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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，一般由上一级固定渠道所组成。
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」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300〜50°,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*;当L<(15〜20)H时，其流量按淹没宽顶堰流公式计算。
目录第一章槽身的水利设计及高程的确定 (3)1渡槽的水利计算 (3)1.1基本资料 (3)1.2确定槽身的基本尺寸及过水能力 (3)1.2.1渡槽的基本尺寸 (3)1.2.2槽身的过水能力及直段水深的确定 (4)1.2.3渐变段长度的确定 (5)1.2.4计算渡槽的总水头损失 (6)1.2.5进出口高程的确定 (7)第二章槽身的结构设计 (8)2.1槽身纵向内力计算及配筋计算 (8)2.1.1槽身尺寸的确定 (8)2.1.2槽身纵向外荷载及内力计算 (10)2.1.3渡槽纵向内力计算 (13)2.1.4正截面的配筋计算 (14)2.1.5槽身纵向抗裂验算 (16)2.1.6截面抗剪验算 (18)2.1.7挠度验算 (19)2．2槽身横向内力计算及配筋计算 (20)2.2.1设计水深时的内力计算： (21)2.2.2加大流量水深时的内力计算： (27)2.2．3人行道板的配筋： (29)2.2.4拉杆的配筋： (31)2.2.5槽身横向配筋计算： (32)2.2.6端肋的内力计算： (35)第三章排架的设计 (40)3.1排架布置 (40)3.2排架尺寸拟定 (40)3.2.1冲刷深度计算： (40)3.2.2排架尺寸拟定： (41)3.3排架的内力计算与配筋 (43)3.3.1荷载计算（13.1米） (43)3.3.2排架内力计算(13.1米排架) (45)3.3.3（13.1米高排架的配筋计算） (47)3.3.4（9米）排架内力与配筋计算 (60)3.3.5排架横梁配筋计算： (64)3.3.6立柱纵向配筋计算： (65)3.3.7排架吊装验算： (69)3.3.8柱顶牛腿计算： (71)第四章排架基础的结构计算 (72)4.1排架基础尺寸的拟定 (72)4.2排架基础底板厚度计算： (73)4.3基础底板内力计算： (75)4.4排架底板的配筋计算 (77)第五章渡槽的整体稳定性验算 (78)5.1槽身的整体稳定性验算 (78)5.2渡槽的抗滑稳定性验算 (79)5.3渡槽的抗倾覆稳定性验算 (80)5.4浅基础的基底压应力验算 (80)5.5渡槽基础沉降计算： (81)5.6边墩稳定性计算： (81)第六章细部结构 (82)6.1伸缩缝及止水 (82)6.2支座 (82)第一章槽身的水利设计及高程的确定1渡槽的水利计算1.1基本资料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。
水容重γw =A 、槽身纵向应力验算和纵向配筋计算2.50 t/m³ 1.00 t/m³3 结构计算1）断面几何特性求槽身截面重心轴Ⅰ—Ⅰ的位置和对重心轴和截面惯性矩I ，如下表 高等学校教材《水工钢筋混凝土结构学》（第二版） 水利电力出版社2 基本参数 （1） 渡槽资料 U 形 渡 槽 结 构 计 算1 参考资料《渡槽设计与电算程序》 宋森正 张启海主编 山东科学技术出版社 《水工钢筋混凝土结构》下册 华东水利学院 大连理工学院 西北农学院 水利电力出版社 （2） 工程材料（6） 砼容重γh = （3） 工程等别及安全系数（4） 渡槽槽身截面尺寸（见附图1） ④为外半径R1构成的半圆面积； ⑤为内半径R0构成的半圆面积； 槽身该部分实有面积为④-⑤。
1.05Kf×q 设=1.05Kf×q 校=（Kf×q 设）＜（Kf×q 校），故校核水深时为控制情况：M、σlmax 计算表计算跨度 L 0=9.70 m设计水深时为基本荷载组合， Kf=3） 槽身纵向应力及抗裂校核设计水深时 q 设=校核水深时为特殊荷载组合， Kf=17.519 t/m 19.598 t/m设计水深时 q 校=16.685 t/m 18.665 t/m人群荷载 ……………………………………………0.480 t/m槽壳自重…………………………………………………………总 计：5.897 t/m0.165 t/m面积A、重心轴的位置y1和y2、惯性矩I计算表11.783 t/m 2）求作用于槽身上的均布荷载q （取1米长槽身计算）人行便桥重（两侧均设置）……………………………设计水深时水重……………………………校核水深时水重……………………………9.803 t/m 0.340 t/m 横杆自重…………………………………………=∑⨯=i h A q γ1=⨯⨯⨯⨯=c D h b q h /102γ=⨯⨯⨯=2123h b q h γ=⨯+⨯=2)(214b b q q 人=⨯+⨯⨯=)2/(20025R D h q w πγ=⨯+⨯⨯=)2/(20036R D h q w πγ281ql M =ff l K R I My γσ<=2max式 中：——S'——S 6、S 7——1.40KM 设=1.4×196.237=275 t-m 1.35KM 校=1.35×219.525=296 t-m计算公式：1）求横杆的轴向力X1S 6、S 7、S l 计算表Z、Ag计算表B 、槽身横向内计算和横向配筋计算（见附图3） 设计水深时 K= 校核水深时 K=（KM 设）＜（KM 校），故钢筋面积由校核水深控制4） 纵向配筋计算 （按材料力学方法计算） （见附图2）截面中总拉力所需纵向钢筋面积受拉区面积对截面重心轴的面积矩Sl 由三块面积的面积矩组成；截面重心轴以下的（受拉区）圆弧段面积对重心轴的面积矩；槽底加厚部分⑥、⑦面积对重心的面积矩。
一、槽身纵向内力计算及配筋计算根据支承形式，跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同，槽身应力状态与计算方法也不同，对于梁式渡槽的槽身，跨宽比、跨高比一般都比较大，故可以按梁理论计算。
槽身纵向按正常过水高程计算（本渡槽设计水位高程取60cm）。
图1—1 槽身横断面型式（单位：mm）1、荷载计算根据设计拟定，渡槽的设计标准为5级，使用年限50年所以渡槽的安全级别Ⅲ级，则安全系数为γ=0.9（DL-T 5057 -2009规范），C30混凝土重度为γ=25kN/m3（根据水工混凝土结构设计规范DL-T 5057-2009：6.1.7条），正常运行期为持久状况，其设计状况系数为ψ=1.0，荷载分项系数为：永久荷载分项系数γG=1.05，可变荷载分项系数γQ =1.20（《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5057 -1997规范）），结构系数为γd=1.2（DL-T5057 -2009规范）。
纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重力（栏杆等小量集中荷载也换算为匀布的）、槽中水体的重力及人群荷载。
其中槽身自重、水重为永久荷载，而人群荷载为可变荷载。
（1）槽身自重：标准值：G1k =γψγ（V1+2V2+V3)=0.9×1×25×(0.15×2.3+0.7×0.25×2+1.4×0.2)=21.94（kN/m）设计值：G1=γG×g1k=1.05×21.94=23.04（kN/m）（a ）面板自重设计值：g 1=γG γ0ψγV 1=1.05×0.9×1×25×(0.15×2.3)=8.15（kN/m ） （b ）腹板自重设计值：g 2=γG γ0ψγ2V 2=1.05×0.9×1×25×(0.25×0.7)×2=8.27（kN/m ） （c ）底板自重设计值：g 3=γG γ0ψγV 3=1.05×0.9×1×25×(1.4×0.2)=6.62（kN/m ） （2）水重：标准值：G 2k =γ0ψγV 4=0.9×9.81×1×（0.6×0.9）=4.77（kN/m ）设计值：G 2=γG ×g 2k =1.05×4.77=5.01（kN/m ）（3）栏杆荷载：本设计采用大理石栏杆，大理石的容重γ1=28kN/m3，缘石采用C30 混凝土预制，C25混凝土重度为γ=25kN/m 3。
绪论一、渡槽的作用及发展渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物，是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一，除用于输送渠水进行农田灌溉、城镇生活用水、工业用水、跨流域调水外，还可供排洪和导流之用。
当挖方渠道与冲沟相交时，为排泄冲沟来水和泥沙，不使山洪及泥沙进入渠道，可在渠道上面修建排洪渡槽。
在流量较小的河流上修建闸、坝需用上下游围堰拦断河道时，可在基坑上面架设导流渡槽，使上游来水通过渡槽泄向下游。
渡槽在中国已有悠久的历史。
古代，人们凿木为槽用以引水，即为最古老的渡槽。
据《水经注疏》：长安城昆明“故渠又东而北屈，迳青门外，于穴水枝渠会。
渠上承穴水于章门西。
飞渠引水入城。
东为仓池，池在未央宫西。
”“飞渠”即为渡槽，建于西汉，距今约2000年。
又距《中国水利史稿》上册考证，《水经?沮水注》中所述的郑国渠“绝冶谷水”、“绝清水”中的“绝”就是指一种原始形态的渡槽。
则渡槽见诸历史记载者就比长安城的飞渠更早，这说明渡槽在中国已有2000年以上的历史。
20世纪50年代初期，我国新建渡槽多为木、石结构。
木渡槽因木材是宝贵且维修费用大、寿命不长，故除少数用做临时性引水外，已不再采用。
石拱渡槽是就地取材的建筑工程，由于石料的开采、加工和砌筑常为手工操作，需用大量劳力，但可节约水泥、钢材，且施工技术易为群众掌握，因而知道20世纪70 年代，在不少灌区的渡槽工程中石拱渡槽仍占有相当大的比重。
至于墩台结构，采用石料砌筑者就更为普遍。
20世纪50年代中后期，随着经济建设的发展，采用钢筋混凝土渡槽日渐增多，施工方法以现场浇筑为主。
1995年，黑龙江省首先采用了装配式渡槽，装配式渡槽较现场浇筑可节省大量木材和劳力、显着降低工程造价、加快施工进度，并便于施工管理和提高工程质量，因而到20世纪60年代初期以后，在许多省区逐渐得到推广，其中以广东省发展最为迅速。
广东省湛江地区除在建筑物型式及预制分块构件的造型等方面不断有所创新外，并在研究国外单向曲率壳槽的基础上，提出了U形薄壳槽身的结构型式及其计算方法。
目录设计基本资料____________________________________________________ - 2 -一．设计题目_________________________________________________________ - 2 -二．基本资料_________________________________________________________ - 2 -三．设计原则与要求___________________________________________________ - 3 -四．设计内容_________________________________________________________ - 3 -五．设计成果_________________________________________________________ - 3 -六．参考书___________________________________________________________ - 3 -设计说明书______________________________________________________ - 4 -一．渡槽总体布置________________________________________________ - 4 -1，槽身长度的确定_________________________________________________________ - 4 -2.上下游连接形式及其长度 __________________________________________________ - 4 -3．渡槽支撑形式___________________________________________________________ - 5 -4．渡槽基础的形式_________________________________________________________ - 5 -二．渡槽水力计算_____________________________________________________ - 6 -1.尺寸拟定 ________________________________________________________________ - 6 -2.水头损失 ________________________________________________________________ - 7 -三．槽身结构计算_____________________________________________________ - 8 -1. 槽身横向结构计算 _______________________________________________________ - 8 -2.槽身纵向结构计算 _______________________________________________________ - 11 -3.配筋计算 _______________________________________________________________ - 12 -四．槽身支撑排架与基础的布置________________________________________ - 14 -1.支撑排架 _______________________________________________________________ - 14 -2.基础 ___________________________________________________________________ - 15 -设计基本资料一．设计题目：钢筋混凝土渡槽xx灌区干渠上钢筋混凝土渡槽，矩形槽身设计，支撑排架和基础结构布置。
工程名称: 哈密市五堡镇五堡大桥渡槽工程设计阶段：施工阶段渡槽计算书计算：日期：2015.09.01哈密托实水利水电勘测设计有限责任公司2015.09.011 基本资料五堡大桥渡槽定为4级建筑物，设计流量Q设=1.2m³/s ，加大流量Qm=1.56m³/s。
，渡槽总长25.6m，进口与上游改建梯形现浇砼渠道连接，出口与下游改建矩形现浇砼渠道连接。
2 渡槽选型与布置2.1 结构型式选择梁式渡槽的槽身是直接搁置于槽墩或槽架之上的。
为适应温度变化及地基不均匀沉陷等原因而引起的变形，必须设置变形缝将槽身分为独立工作的若干节，并将槽身与进出口建筑物分开。
变形缝之间的每一节槽身沿纵向是两个支点所以既起输水作用又起纵向梁作用。
根据支点位置的不同，梁式渡槽有简支梁式双悬臂梁式和单悬臂梁式三种型式。
单悬臂梁式一般只在双悬臂梁式向简支梁式过渡或与进出口建筑物连接时使用。
简支梁式槽身施工吊装方便，接缝止水构造简单，但跨中弯矩较大，底板受拉对抗裂防渗不利。
简支梁式槽身常用的跨度为8-15m。
本设计采用简支梁式槽身，跨度取为12.8m。
梁式渡槽的槽身采用钢筋混凝土结构。
2.2 总体布置渡槽的位置选择是选定渡槽的中心线及槽身起止点的位置。
本设计的渡槽的中心线已选定。
具体选择时可以从以下几方面考虑：（1）槽址应尽量选在地质良好、地形有利和便于施工的地方，以便缩短槽身长度、减少工程量、降低墩架高度；（2）槽轴线最好成一直线，进口和出口避免急转弯，否则将恶化水流条件，影响正常输水；（3）跨越河流的渡槽，槽轴线应与河道水流方向尽量成正交，槽址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段，避免位于河流转弯处；2.3 结构布置根据渠系规划确定，选用钢筋混凝土简支梁式渡槽进行输水，槽身采用带拉杆的矩形槽，支承结构采用单排架型式，两立柱之间设横梁，基础采用整体板式基础支撑排架。
渡槽全长25.6m，采用等跨布置方案，一跨长度为12.8m。
