渡槽水力计算

渡槽计算书一、 水力计算，拟定渡槽尺寸初步选取每节槽身长度14.2m ，槽身底坡i=11000，取该渡槽槽壁糟率n=0.013，设底宽b=2.5m ，①按设计水深h=2.75m过水面积：2A b 2.5 2.75 6.875h m =⨯=⨯=湿周：2 2.52 2.758X b h m =+=+⨯=水力半径：0.859A R mX ==111662110.85975/0.013C R m sn =⨯=⨯=流量：3m 6.8757515.1Q s ==⨯⨯=满足设计要求 ②按校核水深h=2.9m过水面积：2A b 2.5 2.97.25h m=⨯=⨯=湿周：2 2.52 2.98.3X b h m =+=+⨯=水力半径：0.873AR m X ==111662110.87375.2/0.013C R m sn =⨯=⨯=流量：3m 7.2575.216.1Q s ==⨯⨯=满足校核要求二、槽身计算纵向受拉钢筋配筋计算（满槽水+人群荷载）1、内力计算：（1）、半边槽身(见下图)每米长度的自重值()()1g KN1.052250.713 1.552.213m g k g RC g g S A g γγγ=∙=⨯⨯++=⨯⨯++=栏杆横杆每米内：2.50.6KN0.30.1250.713m 2g -=⨯⨯⨯=横杆 半边槽身面积：(0.30.4)0.10.80.10.3 1.1520.40.422 2.80.30.080.345220.160.070.840.160.3452S +⨯=⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯++⨯+++++=满槽水时半边槽身每米长度承受水重设计值（忽略托乘长度） 222 1.100.5 2.5 2.911039.875Q k Q w KNq q V m γγγ=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=水半边槽身每米长度承受人群荷载设计值：2 1.20 2.5113k Q k KNq q m γ=⨯=⨯⨯⨯=总的均布荷载：80.088KNP m =槽身跨度取7m(2)、槽身纵向受力时，按简支梁处理 计算跨度：0 5.6,7,1.05 5.88, 6.35.88n n n l m l m l m l a m l m===+==（3）跨中截面弯矩设计值（四级建筑物 k=1.15）2011.152948m M KS p l KN M==⨯⨯⨯=∙2、配筋计算：211.9c Nf mm=，2300y Nf mm =①承载力计算中，由于侧墙受拉区混凝土会开裂，不考虑混凝土承受拉力，故把侧墙看做T 型梁：'400500b 300,4502f h mm +===H 选为校核水深，按短暂情况的基本组合考虑，估计钢筋需排成两排取a=90mm,0370*******h h a mm =-=-=,确定'fb ，'500f h mm=，'05000.13610fh h =>，为独立T型梁：故'013940464733fl b mm===，''12300125006300f f b b h mm=+=+⨯=上述两值均大于翼缘实有宽度，取'400f b mm=②鉴别T 形梁所属类型1.15294338KM KN m=⨯=∙，'''0h 50011.940050036107996.822fc ffh b h h KN m KM ⎛⎫⎛⎫ ⎪-=⨯⨯⨯-=∙> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故为第一类T型截面()'fx h ≤，按宽度为400mm 的单筋矩形截面计算，6'220338100.05411.94003610s c f KM f b h α⨯===⨯⨯，10.0560.850.468b ξξ=-=<=，'0211.90.05640036103207300c f s yf b h A mm f ξ⨯⨯⨯===，min 032070.3%0.2%3003610s A bh ρρ===>=⨯,满足要求，故可配置6B 18和6B 2023411mm s A=实,③抗裂验算:()()'22'00''221826ff E s f f E sh bh b b A h y mm bh b b h A αα+-+==+-+,()()()3'''302114000 5.21033fff E s b bybb y I A h y mm α--=-+-=⨯300I 277.5h-W mm y ==,查附录表3得截面抵抗矩塑性系数m γ=1.50考虑截面高度的影响对m γ值进行修正，得：3000.7 1.50 1.23000m γ⎛⎫=+⨯= ⎪⎝⎭，在荷载效应标准组合下0.85ct α=，0330294m ct tk f W KN m KN m γα=∙>∙，故槽身抗裂满足要求。

渡槽内力计算1W、△1ԏ)T 1= 1.353KN/m T 2= 6.395KN/m T=7.748KN/m△1W =-10.187/EI t (m/KN)△1ԏ=14.935/EI t (m/KN)所以X 1=1.42KN(拉力）截面弯矩M Mo -0.136-0.136-0.136-0.136-0.136-0.136-0.136G Go 00-0.193-0.76-1.661-2.836-4.204M h 00-0.073-0.357-0.922-1.815-3.037M W 0-0.175-0.694-1.737-3.406-5.753-8.741M ԏ0.1350.1350.464 1.722 4.1437.92213.072M X 100.71 1.096 1.455 1.764 2.001 2.15∑-0.0010.5340.4640.187-0.218-0.617-0.896截面弯矩N Go5.406 5.406 5.222 4.682 3.824 2.705 1.403N h 0 1.574 2.217 2.612 2.644 2.231 1.344N W 00-0.495-1.487-3.077-5.312-8.158N ԏ-7.748-12.636-16.654-19.031-19.135-16.605N X1000.3670.71 1.004 1.229 1.371∑5.406-0.768-5.325-10.137-14.636-18.282-20.645φ=0截面 设计水深时 M 设=0.251(KN ﹒m) N 设=0.092(KN ﹒m)校核水深时 M 设=0.534(KN ﹒m) N 设=0.768(KN ﹒m)φ=90截面设计水深时 M 设=0.754(KN ﹒m) N 设=18.372(KN ﹒m)(拉力）校核水深时 M 设=1(KN ﹒m) N 设=21.469(KN ﹒m)(拉力)㈢端肋的内力计算（截面取在距端部拉杆中心线一个拉杆间距位置上，端肋及顶部“L b = 1.475m底横梁截面尺寸（按等截面梁计算）H 1=0.38φ=60φ=75注 轴向力受压为正y=0φ=0φ=15φ=30φ=45校核水深作用下横向弯矩成果表y=0φ=0φ=15φ=30注 弯矩以槽壳外壁受拉为正φ=45φ=60φ=75设计水深作用下轴向力成果表b*H1=0.114㎡竖杆截面尺寸（按等截面梁计算）b*H 2=0.09㎡竖杆高H=(0.60-0.5*0.2)+1.0+0.5*0.38= 1.69m底横梁跨度2L= 2.3L= 1.15已知槽身均布荷载（按校核水深工况计算）q 较=49.493KN/m1求作用于框架底横梁和竖杆上的荷载一个端肋的重力G b =15.107KN作用于隔离体上的剪力QQ=q*(L-L b )=173.226KN其中： （1）作用于槽壳截面重力轴一下部分剪力的垂直分量T Q2=81.35KN（2）作用于槽壳一侧直段上的剪力T Q1=45.938KN（3）框架竖杆承受L b 长度上的水平水压力q 1=24.454KN/m（4）作用于框架底梁上的均布荷载q 2=73.678KN/m（5）T Q1对竖杆中线位置的力矩M Q = 4.594(KN ﹒m)2求“拉杆”轴力X 1J 23=0.001372m 4J 21=0.000675m 4μ23=0.499μ21=0.501X 1=-7.512KN(压力)3端肋底横断面跨中截面内力计算轴力：N L =28.176KN (拉力)弯矩：M L =28.978KN(下缘受拉))2排架的横向内力计算(当河槽内无水时）选取渡槽排架为9.2米、13.1米(13.1米时的排架计算)已知N1=211.557KNN1—每节槽身重、槽顶结构重及端肋重N2=268.696KN N′=225.532KN2N2—校核水深时的水重N3=28.656KNN3—人群荷载作用于槽身的横向风压力T0=11.067KNƳQ—荷载的分项系数取 1.3μs—风荷载体型系数，根据GBJ—97可取 1.3μz—风压高度变化系数，查GBJ—97，在田野、丘陵地区当建筑物离地面高度低于10米时取A—槽身受风面积，A=H1L(H1为槽身高，L为每跨槽身常)w0—基本风压 (w0=v2/1600)风速为24m/s0.36T1′= 1.12KNT1=12.187KNT2′= 1.884KNT2=14.071KNT3′= 1.884KNT3=15.955KNP=508.909KNP′= 4.842KNP1=9.797KNP2=16.569KNP3=16.569KNa计算固端弯矩（弯矩以顺时针转为正）M12F=M21F=-13.101KN﹒mM23F=M32F=-15.126KN﹒mM34F=M43F=-17.152KN﹒mb计算抗弯劲度34=62.086KN34=55.529KN不满足最小配筋率的要求，按最小配筋率配筋选用3ɸ10(A′s=236mm2)因为满槽水时弯矩不变而轴力变大，大偏心轴力越小越危险所以不用满槽水情况下的φ=φ==β=0 取㈤钢筋混凝土条形基础1尺寸的选择C20基础受冲切承载力采用GB—50007—2002《建筑地基基础设计规范》的推荐公式计算参见附图F l≤0.7βhp f t a m h0选取整体板式条形基础其中a m=(a t+a b)/2F l=p j A lF l—相应于荷载效应基本组合时，扣除基础自重及其上土重，作用在A l上的地基土净反力设计值βhp—受切承载力截面高度影响系数，当h＜800mm时，βhp取1.0,；当h＞2000mm时，βhp取0.9，其间f t—混凝土轴心抗拉强度设计值 1.1h0—基础冲切破坏椎体的有效高度a t—冲切破坏椎体最不利一侧斜截面的上边长（当计算住与基础交界处的受冲切承载力时，a t取柱宽；a b—冲切破坏椎体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长；a m—冲切破坏椎体最不利一侧计算长度；p j—扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础A j—冲切计算时取用的部分基地面积立柱插入深度h1a h1在≥h之间，h为0.4b h1应满足钢筋锚固长度要求≥20d，d为钢筋直径c h1≥0.05倍柱长取h1=800mm取H= 1.2m H—基础总高取a1、a2=250mmt取350mm t—杯壁厚取底板混凝土保护层厚度为35mm取砂卵石的容重Ƴ=15KN/m3a m=0.685F l=p j A l=19.397KN0.7βhp f t a m h0=192.519KN所以满足要求2地基反力计算满槽水加横向风、水压力作用，按持久状况考虑作用于地基上的压力，Ⅱ级钢筋 f y=f y′=310N1=233.987KN选取c=N2=226.843KN a=M=35.557KN/m3V=14.81KN q=93.069KN/ma max=157.34当x=0.8c=0.8a min=144.006当x= 3.2c=0.8x≤c;M1x=33.169KN/m3c≤x≤L-c M2x=74.65KN/m3x≥L-c M3x=584.105KN/m3当x= 2.085c=0.8基础最大弯矩 M=55.063KN/m3取宽度为1米为研究对象b=1000mm h=400mma s=0.05ξ=0.051＜ ξb=0.544A s=600.484mm2查《水工钢筋混凝土结构》选用4ɸ14(A′s=616mm2)总共选用8ɸ14(A′s=1232mm2)㈥渡槽及地基的稳定性验算当槽中无水时，槽身荷载有竖向自重，水平风压力自重N1=211.557KN风压力T0=11.067KN1槽身抗滑稳定安全系数K，需满足下式要求K1=f b N1/T0≥[K1]f b—支座的摩擦系数K1= 5.735≥[K1]=1.052槽身抗倾覆稳定安全系数K2，满足下式要求K2=M n/M P≥[K2]M P—绕风背面支点转动的倾覆力矩M n—抗倾覆力矩M n=253.868KN﹒mM p=11.51KN﹒mK1=22.056满足要求3槽架的抗滑稳定性验算抗滑稳定性安全系数按下式计算空槽K c=f c∑N/∑P≥[K c]fc—摩擦系数取0.35∑N=347.9428KN407.943∑P=46.575K c= 3.066＞[K c]=1.34渡槽的抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定安全系数按下式计算K0=l a∑N/∑M y≥[K0]l o= 1.2∑M y=350.942KN﹒m310.942K0= 1.574355浅基础的基地压应力验算检验渡槽作用于地基表面单位面积的压力是否超过地基土的容许承载力假定地基压应力呈直线变化，当不考虑地基的嵌固作用时，由偏心受压公式可得基地边缘应力为a max=∑N/bl+6∑M y/bl2横槽向a min=∑N/bl-6∑M y/bl2a max=∑N/bl+6∑M x/bl2顺槽向a min=∑N/bl-6∑M x/bl2Mx=264.446KN﹒ma max=109.295横槽向a min=-22.309a max=43.991顺槽向a min=42.995a max=109.295砂卵石为43t/m2为421.4KN/m2a max≤[a]=421.4KN/m2满足要求6渡槽基础的沉降计算对于跨径不大的中小型渡槽，且地基属于一般地址状况，按地基承载力设计基础通常㈥槽身的构造细节1渡槽支座梁式渡槽槽身通过支座传给钢架，当槽身跨度不大于15m时，支座一般采用平面支座，即此处在槽身两为减小钢板接触面上的摩阻力和防止生锈，上、下座板表面须刨光并涂上石墨粉。

渡槽设计任务书1. 设计课题某灌区输水渠道上装配整体式钢筋混凝土矩形带横杆渡槽2. 设计资料根据初步设计成果，提出设计资料及有关数据如下：1) 该输水渡槽跨越142m 长的低洼地带见下图，需修建通过15m 3/s 设计流量及16m 3/s 校核流量，渡槽无通航要求。

经水力计算结果，槽身最大设计水深H=2.75m ，校核水深为2.90m 。

支承结构采用刚架，槽身及刚架均采用整体吊装的预制装配结构。

设计一节槽身及一个最大高度的刚架。

2) 建筑物等级4级。

3) 建筑材料：混凝土强度等级 槽身及刚架采用C25级；钢筋 槽身及刚架受力筋为HRB335；分布筋、箍筋、基础钢筋HPB235。

4) 荷载钢筋混凝土重力密度 25KN/m 3; 人行道人群荷载 2.5KN/m 2 栏杆重 1.5KN/m 2 5) 使用要求：槽身横向计算迎水面裂缝宽度允许值[W smax ]=0.25mm,[W Lmax ]=0.20mm 。

槽身纵向计算底板有抗裂要求。

槽身纵向允许挠度[f s ]=l/500,[fL]=l/550。

6)采用：水工混凝土结构设计规范（SL/T191-2008）。

3.设计要求在规定时间内，独立完成下列成果：1)设计计算书一份。

包括：设计题目、设计资料，结构布置及尺寸简图；槽身过水能力计算、槽身、刚架的结构计算（附必要的计算草图）。

2)设计说明书一份。

包括对计算书中没有表达完全部分的说明。

3)施工详图，一号图纸一张。

包括：槽身、刚架配筋图、钢筋表及必要说明。

图纸要求布局合理，线条粗细清晰，尺寸、符号标注齐全，符合制图标准要求。

4.附图渡槽计算书一、 水力计算，拟定渡槽尺寸初步选取每节槽身长度14.2m ，槽身底坡i=11000，取该渡槽槽壁糟率n=0.013，设底宽b=2.5m ，①按设计水深h=2.75m 过水面积：2A b 2.5 2.75 6.875h m =⨯=⨯=湿周：2 2.52 2.758X b h m =+=+⨯=水力半径：0.859A R mX ==111662110.85975/0.013C R m sn =⨯=⨯=流量：3m 6.8757515.1Q s ==⨯⨯=满足设计要求②按校核水深h=2.9m过水面积：2A b 2.5 2.97.25h m =⨯=⨯=湿周：2 2.52 2.98.3X b h m =+=+⨯= 水力半径：0.873AR m X ==111662110.87375.2/0.013C R m sn =⨯=⨯=流量：3m7.2575.216.1Q AC s==⨯⨯=满足校核要求二、槽身计算纵向受拉钢筋配筋计算（满槽水+人群荷载）1、内力计算：（1）、半边槽身(见下图)每米长度的自重值()()1gKN1.052250.713 1.552.213mg k g RCg g S A gγγγ=∙=⨯⨯++=⨯⨯++=栏杆横杆每米内：2.50.6KN0.30.1250.713m2g-=⨯⨯⨯=横杆半边槽身面积：(0.30.4)0.10.80.10.3 1.1520.40.422 2.80.30.080.345220.160.070.840.160.3452S+⨯=⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯++⨯+++++=满槽水时半边槽身每米长度承受水重设计值（忽略托乘长度）2221.100.52.5 2.911039.875Q k Q wKNq q V m γγγ=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=水半边槽身每米长度承受人群荷载设计值：21.202.5113k Q kKNq q mγ=⨯=⨯⨯⨯=总的均布荷载：80.088KNP m =槽身跨度取7m(2)、槽身纵向受力时，按简支梁处理 计算跨度：0 5.6,7,1.05 5.88, 6.35.88n n n l m l m l m l a m l m===+==（3）跨中截面弯矩设计值（四级建筑物 k=1.15）2011.152948m M KS p l KN M==⨯⨯⨯=∙2、配筋计算：211.9c Nf mm=，2300y Nf mm =①承载力计算中，由于侧墙受拉区混凝土会开裂，不考虑混凝土承受拉力，故把侧墙看做T 型梁：'400500b 300,4502fh mm+===H 选为校核水深，按短暂情况的基本组合考虑，估计钢筋需排成两排取a=90mm,0370*******h h a mm =-=-=,确定'f b ，'500f h mm=，'05000.13610fh h =>，为独立T 型梁：故'013940464733fl b mm===，''12300125006300f f b b h mm=+=+⨯=上述两值均大于翼缘实有宽度，取'400f b mm=②鉴别T 形梁所属类型1.15294338KM KN m=⨯=∙，'''0h 50011.940050036107996.822fc ff h b h h KN m KM ⎛⎫⎛⎫ ⎪-=⨯⨯⨯-=∙> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故为第一类T 型截面()'fx h ≤，按宽度为400mm 的单筋矩形截面计算，6'220338100.05411.94003610s c f KM f b h α⨯===⨯⨯，10.0560.850.468b ξξ=-=<=，'0211.90.05640036103207300c f s yf b h A mm f ξ⨯⨯⨯===，min 032070.3%0.2%3003610s A bh ρρ===>=⨯,满足要求，故可配置6B18和6B2023411mm s A =实,③抗裂验算:()()'22'00''221826ff E s f f E sh bh b b A h y mm bh b b h A αα+-+==+-+,()()()3'''302114000 5.21033fff E s b bybb y I A h y mm α--=-+-=⨯300I 277.5h-W mm y ==,查附录表3得截面抵抗矩塑性系数m γ=1.50考虑截面高度的影响对m γ值进行修正，得：3000.7 1.50 1.23000m γ⎛⎫=+⨯= ⎪⎝⎭，在荷载效应标准组合下0.85ct α=，0330294m ct tk f W KN m KN m γα=∙>∙，故槽身抗裂满足要求。

矩形渡槽水力计算1、上游渠道水深h0计算1.1 已知数据上游渠道设计流量（m3/s）：Q=6.61　上游渠道断面参数：底宽（m）:b=2.5边坡系数：m=0.25底坡：i=0.000667渠床糙率：n=0.015 1.1 用试算法计算上游渠道水深h02、下游渠道水深h0计算2.1 已知数据下游渠道设计流量（m3/s）：Q=6.61　下游渠道断面参数：底宽（m）:b=2.5边坡系数：m=0.25底坡：i=0.000667渠床糙率：n=0.015 2.2 用试算法计算下游渠道水深h03、渡槽底坡i 、槽身净宽B 、净深H 设计3.1 已知数据渡槽长度（m ）：L=107渡槽设计流量（m 3/s ）：Q=6.61渡槽加大流量（m 3/s）：Q=8.263渡槽糙率：n=0.014渡槽纵坡：i=0.001254、渡槽总水头损失计算1=0.1出口段局部水头损失系数：ξ2=0.3允许水头损失（m ）：［△Z ］=0.2711取出口渐变段长度（m ）：L 2=36、进出口槽底高程计算6.1 已知数据进口前渠底高程（m ）：▽3=521.846.2 计算计算：校核：审查：日期：日期：日期：陈军编制贵州省水利水电勘测设计研究院提示一：计算稿中未着色部分需要你手工输入数据，着色部分为自动计算数据。

提示二：计算稿中所列计算公式参见《灌溉与排水设计规范》及有关水力学书籍。

提示三：本计算稿采用C5(162×229mm）排版，接近16K。

提示四：梁式渡槽满槽时槽内水深与水面宽度的比值一般取0.6～0.8；拱式渡槽可适当减少。

提示五：槽身过水断面的平均流速宜控制为1.0～2.0m/s 。

提示六：局部水头损失系数查《灌溉与排水工程设计规范》P110页表提示六：局部水头损失系数查《灌溉与排水工程设计规范》P110页表M.0.2-1和M.0.2-2。

1、上游渠道水深h 01.1 已知数据上游渠道设计流量（m 3/s ）：Q=5 上游渠道断面参数：底宽（m ）:b=1.4边坡系数：m=0底坡：i=0.01渠床糙率：n=0.0181.1 用试算法计算上游渠道水深h 02、下游渠道水深h 0计算2.1 已知数据下游渠道设计流量（m 3/s ）：Q=5 下游渠道断面参数：底宽（m ）:b=1.4边坡系数：m=0底坡：i=0.012渠床糙率：n=0.0182.2 用试算法计算下游渠道水深h 03、渡槽底坡i 、槽身净宽B 、净深H 设计3.1 已知数据渡槽长度（m ）：L=105渡槽设计流量（m 3/s ）：Q=5渡槽加大流量（m 3/s）：Q=6渡槽糙率：n=0.018渡槽纵坡：i=0.0144、渡槽总水头损失计算进口段局部水头损失系数：ξ1=0.1出口段局部水头损失系数：ξ2=0.3允许水头损失（m ）：［△Z ］=1.61取出口渐变段长度（m ）：L 2=106、进出口槽底高程计算6.1 已知数据进口前渠底高程（m ）：▽3=1445.99计算：校核：审查：日期：日期：日期：陈军编制贵州省水利水电勘测设计研究院上游渠底高程1445.99i=0.01下游渠底高程1444.52i=0.012渡槽105m i=0.014提示一：计算稿中未着色部分需要你手工输入数据，着色部分为自动计算数据。

提示二：计算稿中所列计算公式参见《灌溉与排水设计规范》及有关水力学书籍。

提示三：本计算稿采用C5(162×229mm）排版，接近16K。

提示四：梁式渡槽满槽时槽内水深与水面宽度的比值一般取0.6～0.8；拱式渡槽可适当减少。

提示五：槽身过水断面的平均流速宜控制为1.0～2.0m/s 。

提示六：局部水头损失系数查《灌溉与排水工程设计规范》P110页表示六：局部水头损失系数查《灌溉与排水工程设计规范》P110页表M.0.2-1和M.0.2-2。

口槽底高程=1444.52m。

渡槽设计说明1.设计资料K55+546杨树河渡槽位于湖北省松滋市北河灌区北河主干渠下游处，距北河水库的桩号为19+865，经过三十几年的运行，该渡槽均出现严重的老化问题（如裂缝、混凝土剥落后钢筋外露），无漏水现象。

现荆松一级路下穿渡槽，路基宽度为24.5m，原渡槽结构为1-20m拱式渡槽，不满足荆松一级路路基下穿宽度的要求，故重建此渡槽。

另外，原渠线是沿山顺势，渠线较长，本次重建时，裁弯取直。

原有1-20m拱式渡槽的结构：槽身为钢筋混凝土结构，支承为拱式结构。

渡槽净宽B0＝2.3m，净高H0＝2.3m，侧墙厚20cm。

整体式钢筋混凝土矩形带横杆渡槽2.设计资料根据初步设计成果，提出设计资料及有关数据如下：1)该输水渡槽跨越142m长的低洼地带见下图，需修建通过15m3/s设计流量及16m3/s校核流量，渡槽无通航要求。

经水力计算结果，槽身最大设计水深H=2.75m，校核水深为2.90m。

支承结构采用刚架，槽身及刚架均采用整体吊装的预制装配结构。

设计一节槽身及一个最大高度的刚架。

2)建筑物等级4级。

3)建筑材料：混凝土强度等级槽身及刚架采用C25级；钢筋槽身及刚架受力筋为HRB335；分布筋、箍筋、基础钢筋HPB235。

4)荷载钢筋混凝土重力密度 25KN/m3;人行道人群荷载 2.5KN/m2栏杆重 1.5KN/m25)使用要求：槽身横向计算迎水面裂缝宽度允许值[W smax]=0.25mm,[W Lmax]=0.20mm。

槽身纵向计算底板有抗裂要求。

槽身纵向允许挠度[f s]=l0/500,[f L]=l0/550。

6)采用：水工混凝土结构设计规范（SL/T191-20XX）。

3.设计要求在规定时间内，独立完成下列成果：1)设计计算书一份。

包括：设计题目、设计资料，结构布置及尺寸简图；槽身过水能力计算、槽身、刚架的结构计算（附必要的计算草图）。

2)设计说明书一份。

包括对计算书中没有表达完全部分的说明。

一、设计基本资料1.1工程综合说明根据丰田灌区渠系规划，在灌区输水干渠上需建造一座跨越小禹河的渡槽，由左岸向右岸输水。

渡槽槽址及渡槽轴线已由规划选定（见渡槽槽址地形图）。

渡槽按4级建筑物设计。

1.2气候条件槽址地区位于大禹乡境内，植被良好。

夏季最高气温36℃，冬季最低气温－32℃，最大冻层深度1.7m。

地区最大风力为9级，相应风速v = 24 m / s。

1.3水文条件根据水文实测及调查，槽址处小禹河平时基流量在0.2—0.4 m3/S之间，有时断流。

洪水多发生在每年7、8月份；春汛一般发生在每年3月上旬，但流量不大。

经水文计算，槽址处设计洪水位为1242.41m，相应流量Q = 698 m3/S；最高洪水位为1243.83m，相应流量Q = 1075 m3/S。

据调查，洪水中漂浮物多为树木、牲畜，最大不超过400 kg。

在春汛中无流冰发生。

槽址处小禹河两岸表层为壤土分布；表层以下及河床为砂卵石分布（见渡槽轴线断面图）。

地基基本承载力壤土为34 t / m2；砂卵石为43 t / m2。

1.4工程所需材料要求在建材方面，距槽址50km大禹镇有县办水泥厂一座，水泥质量合格，可满足渡槽建造水泥需要；槽址附近有大量砂石骨料分布，质量符合混凝土拌制需要，运距均在5km以内；槽址东北禹王山有石料可供开采，运距350km。

1.5上、下游渠道资料根据灌区渠系规划，渡槽上下游渠道坡降均为1/5000。

渠道底宽按设计流量计算2.7 m，边坡1：1.5，采用混凝土板衬砌。

渠道设计流量6立方米每秒, 加大流量7.5立方米每秒。

渠道堤顶超高0.5m。

根据灌区渠系规划，上游渠口（左岸）水面高程加大流量时为1251.04m。

下游渠口（右岸）水面高程加大流量时为1250.54m。

渠口位置见渡槽槽址地形图。

1.6设计要求1、学生须在规定期限内独立完成下述毕业设计内容并提交纸质版和电子版毕业设计各一份。

2、毕业设计内容要达到设计的要求，设计说明书要叙述简明，计算正确，符合编写规程要求。

渡槽计算把每跨渡槽槽身沿纵向看作是简支梁，梁的截面是由侧墙与底板组成U型截面，因为它是对称的截面，为简化起见只取一半来进行计算。

计算简图如下：1、荷载计算首先算出半边槽身的截面积等于0.0605m2。

半边槽身每1m长度的自重q1=0.0605×2.5=0.151t/m半边槽身内的水在每1m长度上的重量q2=0.175×0.35=0.061 t/m有2人在槽中央清淤p=150kg线荷载总重q= q1+ q2=0.151+0.061=0.212 t/m2、内力计算计算跨度l=7.5。

把侧墙作为T形梁，b=14cm，h=50cm，h i′=13cm，根据规定：1) b i′=l/3=750/3=250cm，2) b i′=b+6 h i′=8+6×13=86cm，3) 实有b i′=14cm，取最小者，即b i′=14cm。

M=1/8×ql2+1/4pl=1/8×0.212×7.52+1/4×0.15×7.5=1.77t-m3、钢筋计算估计所需钢筋不多，只需排成一排，保护层取4cm，h0=50－6=44cm，鉴别T形梁的情况KM=1.5×1.77=2.66t-mb i′h i′Rw(h0－h i′/2)=14×13×140×(44－13/2)=9.56＞KM为第一种T形梁，按梁宽为b i′=14cm的矩形梁计算：A0= KM/ (b i′h02 Rw)= 2.66×105/(14×442×140)=0.07查得α=0.0726Ag=αb i′h0 Rw/Rg=0.0726×14×44×140/3400=1.84cm2。

1、上游渠道水深h计算1.1 已知数据上游渠道设计5　上游渠道底宽（m）:b1.4边坡系数：m=0底坡：i=0.01渠床糙率：n=0.018 1.1 用试算法计算上游渠道水深h假设上游渠道水深（m）游渠道2.1 已知数据下游渠道设计5　下游渠道底宽（m）:b1.4边坡系数：m=0底坡：i=0.012渠床糙率：n=0.018 2.2 用试算法计算下游渠道水深h假设下游渠道水深（m）()3、渡槽底坡i、槽身净宽B、净深H设计3.1 已知数据渡槽长度（m）：L=105渡槽设计流量（m3/s）：Q=5渡槽加大流量（m3/s）：Q=6渡槽糙率：n=0.018渡槽纵坡：i=0.014 3.2 计槽净宽（m）：B=1.4假设渡槽通过加大流量时净深（m）道通过设计流量时净深（m）4、渡槽总水头损失计算4.1 已知出口段局部水头损失系数：ξ=0.32允许水头损失（m）：［△Z］=1.64.2 进口段水头损失Z 1段水头损失Z 24.4 出口段水头损失Z 34.5 渡槽总水头损失Z 计5、进出口渐变段布置计算=+=mh b B 1渐变段长度（m）：L=101取出口渐变段长度（m）：L=1026、进出口槽底高程计算6.1 已知数据进口前渠底高程（m）：▽=1445.993出口前渠底高程（m）。

一、基本资料1.1工程等别根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99）和《村镇供水工程技术规范》（SL687—2014）的规定，工程设计引水流量为3.9m³/s，供水对象为一般，确定本项目为Ⅳ等小（1）型工程。

主要建筑物等级为4等，次要建筑物等级为5等，临时建筑物等级为5等。

渡槽过水流量≤5m³/s，故渡槽等级均为5级。

1.2设计流量及上下游渠道水力要素正常设计流量1.83m³/s，加大流量2.29 m³/s。

1.3渡槽长度槽身长725m，进出口总水头损失0.5m。

1.4地震烈度工程区位于安陆市北部的洑水镇、接官乡和赵鹏镇三个乡镇，属构造剥蚀丘岗地貌。

根据国家标准1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度小于Ⅵ度，建筑物不设防。

1.5水文气象资料安陆市属亚热带季风气候区，春秋短，冬夏长，四季分明，兼有南北气候特点。

年最高气温40.5℃,最低气温-15.3℃，多年平均气温15.9℃。

年日照时数1920—2440h，日照率49%，居邻近各县（市）之冠。

太阳总辐射年平均112千卡/cm2，年际变化不大，4-10月辐射量占全年的71.43%。

10℃以上积温为4486—4908℃。

多年平均无霜期246d。

境内多年平均降雨量1117mm，年降雨量很不稳定，最多年份可达1772.6mm （1954年），最少年份只有652.9 mm（1978年），降水量年内分配很不均匀，4-10月份平均降雨量占全年降雨量的85%以上，多年平均蒸发量1587.3mm，由于降水量年际和年内间变化大，导致洪涝旱灾发生频繁。

二、水力计算2.1槽身水力计算槽身水力计算采用明渠均匀流公式：Q=AR2/3i1/2/n式中：Q——设计流量，m3/s；A——槽身过水断面面积，m2；R——水力半径，m；i——槽身纵坡；n——糙率系数，混凝土槽身一般采用n=0.013～0.014。

渡槽设计任务书1.设计课题某灌区输水渠道上装配整体式钢筋混凝土矩形带横杆渡槽2.设计资料根据初步设计成果，提出设计资料及有关数据如下：1)该输水渡槽跨越142m长的低洼地带见下图，需修建通过15m3/s设计流量及16m3/s校核流量，渡槽无通航要求。

经水力计算结果，槽身最大设计水深H=2.75m，校核水深为2.90m。

支承结构采用刚架，槽身及刚架均采用整体吊装的预制装配结构。

设计一节槽身及一个最大高度的刚架。

2)建筑物等级4级。

3)建筑材料：混凝土强度等级槽身及刚架采用C25级；钢筋槽身及刚架受力筋为HRB335；分布筋、箍筋、基础钢筋HPB235。

4)荷载钢筋混凝土重力密度 25KN/m3;人行道人群荷载 2.5KN/m2栏杆重 1.5KN/m25)使用要求：槽身横向计算迎水面裂缝宽度允许值[W smax]=0.25mm,[W Lmax]=0.20mm。

槽身纵向计算底板有抗裂要求。

槽身纵向允许挠度[f s]=l0/500,[f L]=l0/550。

6)采用：水工混凝土结构设计规范（SL/T191-2008）。

3.设计要求在规定时间内，独立完成下列成果：1)设计计算书一份。

包括：设计题目、设计资料，结构布置及尺寸简图；槽身过水能力计算、槽身、刚架的结构计算（附必要的计算草图）。

2)设计说明书一份。

包括对计算书中没有表达完全部分的说明。

3)施工详图，一号图纸一张。

包括：槽身、刚架配筋图、钢筋表及必要说明。

图纸要求布局合理，线条粗细清晰，尺寸、符号标注齐全，符合制图标准要求。

4.附图渡槽计算书一、 水力计算，拟定渡槽尺寸初步选取每节槽身长度14.2m ，槽身底坡i=11000，取该渡槽槽壁糟率n=0.013，设底宽b=2.5m ，①按设计水深h=2.75m过水面积：2A b 2.5 2.75 6.875h m =⨯=⨯=湿周：2 2.52 2.758X b h m =+=+⨯=水力半径：0.859A R mX ==111662110.85975/0.013C R m sn =⨯=⨯=流量：3m 6.8757515.1Q s ==⨯⨯=满足设计要求②按校核水深h=2.9m过水面积：2A b 2.5 2.97.25h m =⨯=⨯=湿周：2 2.52 2.98.3X b h m =+=+⨯=水力半径：0.873AR m X ==111662110.87375.2/0.013C R m sn =⨯=⨯=流量：3m 7.2575.216.1Q s ==⨯⨯=满足校核要求二、槽身计算纵向受拉钢筋配筋计算（满槽水+人群荷载）1、内力计算：（1）、半边槽身(见下图)每米长度的自重值()()1g KN1.052250.713 1.552.213m g k g RC g g S A g γγγ=∙=⨯⨯++=⨯⨯++=栏杆横杆每米内：2.50.6KN 0.30.1250.713m 2g-=⨯⨯⨯=横杆半边槽身面积：(0.30.4)0.10.80.10.3 1.1520.40.422 2.80.30.080.345220.160.070.840.160.3452S +⨯=⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯++⨯+++++=满槽水时半边槽身每米长度承受水重设计值（忽略托乘长度）222 1.100.5 2.5 2.911039.875Q k Q w KNq q V mγγγ=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=水半边槽身每米长度承受人群荷载设计值：2 1.20 2.5113k Q k KNq q m γ=⨯=⨯⨯⨯=总的均布荷载：80.088KNP m =槽身跨度取7m(2)、槽身纵向受力时，按简支梁处理计算跨度：0 5.6,7,1.05 5.88, 6.35.88n n n l m l m l m l a m l m===+==（3）跨中截面弯矩设计值（四级建筑物 k=1.15）2011.152948m M KS p l KN M==⨯⨯⨯=∙2、配筋计算：211.9c Nf mm=，2300y Nf mm =①承载力计算中，由于侧墙受拉区混凝土会开裂，不考虑混凝土承受拉力，故把侧墙看做T 型梁：'400500b 300,4502f h mm +===H 选为校核水深，按短暂情况的基本组合考虑，估计钢筋需排成两排取a=90mm,0370*******h h a mm =-=-=,确定'f b ，'500f h mm=，'05000.13610fh h =>，为独立T 型梁：故'013940464733fl b mm===，''12300125006300f f b b h mm=+=+⨯=上述两值均大于翼缘实有宽度，取'400f b mm=②鉴别T 形梁所属类型1.15294338KM KN m=⨯=∙，'''0h 50011.940050036107996.822fc f f h b h h KN m KM ⎛⎫⎛⎫ ⎪-=⨯⨯⨯-=∙> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故为第一类T 型截面()'fx h ≤，按宽度为400mm 的单筋矩形截面计算，6'220338100.05411.94003610s c f KM f b h α⨯===⨯⨯，10.0560.850.468b ξξ=-=<=，'0211.90.05640036103207300c f s yf b h A mm f ξ⨯⨯⨯===，min 032070.3%0.2%3003610s A bh ρρ===>=⨯,满足要求，故可配置6B 18和6B 2023411mm s A=实,③抗裂验算:()()'22'00''221826ff E s f f E sh bh b b A h y mm bh b b h A αα+-+==+-+,()()()3'''302114000 5.21033fff E s b bybb y I A h y mm α--=-+-=⨯300I 277.5h-W mm y ==,查附录表3得截面抵抗矩塑性系数m γ=1.50考虑截面高度的影响对m γ值进行修正，得：3000.7 1.50 1.23000m γ⎛⎫=+⨯= ⎪⎝⎭，在荷载效应标准组合下0.85ct α=，0330294m ct tk f W KN m KN m γα=∙>∙，故槽身抗裂满足要求。

矩形渡槽水力计算1、上游渠道水深h0计算1.1 已知数据上游渠道设计流量（m3/s）：Q=6.61　上游渠道断面参数：底宽（m）:b=2.5边坡系数：m=0.25底坡：i=0.000667渠床糙率：n=0.015 1.1 用试算法计算上游渠道水深h02、下游渠道水深h0计算2.1 已知数据下游渠道设计流量（m3/s）：Q=6.61　下游渠道断面参数：底宽（m）:b=2.5边坡系数：m=0.25底坡：i=0.000667渠床糙率：n=0.015 2.2 用试算法计算下游渠道水深h03、渡槽底坡i 、槽身净宽B 、净深H 设计3.1 已知数据渡槽长度（m ）：L=107渡槽设计流量（m 3/s ）：Q=6.61渡槽加大流量（m 3/s）：Q=8.263渡槽糙率：n=0.014渡槽纵坡：i=0.001254、渡槽总水头损失计算1=0.1出口段局部水头损失系数：ξ2=0.3允许水头损失（m ）：［△Z ］=0.2711取出口渐变段长度（m ）：L 2=36、进出口槽底高程计算6.1 已知数据进口前渠底高程（m ）：▽3=521.846.2 计算计算：校核：审查：日期：日期：日期：陈军编制贵州省水利水电勘测设计研究院提示一：计算稿中未着色部分需要你手工输入数据，着色部分为自动计算数据。

提示二：计算稿中所列计算公式参见《灌溉与排水设计规范》及有关水力学书籍。

提示三：本计算稿采用C5(162×229mm）排版，接近16K。

提示四：梁式渡槽满槽时槽内水深与水面宽度的比值一般取0.6～0.8；拱式渡槽可适当减少。

提示五：槽身过水断面的平均流速宜控制为1.0～2.0m/s 。

提示六：局部水头损失系数查《灌溉与排水工程设计规范》P110页表提示六：局部水头损失系数查《灌溉与排水工程设计规范》P110页表M.0.2-1和M.0.2-2。

渡槽设计专业与班级：学生姓名：完全学号：指导教师姓名：设计提交日期：目录一、基本资料 (2)二、槽身的水力设计 (5)1.槽身过水断面尺寸的确定 (5)①渡槽纵坡i的确定 (5)②槽身净宽B0和净深H0的确定 (5)③安全超高 (6)2.进出口渐变段的型式和长度计算 (6)①渐变段的型式 (6)②渐变段长度计算 (6)3.水头损失的计算 (7)①进口水面降落Z1 (7)②槽身沿程水头损失 (8)③出口水面回升 (8)④渡槽总水头损失 (8)4.渡槽进出口底部高程的确定 (8)三、槽身的结构设计 (9)1.槽身横断面形式 (9)2.槽身尺寸的确定 (9)3.槽身纵向内力计算及配筋计算 (10)①荷载计算 (10)②内力计算 (10)④底部小梁抗裂验算 (12)⑤底部小梁裂缝宽度验算 (12)4.槽身横向内力计算及配筋计算 (13)①荷载计算 (13)②内力计算 (13)③底板配筋计算 (15)④底板横向抗裂验算 (15)⑤侧墙配筋计算 (16)⑥侧墙抗裂验算 (17)四、槽架的结构设计 (18)1.槽架尺寸拟定 (18)2.风荷载计算 (19)①作用于槽身的横向风压力 (19)②作用于排架的横向风压力 (19)3.作用于排架节点上得荷载计算 (20)①槽身传递给排架顶部的荷载 (20)②作用于排架节点上得横向风压力 (21)4.横向风压力作用下的排架内力计算 (21)①计算固端弯矩 (21)②计算抗变劲度 (21)③计算分配系数和查取传递系数 (22)⑤计算剪力和轴向力 (22)5.横杆配筋计算 (23)①正截面承载力计算 (23)②斜截面承载力计算 (23)6.立柱配筋计算 (24)①正截面承载力计算 (24)②斜截面承载力计算 (25)一、基本资料某灌溉工程干渠需跨越一个山谷，山谷两岸地形对称。

按规划，在山谷处修建钢筋混凝土梁式渡槽。

山谷谷底与渠底间最大高差8m ，岩石坚硬。

渡槽混凝土槽壁表面较光滑（n=0.014），设计流量1m 3/s ，加大流量1.1m 3/s ，渡槽长度为80m ，每跨长度取为10m ，共8跨。

渡槽水力计算M.0.1 渡槽过水能力可按下列公式计算；1、当L>15h 0时：Q=1/nAR 2/3i 1/2 （M.0.1-1） 式中 L ——渡槽长度（m ）；h 0——渡槽上游渠道（进口渐变段前）正常水深（m ）； Q ——渡槽设计流量（m 3/s ）； A ——渡槽过水断面面积（m 2）； R ——水力半径（m ）； i ——槽底比降； n ——槽身糙率。

2、当L ≤15h 0时： 1）矩形断面：（M.0.1-2）H 0=h 1+αV 12/2g （M.0.1-3） 式中 σn ——淹没系数，可根据h s /H 0值由表M.0.1查得；表M.0.1 淹没系数hs ——下游渠道（出口渐变段后）水位超出槽底（未满）值（m ）； H 0——渡槽进口水头（m ）；h 1——上游渠道水位超出槽底（始端）值（m ）； α——流速分布系数，可取1.0~1.05； V 1——渡槽上游渠道断面平均流速（m/s ）； g ——重力加速度（m/s 2）； є——侧向收缩系数，可取0.9~0.95； m ——流量系数，可取0.36~0.385；2302HgmB Q n εσ=B ——槽底宽度（m ）。

2）U 形断面：（M.0.1-4）Z 0=Z 1+2V 12/2g （M.0.1-5） 式中 φ——流速系数，可取0.9~0.95；Z 0——渡槽进口水头损失（m ）； Z 1——渡槽进口段水头损失（m ）。

M.0.2 渡槽总水头损失可按下列公式计算：1、渡槽进口段水头损失：Z1=（1+ξ1）（V 2-V 12）/2g （M.0.2-1）式中 ξ1——进口段局部水头损失系数，可根据进口渐变段形式由表M.0.2-1查得；表M.0.2-1 进口段局部水头损失系数2、槽身段水头损失：Z 2=iL （M.0.2-2）式中 Z 2——槽身段水头损失（m ）。

3、渡槽出口段水头损失（水位回升值）：Z 3=（1+ξ2）（V 2-V 22）/2g （M.0.2-3）式中 Z 3——出口段水头损失（m ）；ξ2——出口段局部水头损失系数，可根据出口渐变形式由表M.0.2-2查得；表M.0.2-2 出口段局部水头损失系数Z=Z 1+Z 2-Z 3 （M.0.2-4）式中 Z ——渡槽总水头损失（m ），应等于或小于渠系分配的水头损失值。