【精品】渠道、倒虹吸结构、配筋计算

Q A 2gz2 0.509 2.27 19.6 0.491 2 7.17m3 / s
1 = =0.509 0.716 2.36 0.78
水力分析与计算
故倒虹吸管型式、尺寸及布设满足 设计过流能力要求。
小结、布置任务
小结：
1. 流量计算公式中各物理量理解、确定 2. 局部损失系数理解、确定
水力分析与计算
倒虹吸管过流能力校核
案例：
某水库干渠工程与河流相交。由于洪水位过高，拟建倒虹吸管 。其设计基本数据如下： 设计流量Q=7.17 m3/s；倒虹吸进口前设 拦污栅，管段有两弯段转角，第一、第二弯段转角均为30°急转弯 管；上下游渠道断面相同，底宽b=2.4m，边坡系数m=1.5，糙率 n=0.025，设计流量时水深h0=2.1m，进口渐变段末端底宽为4.5m ，拟设计双排管，管径1.7m，试校核渠道过流能力。
2
v Q / A 7.17 / 2 / 2.27 1.58m / s
1.582 z 2 0.716 2.36 0.78 0.491m 19.6
倒虹吸管过流能力校核
案例计算：
（2）流量系数计算 （3）流量计算

1 2 gLi A2 A2 A2 i A2 C 2 R A2 1 A2 i i i i 2
水力分析与计算
倒虹吸管过流能力校核
案例分析：
1.流量计算公式
Q A 2g z2
A 2 2 gL A 2 A2 v2 i z2 i 2 1 2 A Ci Ri Ai A2 2 g i
2'
水力分析与计算
倒虹吸管过流能力校核举例
主 讲 人： 王勤香

渠道倒虹吸结构配筋计算一、渠道渠道是人工或自然形成的贯通地面的通道，用于引水、排水或运输等目的。

渠道有不同的类型，包括排水渠、引水渠、运河、水渠等。

在工程建设中，渠道的设计和施工需要考虑多方面的因素，如水流速度、渠道尺寸、渠道材料等。

渠道的设计需要根据具体的使用目的和地理条件来确定。

例如，排水渠的设计需要考虑排水量、排水速度和排水区域等因素。

引水渠的设计需要考虑输水量、输水速度和输水距离等因素。

运河的设计需要考虑航道尺寸、船舶通行能力和水深等因素。

渠道的施工过程包括挖掘渠道、铺设渠道材料和修整渠道等步骤。

挖掘渠道时需要考虑地质条件和土壤稳定性，并采取相应的支护措施，以防止土壤塌方。

铺设渠道材料时需要根据设计要求选择合适的材料，如混凝土、砖石、土工膜等，并采取正确的施工方法，如浇筑、砌筑或铺设等。

修整渠道时需要保证渠道的平整度和水流的顺畅性，通过清理杂物和修补渠道面等方式实现。

渠道的维护和管理是确保渠道正常运行的重要环节。

维护包括定期清理渠道、修复渠道破损和保养渠道设施等工作。

管理包括监测渠道运行状况、预防渠道问题和处理渠道事故等工作。

二、倒虹吸结构倒虹吸结构是一种利用大气压力差实现液体上升的装置。

它由一个管道和一个倒置的U形玻璃管组成。

倒虹吸结构的工作原理是利用上部管道中的液体形成真空，从而使下部管道中的液体被吸入上部管道。

这个现象是由于上部管道中液体的下降速度较快，产生的压力较低，而下部管道中液体的上升速度较慢，产生的压力较高。

这种压力差使得下部管道中的液体被吸入上部管道中。

倒虹吸结构的应用范围很广泛。

在日常生活中，它常被用作饮水机、自动饮水器、喷泉等设备中的水泵。

在工程建设中，倒虹吸结构可以用于提升水位、输送液体、排放气体等。

此外，倒虹吸结构还可以用于科学实验、教学演示和科普宣传等。

在工程建设中，配筋是指计算和确定钢筋的数量、尺寸和布置位置。

配筋计算是一个重要的设计环节，它直接影响结构的强度、刚度和稳定性。

娃娃河渠道倒虹吸工程塔吊基础验算及施工方案一、工程概况南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首至沙河南段工程南阳段三标的娃娃河渠道倒虹吸工程，位于南阳市卧龙区七里园乡武庄西200m处。

倒虹吸为4孔现浇混凝土管，2孔一联，单孔尺寸：690×690cm，管身段共7节，其中水平段管身1节，进出口斜坡及圆弧段共6节。

娃娃河交叉断面以上汇流面积9.12km2。

渠道倒虹吸进口渐变段起点桩号TS 102+671，出口渐变段末端终点桩号TS 102+926，总长度255m，其中进口渐变段48m、进口闸室段16m、倒虹吸管身段长108m、出口闸室段23m、出口渐变段60m。

渠道倒虹吸设计流量340m3/s，加大流量410m3/s；进口处设计水位141.453m，加大水位142.183m；出口处设计水位141.283m，加大水位142.013m。

娃娃河按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，50年一遇洪峰流量205m3/s，相应水位137.35m；200年一遇洪峰流量285m3/s，相应水位137.71m。

工程区地震基本烈度VII度。

娃娃河渠道倒虹吸主要工程量有：土石方开挖174401m3，土方回填112617m3，混凝土浇筑38375m3，钢筋制安3280.6t。

二、塔吊概况本工程主体结构施工时共设塔吊1台，采用河南克瑞集团起重机有限公司生产的QTZ63型塔吊，该塔吊独立式起升高度为39米，附着式起升高度达140米，工作臂长50米，可在直径100m范围内一次性满足施工要求。

最大起重量5吨，额定起重力矩为63吨米，广泛适用于高层民用、工业建筑，大跨度工业厂房、水利工程的施工。

三、塔吊的使用与管理塔吊安装及拆除均应由具有安装及拆除专项质资的专业队伍负责施工。

塔机吊物时，起升、回转可同时进行，变幅应单独进行，每次变幅后应对变幅部位进行检查；作业完毕后，起重臂应转到顺风方向，并松开回转制动器。

塔吊除做好保护接零外，还应做好重复接地（兼防雷接地），电阻不大于10欧姆。

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工程 科 技 ｆ｛ ｛
姬栋 字 ｌ ｄ ．

（、 １ 湖南城 建职业技 术学院土木工程 系， 南 湘潭 湖 ４ １０ ２ 郑州大学土木工程 学院， 南 郑州 １１ １ 、 河 ４００） ５０ ２
摘 要： 本文为养鸡 场倒虹吸工程提供 了设计方案， 并采用通用有限元 计算软件对该结构进行 了计算分析 ， 计算结果进一步验证了设计方案的
－
２６ ５－
合理性与安全性 ， 为工程设计提供 了可靠的依据。 关键词 ： 倒虹吸管： 设计方案 ； 有限元 ； 分析路径。 １工程设计 ３ 结果分析 ３ ３变形分析。倒虹吸管在施工、 运营过程中 养鸡场倒虹吸工程贵州省贵阳市郊花溪区， ３ 分析路 为了对该倒虹吸结构的立 ． １ 径。 力和 中间断面径向、轴向 位移的分布规律如下所述 ： 在 原为花中电力提灌输水建筑物 ， 松柏山水库建成 变形分布有一 精 楚的认识， 从模型中 倒虹吸管的 工况 ｌ ， 下 倒虹吸管中间断面的最大径向位移为 后， 区改为自 该灌 流灌溉。 经过工程设计， 该倒虹吸 中间断面开始， 每隔 ２ ｍ选取 １ ． ５ 个关键点， 沿着水 ０ １ｍ ， ５ ８ ｍ 最大轴向位移为 ０ ０ ｎｎ ． ４ｕ ￣在工况 ２ １ 下。 管采用钢筋混凝土现浇管结构 ， 管内径 １ ｍ， ． 壁厚 流方向在例虹吸管内表面确定了 ３ 】 条计算路径。 路 倒虹吸管中间断面的最大径向位移为 １ ３ｒｍ， ． １ 最 ３ ａ Ｏ５ ， ． ｍ 混凝土强度等级为 Ｃ ｏ 倒虹吸管ｉ汁流量 径 １倒虹吸管底； １ ２ｏ 殳 ， 路径 ２倒虹吸管腰； ． 路径 ３倒虹 大轴向位移为 ０ １ｍ ， ． ７ ｍｏ在工况 １ 倒虹吸管中 ２ 下， １６ ／ 流速 １ｍ／， ０３４ ２ ｍ３ｓ ， ３ ｓ糙率 ／ 。倒虹吸管最小水 吸管 顶。 １ 同断面的最大径ｆ位移为 １ ３ ｍ ， 句 ５ ２ ｍ 最大轴商位移 头 ２． ， ６ ｍ 设计水头 ２ ｍ 倒虹吸管全长 ３ ￣ ｍ， ８ ９， ３ ７ 接 ３ ２应力分析。通过有限元分析， 得到了倒虹 为 ０ １ｍ ｏ ３ ２ ｍ 并且， 吸管的 在ｆ 虹 黜 ， 其径向 位 头为平接套管， 紫铜片止水， 沥青油毡及水泥砂浆 吸在施工、 运营过程中各个路径关键 上的环向应 移为负值， 即向内位移， 在倒虹吸管的管底处， 其径 嗣 ｅ 填缝。 力和轴向应力的分布规律。在工况 １ 路径 １ 下。 上 向位移为正值 ， 即向外位移 ， 也就是说倒虹吸管发 ２ 结构计算 的最大环向应力为 ０ ０ ａ ３ ２ＭＰ ，最大轴向应力为 生了整体的向下位移， 这主要是由于结构的自重所 ２１ 模型参数。 ０２ Ｍ ａ ０ ４ Ｐｏ路径 ２ 上的最大环 向应力为 一 ４ ７ 引起的基础沉降。倒虹吸管的轴向位移较小 ， ｏ ０ 远小 强度等级为 Ｃ ０弹 ２， 墨－ ５ Ｇ ａ 泊松比 ＭＰ ， － ． Ｐ， － ２ ａ最大轴向应力为 ０ ３ ａ ． ３ＭＰ ｏ路径 ３ ０ 上的最大 ｊ 向位 移。 “＝Ｏ１７， ．６ 容重 ＝２ Ｎ ｍ， ４ｋ ／￣ 垫层的混凝土强 环 向 应 力 为 ０５１ＭＰ 。最 大 轴 向 应 力 为 ０ ８ ／ ａ ７ ．９ ０ ４结 论 度等级为 Ｃ ５弹性 量 ２ Ｐ ， １， ２ ａ Ｇ 泊松比 ｎ 。 Ｍ ａ ＝ 田 ｏ在 工况 ２下，路径 ｌ 的最大 向应力为 上 综Ｅ 所述 ， 钢筋强度等级为Ⅱ级，弹性模量 ：２０Ｇ ａ泊 ０ ３ ａ最大轴向应力为 ０ ７ ａ ０ Ｐ ， ５ １ＭＰ ， ． ５ＭＰ ｏ路径 ２上 安全合理的， ０ 倒虹吸管的环向 应力和轴向应力值都 松比 ： ． 。 ０ ８ 倒虹吸工程基础为 ２ 重粘 ， 材料压 的最大环向应力为 ０ ３ ａ ． ３ＭＰ ，最太轴向应力为 较小， ８ 通过配筋可以达到设｝要求。 ｒ 缩模量 一２ Ｍ ａ泊松比 ： ００ 。 ４ Ｐ， ＝ ３ ｎ １ ８ 路 径 ３上 的 最 大 环 向应 力 为 １９ ｌ４ ＭＰ０ ．１ ０ 参考文 献 ２ 单 ＇ 元选取及 ２ 模型尺寸。 倒虹吸工 ＿ 和 ＭＰ ， 大轴 向应力 为 ０１５ＭＰｏ在 工况 ３ ， 程基 础 ａ最 ． ａ ５ 下 路 ｆ ＵＦ ９ － ６ 工混 凝 土结 构设计 规 范陴 北 京 ： １Ｓ １１９． １ － 水 钢筋混凝士管模型采用 ８ 等参块体单 ， 节点 元 每个 径 １ 上的最大环向应力为 ０ ８ ａ ． ７ＭＰ ，最大轴向应 中国水 ｄ ａ ｔ￣１９． ５ 水电 ｑｇ． ９ ６ ｉ ，． 节点具有 ３ 个平动自由度， 该单元常应用于分析实 力 为 ０ ９ ａ 路 径 ２上 的 最 大 环 向 应 力 为 【 李广信． ． ２ ＭＰ。 ０ ２ 】 高等土力学啡 北京 ： 清华大学出版社 ， ００ ． ０ ７ ａ最大轴向应力为 ０ ３ ａ ． ２ＭＰ ， ８ ． ２ＭＰ ｏ路径 ３上 ２ ５ １ － ７ＭＰ ，最大轴向应力为 网王勖成， 】 邵敲 有限单元法基本原理和数值方法 时， 主要模拟了倒虹吸管的水平段， 该管段承受的 的最大环 向应力为 １ １ ａ 水头最大。模型的尺寸为沿例虹吸管方向取 ４ Ｉ Ｑ Ｐ ｏ 前 面的分析可以看出， 顶 的 ０Ｉ． Ｔ １３Ｍ ａ 从 ７ 管 环向应 （ 第二版Ｘ 京： Ｍ ｂ 清华大学出 版社， ９ １ Ｚ ９ 横河向取 ３ ｌ ２ｎ， 竖直方向取 ３ ０‰ 模型的陡以范围 力最大， 管腰次之， 管底的环向应力最小。倒虹吸管 【 李惠英 ， ４ ］ 田丈铎， 阎海新例 虹吸管 北京： 中国 是４ ｏｍ× ２ｍ× ０ｍ。 ３ ３ 的轴向 应力都铳，， ｊ但管顶的轴向 、 应力略大于管要 水利 水电 出版社 ．ｏ ６ ２ｏ 作者 简介 ： 栋 宇（９ １）男 ， ， 南濮 阳 姬 １８ 一 ， 汉 河 ２ 计 况。养坶 虹吸管 水平Ｅ ，水 和管底的轴向 ． 旺 ３ 剩 嘬 ｊ 、 应力。并且， 倒虹吸管中间断面第一 头 ２． ， ６ ｍ 设计水头 ２ ｍ， ８ ９ 结构分析主要考虑了 ３ 种 捌 】 的最大 值出现在管 顶处 ， 这主要 是 管顶处 的 人， 讲师， 博士研究生， 主要从事工程结构数值仿真 计算工况日工况 ｌ倒虹吸管 自重（ ： ， 施工工况）工况 刚度较， ； ｊ 喝致 的。 倒虹吸管中间断面的第三捌 ］ 研 究工作 。 ２结构自 ＋ ， 重 最小水头 ２ ８ （ ６ ｍ 运营工况） ； ３ 基本上都为压应力， 工况 ， 这主要是由于倒虹吸管的自重 结构自 ＋ 重 设计水 ２ ｍ 运营工况） 头 ９（ 。 引起的。

L底板支座(1000×900）配筋计算 项 目 1.材料性能参数： 混凝土等级 热轧钢筋级别 相对界限受压区计算高度 混凝土轴心抗压强度设计值 混凝土轴心抗拉强度设计值 混凝土轴心抗拉强度标准值 混凝土弹性模量 钢筋抗拉强度设计值 钢筋抗压强度设计值 钢筋弹性模量 钢筋与混凝土的弹性模量比 2.荷载及截面特性参数： 承载力安全系数 截面的弯矩设计值 按荷载标准值计算的弯矩值 截面的剪力设计值 计算长度 截面的宽 截面的高 跨高比 混凝土的保护层厚度 受拉钢筋合力作用点至受拉区边缘的距离 受压钢筋合力作用点至受压区边缘的距离 截面的有效高度h0 3.正截面配筋计算： 最小配筋率 截面抵抗矩系数 相对受压区计算高度 判断是否满足 （1）.按照单筋配筋 受拉钢筋截面面积 最小配筋截面面积 计算配筋 实际配筋 4.斜截面配筋计算： （1）截面尺寸验算 有效高度与宽度比 截面抗剪能力 判断是否满足 （2）抗剪能力验算 公式(或符号) xb fc ft ftk Ec fy fy′ Es aE=Es/Ec K M Mk V l0 b h l0/h c a a′ h0＝h-a rmin as=K*M/(fc*bh0 ) x＝1-sqrt(1-2as) x≤0.85xb As=fcxbh0/fy As=rminbh0 As As
2
As′ As
a rte=As/Ate ssk=Mk/(0.87h0As) assk/Es(30+c+0.07d/rte) wmax≤wlim=0.3 l/400 Bs=(0.025+0.28aEr)Ecbh0 B=0.65Bs f=5/48Msl0 /B f≤l/400
2 3
N/mm mm mm N·mm N·mm mm 2 2
176.6 0.167 满足 24.625 6.435E+14 4.183E+14 15.63 满足

（a）进口设消力池；
（b）进口设斜坡段
倒虹吸管水力计算
——倒虹吸管水力计算的任务
倒虹吸管为压力流，其流量按有压管流公式进行计算。倒虹吸管 水力计算是在渠系规划和总体布置的基础上进行，其上下游渠道的水 力要素、上游渠底高程及允许水头损失均为已知。
水力计算的主要任务是： 确定管道的横断面尺寸与管数； 水头损失计算、过流能力校核； 下游渠底高程的确定； 进出口的水面衔接计算。
式中 Hd—下游渠底高程（m）； Hu—上游渠底高程（m）； hu—上游渠道水深（m）； hd—下游渠道水深（m）； hw—总水头损失（m）。
04
进出口水面衔接计算
通过加大流量时，进口水面可能壅高，验算进口的壅水高度是否超过 挡水墙顶和上游堤顶，有无一定的超高值。若有，应通过计算，加大挡水 墙顶及上游堤顶的高度，增加超高值。
3.横断面尺寸的确定
倒虹吸管横断面尺寸主要取决于管内流速的大小，管内流速应根据
技术经济比较和管内不淤条件确定，管内的最大流速由允许水头损失控
制，最小流速按挟沙流速确定。工程实践表明，倒虹吸管通过设计流量
时，管内流速一般为1.5～3.0m/s。有压管流挟沙流速可按下式计算：
Vnp
[w0 6
4
4Qnp
在实际工程中，倒虹吸管的水力计算主要包括以下几种情况： ➢ 根据需要通过的流量和允许的水头损失，确定管道的断面形状和尺寸； ➢ 由允许的水头损失和初拟的断面尺寸，校核能否通过规定的流量；
➢ 由需要通过的流量及拟定的管内 流速，校核水头损失是否超过允 许值。
倒虹吸管水力计算
——倒虹吸管水力计算的方法
为了避免在管内产生水跃，可根据倒虹吸管总水头损失的大小，采 用不同的进口结构型式。

渠道倒虹吸混凝土施工设计倒虹吸施工是水利工程中的重要部分，在倒虹吸工程中混凝土浇筑有很大的工程量。

混凝土的浇筑施工的好坏与否，对于如何确保施工质量，如何减小或杜绝渠道渗漏的发生，保证渠道安全，有着极为重要影响。

所以，要进行科学合理的施工组织和施工优化设计，施工过程中要提高施工技术，加强施工监督与控制，确保水利工程的质量。

标签：渠道；倒虹吸；混凝土；施工设计1、工程概况某渠道工程，设计渠道与高速公路交叉建筑物为三孔一联箱形钢筋砼结构倒虹吸。

2、施工工艺依据设计伸缩缝分缝，每节管身长度14m。

经过方案比选，管身砼分两期施工，即底板为一期浇筑块，侧墙和顶板为二期浇筑块施工。

一期砼采用定型钢模板，二期采用液压钢模台车进行施工。

砼均采用移动门架式布料机入仓。

3、施工程序测量放线→垫层砼浇筑→底板钢筋安装→底板模板安装及砼浇筑→侧墙、顶板钢筋安装→侧墙、顶板台车就位及砼浇筑。

4、施工方法4.1 移动门架式布料机就位地基处理结束后，根据建筑物中线布设布料机的轨道并进行门机架组装。

移动门架式布料机两支腿间距31m，其宽度可满足倒虹吸结构尺寸、外模的安拆、模板的支撑及施工架的安设空间。

在门架水平横梁上安装80cm宽输送皮带，有效利用宽度40—50cm，运转速度0.8m/s，输料长度10—15m。

扣除行走移动等各种时耗，按照2/3有效时间计算，布料强度可达70m3/h以上。

根据不同浇筑部位，在水平皮带两侧设置多个卸料口，由卸料口把砼送入缓降串筒，再由串筒把砼拌合物卸至需浇筑的位置，能够充分满足砼入仓速度要求。

布料机平行于总干渠轴线位移，可满足不同部位的砼浇筑要求。

4.2 垫层砼浇筑基础面验收合格后，进行垫层砼浇筑，垫层砼由砼拌和站集中拌和，8m3砼罐车运输，砼罐车直接溜放料入仓，人工平仓，平面板振动器振捣。

垫层砼浇筑完毕并达到3天龄期后，进行钢筋、模板、预埋件、止水等安装。

4.3 钢筋制安钢筋在加工厂统一制作，制作完成后运输至现场进行安装，钢筋制安严格按照规范要求进行。

渠道钢筋配筋计算公式渠道钢筋是指用于加固混凝土渠道的钢筋，其配筋计算是混凝土结构设计中的重要环节。

正确的配筋计算可以保证渠道结构的安全性和稳定性，对于工程的施工和使用具有重要意义。

在进行渠道钢筋配筋计算时，需要根据渠道的尺寸、荷载和混凝土强度等参数，应用相应的公式进行计算。

下面将介绍渠道钢筋配筋计算的一般步骤和常用公式。

1. 渠道尺寸和荷载参数的确定。

在进行渠道钢筋配筋计算之前，首先需要确定渠道的尺寸和荷载参数。

渠道的尺寸包括宽度、高度和长度等，荷载参数包括静载荷、动载荷和温度荷载等。

这些参数的确定将为后续的配筋计算提供基础数据。

2. 渠道受力分析。

渠道在使用过程中会受到各种荷载的作用，因此需要对渠道的受力情况进行分析。

在受力分析中，需要考虑渠道的弯曲、剪切和压力等受力情况，以确定渠道的受力状态和受力位置。

3. 钢筋配筋计算。

根据渠道的受力情况和混凝土的强度等参数，可以进行钢筋配筋计算。

常用的渠道钢筋配筋计算公式包括以下几种：渠道受弯钢筋面积计算公式。

As = M / (0.87 fy h)。

其中，As为钢筋面积，M为弯矩，fy为钢筋的抗拉强度，h为截面高度。

渠道受剪钢筋面积计算公式。

Asv = V / (0.87 fy d)。

其中，Asv为钢筋面积，V为剪力，fy为钢筋的抗拉强度，d为截面的有效高度。

渠道受压钢筋面积计算公式。

Asc = N / (0.87 fy b)。

其中，Asc为钢筋面积，N为轴力，fy为钢筋的抗拉强度，b为截面的宽度。

4. 钢筋布置和间距计算。

在确定了钢筋的面积后，还需要进行钢筋的布置和间距计算。

根据渠道的受力情况和钢筋的受力性能，可以确定钢筋的布置方式和间距尺寸，以确保钢筋能够有效地发挥作用。

5. 验算和调整。

完成钢筋配筋计算后，还需要对计算结果进行验算和调整。

通过验算，可以验证配筋计算的合理性和准确性，如果计算结果不符合要求，还需要对钢筋的布置和面积进行调整，直到满足设计要求为止。

进口段包括进水口、闸门、启闭台、拦污栅、通气管及渐变段，对于1～ 3级倒虹吸管，进口前的渠道一侧应设泄洪闸（或溢流堰）。多泥沙渠道， 尚应设沉沙及冲沙设施。
进口渐变段长度可取上游渠道设计水深的3～5倍。
倒虹吸管出常设置消力池（可结合渐变
段布置），用以调整出口水流的流 速分布，池长一般为渠道设计水深 的3~4倍，低于下游渠底的池深（cm）
镇墩为重力式结构，靠自重维持 其稳定。对于结构计算，主要应 验算基础承载力和验算抗滑、抗 倾覆的稳定性。
镇墩除验算基础应力外，对墩身 亦应选择危险断面验算其最大及 最小应力。
29 | 倒虹吸管
谢谢大家！
当渠道与河流或道路相交，且渠道水位与河水位或路面接近同一标高， 不能采用渡槽、涵洞等 。
倒虹吸管与渡槽相比，具有工程量少、施工方便、节约劳力及材料、造 价低等优点；其缺点是水头损失大，维修管理不便。
斜管式
10 | 倒虹吸管
倒虹吸管进出口布置应满足水力条件良好、运用可靠以及稳定、防渗、防 冲、防淤等要求。
图 镇墩与管端的连接 (a)刚性连接；(b)柔性连接
白水寨压力钢管镇墩
19 | I倒虹吸管
倒虹吸管的水力计算
倒虹吸管的水力计算是根据已定的渠道流量、流速、进口渠底高程，在 水头损失许可范围内选定合理的管径，并进行出口渠底高程和进出口水 面衔接计算等。
当通过设计流量时，管内流速通常为1.5~3.0m/s，最大可达4m/s。
13 | I倒虹吸管
为适应地基不均匀沉降而引起的弯曲变形和由于温度降低和混凝土凝固 而引起的纵向收缩变形，管道应设置永久性伸缩缝，缝间设止水。
缝的间距，土基上宜取15~20m；岩基上可取10~15m。露天管取小值， 完工时及时填土的埋置管可取大值。

计算书项目名称：xxx小水电站工程设计阶段：施工图计算内容：xxx渠道配筋计算核定：日期：审查：日期：校核：日期：计算：日期：目录1 计算总说明1.1计算目的1.2 计算条件及依据1.3 参数资料1.4 计算方法及计算原则2 计算成果3 计算过程3.1倒虹吸管配筋计算3.2渠道配筋计算4 附件、附表1、计算总说明1.1 计算目的本计算为xxx 公司xxx 小水电站工程施工图阶段的计算，主要的计算目的是北电站渠道、倒虹吸配筋计算，通过内力计算，确定其配筋情况。

1.2 计算条件及依据(1)《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997） （2）《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008） （3）《水利水电工程PC-1500程序集》 （4）《涵洞》（中国水利水电出版社）（5）《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203-97） 1.3 参数资料混凝土强度等级为C25，填土内摩擦 02=ϕ，填土天然容重31/19m KN =γ，填土浮容重3/11m KN ='γ，钢筋混凝土容重32/42m KN =γ，C25混凝土弹性模量26/1080.2m t E ⨯=，地基弹性抗力系数3/1920001m KN K =，侧墙弹性抗力系数3/502m KN K =，水容重33/9.81m KN =γ。

结构重要性系数： 1.00=γ；设计状况系数： 1.0=ϕ荷载作用分项系数：K 根据《水工建筑物荷载设计规范》选用。

1.4 计算方法及计算原则对于倒虹吸： （1）完建期考虑顶板承受垂直土压力、顶板自重，底板承受浮托力、底板自重，侧墙承受外水压力、侧向土压力。

（2）正常运行工况考虑顶板承受垂直土压力、顶板自重，底板承受浮托力、底板自重、水重，侧墙承受外水压力、侧向土压力、内水压力。

（3）抗震工况考虑顶板承受垂直土压力、顶板自重，底板承受浮托力、底板自重、水重，侧墙承受外水压力、侧向土压力、内水压力、地震荷载。

旧寨倒虹吸计算书、基本资料设计流量： 2.35 m3/s加大流量： 2.94 m 3/s进口渠底高程：1488.137m进口渠宽： 2.0m进口渠道设计水深:1.31m加大流量水深：1.56m出口渠底高程：1487.220m进口渠道设计水深:1.43m加大流量水深：1.70m进出口渠道形式：矩形进口管中心高程：1487.385m出口管中心高程：1486.69m管径DN ：1.6m二、设计采用的主要技术规范及书籍1、《灌溉与排水工程设计规范》GB50288 —99；2、《水电站压力钢管设计规范》SL284 —20033、《混凝土结构设计规范》SL/T191 —96；4、《水工建筑物抗震设计规范》DL5073 —1997；5、《小型水电站机电设计手册-金属结构》；。

6、《水力计算手册》7、《倒虹吸管》三、进口段1、渐变段尺寸确定L=C(B 1-B2)或L=C 1h；C取 1.5～2.5；C1取3～5：h 上游渠道水深；经计算取L=4m ；2、进口沉沙池尺寸确定(1) 拟定池内水深H;H=h+TT=(1/3～1/4)h；T 为进口渠底至沉沙池底的高差；0.8m；(2) 沉沙池宽 BB=Q/(Hv) ；v 池内平均流速0.25～0.5m/s；经计算取B=3.5m；(3) 沉沙池长L'L'≥( 4~5) h经计算取L =8m；(4) 通气孔通气孔最小断面面积按下式计算：KQ1265C △PA 为通气管最小断面面积m2；Q 为通气管进风量，近似取钢管内流量，m3/s； C 为通气管流量系数；如采用通气阀， C 取0.5；无阀的通气管， C 取0.7；△P 为钢管内外允许压力差，其值不大于0.1N/mm2；K 为安全系数，采用K=2.8。

经计算A=0.0294 m2；计算管内径为0.194m ，采用D273（δ =6mm的）螺旋钢管。

四、出口段倒虹吸管出口消力池，池长L 及池深T，按经验公式：L=（3~4）hT≥0.5D0+δ +0.3经计算取L =6m，T=1.2m。

1、基本资料洞顶填土高度 4.3m回填土容重19.1kN/m3顶板厚度0.4m底板厚度0.5m侧墙厚度0.4m砼容重25kN/m32、计算依据（1）、《水工建筑物荷载设计规范》 DL 5077-1997；（2）、《水工混凝土结构设计规范》 SL191-2008；（3）、《涵洞》取水输水建筑物丛书 P130；3、荷载计算取单宽1m计算永久荷载标准值作用于顶板的垂直均布荷载总和q 2计算考虑最不利情况，洞内无水，则作用于顶板的荷载为顶板自重及洞上填土重（1）顶板自重0.4*25=10kN/m（2）洞上填土重计算(5-3)(5-1）式中：q t2—洞顶垂直土压力强度标准值，kN/m；H d —洞顶以上填土高度，m；γ—洞顶填土重度，kN/m3；K g —垂直土压力系数，根据填土种类及比值Hd/B由表5-2查取；K s —垂直土压力系数，根据地基刚度及比值Hd/B1由表5-1查取；B 1—洞身总宽，m；B 0—洞顶处槽宽，m；因H d /Bc=4.3/16.9=0.254查表5-2得Kg=1KgγH dB 0(m)B 1(m)q t2H d /B 1q t2洞顶垂直土压力计算表11022)(B B B Hk q dg t +=γdt H Ks q γ=2119.14.312.6 3.8177.23 1.1382.13按公式5-3计算的垂直土压力强度标准值大于按式5-1计算值，则土压力强度为82.13kN/m（3）作用于底板底面垂直均布荷载总和q 1计算作用于底板底面垂直均布荷载总和q 1为地基反力与洞内水重之和，因地基反力按均匀分布考虑，底板自重及洞内水重均与其产生的地基反力相抵消，计算地基反力时只考虑顶板及侧墙重。

侧墙厚(m)侧墙高(m)侧墙重(kN)L(m)化为q 侧墙(kN/m)q 1(kN/m)0.43603.815.79107.92（4）水平土压力计算采用《砼重力坝设计规范》B.2作用于底板均布荷载计算表)245(tan 2ss s h r P ϕ-=土土P s—土压力强度(kN/m))h s—填土高度(m)φs—填土的内摩擦角水平土压力计算表γ土hs上hs下фs(°)45°-φ/2tan(45°-φ/2)P顶土P下土19.10 4.308.2026.00320.6232.0761.15永久荷载设计值(1)顶板自重 1.05*10=10.50kN/m(2)顶板填土自重 1.05*82.13=86.24kN/m(3)底板底面均布荷载 1.05*107.92=113.32kN/m(4)土压力设计值 1.2*32.07=38.48kN/m（侧墙上）1.2*57.8=73.38kN/m（侧墙下）四、内力计算底板均布q 1顶板均布q 2侧墙上 q 3 侧墙下 q 4加腋尺寸113.3296.7438.4873.380.25半板跨长 L 1墙跨长 L 2底板厚 d 1顶板厚 d 21.73.450.50.40.4注：下表数据随本表数据改变而改变;荷载指向涵内为正; 尺寸单位为 m ; 荷载单位为 kN 及 kN/m .结点D C杆端DBBD BA AB AC CA劲度 K 0.0060.0060.0060.003分配系数μ0.4980.5020.6630.33754.580109.161-58.94152.017-93.189-46.59513.65727.31413.858-13.85831.793-31.793-32.084-16.042A单孔箱涵弯矩分配表 弯矩单位：kN •m箱涵设计基本资料表MFB5.32110.642 5.399-5.3992.648-2.648-2.673-1.3360.4430.8870.450-0.4500.221-0.221-0.223-0.1110.0740.037弯矩合计89.24274.499-74.49973.445-73.445-66.302注：本表数据随基本资料表中数据改变而改变； 杆端DB 即底板跨中；杠端CA 即顶板跨中。

第六节渠系建筑物-倒虹吸管倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。

它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。

一、倒虹吸管的布置和构造（一）管路布置根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。

这种形式构造简单、管路短。

进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。

竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。

管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。

竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。

●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。

斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。

●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。

管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。

管身一般设置管座。

在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。

为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。

●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。

桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。

在通航河道上应满足通航要求。

（二）进出口布置1．进口段的形式和布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。

进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。

进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。

2．出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。

其布置形式与进口段相似。

为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。

大型渠道倒虹吸工程混凝土施工方案浅析发表时间：2018-06-13T09:54:48.077Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第4期作者：张梦东[导读] 有一种形式的输水管称倒虹吸，它是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。

南水北调中线干线工程建设管理局渠首分局河南南阳 473000 摘要：当渠道与道路或河沟高程接近，处于平面交叉时，需要修一建筑物，使水从路面或河沟下穿过，此建筑物通常叫做倒虹吸。

倒虹吸主要有竖井式。

这种形式施工简便而且便于清除泥沙。

倒虹吸有箱形和圆形两种。

物理上水往高处走的现象是一种水利工程的技巧。

本文结合某大型输水工程渠道倒虹吸管施工，主要对施工工序、模板安装、砼入仓浇筑方法等施工工艺进行浅析探讨，以作为同类工程借鉴。

关键词：大型渠道；倒虹吸工程；混凝土施工有一种形式的输水管称倒虹吸，它是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。

早在2000多年前，中国已有成功的运用。

与虹吸管一样，它在立面上也呈弓形不同的是，其弓弯向下。

而且，虽然倒虹吸管和虹吸管的输水原理相同，即都借助于上下游的水位差，但倒虹吸在开始工作时不需人为地制造管中的真空，因而更为普及。

1.倒虹吸保证措施1.1 技术保证措施坚持设计文件图纸分级会审和技术交底制度。

重点工程由总工程师审核，在施工过程中技术人员向施工人员进行“四交底”，即：设计意图交底，质量标准交底，施工工艺交底，创优措施交底，并有记录。

建立技术、质检人员工点质量负责制，奖优罚劣，要求责任人员勤测、勤量、勤检查、勤指导，认真作好各种原始记录，施工前认真复核设计文件，作到心中有数。

技术交底数据要同施工现场反复核对，作到技术无误差。

1.2 材料管理措施材料采购，设专人验收，严格执行材料进场检验制度，严禁不合格的材料进场，材料进场及时取样检验，确保材料的各项技术指标到要求。

在施工过程中，按检验试验的有关规范随时抽检。