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几种大型渡槽设计要点张宁摘要：本文通过作者参与设计的几种大中型渡槽的介绍，对在渡槽结构设计中需要注意的关键性问题进行了较为详尽的阐述。
设计采用SAP84结构通用设计软件进行结构设计。
关键词：渡槽上部结构下部结构止水裂缝1.渡槽简介渡槽是渠系建筑物中应用最广泛的交叉建筑物之一，随着农业、工业及生活用水的不断增长的需要，渡槽的输水流量由过去的几个立方米每秒发展到上百个立方米每秒。
渡槽的结构型式主要有梁式、拱式、桁架式、斜拉式以及组合式等几大类。
下面就工程中设计的几种预应力混凝土渡槽的结构设计进行简要的阐述。
1. 引黄入晋水泉河渡槽山西省万家寨引黄入晋工程，是中国最大的引水工程之一。
一期工程中有沙峁东沟、沙峁西沟、水泉河及东小沟等四座渡槽设计，单槽流量48m3/s 。
渡槽于1995年～2000年间设计完成，其中最长的水泉河渡槽总长367.477m，最大跨度为25m的预应力混凝土槽身。
水泉河渡槽标准断面2.东深供水渡槽东深供水工程，全称东江——深圳供水工程，跨越中国广东省东莞市和深圳市境内，水源取自东江，是为香港供水的大型调水工程。
东深供水线中的输水渡槽主要有旗岭渡槽和樟洋渡槽。
渡槽设计流量达90m3/s。
，于2000年～2003年间设计完成。
东深供水渡槽3.银川市唐徕渠跨北塔湖大型渡槽唐徠渠跨北塔湖渡槽工程位于宁夏回族自治区银川市唐徕渠K75+500桩号处，是唐徕渠跨北塔湖景观河道的永久水工输水建筑物，计流量80m3/s，加大流量90m3/s。
由于渡槽流量较大，且渡槽处连通河的旅游通航及景观的需要，渡槽选择3跨简支双向预应力双矩形并联槽结构，单跨长度为21m。
横向过水面净宽为2x7.5m。
每跨墙身纵向2道侧墙和1道中墙为主受力结构，边墙腹板厚度为40cm，并在外侧设有肋板，中墙腹板厚度为45cm，中墙和边墙设1860级钢绞线作为渡槽纵向预应力筋。
为加快施工进度，渡槽边墙和中墙设计为预制吊装构件，吊装就位后再与底板和拉杆现浇成整体。
渠系建筑物工程施工方案一、渡槽工程1、墩台身施工⑴模板及支撑：待基础砼强度达到设计强度70％后，立墩身模板。
盖梁在墩柱强度达到设计的80%后进行。
墩身模板采用钢模板，两端用两块半圆形整体钢模板，中部采用组合钢模板。
下部与基础内预埋的角钢固定，施工时采用脚手架围护，以便于人员进行扎筋、立模等作业，脚手架四周设揽风绳，施工人员通过沿附脚手架上的爬梯上下作业。
盖梁施工采用无支架法施工，即在墩身施工至最后一节时，按需要高度在墩柱中间沿垂直于桥轴向预埋直径为130mm的PVC管以预留孔道。
施工时，PVC管内装满砂子，两端用胶带封缠，以免漏入灰浆，堵塞孔道的圆管。
墩身模板拆除后，穿入直径120mm的两端车丝的45号圆钢，每侧伸出墩柱1m，安装铁箱和楔块后，旋紧圆钢两端螺母，上置单层单片工字钢梁作为过载梁，墩柱两侧工字钢用拉杆拉紧，工字钢梁长度以满足盖梁施工要求为原则。
在工字钢梁槽钢工字钢上均匀布置长度3.0米的槽钢分配梁，间距50厘米，分配梁上布置方木，作为盖梁底模的支撑梁，然后上面铺设底模即可。
盖梁模板采用定型加工大块组合钢模板，螺栓连接加固。
⑵钢筋：墩身、台帽钢筋集中下料，统一弯制成形，现场绑扎，用竖式对焊机将主筋与预留墩柱钢筋或基础钢筋焊接，盖梁钢筋在底模上绑扎成形，钢筋与模板之间垫放砼垫块，以保证钢筋有足够的保护层。
⑶混凝土的灌注：砼集中拌制。
砼分层浇筑，插入式振捣器振捣。
灌注时采用串筒（铁皮卷制）使砼滑落而下，避免砼产生离析现象。
墩及盖梁拆模后，先用塑料薄膜覆盖，之后采用草袋覆盖、洒水养生。
二、箱涵施工本箱涵为钢筋砼薄壁结构。
每节箱涵计划分二期施工，按20m一段，砼最大一次浇筑量为10m3（箱底及箱壁）。
一期为底板、箱壁一次成型，二期箱顶板。
砼运输采用1T翻斗车运到现场，灰斗车二次倒运至入仓点，人工入仓、振捣。
模板以组合钢模为主，边角及异形配木模、螺杆对拉，架管支撑。
砼养护在拆模后立即进行，用草帘覆盖洒水，养护不少于14天。
第八章渠系建筑物答案一、填空题1。
渠系建筑物的类型较多,按其作用可以分为以下六类：控制建筑物、交叉建筑物、落差建筑物、泄水建筑物、冲沙和沉沙建筑物以及量水建筑物等。
2.渠道系统，一般由四级固定渠道所组成。
各自的作用不同，其中:干支渠为输水渠道,斗农渠为配水渠道。
3.渠道设计的任务，是在给定的设计流量之后,选择渠道的断面尺寸、确定渠道形状、结构以及渠道空间位置.4。
渠道的设计要求较多，如：①有足够的输水能力,以满足灌区的需要；②有足够的水位，以满足自流灌溉的要求；③有适宜的流速,以满足不冲不淤的需要；等等。
5.渠道纵断面设计，主要内容是确定六条线：即①地面高程线、②渠道纵坡、③最高水位线、④正常水位线、⑤最低水位线和⑥渠底线。
6。
有坝取水枢纽，是指河道水量较丰富、但水位较低、不能满足自流灌溉要求，或引水量较大，无坝引水不满足要求的情况.7。
无坝引水枢纽中，引水角一般为300～500，引水角越小,水流条件越平顺、冲刷越轻、渠首的布置也就越困难.8.渡槽，是指渠道跨越河、沟、渠、路或洼地时修建的过水桥,一般由槽身、支撑结构和基础及进出口建筑物部分组成。
9.渡槽的适用条件,一般是所跨越的河渠相对高差较大，河道的岸坡较陡，洪水流量较大的情况。
10.渡槽根据支撑结构的情况可分为：梁式渡槽及拱式渡槽两大类.11.梁式渡槽,根据其支承点位置的不同，可分为：简支梁式、双悬臂梁式和单悬臂梁式三种形式.12。
双悬臂式梁式渡槽，按照其悬臂的长度不同,可以分为等跨双悬臂式和等弯矩双悬臂式两种形式,其中等跨双悬臂式的跨中弯矩为零,底板受压，抗渗较为有利。
13。
拱式渡槽，根据主拱圈的结构形式（支撑结构特点），分为板拱式渡槽、肋拱式渡槽和双曲拱式渡槽。
14。
渡槽的水力计算方法是：当槽身长度L≥（15～20）（H为槽内水深），其流态属于明渠均匀流，流量公式为Q=A﹡C﹡Ri；当L＜(15~20）H时，其流量按淹没宽顶堰流公式计算。
第八章渠系建筑物设计（渡槽）渡槽设计步骤建议：一、了解任务书及原始资料（一）了解任务书中渡槽的设计内容、要求及时间安排（二）了解设计基本资料：基本资料是设计渡槽的基础，其内容主要包括：1、规划提出的任务、要求及数据，建筑物的设计标准。
2、地形资料：本次设计仅提供了万分之一地形图，供初步选线，在实际工程中可根据初拟线路测沟道的断面图。
3、地质资料：通过勘探了解槽址地质构造，地基土层的分布情况，测定地基土的物理力学指标及渗透性能。
4、水文气象资料：包括沟道洪水水位、流量，沟道冲刷线，气温风速等。
5、建筑材料调查：当地的砂、砾石、石料及砼骨料储量、质量以及外来材料的运输条件。
6、有关施工方面资料：交通线路与工地联系情况，动力及供水来源，工作人员的居住条件及施工场地，临时交通等。
二、渡槽线路选择（槽址拟定）本渡槽拟定初步线路时建议考虑以下几个问题：1、渡槽与上、下游渠道连接要平顺。
2、渡槽与沟道间的净空及槽长度。
3、上、下游渠道的填方高度。
4、地基土层分布。
5、节省的渠道长度（无渡槽方案的渠道绕线长度）。
6、考虑沟道过洪水及有无过车要求。
三、渡槽总体布置及型式选择1、按初定的渡槽线路，画出沟道的横断面图。
2、根据沟道断面和渠道的上、下游设计高程，要看了本渡槽的沟道开阔，沟道至渡槽底设计高程高度不大，可考虑采用梁式简支渡槽，矩形断面、整体浇注。
3、渡槽长度初步拟定。
（1）进出口处的填方高度不要过大，可考虑渡槽进、出门底部高程落在挖方上。
（2）初估渡槽的沿程损失（渡槽底坡初定为1/1000），初步根据渡槽的长度至少需要多少水头损失。
（3）进出口断面型式可选用扭曲面。
（4）进、出口渐变长度拟定。
Ld=C(B1–B2)B1 渠道水面宽（由灌区规划提供，可根据渡槽进、出口椿号在相应的干渠查各水力要素）。
B2 渡槽水面宽。
C：系数，进口取1.5~2.0,出口取C=2.5~3.0。
(5) 在平面上将渡槽与原渠道进行连接布置,看其合理性。
渡槽设计参考资料一、概述渡槽是渠道跨越河流、溪谷、洼地和道路的明流输水建筑物，是水利工程中应用最广的交叉建筑物之一。
渡槽由与渠道连接的进口段、出口段、槽身及下部支承结构等部分组成，进出口段的布置和设计、槽身的水力计算、进出口水流连接以及防冲、防渗等措施，可参考水工建筑物有关专著，本资料仅介绍渡槽槽身及下部支承结构的结构设计。
渡槽纵剖面示意图1—进口段；2—重力式槽台；3—槽身；4—刚架式支墩；5—基础；6—出口段；7—渠道；8—原地面线渡槽和一般桥梁相似，由上部结构（槽身）和下部结构（墩、台或刚架）组成。
确定渡槽的形式，应根据当地的地形、地质和施工、运行条件。
如在宽而浅的渠道上，当渡槽的过水流量比较大时，槽身可用钢筋混凝土建造，它可以支承在钢筋混凝土刚架上；如渡槽跨越峡谷，而峡谷两岸有比较坚硬的基岩时，槽身可以支承在拱上，拱可以用石料或混凝土建造；U形截面槽身具有过水时水力条件好及受力性能好等优点，但施工较为复杂。
钢筋混凝土渡槽可以是现场整体浇注的，也可以是预制装配式的，或者是装配整体式的，这要由当地具体条件和施工情况确定。
二、刚架式渡槽的布置下图为跨越天然洼地的渡槽，槽身部分及刚架下部与水接触，故有限制裂缝宽度的要求。
内力分析采用弹性方法，槽身结构如下图所示，布置时考虑了下列几个问题。
1.槽内正常水深为2.00m ，最高水深为 2.35m ，另加浪高0.1m ，水压高度最大为2.45m ，考虑采用悬臂式侧墙，取墙高为2.65m ，以备在最高水位时仍有0.2m 的安全超高。
2.槽底宽5.80m ，根据底板跨度可采用1.5~3.0m 的数值，故拟布置3~4根纵梁，若布置4根，底板为三跨连续板，跨度很小，而两端受到侧墙底部传来的负弯矩（316H γ-）很大，将使底板跨中亦受负弯矩，对结构配筋不利。
故确定布置3根纵梁，间距（中至中）3.00m 。
3.渡槽全长41.2m ，刚架间距即纵梁跨长，可取4~7m ，今拟用 6.2m ，纵梁为单跨简支梁，渡槽进口段与出口段两端各带有2m 的悬臂。
第八章渠系建筑物设计（渡槽）
渡槽设计步骤建议：
一、了解任务书及原始资料
（一）了解任务书中渡槽的设计内容、要求及时间安排
（二）了解设计基本资料：
基本资料是设计渡槽的基础，其内容主要包括：
1、规划提出的任务、要求及数据，建筑物的设计标准。
2、地形资料：本次设计仅提供了万分之一地形图，供初步选线，在实际工程中可根据初拟
线路测沟道的断面图。
3、地质资料：通过勘探了解槽址地质构造，地基土层的分布情况，测定地基土的物理力学
指标及渗透性能。
4、水文气象资料：包括沟道洪水水位、流量，沟道冲刷线，气温风速等。
5、建筑材料调查：当地的砂、砾石、石料及砼骨料储量、质量以及外来材料的运输条件。
6、有关施工方面资料：交通线路与工地联系情况，动力及供水来源，工作人员的居住条件
及施工场地，临时交通等。
二、渡槽线路选择（槽址拟定）
本渡槽拟定初步线路时建议考虑以下几个问题：
1、渡槽与上、下游渠道连接要平顺。
2、渡槽与沟道间的净空及槽长度。
3、上、下游渠道的填方高度。
4、地基土层分布。
5、节省的渠道长度（无渡槽方案的渠道绕线长度）。
6、考虑沟道过洪水及有无过车要求。
三、渡槽总体布置及型式选择
1、按初定的渡槽线路，画出沟道的横断面图。
2、根据沟道断面和渠道的上、下游设计高程，要看了本渡槽的沟道开阔，沟道至渡
槽底设计高程高度不大，可考虑采用梁式简支渡槽，矩形断面、整体浇注。
3、渡槽长度初步拟定。
（1）进出口处的填方高度不要过大，可考虑渡槽进、出门底部高程落在挖方上。
（2）初估渡槽的沿程损失（渡槽底坡初定为1/1000），初步根据渡槽的长度至少需要多少水头损失。
（3）进出口断面型式可选用扭曲面。
（4）进、出口渐变长度拟定。
Ld=C(B1–B2)
B1 渠道水面宽（由灌区规划提供，可根据渡槽进、出口椿号在相应的
干渠查各水力要素）。
B2 渡槽水面宽。
C：系数，进口取1.5~2.0,出口取C=2.5~3.0。
(5) 在平面上将渡槽与原渠道进行连接布置,看其合理性。
布置时要考虑进、
出口与渠道进行连接布置，看其合理性。
布置时要考虑进、出口与渠道的连接，
尽量直、顺、缓、畅。
四、渡槽水力计算
1、渡槽断面尺寸初步拟定：
（1）渡槽纵坡拟定：L一般在1/500~1/1500之间选取，这是一个技术经济比较
问题，应使其既能满足渠系规划允许的水头损失，又能降低工程造价。
（2） 槽身过水断面计算：当槽身长度L>15~20倍槽内水深时,按明渠均匀流计
算。
槽身宽深比（h
b ）不同槽身工程量不同，为使工程经济应有适宜深比，工程常用h
b =1.25~1.67。
槽身超高Δh =0.2~0.6M,也可由经验公式拟定。
矩形槽Δh =512
+h (cm) ２、水头损失计算
（１） 进口水面降落Ｚ
()g v g Q Z 222022-=σφω σ、ф为侧收缩和流速系数，可取０.9~0.95
)(21221o v v g
k z -+= V 1V o 为槽身及上游渠道流速
K 1扭曲面为0.1
二种公式都可计算一下,分析选取一个定值.
(2)槽身沿程损失
Z 1=I L
I L 分别为槽身底坡及长度。
（3）出口水面回升Z 2
z k k z 1
2211+-= 2.02=k Z z 3/12≈
(4)总水头损失计算ΔZ=Z + Z 1 + Z 2
3、 槽进、出口高程确定（图示及公式参见水工建筑物Ｐ350）。
4、分析计算结果的合理性。
五、结构型式拟定、下部支承布置
1、 根据本处渡槽的具体情况，上部采用矩形槽有拉杆的结构，拉杆间距1~2M ，采用
钢筋砼结构，砼可用200# ，钢筋采用2级钢筋。
渡槽采用简支梁，跨度可L=12~15M 。
2、 下部支承：由于高度不大，一般在5M 以下，因而可采用墩子，墩子型式可以实
心墩或空心墩，如采用实心墩可用浆砌石。
3、在沟道断面图上，画出渡槽的布置图，定出墩子的具体位置。
六、渡槽上部结构计算
（一） 设计步骤
1、 拟定渡过槽槽身各部尺寸厚度。
2、 确定结构计算简图（纵向、横向）。
3、 荷载计算与组合。
4、 内力分析。
5、 配筋计算。
6、 抗裂校核。
7、 分析所定尺寸是否安全合理，如果满足重复以上工作
（二） 纵向计算
1、 荷载计算与组合
（１） 作用荷载：槽身自重、水重、人荷。
（２） 荷载组合。
基本组合：自重+设计水重+人群荷载
附加组合：自重+满槽水重+人群荷载（满槽水深计算到垃杆中心线）。
（人群荷载可按0.15T/M ）
2、 结构计算简图：按梁的理论计算，根据支承情况可以是简支或双悬臂，
本渡槽简支梁计算。
3、 内力分析：画出一跨简支梁的弯矩图和切力图。
4、 正截面上配筋计算。
RW
bh km A o 20= 0211A --=∂ g w R R /∂=μ
R w (砼的弯曲抗压设计强度)；
K ：级别有关；μ<μmin 时按μ=0.2%配筋。
5、 斜截面强度验算：Q max =1/2gl
如0.3rhoRa>K Q max
0.07rhoRa>K Q max
则斜截面不需配抗剪钢筋(钢箍:斜筋)其计算参见建筑结构。
6、 抗裂计算
k R g I M w
≤=1压σ
)351(2⋅≤=可取拉r kf
rR g I M f σ 7、 刚度计算
500
38454max l EI gl f ≤= 一般满足不再进行计算。
（三） 横向计算
1`、结构简图
2、 荷载计算与组合 按满槽计算：
q 1侧墙底部静水压强rH
q 2底板上均布荷载q 2=r h t+rH
3、 内力计算
（1） 按结构力学法求出X (X 1δ11+Δ1p =0)
(2)也可直接用下述公式计算出拉杆轴向拉力。
ab
ad ad ad ab HI LI LH I L q HLI q I H q N 2325.05.02.032121+-+= N ：单位槽身拉杆轴向力；
N s ：拉杆间距为S 时一根拉杆的轴向拉力； Lad 侧墙截面惯性矩；
Lab 底板截面惯性矩。
Lad=12
3ad
δ 侧墙厚:ad δ Lab=123ab δ
底板厚:ab δ N s =N.S
(3)求出X 后可求出ab 、ad 杆各截面的M 、N 、Q 。
（4）画出内力图
4、 侧墙配筋计算及抗裂校核。
（1） 侧墙配筋：按受弯构件计算。
a 、 侧墙底内侧配筋：1－１、２－２截面。
b 、 侧墙外侧配筋：最大正变矩处。
（２） 侧墙抗校核：1－１、２－２截面。
５、底板配筋及抗裂校核
(1) 底板配筋
a 、 底板外壁配筋（背水面）
按偏心受拉构件计算（底板中部）。
b 、 底板内壁配筋（迎水面）3－３，４－４截面。
(2)抗裂校核
a 、 迎水面３－３截面处；
b 、 背水面（底板中部）。
６、拉杆计算
（１）内力分析
a 、21'2'121L q M a
b = 21'2'12
1L q Q ab = 2'12
12111'
'12)(3)23(a q l a l a l l M ab -+-= 2'1312
111'1''2)()2(2a q l a l a l l a q Q ab
-+-=
'''ab
ab ab M M M +=
c 、 还需计算Ｘ＝０.5LM
(2)配筋计算。
2、横杆配筋计算。
a 、 顶面配筋计算：按偏心受拉构件计算；
b 、 底面配筋计算：按偏心受拉构件计算；
c 、 斜截面上强度验算：
KQ max < 0.07rhoRa 时不需配筋。
d 、顶面抗裂。
七、渡槽下部结构。
