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《河南水利与南水北调》2012年第10期工程设计1.概述南水北调中线沙河渡槽工程全长9.05km ，包含梁式渡槽、箱基渡槽、落地槽3种结构型式，其中梁式渡槽长1710m 。
沙河梁式渡槽单跨跨度为30m ，槽身采用U 型薄壁结构，下部支撑结构为空心墩，基础采用桩基。
沙河梁式渡槽采用双线四槽布置型式，每条线路布置一排槽墩，每排槽墩支撑两排槽片。
每个槽墩承受重量包含两榀槽片自重以及相应槽内水重，最大承重53964kN ，承受如此大重量的空心墩台，在国内水利工程建设领域十分罕见。
因此，选择合理的空心墩结构分析方法，对渡槽的结构安全十分关键。
2.空心墩结构分析方法2.1结构尺寸及计算工况沙河梁式渡槽下部支撑结构为空心墩，基础采用桩基。
空心墩墩帽长22.4m ，宽5.6m ，高2m ；墩身长22m ，宽5.6m ，两端头为半径2.8m 的半圆，墩高5~12m ，墩壁厚1m ，中间设三道1m 厚隔板；墩底承台长23.2m ，宽7.6m ，高3m 。
每个墩台下顺槽向设2排灌注桩，每排桩数5根，共10根。
空心墩混凝土强度等级为C30，灌注桩混凝土强度等级为C25。
空心墩主要结构尺寸见图1。
空心墩承受荷载包括槽重、槽内水重、自重、风荷载等，经分析，确定以下两种工况作为典型工况进行结构分析。
工况1：运行期，槽内设计水深，有风。
工况2：下游落闸，槽内满水，无风。
2.2传统力学分析法空心墩由墩帽、墩身、承台三部分组成，结构分析过程中，将这三部分根据各自受力特点分别进行简化计算，求出各部分的结构内力或应力。
2.2.1墩帽空心墩的墩帽，属周边支撑的厚板，计算中可将墩帽简化成支撑在墩壁上的双向板。
墩帽承受的荷载主要是支座部位的压力，支座压力经垫石扩散传递后，可以看成作用在墩帽上的均布荷载。
墩帽的实际支撑型式介于固定与简支之间，计算中分别按板四边固定和四边简支两种型式计算板中和支座部位的弯矩。
根据以上分析，将墩帽简化成四边支撑承受均布荷载的双向板，按《建筑结构静力计算手册》中板的内力计算表格计算墩帽各部位的弯矩。
大型三向预应力矩形渡槽施工严重质量问题的检查、整改和预防摘要：在我国乃至世界水利工程建设史上，大型三向预应力矩形渡槽施工案例较少，而在南水北调工程建设中有一部分大型三向预应力矩形渡槽，矩形渡槽施工质量的好坏直接影响整个工程的成败。
而出现部分严重质量问题后，根本无法整改，只能返工，这将造成巨大经济损失和严重不良影响。
关键词：质量问题检查整改预防1 概述南水北调三向预应力渡槽按照双线双槽布置，跨径布置为30m，槽体采用简支预应力开口箱梁截面形式，单槽顶部全宽15m，底部全宽15.1m，单槽净宽13.0m，两槽间内壁间距5.0m，两槽之间加盖人行道板。
双线渡槽全宽顶宽33m，底宽33.5m。
槽身箱梁净宽13.0m，底板在跨中厚0.70m，支座断面厚1.15m，梁高在跨中为8.48m，支座断面为8.93m。
腹板厚度在跨中断面由顶部的0.7m向底部的0.9m渐变，在支座断面渡槽全高范围内均为0.9m 厚。
渡槽腹板顶部沿纵向每2.5m设置一根0.3×0.5m拉杆，在槽体端部设置1.0×0.5m拉杆兼顾检修通道的功能。
槽身箱梁按三向预应力设计，预应力材料均采用Φs15.2高强低松弛钢绞线，在同一断面上，两侧腹板内每隔40cm分别布置一束竖向钢绞线，在底板上缘和下缘每隔40cm分别布置一束横向钢绞线。
槽身纵向预应力在底板上均匀布置27束直线钢绞线，在两侧腹板内各布置3束曲线钢绞线和2束直线钢绞线。
钢绞线均采用单端张拉。
槽体混凝土采用C50W6F150。
顺水流向槽体与槽体间采用扣压式橡胶止水连接。
单个槽体分为底板和边墙两次浇筑。
2 三向预应力渡槽施工严重质量问题的检查、整改和预防2.1 槽体部分钢筋被割除1）检查：在钢筋安装和预应力安装过程中，检查是否有钢筋被割除现象。
在混凝土浇筑前仔细排查是否有钢筋割除现象。
按照设计，预应力与钢筋有冲突时需调整钢筋已避免与预应力筋冲突，而个别工人往往会采用割除钢筋的违规做法。
南水北调预应力渡槽施工技术摘要：南水北调工程，是为了将南方的淡水资源，运输到北方，解决北方缺水的问题，这是世界上最大的跨流域调水工程。
由于所跨流域路线比较长，地貌复杂多变，渡槽结构需要跨山越海，难度很大。
在实际的设计以及操作的实施中，出现了很多的问题，但是，为了北方人民的生活，优化水资源的配置，本文具体研究了渡槽预应力施工工艺，为解决南水北调工程中的难题做出一份努力。
关键词：南水北调工程；矩形渡槽；预应力；施工工艺；引言：现在的情况是南水北调工程中线的施工设计以及施工工作全面展开，此项工作能否完成，完成的结局怎样，与大型渡槽的顺利施工以及运行有着很大的关联。
由于施工工作的需要，技术的发展也已经日渐成熟，在本项工作中，主要的克服的难题就是大流量、大跨度、大断面、高强度、预应力结构的大型渡槽结构型式将如何适应所处环境条件多变性、受力的复杂性。
本文将在以下内容中为大家展示。
南水北调预应力渡槽施工技术的研究背景以及意义1.1 南水北调工程的研究背景南水北调工程的流经地区很多，路线很长，覆盖面非常广。
南起于河南省南阳市淅川县汉江丹江口水库陶岔渠首闸，途径长江、淮河流域，在郑州以西孤柏嘴处横穿黄河流域，最后自流到达北京、天津等地区。
工程沿线规划复杂，地域地貌多变，所需的人力物力以及施工技术都非以往的工程所能比。
在沿线有许多的渡槽，大小不等，其中属于大型渡槽的就有几十座。
由于分配到每个渡槽的水头紧张，输水量需量大，因而设计的渡槽结构都相对比较庞大，甚至不少渡槽的水深超过5rn，水面宽度也大于25m。
庞大的断面结构以及渡槽内承载的水流必将产生巨大的自重和水荷载，并且由于渡槽结构属于类似于桥梁的架空输水建筑物，输送渠道水流跨越河渠、道路、山林、谷口等地，在承受自然灾害或人为造成的震动、地质变化、地形移动等不稳定因素时存在缺陷，所以在遇到地震、火山爆发等不良自然地质状况或人类行为引起地面震动时很容易受到破坏产生裂缝，可能会造成巨大的生命财产损失。
沙河渡槽后张法三向预应力施工技术与质量控制摘要：三向预应力渡槽工程施工技术复杂、施工质量控制难度大。
本文通过鄂北调水工程沙河渡槽三向预应力施工经验总结，从施工要求、施工准备、施工程序、施工工艺等方面分析了后张法三向预应力施工关键技术与质量控制要点，明确指出在后张法三向预应力施工中，制定科学的张拉顺序是保证施工质量的关键，在预应力张拉施工中必须严格按规范要求，采用张拉力和伸长量两个指标同时对张拉施工过程进行控制，并以张拉力控制为主，才能有效控制张拉施工质量，减少有效预应力损失，保证结构的可靠性与耐久性。
关键词：沙河渡槽；后张法；三向预应力；施工技术；质量控制1.工程概况湖北省鄂北调水工程沙河渡槽位于枣阳市环城方湾至孙井村，桩号桩号121+800～123+180，总长1.38km，其中槽身段长1350m，每跨长30m，共45跨。
槽身横断面为矩型槽，横断面尺寸：内轮廓5.8m×4.6m（净宽×净高），外轮廓8.0m×6.7～6.2m，空槽重量约1115t。
槽身设计为简支型式，三向预应力钢筋现浇混凝土结构，混凝土设计指标为C50W8F150。
预应力采用后张法施工，渡槽纵纵向、横向采用钢绞线，竖向采用精轧预应力钢筋。
槽身相连端部分别设计55cm后浇带，预留空间用于两端预应力张拉施工，预应力张拉施工完成后进行二期混凝土浇筑。
单榀槽纵向预应力钢绞线共32孔，两端张拉；其中26孔为直线筋（6孔为12Φs15.2，8孔为10Φs15.2，4孔为6Φs15.2，底板8孔为4Φs15.2，6孔为曲线筋为12Φs15.2）；除底板8孔4Φs15.2为扁锚外，其它均为圆形锚具。
横向预应力钢绞线共39孔，采用圆形锚具，单端张拉；其中26孔为直线筋（均为5Φs15.2，13孔为曲线筋（中间底肋11孔、端部底肋2孔均为10Φs15.2）。
在侧墙竖向共布置146孔（2x73孔，其中侧肋外侧2x13孔）ΦPs32预应力螺纹钢筋，单端张拉。
第29卷第3期2008年6月华 北 水 利 水 电 学 院 学 报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No 13Jun .2008收稿日期3作者简介张建华(—),女,河北滦县人,助教,硕士,主要从事薄壁结构稳定性方面的研究文章编号:1002-5634(2008)03-0021-04沙河预应力矩形渡槽施工运行过程受力分析张建华1,杨志超2(1.华北水利水电学院,河南郑州450011;2.河南省河务局,河南郑州450003)摘 要:采用有限元方法对沙河大型预应力矩形渡槽施工、运行过程进行受力分析,给出了施工、运行过程中不同断面几个特殊点的应力变化曲线,讨论了最大拉、压应力出现的部位,并对几个特殊的应力变化曲线进行比较后知,沙河渡槽的强度在施工、运行过程中是绝对安全可靠的.关键词:大型预应力矩形渡槽;施工、运行过程;应力变化图;安全可靠中图分类号:T V672+.3 文献标识码:A1 工程简介沙河渡槽单跨跨长30.00m ,渡槽与支墩的连接方式为简支,槽身采用矩形单隔墙形式,设计流量320m 3/s,设计水深 6.58m;加大流量380m 3/s,加大水深7.28m.正常运用期,2联4槽同时输水.矩形预应力单隔墙槽身为4槽输水,2槽1联的简支矩形槽结构,每槽净宽7.00m ,总宽17.80m ,净高7.90m ,侧墙厚0.60m,底板厚0.40m.跨径30.00m,纵向每2.45m 设底肋,相应位置设侧肋,肋宽0.50m ,底肋净高1.30m ,侧肋净高0.40～1.00m.顶部设横杆,横杆宽0.50m ,高0.50m.侧墙和中隔墙兼做纵梁,高9.60m ,中隔墙厚1.00m.2 槽身施工技术沙河渡槽主要受力构件采用预应力钢筋混凝土结构,混凝土标号C50.根据施加预应力前的应力计算结果,沙河渡槽纵向配48×7<j 15.2,其中2边梁分别布置12束,中梁布置24束;环向钢绞线配置为7<j15.2/m ,构造钢筋保护层厚度3.40c m [1].结合沙河渡槽的结构形式特点,矩形槽端面、侧壁板和底板分别设计有纵横肋,肋间间隔比较小,从理论分析和试验结果考虑,在沙河渡槽的施工过程中,建议不采用造槽机来施工,而采用最简单的搭脚手架支模板的施工方法,虽然工程量大,但是施工简单易行.为了加快施工进度,采用由两边同时施工的方法.沙河渡槽施工运行过程简要叙述如下:支模板→浇注混凝土→拆模板→纵向预应力钢绞线第1次张拉(0.1σco m )→纵向预应力钢绞线第2次张拉(0.5σcom )→纵向预应力钢绞线第3次张拉(1.0σco m )→环向预应力钢绞线的第1次张拉(0.1σco m )→环向预应力钢绞线的第2次张拉(0.5σco m )→环向预应力钢绞线的第3次张拉(1.0σco m )→通水运行—地震+风荷载[2].在对称荷载作用下,对施工过程进行分析计算时选取了右侧的一槽,特殊点的位置如图1所示;在非对称荷载作用下,选取的是应力较大的一侧.图1 特殊点位置图3 跨中几个特殊点的应力变化曲线图2为渡槽跨中几个特殊点在施工、运行过程中的应力变化曲线图.:2008-01-0:1979. 图2 沙河渡槽施工、运行过程中纵向跨中几个特殊点的应力变化曲线由图2可知:沙河渡槽在混凝土达到设计强度的80%时,开始拆模,渡槽开始承受自重,此时渡槽的最大压应力值为1.29MPa,出现在侧壁板顶外侧,如图2(d)所示;渡槽的最大拉应力值为0.57MPa,出现在槽底外侧,如图2(a)所示;为了保证渡槽结构施工及运行安全,将分批分序张拉纵向预应力钢绞线,当纵向预应力钢绞线张拉完毕时,渡槽的最大压应力值达到2.55MPa,出现在槽底外侧,如图2(a)所示;渡槽最大拉应力值为0.15MPa,出现在中隔板顶,如图()所示;待纵向预应力张拉完毕后再张拉环向预应力钢绞线,张拉完毕时,渡槽的最大压应力值达到5M,出现在槽底外侧,如图2(a)所示.渡槽不存在拉应力;在通水运行过程中,随着水位的上升,渡槽槽底压应力的值逐渐减少,当渡槽的水位达到设计值时,渡槽槽底的最大压应力值达到2.50MPa,出现在槽底的外侧如图2 (a)所示;由图2(c)曲线还可以看出,随着渡槽水位的上升槽顶压应力值在增大,当水位达到设计值时该点的压应力值为2.01MPa,出现在侧壁板外侧;风载和地震荷载施加以后,渡槽的最大压应力值达到2.51MPa,出现在槽底外侧.4 L/4断面几个特殊点应力变化曲线 图3为渡槽L/4断面几个特殊点在施工运行过程中的应力变化曲线图. 图3 沙河渡槽施工、运行过程中L断面底板几个特殊点的应力变化曲线22 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 2008年6月2e2.8Pa /4由图3看出:沙河渡槽在全部自重荷载施加完毕以后,此时L/4断面渡槽的最大压应力值为0.71MPa,出现在中隔板顶,如图3(e)所示,渡槽的最大拉应力值为0.51MPa,出现在槽底外侧,如图3(a)所示;为了保证渡槽结构施工及运行安全,将分批分序张拉纵向预应力钢绞线,张拉完时,渡槽的最大压应力值达到2.28MPa,出现在底板左角点,如图3(b)所示,渡槽最大拉应力值为0.20MPa,出现在中隔板顶如图3(e)所示;待纵向预应力张拉完毕后再张拉环向预应力钢绞线,完毕时,渡槽的最大压应力值达到2.52MPa,出现在底板左角点,如图3(b)所示,渡槽的最大拉应力值达到1.32MPa,出现在中隔板顶,如图3(e)所示;在通水运行过程中,当渡槽的水位达到设计值时,渡槽槽底的最大压应力值达到2.73MPa,出现在槽底的内侧,如图3(a)所示;由图3(d),(e)的曲线还可以看出,随着渡槽水位的上升,槽顶拉应力值在减小,当水位达到设计值时槽顶外侧的压应力值为0.54MPa;风载和地震荷载施加以后,渡槽最大压应力值达到2.73MPa,出现在槽底内侧,如图3(a)所示;渡槽最大拉应力值达到0.54MPa,出现在侧壁板顶外侧,如图3 (d)所示.5 L/8断面几个特殊点应力变化曲线 图4为沙河渡槽L/8断面几个特殊点在施工、运行过程中的应力变化曲线.由图4看出:渡槽在全部自重荷载施加完毕后, L/8断面渡槽的最大压应力值为0.17MPa,出现在中隔板顶,如图4(e)所示,渡槽的最大拉应力值为0.36MPa,出现在槽底外侧,如图4(a)所示;为了保证渡槽结构施工及运行安全,将分批分序张拉纵向预应力钢绞线,张拉完毕时,渡槽的最大压应力值达到2.46MPa,出现在底板左角点,如图4(b)所示,渡槽最大拉应力值为0.32MPa,出现在中隔板顶,如图4(e)所示;待纵向预应力张拉完毕后再张拉环向预应力钢绞线,张拉完毕时,渡槽的最大压应力值达到2.54MPa,出现在底板左角点,如图4(b)所示,渡槽的最大拉应力值达到0.73MPa,出现在侧壁板顶外侧,如图4(d)所示;在通水运行过程中,当渡槽的水位达到设计值时,渡槽槽底的最大压应力值达到2.07MPa,出现在槽底的左角点,如图4(b)所示;由图4(d),(e)曲线还可以看出,随着水位的上升槽顶压应力值在增大,当水位达到设计值时槽顶外侧的压应力值为M;风载和地震荷载施加后,渡槽的最大压应力值达到M,出现在槽底的左角点,如图4(a)所示,渡槽的最大拉应力值达到0.13MPa,出现在中隔板顶,如图4(e)所示. 图4 沙河渡槽施工、运行过程中L/8断面几个特殊点的应力变化曲线6 应力变化曲线的比较 比较图2—4的应力变化曲线知:跨中应力变化曲线是下降(受压)趋势;渡槽在施加预应力过程中槽底各点的应力变化曲线是下降(由受拉转变为受压)趋势,而槽顶各点的应力变化曲线是上升(由受压转变为受拉)趋势;渡槽在载水运行过程中槽底各点的应力变化曲线是上升(压应力变小)趋势,而槽顶各点的应力变化曲线是下降(由受拉转变为受32第29卷第3期张建华等: 沙河预应力矩形渡槽施工运行过程受力分析 0.27Pa2.08Pa压)趋势;还可以看出,跨中断面的应力值要比其他断面上相应的应力值大;跨中、L/4、L/8处3个断面的应力曲线的变化依次趋于平缓;全部预应力施加完毕以后,渡槽的最大压应力值达到2.58MPa,出现在跨中槽底,如图2(a)所示;在渡槽载水运行过程中,其最大压应力值达到2.73MPa,最大拉应力值为0.54MPa;渡槽与水接触的部位满足抗裂设计要求,说明其有足够强度,结构安全可靠.参 考 文 献[1]中华人民共和国水利部.SL/T191-96水工混凝土结构设计规范[S].北京:水利水电出版社,1997.[2]中华人民共和国.S L94-96水利水电预应力施工规范[S].北京:中国水利水电出版社,1997.[3]陶学康.无粘结预应力混凝土设计与施工[M].北京:地震出版社,1993.[4]天津大学,同济大学,东南大学.混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.[5]冯大斌,栾贵臣.后张法预应力混凝土施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.Stre ss Ana lysis of Sha he L a rge2sca le P re str essRectan gular F lum e dur i n g the C on str uct i on an d O pera t i ona l Processe sZHANG Jian2hua1,Y ANG Zhi2chao2(1.North China Institute of Wa ter Conservancy and Hydroelectri c Po wer,Zheng zhou450011,Chi na;2.Y e llo w R iver Henan Bureau,Yell o w R i ve r Conse rvancy Co mm issi on,Zhengzhou450003,China)Ab stra ct:The fi n ite element m ethod is ad op ted t o the stre ss ana l ysis of constructi on and operati onal p rocesses i n the Shahe large2scale pre stress rec tangular flu m e,it is provided t hat,the va ria ti on stresse s charts of pa rticularity points in diversity section duri ng the construc2 ti on and o pe ra ti onal processe s,the positions of the m axi mam pull and press stre sse s are discussed,and co mpa ring with s eve ral spec ial stress variati on curve s,t he result is got that,Shahe flu me is abs o l ute l y safe and re liabl e in the strength.Key wor d s:l a rge2scale p re stress rec tangula r flu m e;t he constructi on and ope ra ti onal p roce sses;the va ri a tion stresses charts;safe and re2 liable(上接第11页)Pr oble m of W a ter2r educ i ng C hange of Henan Pr ov i n ce and It s C oun term e a suresZHA NG Zhan2ping,J IA Ping(North China I nstitute of W ater Conserv ancy and Hydr oelectric Po wer,Zhengzhou450011,China)Ab stra ct:Wa ter2reducing change is a p revalent pheno m en on.I n order t o understand the status of wa ter re s ource of Henan p rovince,its problem of wa ter2reduc i ng change is discussed ba sed on t he data of recent years.It is conc l uded that inc reasing consu mp ti on,poll u2 ti on,wa ste,war m i ng up of the cli m ate,e tc,are m ain rea s ons for the wate r2reducing change of Henan province.And the settlement of this p roblem wou l d be dependent on s o m e effecti ve counter m easure s such as the rati onal us e of wa t e r res ources in the South2t o2North W ate r Transfer P r o j ec t,po lluti on control,adjusting the wate r p ri ce,energe tically dev e l oping ca tchment and ecol ogical engi neering,and s o on.Key wor ds:Henan p rovi nce;water2reduc ing change;countermeasure42 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 2008年6月。
