡槽为跨越式建筑物，采用矩形渡槽排架结构，按三级建筑物考虑。设计地震烈度为。渡槽上游高程，水位；下游高程，水位，不考虑交通要求，只需设置人行道板；无通航要求。渡槽总长，进口渐变段，出口渐变段，渡槽进口底部高程，出口底部高程。渡槽槽身净宽，水面宽，侧墙厚，底板厚，人行道板宽度为。本设计对渡槽进行了认真的方案比选和详细的尺寸设计，并针对设计要求进行了安全校核，保证建筑物的安全运行。关键词：陆浑灌区、渡槽、建筑物。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 AbstractHenan LUHUN irrigation is one of the larger irrigation area, which across the six counties of the three parts that Luoyang, Kaifeng,Zhengzhou City.The irrigation district population of about million people residing within. Irrigation is the main source Luhun LUHUN. Aqueduct to leap buildings, rectangular aqueduct bent structure, considered by three buildings. Design earthquake intensity is . Aqueduct upstream elevation 267.48m, water level 271.224m;lower elevation 266.68m, water leve l269.701m, regardless of traffic demands, simply set the sidewalk board; no navigation required. Flume length 748.1m, transition section import 23m, export transition section 35.1m, the bottom elevation aqueduct import 267.647m, export base elevation 267.07m. Aqueduct clear width 5.4m, surface width 5.0m, wall thickness 0.2m, floor thickness 0.4m, plate width of the sidewalk 1.0m. The design of the aqueduct was a serious plan selection and detailed design of the size and design requirements for the security check, to ensure the safety of the building running. Key words: Luhun irrigation, aqueducts, buildings.目 录绪 论3第一章 工程概况及基本资料31.1 工程概况31.1.1 灌区基本概况31.1.2 东一干概况31.2 设计资料与数据31.2.1 地形地质资料31.2.2 气象概况31.2.3 基本数据3第二章 渡槽选型与布置32.1 渡槽位置的选择32.2 槽身断面形式的选择32.3 槽身支撑结构形式的选择32.4 接缝构造3第三章 槽身纵剖面设计33.1 进出口段的连接形式33.2 渡槽的水力计算33.2.1 比降的确定33.2.2 渡槽过水能力计算33.2.3 水头损失验算33.2.4 进出口高程的确定33.3 进出口的形式选择及布置33.4 其它资料3第四章 槽身结构计算34.1 渡槽基本尺寸的确定34.2 槽身的稳定验算34.2.1 计算简图34.2.2 荷载计算34.2.3 抗滑稳定验算34.2.4 抗倾覆稳定验算34.3 槽身纵向结构计算34.3.1 荷载、内力计算34.3.2 槽身的纵向配筋计算34.3.3 槽身纵向抗裂验算34.3.4 槽身纵向裂缝开展宽度验算34.3.5 槽身纵向挠度验算34.4 槽身的横向结构计算34.4.1荷载与内力计算34.4.2 槽身的横向配筋计算34.4.3 槽身的抗裂验算34.4.4 槽身的裂缝开展宽度验算34.5 槽身的吊装验算34.5.1 吊装内力计算34.5.2 吊装配筋验算3第五章 支承结构的设计35.1 排架的设计35.1.1 排架基本尺寸的确定35.1.2 排架的内力计算35.1.3 排架的配筋计算35.1.4 横梁的配筋计算35.2 排架的吊装验35.2.1 吊装内力计算35.2.2 吊装配筋验算3第六章 槽台的设计36.1 槽台型式与尺寸的确定36.2 槽台的结构计算36.2.1 稳定验算3第七章 细部结构设计37.1 伸缩缝与止水37.2 支座37.3 两岸连接3谢 辞3参考文献3绪 论本次设计作为水利水电建筑工程专业的毕业设计，主要目的在于运用所学的有关专业课，专业基础知识及基础课等的理论；了解并初步掌握水利工程的设计内容，设计方法和设计步骤；熟悉水利工程的设计规范；提高编写设计说明书和各种计算及制图的能力。根据设计任务书，说明书分为六章。第一章，基本资料。第二章，渡槽的整体布置和渡槽断面形式的选择，以及支承结构形式的确定。第三章，拟定渡槽断面尺寸，确定槽身总长度，进行水力计算，从而确定槽底纵坡以及进出口高程。第四章，槽身的结构设计，进行槽身纵横断面内力计算及结构计算并配置钢筋。第五章，支承结构设计，确定支承结构的尺寸，进行支承结构的结构计算，渡槽基础的结构计算及渡槽整体稳定性计算。第六章，槽台的设计。第七章，细部结构设计，对伸缩缝、止水、支座和两岸的连接做近一步的要求。第一章 工程概况及基本资料1.1 工程概况陆浑灌区是河南省较大的灌区之一，灌区跨越洛阳，开封，郑州市三个地区的六个县，灌区范围内居住人口大约万人。陆浑灌区的主要水源是陆浑水库。1.1.1 灌区基本概况陆浑水库位于河南省嵩县境内，它是伊河上的一座大型水库，控制流域面积，多年平均径流量亿总库容亿，兴利库容亿，兴利水位。大坝坝顶高程，最大坝高，溢洪道位于大坝东岸。为加大部分洪库容溢洪道上设有闸门，闸底槛高程，闸顶高程，门高。溢洪道最大泄水流量为，泄洪洞位于大坝与溢洪道之间，为的城门洞型明流无压洞，洞长，进口底高程。出底高程，最大泄流量。整个灌区是由总干渠和东一、东二、西干三条干渠组成的，全长共，建筑物座，其中主要建筑物有隧洞33座，全长；渡槽32座，全长；另外还有倒虹吸等输水建筑物。灌区设计灌溉面积万亩，总干渠进口设计流量为，相应水位，总干渠末端设计流量，相应水位。灌区三条干渠规划成果如表1.1所示：表1.1 陆混浑灌区总干、主干渠规划数据表渠名项目总干渠东一干东二干西干区渠 长控制面积（万亩）规划面积（万亩）水库引渠（万亩）反调节灌（万亩）1.1.2 东一干概况东一干渠规划灌溉面积万亩，其中汝阳万亩，伊川万亩，偃师万亩，汞阳万亩。一干渠设计流量考虑近期与远期两种情况，也就是在同一渠段上的建筑物，如渡槽，隧洞等的输水能力按远期规划确定设计流量（譬如东一干进口段上的建筑物设计流为）,以使留有余地。而渠道土石方开挖断面按近期规划确定尺寸，（譬如东一干进口段的渠道设计流量为。东一干渠自内埠到已水河的渠段设计长度为。共有各种建筑物566座，其中隧洞座，累计长度；渡槽座，累计长度，桥234座，（包括公路桥座，生产桥120座，人行桥25座，排洪桥座），还有退水闸与节制闸32座，涵洞（管）139座，流槽6座，跨渠渡槽26座，支斗渠引水口座。东一干全部工程量：土方开挖1455万立方米，回填土方590万立方米，石方开挖308万立方米，砌石54万立方米，混凝土10万立方米，钢筋混凝土3300万立方米。需要净工日（包括名工和技工）2475万个，基本建设投资6180万元。开挖土石方用炸药1257吨，三大材需用量分别为：水泥81800吨，钢材3575吨，木材73000立方米。1.2 设计资料与数据1.2.1 地形地质资料(1) 地形陆浑灌区处于伏牛山北麓，高山和熊耳山后谷底一带，地形复杂。东一干渠灌溉渠地域内多为低山丘陵干旱区，区内岗洼相间，地面覆盖为红色和棕红色粘土及黄土。在龙门以东偃师、巩县的半山区和丘陵区水文地质较差，缺乏地下水源。地表沟壕大部分为南北向，对于排除地面径流与灌渠（区）渗水比较有利，不会产生盐碱化或沼泽化威胁，灌区地形平均坡降为11001200。(2) 地质东一干渠规划路线从桩号30+56631+314.1（位于许营附近），该段是横跨伊河上的一条支流。陡坡段长度大约20米，该段为紫红色、红褐色砾岩夹砂质粘土岩，砾岩成分为石英砂石、石英岩等。表面风化严重，凸凹不平，肉眼可见溶蚀的洞穴，直径大小不一，洞内均有渗水现象。砂质粘土岩的成份多为泥砂质组成，表面段出有断续相间的渗水，说明砂质粘土有隔水性能，砾岩表面覆盖有2m左右的黄色粉质壤土。河槽段长度约150m表面主要为近代冲积砂卵石，卵石粒径多为2050cm,也有少量卵石直径在50cm以上，分选性差。钻孔过程中经常出现塌孔，卡钻现象，漏浆量大，透水性强。冲积层平均深度约6m左右。下伏新三系（N），砾岩夹白色泥质灰岩，成份多为石英砂岩及火成岩。钙质胶结较差，钻取岩心成粒状，质地均一，含砾石少许，性脆较坚硬，呈透镜体壮，局部风化较重，手用力即可搓掉粉粒，河槽段桩号0+0200+090位河漫滩一级台地，表面为上文新统（Q3）黄色粉质壤土，具直立性（可以开挖空洞）。有粘性的局部夹砂卵石透镜体厚0.815m，自上而下逐渐密实。1.2.2 气象概况本灌区属于华北干旱区，平均多年降雨量只有500600mm，而且分布很不均匀，有6070集中在汛期。作物生长期长出现严重干旱缺水的情况。年平均蒸发量为2000mm.最大风速为18ms,最大冻土深度0.5m.1.2.3 基本数据(1) 拟建许营渡槽全长748.1m，设计流量。加大流量。(2) 渡槽段及其进出段渠道的有关数据详见表1.2。表1.2 许营渡槽及上下游渠道段基本数据建筑物类型起止桩号间距坡降i水头损失设计水位相对位置土渠29+04030+5661516m1/120000.126m271.224m许营上游渡槽30+56631+314.1748.1m0.80m270.398m许营土渠31+314.136+7505345.9m1/120000.445m269.701m许营下游(1) 与渡槽段相连接的上下游渠道均已建成，横断面为梯形，渠底和边坡均采用浆砌石保护。基本尺寸如图1.1所示：图1.1 与渡槽进出口相连的渠道横断面图(4) 根据洛阳地区地震局提供的有关资料，陆浑灌区的主要建筑物设计烈度定为。(5) 许营渡槽段跨越式建筑物，不论采用那种类型，均按三建筑物考虑。(6) 跨越建筑物不考虑交通要求和无通航要求，若采用渡槽方案只设人行便道即可。(7) 附图：a 河南省陆浑灌区示意图一张；b 陆浑灌区东一干许营段地形图一张；c 陆浑灌区东一干许营段工程地质剖面图一张。第二章 渡槽选型与布置2.1 渡槽位置的选择渡槽位置的选择包括轴线位置及槽身起点位置的选择。对于地形条件复杂，长度大，工程量大的工程，应通过方案比较确定其位置。主要考虑以下几个方面：(1) 应尽量选在地形有利，地质条件良好的地方，以便于缩短槽身长度，降低支撑结构高度和基础工程量。(2) 渡槽进出口渠道与槽身的连接在平面上应争取成一条直线，不可急剧转弯，以使水流平顺。(3) 跨越河流是，轴线与河道水流方向应尽量正交，槽址应选在河道顺直，岸坡稳定处。(4) 跨越河流的渡槽，槽址应位于河床稳定，水流顺直的河段，避免位于河流转弯处，以免凹岸和基础冲刷。(5) 应便于进出口建筑物的布置，进出口争取落在挖方渠道上，尽量不建在高填方渠道上。应保证泄水闸有顺畅的泄水出路，以防冲刷。(6) 渡槽发生事故需停水检修，或为了上游分水等目的，常在出进口段或进口前渠道的适宜位置设置节制闸，以便于泄水闸联合运用，使渠水进入溪谷或河道。2.2 槽身断面形式的选择槽身断面有矩形、U型（半圆型上加直墙）、多侧墙等（如图2.1）。一般常用矩形断面和U型断面，故将两种断面形式做以下比较论证。图2.1 槽身断面的型式大流量的钢筋混凝土梁式渡槽槽身多采用矩形断面，对与中小流量也常采用中小型流量的多设拉杆，间距为2米左右。有通航要求时不设拉杆，侧墙做成变厚的。矩形槽身施工方便，耐久性、抗冻性好，结构简单特别时适用于有通航要求的中型渡槽U形槽身断面为半圆加直段，槽顶一般设拉杆，槽壁顶端常加大以增加刚度，多采用钢筋混凝土或钢丝网水泥结构，与矩形槽身相比有水力条件好、纵向刚度大，省钢材等优点，但抗冻性差、不耐久，施工工艺要求高，如果施工质量不高，容易引起表面剥落、钢丝网锈蚀、甚至有漏水现象产生。综上所述根据所给资料结合许营地段的实际情况本设计槽身断面采用矩形断面。2.3 槽身支撑结构形式的选择槽身的纵向支承形式常用的有墩式支承、排架式支承和拱式支承三种类型。拱式支承常用于大跨度离地面高度不大的槽身，拱式支承虽受力情况好，但是其墩台对地基的沉降要求高、施工质量要求高难度大。根据许营段的地形情况本设计不采用拱式支承，在主河漕部分由于有过水要求采用墩式支承，滩地部分采用排架支承。墩式支承分为重力墩和空心重力墩两种类型，重力墩节省钢材，墩身强度以及纵向稳定性易满足要求，但由于其自重过大，特别式墩身较高并承受竖向荷载与水平荷载时，要求地基有较大的承载力，故其多用于墩身高度不太大而地基承载力较高的岩基和较好的土基上。空心重力墩的外形轮廓尺寸和墩帽构造于实体重力墩基本相同，水平截面有圆矩形、双工字行和矩形三种型式（如图2.2）。图2.2 空心墩的截面形式圆矩形水流条件较好，外形美观，另外由于做成空心而节省了材料，减轻了自重和作用于地基上的荷载，空心重力墩比实体重力墩的抗弯刚度大，可以改善自身的受力条件。双工字形施工方便，对y轴的惯性矩大，故边缘应力较小，但水流条件差，动水压力大。矩形墩施工最方便，截面惯性矩也较大，水流条件处于前二者之间，适用于河水不深的滩地和两岸无水的槽墩。鉴于以上所述本设计排架是钢筋混凝土结构，其自重轻地基应力较之墩容易得到满足，排架有单排架、双排架和A字形排架三种形式（如图2.3）。(a) (b) (c)图2.3 槽架型式(a)单排架 (b)双排架 (c)A型排架单排架体积小，重量轻，现场浇筑和预制吊装都方便，在渡槽工程中应用十分广泛。双排架是由两个单排架，中间以横梁连接而成，属空间结构受力较复杂。A字形排架是两片单排架的脚放宽，顶端连在一起而成的，其稳定性好，适应高度较大，但造价较高，施工较复杂。鉴于以上所述，根据许营段的地质地形条件本设计采用单排架。2.4 接缝构造为适应槽身因温度变化引起的伸缩变形缝和允许的沉降位移，应在槽身与进出口建筑物之间及各节槽身之间用变形缝分开，缝宽35cm。变形缝必须用既能适应变形又能防止渗漏的柔性止水封堵。常见的有沥青止水、橡皮压板式止水、粘合式止水或套环填料式止水等。本设计采用粘合式止水，这种止水是用环氧树脂等粘合剂将橡皮粘贴在混凝土上，施工简单，止水效果好。第三章 槽身纵剖面设计渡槽的纵剖面设计的任务是确定进出口段的连接形式，根据设计流量及水流通过的允许水头损失值选择适当的渡槽纵坡和断面，并拟订出渡槽进出口高程。3.1 进出口段的连接形式进出口段的连接应力求水流衔接良好，平顺的流入流出，下游渠道不发生冲刷，水头损失小，本设计采用长扭曲面使渠道与渡槽连接。3.2 渡槽的水力计算渡槽水力计算的任务是：1) 确定合理的比降；2) 确定槽身断面尺寸；3) 通过水头损失及水面衔接的计算，确定渡槽进出口高程与连接形式。3.2.1 比降的确定槽身的比降对过水断面的影响很大。比降大，可减小断面，节省材料，施工吊装方便，造价低，但也不可过大，过大了下游渠道冲刷严重，水头损失大，自流灌溉面积小，从长远利益考虑对灌溉面积不利。应在满足流速要求的前提下，选择适宜的比降，使渡槽达到最小的经济断面。一般常采用1/5001/1500。本设计渡槽比降定为1/1300。3.2.2 渡槽过水能力计算由于渠道大多在一定长度内具有相同的流量、底坡、断面尺寸及相近的渠槽糙率，渠内符合明渠均匀流条件，故渠道横断面尺寸采用明渠均匀流公式来确定，即 (3.1)式中： 渡槽的过水流量 (m3/s)； 渡槽过水断面面积 (m2)； 谢齐系数，常用曼宁公式：； 糙率系数，钢筋混凝土槽身可取n = 0.0130.014，浆砌块石槽身n 0.017，根据具体情况而定，本设计n取0.0135； 水力半径 (m)； 渡槽纵坡，本设计；槽身断面高宽比H/B影响槽身结构的纵向受力、横向稳定及进出口水流条件。对于梁式渡槽槽身起纵梁作用，采用较大的高宽比，可提高其纵向刚度，减小梁内应力和跨中挠度，对受力有利，但槽身高度大，侧面受风面积大，横向风载大，对槽身横向稳定不利，且槽身高度大，侧面受风面积大，对槽身横向稳定不利；而高宽较小且槽底纵坡较大时，槽内水深小，为满足设计流量水面衔接进口处槽底抬高较大，此时，当渠道通过小流量时，渡槽进口常会出现较大的壅水现象，而当通过大流量时，槽前上游渠道又可能产生较长的降水段，使渠道遭受冲刷。合理的高宽比一般应通过方案比较确定，初拟时一般可取经验值，矩形断面多采用0.60.8，本设计取H/B=0.7，试算过程及结果如表3.1所示：表3.1 截面尺寸初步计算表4.53.1514.17510.81.31377.510.031834.914.83.3616.12811.521.40078.350.032841.474.93.4316.80717.761.42978.610.033243.805.03.5017.50012.001.46078.900.033546.275.13.5718.20712.241.49079.160.033948.79由上表初定，用最接近设计流量的值计算总水头损失，用校核流量来确定截面尺寸，计算过程及结果见表3.2：表3.2 截面尺寸确定计算表5.03.1015.5211.21.38478.200.032639.555.03.21611.41.40478.380.033041.215.03.316.511.61.42278.550.033042.863.2.3 水头损失验算渡槽槽身水面与上下游渠道水面衔接的设计包括进口水面的降落,槽身水面降落和出口水面回升三个部分(如图3.1)(1) 进口水面降落进口水面降落的水流现象与淹没宽顶堰流相近似,工程上常用宽顶堰公式计算进口水面的降落值Z，即 (3.2)式中：渡槽设计流量，； 上游渠道断面平均流速，； 进口水流侧收缩系数和流速系数，分别可取0.90.95，本设计取0.925； 流速分布系数，可取1.0； 槽身过水断面积，； 重力加速度，；上游渠道水深 过水断面积 则 则进口水面坡降为：(2) 槽身水面降落槽身段水流为均匀流,故水面降落等于底坡降落: (3.3)式中： 渡槽槽身段长度，初定为700m则槽内水面坡降为：(3) 出口水面回升出口水流仍有水头损失,但是由于出口处流速较槽身内的流速为小,部分动能转化为位能,因此渡槽出口处的水面比槽身末端的水面要高,水面产生回现象。根据水电部原北京勘测设计院的试验资料，渡槽出口水面回升值与进口水面降落值有关，一般取综上，水流经过渡槽时总水头损失为该总水面降落值近似等于允许水头损失值，符合要求。故选定渡槽宽度B=5m,设计流量时水深为3.2m。3.2.4 进出口高程的确定为了适应进出口水流流态变化，渡槽进口底部应抬高，出口底部应降低。进口槽底抬高： 下游水位高程： 下游水面深度： 出口槽底降低： 渡槽进口底部高程： 渡槽出口底部高程： 3.3进出口的形式选择及布置渡槽进出口渐变段,应保证进出口水面衔接良好,水流平顺,水头损失小,下游渠道不发生冲刷,较常用型式为直线扭面式。渡槽进出口渐变段的长度通常采用经验公式： (3.4)式中： 渠道水面宽度，m； 渡槽水面宽度，m； 系数，进口取1.52.0，本设计采用1.7；出口取C=2.53.0，本设计采用2.7。由上述公式可得： 进口渠道水面宽度 出口渠道水面宽度 进口渐变段长 ，取 出口渐变段长 ，取3.4 其它资料渡槽总长，由上述计算知渐变段长58.1m，槽身总长690m。取每跨槽身长15m，共46跨。渡槽的设计标准为级，故其结构安全级别为级，则结构重要性系数，正常运行期为持久状况，其设计状况系数，永久荷载分项系数，可变荷载分项系数，结构系数。钢筋混凝土重度 混凝土强度（） ，钢筋强度 级 ， 级 ， 人群荷载 第四章 槽身结构计算4.1 渡槽基本尺寸的确定渡槽的侧墙通常做为纵梁考虑，做成侧墙底缘低于底板低面，以便于减小底板拉力，有利于防止底版开裂。为了改善侧墙和底板墙交接处的应力状态，在其二着交接处加设贴角，其倾角一般为，长一般为2030厘米，本设计取倾角为45度，长为20厘米。侧墙承受水压力后，将产生侧向扭矩及位移。因此，侧墙在设计中除考虑其强度外，还应考虑其侧向稳定，一般常以侧墙厚度t与侧墙高的比值作为衡量指标，一般经验是对于有拉杆的矩形槽=，常用厚度，本设计取。对于无通航要求的渡槽还需设拉杆，拉杆截面尺寸，间距为。其他具体尺寸详见（图4.1）。图4.1 渡槽基本尺寸计算图 (mm)4.2 槽身的稳定验算渡槽运用时，在自重及外力（如水压力、土压力、风压力以及一些其它的力）作用下，其稳定可能受到破坏，从而影响渡槽的正常工作，甚至失事。例如在风压作用下，可能沿其支撑顶部表面发生滑动或倾覆。渡槽的工作情况是不断变化的，在槽中无水受风压的工况下最易出现稳定问题，故本设计要对这种情况进行稳定验算。4.2.1 计算简图槽身断面计算简图如（图4.2）所示，支承简化成简支梁形式。图4.2 槽身稳定计算简图 (cm)4.2.2 荷载计算取计算工况为槽内无水受风压，长度取半(1) 自重 (2) 风压风压计算简图如下（图4.3）所示图4.3 槽身风压示意图 (cm)风压力：作用于建筑物表面的风压力按下式计算： （4.1）其中 （4.2）式中： 风载体型系数，与建筑物体型、尺度等有关，对于矩形槽身，满水时；空槽时，本设计取；风压高度变化系数，本设计取1.15；基本风压()。由设计资料可知，当地最大风速为，对于我国内陆一般地区，可取，则有； 由以上数据可得风压力：4.2.3 抗滑稳定验算作用于渡槽上的力尽管其类型、方向、大小各不相同，但根据它们在槽身沿支承结构顶端发生水平滑动时所起的作用看，可以归纳为两大类：一类是促使槽身滑动的力，如水平方向风压力、动水压力等，称为滑动力；另一类是维持槽身稳定、阻止渡槽滑动的力，主要是在铅直方向荷载作用下，槽身底部与支承结构顶端之间产生的摩擦力，称之为阻滑力。槽身是否会产生沿其支承结构顶端发生水平滑动，主要取决于这两种力的比值，这个比值反映了渡槽的水平抗滑稳定性，我们称之为稳定安全系数= (4.3)式中： 所有铅直方向作用力的总和（KN）；所有水平方向作用力的总和（KN），本设计中等于半跨槽身风压总和，；摩擦系数，与两接触面物体的材料性质及它们的表面粗糙程度有关，支座与支承都为钢板时取钢对钢的摩擦系数，本设计取；由以上数据可得抗滑稳定安全系数为：所以满足抗滑稳定性要求4.2.4 抗倾覆稳定验算（1） 槽身受风压作用可能发生倾覆，抗倾覆稳定性验算的目的是验算槽身空水受压作用下是否会绕背风面支承点发生倾覆，抗倾覆稳定的不利条件与抗滑稳定的不利条件是一致的，所以抗倾覆稳定性验算的计算条件及荷载组合与抗滑稳定性验算相同。（2） 抗倾覆稳定安全系数按下式计算： (4.4)式中： 铅直力到槽身支承点的距离；基底面承受的铅直力总和；水平力的总和；水平力到槽身支承点的距离；所以满足抗倾覆稳定性要求4.3 槽身纵向结构计算4.3.1 荷载、内力计算矩形断面槽身是一种空间结构，受力比较复杂，在实际工程中，常近似地简化为纵向及横向两个平面进行结构内力分析，由于一般槽身长度与宽度比值远大于，故纵向可近似按梁的理论计算，矩形槽身截面可化为工字形截面梁，槽身侧墙为工字梁的腹板，侧墙厚度之和即为腹板厚度，侧墙顶端加大部分和人行道板构成工字梁的上翼缘，槽身底板构成工字梁的下翼缘，如（图4.4）所示，翼缘的计算宽度按规范规定取用。纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重（拉杆重等小量集中荷载也换算为匀布的），槽中水重及人群荷载等，并按满槽水情况设计。图4.4 槽身等效截面示意图 (mm)（1）纵向结构内力分析：渡槽纵向结构内力是按梁的理论计算，根据纵向支承情况计算其弯矩和剪力。纵向计算荷载组合：设计条件：槽身自重+水重（设计水位）+人群荷载重校核条件：槽身自重+水重（加大流量水位）+人群荷重（2）按加大流量情况下，进行内力计算：荷载计算： 自重： /m 水重： 人群荷载： （3）计算跨度：简支板、梁的计算跨度可取下列各值的较小值，如（图4.5）。图4.5 槽身纵向计算简图 (cm)空心板和简支梁： （4.4）或： ； （4.5）式中：板或梁的净跨度；板或梁的支承长度；=取以上较小者 （4）内力计算：跨中弯矩设计值为，式中结构重要性系数，正常运行期为持久状况，所以设计状况系数，荷载分项系数：活荷载，永久荷载，可控制荷载。跨中弯矩： = =支座处剪力： = =4.3.2 槽身的纵向配筋计算按“T”形梁计算配筋：T型梁的计算，按中和轴所在位置不同可分为两种情况：第一种情况，中和轴位于翼缘内，即受压区高度，受压区为矩形；第二种情况，中和轴位于梁肋内，即受压区高度，受压区为T型。鉴别 T型梁属于第一种情况还是第二种情况，可按下列办法进行：因为中和轴刚好通过翼缘下边缘（即）时，为两种情况的分界，所以当 （4.6）时属于第一种情况；反之属于第二种情况。正截面弯矩较大，故需采用双排钢筋。，。 T型截面翼缘宽度的确定：1） 按翼缘高度考虑：因为，故；2） 按计算跨度考虑：。上述值中，最小，故需采用进行计算。鉴别T型梁所属情况：其中= =所以属于第二种情况的T形梁（），按下式计算钢筋截面面积： （4.7） （4.8） （4.9）将各值带入上式可得：受压钢筋主要放在侧墙底部的占受力钢筋面积的75%左右，其余25%放在底板部位。选配8B22+6B18()放在底板部位的纵向受力钢筋可兼做底板横向分布筋，故选配B10250，()。受弯截面验算：因为，故不需要进行斜截面抗剪配筋计算，仅按构造要求设置箍筋，选用A8200。具体配筋图详见附图：许营渡槽槽身配筋图。4.3.3 槽身纵向抗裂验算(1) 基本数据，。(2) 计算，截面重心至受压边缘的距离及截面对其重心轴的惯性矩，换算截面积，对受拉边缘的弹性抗抵矩 （4.10） （4.11） (4.12) = （4.13） 查表得，考虑截面影响，对值进行修正得：，公式中指出当时，应取计算。对荷载效应短期组合：混凝土拉应力限制系数，对荷载效应的短期组合，； = =对荷载效应长期组合：混凝土拉应力限制系数，对荷载效应的短期组合，； = = 综合长短期计算结果，均满足抗裂要求。4.3.4 槽身纵向裂缝开展宽度验算对于矩形、T形及工形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件，按荷载效应的短期组合及长期组合的最大裂缝开展宽度可分别按下列公式计算 （4.14） （4.15）式中 构件受力特征系数，本设计取1.0；钢筋表面形状系数，本设计取1.0；荷载长期作用影响系数，对于荷载效应的短期组合，对于荷载效应的长期组合；最外排纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离，本设计取35mm；受拉钢筋直径（mm），当钢筋用不同直径时，对于本设计；纵向受拉钢筋的有效配筋率，；、分别按荷载效应的短期组合和长期组合计算的构件纵向受拉钢筋应力。对于短期组合：对于长期组合：综合长、短期计算结果，满足裂缝开展宽度要求。4.3.5 槽身纵向挠度验算受弯构件的短期刚度对于出现裂缝的T形及工形截面受弯构件的短期刚度，计算公式为： （4.16）式中 出现裂缝的钢筋混凝土受弯构件的短期刚度；纵向受拉钢筋的配筋率，；受压翼缘面积与腹板有效面积的比值，由于，故；受拉翼缘面积与腹板有效面积的比值，将以上数据代入上式得受弯构件的短期刚度：受弯构件的长期刚度根据国内外对受弯构件长期挠度观测结果，值可按下式计算 （4.17）式中 分别为受压钢筋和受拉钢筋的配筋率，。所以：对于荷载效应短期组合时 （4.18）式中 短期刚度，；分别由荷载标准值按荷载效应的短期组合及长期组合计算的弯矩值，；考虑荷载在长期作用下对绕度增大的影响系数，。将以上各值带入上式可得对于荷载效应长期组合时由材料力学可知，对于均质弹性材料梁，计算挠度公式为 （4.19）式中 与荷载形式、支承条件有关的系数，； 梁的计算跨度和截面抗弯刚度。对于荷载效应短期组合对于荷载效应长期组合综合长、短期计算结果，满足挠度验算要求。4.4 槽身的横向结构计算4.4.1荷载与内力计算矩形槽身分为无拉杆矩形槽和有拉杆矩形槽，本设计采用第二者为有拉杆矩形槽，对于无通航要求的槽身，为了改善横向受力条件，常沿槽顶每隔米设一根拉杆改善肋的受力条件，减少肋内钢筋，采用了有拉杆的加肋的矩形槽，人行道板可搁置于拉杆上，侧墙一般都做成等厚的。与底板整体浇筑在一起，其连接形式为墙底低于底板底面，纵向为简支梁式，侧墙下部受拉，侧墙与底板的此种连接形式可减小底板的拉应力，从而减小底板裂缝