渡槽水力计算书

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 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()()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。

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。

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。

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：0.859AR m X==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 mX ==111662110.87375.2/0.013C R m sn =⨯=⨯=流量：3m 7.2575.216.1Q 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()()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'013940464733f l 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。

渡槽水力计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本设计资料1．依据规范及参考书目：武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）中国水利水电出版社《灌区建筑物的水力计算与结构计算》（熊启钧编著）2．计算参数：计算目标: 已知槽身比降及水深，求槽宽及水头损失。

渡槽断面型式: 矩形渡槽。

进口渐变段型式: 扭曲面；出口渐变段型式: 扭曲面。

设计流量Q = 20.000 m3/s槽内水深h = 2.800m；槽身比降i = 1/1050洞身长度L = 200.000m 糙率n = 0.0140上游渠道水深h1 = 3.200m；下游渠道水深h2 = 3.200m上游渠道流速v1 = 0.659m/s；下游渠道流速v2 = 0.659m/s上游渠道底部高程▽1 = 100.000m三、计算过程1．断面尺寸计算槽身宽度需采用试算法求得。

假定槽身宽度B = 3.201m，流量计算过程如下：断面面积：A = B×h = 3.201×2.800 = 8.963 m2渠道湿周：X = B+h×2 = 3.201+2.800*2 = 8.801 m水力半径：R = A/X = 8.963/8.801 = 1.018m谢才系数： C = 1/n×R1/6 (曼宁公式)代入上式： C = 1/0.0140×1.0181/6 = 71.646计算流量：Q' = A×C×(R×i)0.5= 8.963×71.646×(1.018×0.00095)0.5 = 19.998 m3/sQ'=19.998m3/s与设计流量Q=20.000m3/s近似，渡槽宽度B=3.201m即为所求。

2．进口水头损失（水面降落）计算洞身流速：v = Q/A = 20.000/8.963 = 2.231 m/s进口渐变段型式为扭曲面，取进口水头损失ξ1 = 0.10 进口水头损失（水面降落）计算公式为：z1= (1+ξ1)×(v2-v12)/2/g= (1+0.10)×(2.2312-0.6592)/2/9.81 = 0.255 m 3．出口水面回升（恢复落差）计算出口渐变段型式为扭曲面，取进口水头损失ξ2 = 0.30 出口水面回升（恢复落差）计算公式为：z2 = (1-ξ2)×(v2-v22)/2/g= (1-0.30)×(2.2312-0.6592)/2/9.81 = 0.162 m 4．总水头损失（上下游总水面降落）及各部位高程计算总水头损失（上下游总水面降落）值为：z = z1 + i×L - z2= 0.255 + 0.0009524×200.00 - 0.162 = 0.283 m 上游渠道水位为：▽2 = ▽1+h1 = 100.000+3.200 = 103.200m 槽身进口水位为：▽3 = ▽2-z1 = 103.200-0.255 = 102.945m槽身进口底部高程为：▽4 = ▽3-h = 102.945-2.800 = 100.145m槽身出口水位为：▽5 = ▽3-i×L = 102.945-1/1050×200.00 = 102.755m 槽身出口底部高程为：▽6 = ▽5-h = 102.755-2.800 = 99.955m出口渐变段末端(下游渠道)水位为：▽7 = ▽2-z = 103.200-0.283 = 102.917m出口渐变段末端(下游渠道)底部高程为：▽8 = ▽7-h2 = 102.917-3.200 = 99.717m。

1、上游渠道水深h 0计算1.1 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 0矩形渡槽水力计算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（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 ］=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=1445.996.2 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上有渠底高程1445.99i=0.01下有渠底高程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。

槽底高程=1444.52m。

陡槽水力计算———参考《中小型水库设计》中册
以下进行水面曲线计算:
(一) 渐变槽计算
2
由公式Э
因Э1+iL与Э2+h f很相近，说明假设的 h2= 1.652米是合适的。

(二) 陡槽计算
4 陡槽流速及掺气水深
当陡槽中流速大于允许不冲流速时陡槽应采取以下措施：
（1）采用较高的混凝土衬砌；
（2）减缓陡槽坡度；
（3）当流量较小时，可采用人工加糙的措施。

(三) 消能计算
1 求第一共轭水深 h、和第二共轭水深 h＂
取陡槽末端水深为第一共轭水深 h、=0.585则ξ、=h、/h k=0.34由公式计算出第二共轭水深 h＂= 3.78h＂/hk= 2.21≤5故适用当h＂＞h b(为下游渠道水深)说明在陡槽末端不会立即产生水跃，需要设置消力池。

2 消力池深度 d的计算
下游渠道水深 (m) h b= 2.00
消力池深度(m)d=σh＂-h b= 2.16
3 消力池长度 L k的计算
因陡槽末端与消力池连接，故可取消力池长度等于水跃长度。

水跃长度的计算：
对于梯形断面渠床，单宽流量可按渠底及水面的平均宽度计算，即
q=Q/b+mh=
B1、B2为水跃前后两断面的水面宽度。

B1=b+2mh、=9.17
B2=b+2mh＂=15.57
水跃长度 L n=5h＂(1+4((B2-B1)/B1)^0.5)=82.11米
故消力池长度取为Lk=82米。

渡槽设计部分计算书渡槽设计任务书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=，校核⽔深为。

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 m2栏杆重 m25)使⽤要求：槽⾝横向计算迎⽔⾯裂缝宽度允许值[W smax]=,[W Lmax]=。

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，槽⾝底坡i=1 1000，取该渡槽槽壁糟率n=，设底宽b=，①按设计⽔深h=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=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 mX ==111662110.87375.2/0.013C R m sn =?=?=流量：3m 7.2575.216.1Q 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()()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=）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=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。