1. 引言 42. 设计依据文件和规范 . (4)3. 设计基本资料及主要参数 . (4)4 设计一般原则 . (9)5. 布置要求与优化设计 . (9)6. 水力计算 . (11)7. 结构设计 . (12)8. 有关构造、细部结构 . (16)9. 观测设计 . (16)10. 技术专题研究 . (17)11. 工程量计算 . (17)12. 应提供的设计成果 . (17)1引言格节河倒虹吸管是引汤灌区（电站或其他工程）的引汤引水渠上（桩号33 + 800〜36+ 466）的输水（引水）建筑物，位于黑龙江省汤原县（市）胜利乡的格节河，对外交通为公路，距哈尔滨—罗北公路里程约2 km。
按初步设计报告，本倒虹吸管经审定为：设计流量17.31 m3/s,采用方形过水断面，管径（宽X高）2.8x 3_m，根数二 __________ 条，进出口设计水位差 0.54 m。
管体采用结构，设计最大水头0.57m，由进口段、管道、出口段及管道支承结构等建筑物组成，全长 242 m。
2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程主要文件（1）初步设计文件（包括补充文件）；一、概况引汤灌区位于汤旺河下游松花江的北岸，黑龙江省汤原县境内，引汤灌区近期灌区范围，西起引汤渠首，东至乌龙河合阿凌达河，南起汤旺河、松花江交界，北至阶地的夹长条状，区内地形西北、东南低，地面坡度在 1/5000左右。
近期灌区面积26.87万亩。
二、工程地质引汤灌区的总干渠和干渠均布设在阶地的边缘。
粘性土较厚，一般在2-4m左右,其下层为中砂和砂砾石，除沟谷外地下水位较深，一般在4-6m,大部分建筑物基础坐落在砂层上。
根据地质剖面图显示从上而下4-8米均为含壤土的细砾层，垂直渗透系数0.0865厘米/秒，渗透损失较大，休止角为水上35.5 °、水下34°。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306--2001）,该区地震动峰值加速度 0.05g，相当于地震基本烈度为VI度，地震动反应谱特征周期为 0.35s。
属区域构造稳定区。
依据《水工建筑物抗震设计规范》SL203-1997,采用基本烈度作为设计烈度，不进行抗震设计。
三、总干渠36+466倒虹吸工程的格节河洪水按 20年一遇洪水标准设计。
按 50年一遇洪水标准校核。
工程级别为3级。
抗滑稳定安全系数：基本组合 1.25，特殊组合1.10.四、水利要素：上下游水位、渠道比降、渠底高程、渠道边坡、渠道底宽、地面高程、设计流量等见表X （2）初步设计审批文件（包括对本工程的其他文件）；（3）技术设计任务书；（4）其它有关文件及资料。
2.2 主要设计规范（1） SDJ12 — 78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准和补充规定（山区、丘陵区部分）（试行）;（2） SDJ217 — 87水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、滨海部分）（试行）;（3） SDJ10 — 78① 水工建筑物抗震设计规范（试行）;（4） SDJ20-78②水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）;（5）SDJ207-82 水工混凝土施工规范；（6）SD303-88 水电站进水口设计规范（试行）；2.3 主要参考资料[1]《水工建筑物》第三版天津大学[2]《水力学》(上下册)高速水力学国家重点实验室吴持恭第三版[3]《结构力学》高等教育出版社龙驭球[4]《钢筋混凝土结构学》[5]AutoCAD2002中文版应用教程[6]《灌溉与排水工程设计规范 GB50288-99〉等3设计基本资料及主要参数3.1 工程等别与建筑物级别(1) 工程等别：根据本工程规模及SDJ12-78或SDJ217- 87规范，确定本工程为________ 等工程。
(2) 建筑物级别：管道、支承结构及管道进出口段等各部建筑物的设计级别应按有关规范确 ^定。
3.2 地震烈度(1)基本地震烈度：根据《中国地震动参数区划图》(GB18306--2001),该区地震动峰值加速度0.05g ，其地震基本烈度为_VI ____ 度。
⑵设计地震烈度：按《水工建筑物抗震设计规划》SL203-1997规定，本工程设计地震烈度为_VI ___ 度。
3.3 输水流量及允许水头损失(1) 输水流量(见表1)。
表1输水流量(2) 允许水头损失：根据渠系水面线要求，通过设计流量时，本倒虹吸管允许最大水头损失值为m。
3.4 输水水质引汤灌区的总干渠和干渠均布设在阶地的边缘。
粘性土较厚，一般在2-4m左右,其下层为中砂和砂砾石，除沟谷外地下水位较深，一般在4-6m,大部分建筑物基础坐落在砂层上。
根据地质剖面图显示从上而下4-8米均为含壤土的细砾层，垂直渗透系数 0.0865厘米/秒，渗透损失较大，休止角为水上35.5 °、水下34°。
3.5 进出口渠道要素(见表2)表2进出口渠道要素表表3地形资料⑴管线区的综合地质平面图（1 : 200〜1 : 500,管线长于1000m时1 : 1000〜1 : 2000）; ⑵管线纵、横地质剖面图（1 : 200〜1 : 500）;（3）管线区不良地质构造处及特殊地段（如跨越河溪、道路等）的平面图、剖面图（1 : 200〜1 : 500）及有关专题报告；（4）建筑材料产地、贮量及质量分布图；（5）地基及回填土的物理力学指标（见表 4、表5,包括不同的管段区）；（6）地质报告或说明书。
表4地基物理力学指标管段区名：管段区名：_____3.8 水文气象资料表6多年月平均气温与水温资料单位：C(1) 气温及水温：多年实测的日平均气温及水温，或月平均资料(见表 6);(2温极端最高气温C (发生在年月日)；(3) 极端最低气温C (发生在年月日)；(4) 多年平均最大风速 rn/s (风向)；(5) 冰冻期为月，结冰厚度m,持续最长时间d,冻土层厚度m;(6) 地下水埋深；(7) 冰凌资料。
3.9 专题资料3.10 材料特性3.10.1 混凝土(1) 混凝土设计强度与弹性模量见表 7。
表7混凝土设计强度与弹性模量表单位：MPa表8混凝土其他参数表9钢筋设计强度及弹性模量3.10.3 其他3.11 安全系数(1)混凝土结构构件强度安全系数见表10。
表10混凝土结构构件强度安全系数表11钢筋混凝土结构构件强度安全系数(3)钢筋混凝土结构构件使用中不允许出现裂缝的抗裂安全系数(K f)，见表1 2表12钢筋混凝土结构构件抗裂安全系数K f表13建筑物稳定安全系数3.12 其他系数(1) 管节搬运、吊装等动力系数：K n= ________ :(2) 管体与管座之间的摩擦系数：f二 ________ 。
4设计一般原则4.1倒虹吸管设计除执行本大纲外，还应符合有关标准、规程和规范的规定。
4.2 倒虹吸管是引水建筑物，其工作情况及设计要求必须满足整个引水工程规划设计的要求。
4.3 鉴于温度荷载对管道应力影响较大，又难于准确计算，因此，在管道设计中，应采取适当的构造措施，尤其要注重隔温措施，一般尽量采用掩埋式或其它隔温结构，以减小温度荷载对管道应力的影响。
4.4 混凝土收缩的影响在设计上一般不进行计算，只提请施工部门采取措施，应控制均匀收缩在允许范围之内，并应尽量避免非均匀收缩。
4.5 地震力为特殊荷载，设计中一般可不考虑，应着重采取抗震结构及工程措施。
只有对7度以上地震区的大型倒虹吸管，且是露天铺设时，应按SDJ10-78的要求进行设计。
4.6 倒虹吸管主要是承受较大的内水压力荷载，因此，钢筋混凝土管道结构应按不允许开裂的要求进行设计。
4.7因混凝土具有易裂性，对混凝土水管，尤其是高压管，应从结构构造、布筋、施工等方面注重采取抗裂防渗措施。
4.8 在结构设计中，应充分考虑施工中(如用顶管法、盾构法施工，或管道通过河谷道路等)的一些特殊要求。
4.9 在寒冷地区，应按防冻要求设计，采取必要的防冻措施。
5布置要求与优化设计5.1 一般规定5.25.3 管道段5.3.1 _管道的断面形式及尺寸、根数、材料及支承结构选择 ___________________提示：一般应根据工程规模及工程的具体条件，经技术经济比较后确定。
5.3.2 管座形式选择提示：园形管座的形式有素土平基、弧形土基、刚性弧形管座、内园外城门型、梁式支承、两点式支承、中空式刚性弧形管座等多种。
管座形式对管道应力影响较大，应根据工程具体情况慎重选择，或经技术经济比较后确定。
5.3.3 镇墩布置(1) 管道转弯处应设置镇墩；(2) 镇墩在管道直段上的设置。
5.3.4 管节长度与伸缩沉陷缝5.3.5 专题设计6水力计算6.1 计算任务6.2 管道流速倒虹吸管内流速应根据允许水头损失值，经技术经济比较和管内不淤条件选定。
6.3水头损失计算6.4 管道过水能力的核算倒虹吸管内的水流为压力管流，故其管道内的过水能力按压力管流公式计算。
6.5 进出口水面衔接的验算7结构设计7.1荷载及其组合7.1.1 荷载7.1.1.1 基本荷载(1) 自重(包括管道隔温结构的自重)；(2) 满管水重；(3) 设计内水压力；(4) 外水压力；(5) 管道弯曲段水流的离心力；⑹土压力；(7) 地面荷载；(8) 支座反力；(9) 温度荷载；(10) 雪荷载。
7.1.1.2 特殊荷载(1) 校核内水压力；(2) 地震力。
7.1.2 荷载组合荷载组合一般应按表14〜16采用，但有时还要考虑其它可能的荷载及可能的最不利组合。
(1)管道横向计算的荷载组合，见表14。
表14管道横向计算的荷载组合表表15管道纵向计算的荷载组合(3) 镇墩计算的荷载组合，见表16。
表16镇墩计算的荷载组合注：表14〜16中，外水压力值应取各荷载组合中最不到状况的水位进行计7.2 管身内力计算7.2.1 设计一般规定7.2.2 横向计算7.2.2.1 圆形管计算原则提示：(1)横向计算：通常取1m长管段作为计算单元，按平面问题计算，当管壁厚度(6)一1 1 /与平均半径(r o)之比值r o 8时为薄壁管，反之为厚壁管。
(2)薄壁管为三次超静定结构，可按弹性中心法求解内力。
(3)厚壁管：在均匀内(外)水压力作用时，按惮性力学方法计算，对其它荷载引起的内力仍用结构力学的弹性中心法求解内力。
(4)横向截面内力计算，一般只计算在各种荷载作用下断面的顶、腰、底三个控制点的内力(M N)。
然后按最不利荷载组合作用下的内力(工M 2 N)，按偏心受拉(压)构件计算截面尺寸及钢筋用量，并验算其抗裂稳定性。
(5)在计算弯矩产生的应力时，应考虑横截面曲率的影响。
7.2.2.2 箱形管计算原则7.2.2.3 计算步骤及公式723 纵向计算7.3 镇墩结构设计7.3.1 设计一般要求7.3.1.2 镇墩结构计算内容(1) 抗滑与抗倾覆稳定性校核；(2) 结构强度验算；(3) 地基承载能力验算，必要时进行沉陷验算。
