長沙理工大學淑閭西溝渡南水北調工程PAGE2PAGE1淑閭西溝渡南水北調工程2013年09月

摘要工程位于河北省石家莊市，承擔著全市的排污排澇任務。為對本市的用水環境進行綜合治理，修建此水泵站。基本方案為：站址的選擇和建筑物的布置，水泵的選型，水泵進出管路的設計。工程等級為三級。設計的主要工作有：1選擇合理的設計方案及設計方法；2施工平面布置圖；3工程預算。關鍵字：水泵設計管路目錄摘要 21概述 31.1南水北調中線工程簡介 31.2淑閭西溝渡槽概況 31.2.1地形地貌 31.2.2地質結構及地層巖性 41.2.3工程地質條件及評價 41.2.4基本設計資料與資料 42渡槽總體布置與選型 62.1渡槽總體布置 62.1.1基本原則 62.1.2注意事項 62.2結構型式的選擇 62.2.1槽身橫斷面選擇 72.2.2槽身縱向支承形式選擇 72.2.3與上下游渠道的連接形式 72.2.4渡槽的結構布置 73渡槽水力計算 93.1確定槽身斷面尺寸 93.2總水頭的確定與i,B,H的校核 103.3進出口高程確定 123.4槽身尺寸擬定 134渡槽結構計算 144.1槽身橫向穩定驗算 144.1.1驗算作用 144.1.2計算簡圖 144.1.3不利工況及計算單元 144.1.4計算荷載 144.1.5計算目的 154.1.6計算過程： 154.2槽身縱向結構計算 164.2.1縱向結構計算任務 164.2.2計算荷載 164.2.3槽身內力計算 174.3橫剖面構造橫向結構計算 174.3.1加大流量工況計算 174.3.31/2-2/3加大流量工況計算 224.4槽身配筋計算 274.4.1縱向配筋 274.4.2橫向配筋 274.5人行道板設計 294.6橫拉桿計算 314.6.1固端計算 314.6.2跨中彎矩計算 324.7端肋內力計算 334.7.1荷載計算 334.7.2計算荷載 344.7.3端肋賠筋 355渡槽支撐計算 375.1槽墩形式 375.2槽墩結構計算 385.2.1承壓驗算 385.2.2空水及風壓工況下的抗滑抗傾驗算 395.3基底應力驗算 405.4邊墩結構計算 405.5穩定驗算 425.6正應力驗算 426工程量與造價計算 446.1鋼筋計算 446.2混凝土量計算 446.3人工單價預算 44參考文獻 46謝辭 471概述1.1南水北調中線工程簡介“南方水多、北方水少”是我國水資源分布的特點，隨著社會和經濟的發展，北方缺水日益嚴重。京、津、華北地區平原尤為突出，不但制約了經濟的發展而且出現了嚴重的生態環境問題。自1952年毛主席提出南水北調的構想以來，經中央、有關省市領導和廣大的科技工作者的努力，20世紀70年代末就形成了從長江的上、中、下游向北方調水的西、中、東三條線的格局。南水北調工程南起湖北丹江口水庫，北至北京團結湖。一期工程總調水量95億立方米。從丹江口水庫計，分配我省34.7億立方米，扣除總干渠輸水損失，至我省各分水口門水量約30億立方米。二期工程總調水量增加到130億立方米，分配我省毛水量48.3億立方米，到我省分水口門約42億立方米。南水北調中線工程總干渠自河南省安陽市豐樂鎮穿漳河進入我省，沿太行山東麓和京廣鐵路西側北行，途經邯鄲、邢臺、石家莊、保定境內25個縣（市），于涿州市穿北拒馬河中支進入北京，線路全長461公里。總干渠所經之處除永年縣名山和唐河以北渠段屬于低山丘陵外，大部分渠段在山前平原通過，地形平坦開闊。共穿越大小河溝201條，無明顯河溝的坡水區36處，共計237條（處），河北段共有各類建筑物697座。總干渠為一等工程，渠道和建筑物的主要部位為1級建筑物，次要部位為2或3級建筑物。防洪設計標準和校核標準：大型河渠交叉建筑物為百年一遇和三百年一遇；渠道及其他建筑物為50年一遇和百年一遇。1.2淑閭西溝渡槽概況淑閭西溝渡槽位于河北省保定市唐縣淑閭村西排洪溝上，距離淑閭村約200米,是南水北調中線工程河北段總干渠上的一座左岸排水建筑物。與南水北調總干渠相交叉，為了滿足總干渠建成后此河流的過水要求，故在排洪溝上修建一座渡槽。淑閭西溝排水渡槽I等1級水工建筑物，設計標準為50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核，進出口漸變段建筑物級別為3級1.2.1地形地貌淑閭西溝渡槽位于河北省唐縣淑閭村西溝200m，有鄉間土路經過場區，距公路約1.5Km，交通比較便利。所屬地貌單元為太行山山前平原，地勢平坦開闊，地面高程70.2—70.5m。1.2.2地質結構及地層巖性鉆探深度內揭露地層為第四系上更新統中段沖洪積和太古界角閃斜長片麻巖，地質結構為粘性土、基巖雙層結構，現由上至下分述如下：1、第四系上更新統中段沖洪積（al+plQ23）黃土狀壤土:褐黃色,干燥—稍濕,可塑,層厚8—8.5m。夾中砂，棕黃色，飽和，厚0.5m。太古界埠平群南營組（Arn）黑云斜長片麻巖（強）：暗灰色，巖芯呈碎塊狀，塊徑0.5—5m。強風化未完全揭露，厚度大于4.2m。1.2.3工程地質條件及評價1、建筑物主要設計指標：設計流量34.2m3/s,校核流量58.1m3/s，槽底高程進口段71.97m，出口段71.86m；設計流速2.8m/s,校核流速3.27m/s.總干渠指標：設計流量135m3/s，加大流量160m3/s；設計水位69.660m；渠底高程65.160m。2、根據中國地震局分析預報中心2004年4月《南水北調中線工程沿線設計地震動參數區劃報告》，本區地震動峰值加速度0.05g,相當于地震基本烈度Ⅵ度。3、建筑物建議采用樁基，樁底坐落在全風化片麻巖層，容許承載力建議值為300kpa。覆蓋層中有0.5m厚的砂層，樁基施工中應注意砂層塌孔問題。地下水位距渠底板以上2.4m。排水渡槽出口地表為黃土狀壤土，抗沖性能差，建議采取抗沖工程措施。建筑物區渠底局部為中砂透鏡體，建議挖除并做好防滲處理。1.2.4基本設計資料與資料1、天然河溝資料設計流量:36校核流量:62溝底縱坡:0.0092溝底寬度：9.00m流域面積:1.552、建筑物軸線處引水總干渠資料渠道底高程：65.160m設計水位:69.660m加大水位:70.196m一級馬道高程:71.660m邊坡系數:1:1.25底寬:21.50m縱坡：1/250003、渡槽指標槽身長：86m設計流量:36/s加大流量:62/s渡槽進口底高程:74.000m4、地質資料淑閭西溝排水渡槽場區地質為土巖雙層結構。土質結構第四系上更新統中斷沖洪積（）黃土狀壤土；褐黃色，干燥~稍濕，可塑，層厚8~8.5m。夾中砂，棕黃色，飽和，厚0.5m。巖質結構太古界平群南營組（Arn）:黑云斜長片麻巖（全）,全風化帶最薄處20.8m；黑云斜長片麻巖（強），強風化未完全揭露，厚度大于4.2m。2渡槽總體布置與選型2.1渡槽總體布置渡槽的整體布置是渡槽設計中全局性的問題。渡槽總體布置包括：平面布置、縱剖面布置、若干橫剖面布置、進口、出口、連接段、過渡段布置等，應根據渠系規劃要求及查勘資料，通過分析比較和必要的水力計算確定。2.1.1基本原則在縱剖面上，首先應定出上游渠道末端樁號及下游渠道首端樁號；由水力計算確定出槽內水面及槽身斷面輪廓尺寸，進一步確定槽身各部位（用樁號表示）支承結構高度，進行跨度劃分及布置等工作。選擇地點應使渠線及渡槽長度較短，地質條件較好，工程最省槽身起止點爭取落在挖方渠道上進水口水流順暢，運用管理方便，應考慮進出口建筑物及槽跨結構型式及布置等。2.1.2注意事項1）跨越河流時，槽址應盡量布置于河床穩定水流順直的河段，避免布置于水流轉彎處，槽軸線盡量于河道主流垂直。槽址應盡量選在地質條件良好，地形有利和便于施工的地方。槽址應位于河床穩定，水流順直的河段，避免位于河流轉彎處，以免凹岸及基礎受沖。3)進出口不能落在挖方渠道上時，也可落回在填方渠道上。4)渡槽進出口渠道與槽身的連接在平面布置上應爭取在一直線不可急劇轉彎。5)渡槽發生事故需要停水檢修，成為了上游分水的目的常在進口段或進口前渠道的適宜位置設節制閘，以便與泄水閘聯合運用，使渠水泄入溪谷或河道6)盡量少占耕地，少拆房屋并盡可能有較寬敞的施工場地以便施工。2.2結構型式的選擇根據工程的自然地形、地質條件及輸送的流量選擇適宜的槽身斷面形式、支承形式、基礎形式、與上下游渠道的連接形式等，渡槽型式選定及構造要求1渡槽要求進口底高程低于或齊平溝底高程，除保證順暢排水外還要滿足出口渠底高程高于總干渠加大水位0.75m以上的要求。2本渡槽位于挖方渠段，為了使建筑物結構受力條件好，排水順暢，渡槽軸線與總干渠中心線正交，并盡量使渡槽進出口與上下游河道平順連接。3為了保證總干渠順暢輸水，《設計大綱》要求排水渡槽渠底寬范圍內不設或少設槽墩，縱向盡可能采用較大跨度；在有流冰的渠段，渠底不得低于加大水位0.75m以上；一級馬道作為總干渠管理維護交通作用，路面寬度內亦不準布置槽墩等，為了滿足上述要求本渡槽縱向跨度布置18m。槽身縱向為簡支形式，橫向結構為槽，采用多側墻預應力混凝土結構。2.2.1槽身橫斷面選擇槽身斷面常用的有矩形和U型斷面；矩形斷面槽身多用于大中小流量時鋼筋混凝土預應力鋼筋混凝土渡槽。U型斷面槽身一般用于中小，流量鋼筋混凝土渡槽（跨度較大時）或鋼絲網水泥槽身(小型工程)的渡槽，其水力條件好，縱向剛度大，橫向內力較少，結合淑閭西溝情況選擇U型。2.2.2槽身縱向支承形式選擇槽身的縱向支承形式常用的有墩式支承，排架式和公式支承三種型式；經論證并結合淑閭西溝地質地形條件選擇圓矩形空心重力墩。2.2.3與上下游渠道的連接形式渡槽進出口建筑物的作用是將槽身與上下游渠道連接起來，以使槽內水流與上下游渠道平順銜接，減少水頭損失和紡織滲漏，漸變段采用扭曲面；扭曲面水流條件好，應用較多，一般采用漿砌石建造。2.2.4渡槽的結構布置本節是在總體布置基礎上，進一步細化布置槽身結構、支承結構、基礎、兩岸連接結構各部位的型式和尺寸。排水渡槽由進口引渠，進口漸變段，進口連接段，槽身段，出口連接段，出口引渠等部分組成。進口引水渠是為了滿足排水渡槽和上游河溝平順連接而設置，位于進口漸變段前，采用梯形斷面，引水渠邊坡采用漿砌石護砌，引水渠低為漿砌石和干砌石兩種護砌形成，渠底前部分為干砌石，后部分為漿砌石，漿砌石厚度0.4M進口漸變段翼墻采用八字墻，長度為15M漸變段側墻采用重力式擋土墻形成，底部為混凝土護砌。進口連接段采用鋼筋混凝土結構，長度16M。國稅斷面與槽身相同，為滿足交通要求需要在連接段上設施跨槽交通橋，結合交通橋和排水要求，連接段采用落地矩形槽。槽身段由上部結構，支撐基礎組成。上部槽身采用鋼筋混凝土結構，槽身單跨長18M槽身段總長54M，槽身和下部支撐結構之間選用盒式橡膠支座，下部支撐結構采用鋼筋混凝土空心重力墩，基礎為臺階式擴大基礎。出口連接段和進口兩階段結構形式相同。出口漸變段為八字墻混凝土結構，設置斜坡與下游消能設施連接。下游消能段位于漸變段后，采用消能池消能，消能池后設置漿砌石和干砌石防護段。出口尾渠位于消能池后根據下游天然河道形態決定設置尾渠出口，尾渠底和邊坡采用漿砌石護砌。3渡槽水力計算3.1確定槽身斷面尺寸0.2--進口漸變段損失系數，0.5--出口漸變段損失系數，0.014--渡槽槽身糙率，2.0--天然河溝糙率。由于渡槽長度大于進口前渠道水深的20倍，L>20H因此水力設計時槽內水流按明渠均勻流考慮。（3－1）Q——渡槽內水流量()——渡槽過水斷面面積（）C——謝才系數N——粗糙系數，鋼筋砼槽身取0.014R——水利半徑i——渡槽縱坡，取0.001槽身凈寬B和凈深H一起考慮。即按H/B（寬深比）擬定，對于U型槽一般取H/B＝0.7～0.8,B=2.對于初擬的i﹑B﹑H值還用公式計算所得流量等于或略大于流量Q=62時可初步選出i﹑B﹑H值,將計算過程列為下表：基本尺寸計算表B（m）（m）（m）=0.6（m）=-0.1H/B=0.86.0003.001.8001.700(3+1.8)/65.0002.5001.5001.490(2.5+1.5)/55.4002.7001.6201.520(2.7+1.62)/5.45.302.6501.5901.490(2.65+1.59)/5.35.3402.6701.6021.502(2.67+1.602)/5.345.3502.6751.6051.505(2.675+1.605)/5.355.3602.6801.6081.508(2.68+1.608)/5.36（m）=χ（m）=π+2R=ω/χ=(m)24.33012.8201.89884.17924.33010.6501.57951.46019.65011.5181.70663.34018.92211.3011.67460.21419.21311.3881.68761.50019.28611.4101.69061.82019.35911.4311.69462.130綜上，U型槽斷面尺寸確定為B=5.36m=2.68m=1.608m3.2總水頭的確定與i,B,H的校核（1）試選圓心軸以上通過設計流量=36/s時水深=1.1m，過水斷面==0.5×3.14×+2×2.68×1.1=17.172濕周3.14×2.68+2×1.1=10.615m水利半徑=1.618得Q=（2）試選圓心軸以上通過設計流量=36/s時水深=0.9m，過水斷面==0.5×3.14×+2×2.68×0.9=16.1濕周3.14×2.68+2×0.9=10.215m水利半徑=1.576得Q=（3）試選圓心軸以上通過設計流量=36/s時水深=0.5m，過水斷面==0.5×3.14×+2×2.68×0.5=13.96濕周3.14×2.68+2×0.5=10.215m水利半徑=1.482得Q=（4）試選圓心軸以上通過設計流量=36/s時水深=0.2m，過水斷面==0.5×3.14×+2×2.68×0.2=12.35濕周3.14×2.68+2×0.2=8.8152m水利半徑=1.4得Q=（5）試選圓心軸以上通過設計流量=36/s時水深=0.3m，過水斷面==0.5×3.14×+2×2.68×0.3=12.88濕周3.14×2.68+2×0.3=9.0152m水利半徑=1.429得Q=（6）試選圓心軸以上通過設計流量=36/s時水深=0.25m，過水斷面==0.5×3.14×+2×2.68×0.25=12.62濕周3.14×2.68+2×0.25=8.92m水利半徑=1.415得Q=（7）試選圓心軸以上通過設計流量=36/s時水深=0.26m，過水斷面==0.5×3.14×+2×2.68×0.26=12.67濕周3.14×2.68+2×0.26=8.935m水利半徑=1.418得Q=>36此時槽中水深h=+=2.68+0.26=2.94m過水斷面面積=12.67，所以按淹沒堰流計算——重力加速度；——流速分布系數取1.0；Z==0.496m出水口回升值=Z=0.496=0.1653m槽身沿程水面降落值=iL=0.00154=0.054m通過渡槽總水頭損失=0.496+0.0540.1653=0.3847m確定滿足要求。3.3進出口高程確定進口前渠口高程通過設計流量時渠道水深，槽中水深。進口水面降落，出口水面回升，沿程水面降落。所以：進口槽底高程進口槽底抬高出口槽底高程出口渠底降低出口渠底高程3-2水力計算圖3.4槽身尺寸擬定槽壁厚取23cm頂梁尺寸取，取，取圖3-3渡槽橫斷面尺寸圖U型槽頂部拉桿間距1~2m取。為改善渡槽縱向受力狀態并便于架設安裝在槽身支座部位設端肋。端肋外形輪廓可做成梯形或折線型從美觀和節約材料角度出發選取梯形肋厚0.23+0.4=0.63m。4渡槽結構計算4.1槽身橫向穩定驗算4.1.1驗算作用渡槽在施工及應用過程中，在自重及外力作用下穩定性可能受到破壞，從而影響到渡槽的正常工作，甚至失事，因此在設計時應當驗算各種不利情況下的槽身穩定，主要驗算風荷載下的槽身穩定。4.1.2計算簡圖圖4-1槽身穩定計算圖4.1.3不利工況及計算單元不利工況為槽內無水且受風壓，計算單元為不同跨度的槽身。4.1.4計算荷載（1）自重包括各部分構件固定設備重量。(2)風壓力。4.1.5計算目的（1）抗滑；進行抗滑驗算的主要目的是驗算渡槽是否會沿排架產生水平滑動。設計時主要用阻滑力及滑動力的比值反映渡槽水平抗滑穩定性，其比值為穩定安全系數（2）抗傾；進行抗傾計算的目的主要是驗算槽身在控水受風壓情況下是否會繞背風面支撐點產生傾覆。4.1.6計算過程：計算荷載槽身長18m取計算跨度槽殼重(2)風荷載K——風載體型系數與建筑物體型尺寸等有關，U型斷面取（1.1~1.2）；——風壓高度變化系數；——基本風壓；——風振系數。(3)槽頂結構重=拉桿重+人行道板重=端肋重：==取半槽抗滑驗算：f——槽身墊板與排架間的摩擦系數取0.55；N——鉛直力，在本設計中為半跨槽身重；P——水平力，本設計為風荷載；K——抗滑穩定安全系數==24.945抗傾驗算——傾覆力矩；——抗傾力矩；——傾覆安全系數；===2210.28=2210.28/49.08=45.030=4.2槽身縱向結構計算4.2.1縱向結構計算任務進行縱向結構計算主要是對槽身縱向內力進行計算，之后再對槽身進行配筋。設計時內力是按照梁的理論計算.4.2.2計算荷載（1）設計條件槽身自重+水重（設計水位）+人群荷載（2）校核條件槽身自重+水重（加大流量）+人群荷載設計時取最大跨徑為研究對象。計算跨徑取1.05倍徑寬。設計時取校核流量情況計算內力計算荷載：槽身重：=1143.718=80.21KN/m槽頂人群荷載：=2.83KN/m水重：=19.359×9.81=189.9KN/m拉桿重：=0.2×0.2×5.36×25×9÷18=2.68KN/mA=0.23×（3.14×2.795+2×1.608）+0.5×0.9=3.21==0.74ｍK==7.632=0.74/2.795=0.265===1.508/2.795=0.54=0.23×÷7.632=0.658==0.268（弧度）=0.74+1.608=2.348m=2.68-0.74+0.23=2.14m4.2.3槽身內力計算槽截面幾何力學要素計算計算荷載設計值槽身自重：標準值=80.21KN/m設計值=80.21×1.05=84.22KN/m槽頂人群荷載：標準值=2.83KN/m設計值=2.83×1.2=3.396KN/m水重：標準值=189.9KN/m設計值=189.9×1.2=227.88KN/m拉桿自重：標準值=2.68KN/m設計值=2.68×1.05=2.814KN/m=+++=318.31KN/m將渡槽按簡支梁計算跨中彎矩槽身縱向承受總拉力為==1121.36KN4.3橫剖面構造橫向結構計算計算時沿槽長取1.0m槽身按平面問題求解橫向內力。因此拉桿抗彎能力小，因此按一次超靜定結構求解拉桿拉力，因槽殼橫向結構與荷載對稱，故取一般結構計算直段與彎弧段的橫向內力彎距機軸力。槽身按靜定懸臂梁計算內力。4.3.1加大流量工況計算直段及彎弧段彎距計算=0.450.50.125(0.615-0.25)+[8+0.140.1522.68+0.11(2-0.2)]2520.115=-1.2786計算拉桿拉力式中計算數值2.831.2+2.681.05+0.50.4511.05=3.3413250.231.056.0375＝162＝359.45－147.070.059.81＋（－4.2825）[(+3.140.54)+1]+(－162)[（－1）0.54＋]＋359.45（0.54＋）＋（－147.07）[（－1）0.54＋]－77.57（0.54＋2）}拉力4.975一根拉桿的拉力＝4.9752＝9.95計算槽殼頂部彎矩及軸力橫向圓弧段橫向內彎矩及軸力。軸力壓力為正，彎矩以外壁面受拉為正。直墻段：＝－1.2786＋0.5×（0.5+0.23）×4.71+0=0.441＝彎弧段：計算各軸力系數4.975－0.5×9.81×（＋）－0.5×318.31×0.658×（1－0.265×3.14）＝－200.5666.0375×2.795+0.5×9.81×-0.5×318.31×0.658=-52.6193.3413＋6.0375×1.608＋9.81×1.508×2.68－0.5×318.31×0.658×[7.632÷(×)-0.5×3.14]=57.962－9.81×1.508×2.68－318.31×0.658×0.265＝－95.151直段彎矩計算數據如下表4-1直段彎矩計算數據-1.27861.724.7950000.441-1.27861.724.7950.10.47950.0016350.92-1.27861.724.7950.20.9590.013081.39-1.27861.724.7950.31.43850.0441451.84-1.27861.724.7950.41.9180.104642.25-1.27861.724.7950.62.8770.353162.97-1.27861.724.7950.83.8360.837123.44-1.27861.724.7951.04.7951.6353.60-1.27861.724.7951.25.7542.825283.37-1.27861.724.7951.46.7134.486442.67-1.27861.724.7951.57.19255.5181252.12-1.27861.724.7951.5087.2315.6068872.07表4-2彎弧段彎矩計算0.000-4.2825-1621.0000.0000.0000.000359.450.262-4.2825-1620.9660.034-5.5080.239359.450.523-4.2825-1620.8660.134-21.7080.500359.450.785-4.2825-1620.7070.293-47.4660.707359.451.047-4.2825-1620.5000.500-81.0000.866359.451.308-4.2825-1620.2590.741-120.0420.966359.451.570-4.2825-1620.0001.000-1621.000359.450.000-147.070.00077.570.0007.5093.226593.098-147.07-37.22277.57-43.49211.11013.7035179.725-147.07-66.61177.57-86.81814.46114.5665254.131-147.07-81.63277.57-130.31017.3408.00311.284-147.07-76.99177.57-173.80219.551-5.2405347.229-147.07-49.82377.57-217.12320.941-23.1055359.45-147.070.00077.57-260.61021.414-46.0285表4-3彎弧段軸力0.0000.000-200.5640-52.6191.0000.2620.239-200.564-51.619-52.6190.9660.5230.500-200.564-100.282-52.6190.8660.7850.707-200.564-141.799-52.6190.7071.0470.866-200.564-173.688-52.6190.5001.3080.966-200.564-193.745-52.6190.2591.5701.000-200.564-200.564-52.6190.000057.96257.962-95.151-37.189-13.31757.96255.991-95.151-104.423-23.83257.96250.195-95.151-169.07-29.20357.96240.979-95.151-225.174-27.54657.96228.981-95.151-267.404-17.82657.96215.012-95.151-291.71057.9620-95.151-295.7154.3.31/2-2/3加大流量工況計算水深內力計算水深時=1.508m.=0.112m(1)荷載計算荷載設計值=84.22+2.814+3.396+(+0.112×5.36)×1×9.81×1.2=230.2423.357計算參數拉桿拉力各軸力系數彎矩計算表如下表4-4彎矩計算（無水直墻段）－1.27861.7206.77800.441－1.27861.720.26.7781.35661.798－1.27861.720.46.7782.7113.152－1.27861.720.66.7784.0674.508－1.27861.720.86.7785.4225.863－1.27861.721.06.7786.7787.219－1.27861.721.26.7788.5348.975－1.27861.721.3966.7789.4629.903（有水直墻段）－1.27861.726.7781.449.7600.000110.201－1.27861.726.7781.469.900.000410.341－1.27861.726.7781.4810.0310.001010.471－1.27861.726.7781.5010.1670.001810.607－1.27861.726.7781.50810.22120.002310.66彎弧段彎矩計算表4-5彎弧段彎矩0.00－0.056－55.351.00000.00242.090.26－0.056－55.350.970.03－1.660.26242.090.52－0.056－55.350.870.13－7.200.50242.090.79－0.056－55.350.710.29－16.050.71242.091.05－0.056－55.350.500.50－27.670.87242.091.308－0.056－55.350.260.74－40.960.97242.091.57－0.056－55.350.001.00－55.351.00242.090－66.089056.106010.2310.6462.94－66.089－16.6756.106－31.2215.1628.487121.05－66.089－29.9056.106－62.4319.7038.154171.88－66.089－37.0756.106－94.8523.6841.16421.62－66.089－34.7056.106－126.0726.6342.684234.83－66.089－22.4856.106－157.2928.5347.534242.09－66.089056.106－188.539.9748.754表4-6軸力計算表0.0000.000－41.1490－23.6451.0000.2620.239－41.149－10.66－23.6450.9660.5230.500－41.149－20.57－23.6450.8660.7850.707－41.149－29.09－23.6450.7071.0470.866－41.149－35.64－23.6450.5001.3080.966－41.149－39.75－23.6450.2591.5701.000－41.149－41.15－23.6450.000019.80319.803－41.73－21.927－5.98419.80319.130－41.73－39.244－10.70919.80317.149－41.73－55.86－13.12319.80314.001－41.73－69.94－12.37819.8039.902－41.73－79.85－8.01019.8035.129－41.73－84.36019.8030－41.73－82.88彎矩及軸力圖如下圖4-2彎矩及軸力圖4.4槽身配筋計算4.4.1縱向配筋1261.67所需要的鋼筋面積—鋼筋抗拉設計強度（）—槽身縱向受拉斷面面積（）—基本荷載強度安全系數取1.5＝選配920＋922＝2827＋3421＝6248構造鋼筋選6@1504.4.2橫向配筋由彎矩圖可得：最大正彎矩48.754對應軸力－82.88最大負彎矩－46.0285對應軸力－295.715計算截面b=1000mmh=230mma=a=30mm混凝土參數＝12.5＝310對于最大正彎矩==0.588=588mm=85mm屬大偏心受拉設＝<0選8@150＝335＝＝0.065對于Ⅱ級鋼筋＝0.396即<=＝0.067×200＝13.4<=601270.1選配16@140=1436對于最大負彎矩：＝85mm屬于大偏心受拉＝156－115＋30＝71mm設<0選配8@150＝335對于Ⅱ級鋼筋＝0.396即<=0.015×200=3mm<2=60mm==選配14@140＝11004.5人行道板設計人行道板取1m×0.1m如圖所示：圖4-3人行道板簡圖板自重：＝1×0.1×1×25＝2.5人群荷載：＝2.83總荷載：＝＋＝2.5＋2.83＝5.33計算跨度：取最小值Ⅱ類環境=100-30=170mm選Ⅱ級鋼筋＝12.5＝310計算彎矩按照受彎構件配筋=0.047==選配56=141分布鋼筋取6@250圖4-4人行道板配筋圖4.6橫拉桿計算圖4-5拉桿計算簡圖4.6.1固端計算根據結構力學得固端彎矩永久荷載：橫桿自重標準值：設計值：人行道板自重標準值：設計值：＝＝1.05可變荷載：人群荷載標準值：＝2.83設計值：＝2.83×1.2＝3.396+=3.396+5.25=8.646代入公式得＝－6.3軸力N=2X=9.95KN按照偏心受拉構件進行計算Ⅱ類環境c=35mma=45mmh=200mm=200-45=155mm結構系數=1.2=1.0=1.0設對Ⅱ級鋼筋＝12.5＝310＝<0選取28＝101<0＝＝241選214＝308=4.6.2跨中彎矩計算=式中＝8.646＝1.05L＝5.36ma=1.0m可得＝N=2X=9.95按照偏心受拉構件配筋Ⅱ類環境c=35mma=45mmh=200mm=200-45=155mmⅡ級鋼筋＝12.5＝310結構系數=1.2=1.0=1.0>按照大偏心受拉進行配筋＝選取選取28＝101=<0＝＝78.71選36＝85＝4.7端肋內力計算4.7.1荷載計算豎桿承受水壓力式中為豎桿承受水壓力范圍的水平長度.1m槽身長的荷載及端肋自重沿長度2l的框架第槽梁呈均勻分布的強度作用于隔離體上的剪力分布在槽殼截面重心軸以上部分的剪力鉛直分量,假定作用在直段截面中心線上,對豎桿中心線位置所產生的力矩為,分布在槽殼截面中心軸以下部分的鉛直分量為,并假定沿長度為2l的框架底橫梁呈均勻分布,強度為框架底橫梁的均布荷載計算簡圖圖4-6端肋計算簡圖以上假定可按一次超靜定求解拉桿軸力,(不計彈性壓縮與剪切變形)端肋底橫量跨中截面軸力(拉力為正),彎距(下緣受拉為正)按下式計算4.7.2計算荷載q=318.31KN/m=3.64m=2++0.13=2.445m=9.812.4454.648=111.487KN/mKN=122.4KN/mQ=318.31(3.64-2.445)=380.38=179.937KN4.7.3端肋賠筋計算簡圖.將端肋視為簡支梁,按受彎構件配置鋼筋計算簡圖如下4-7端肋計算簡圖已知端肋=365.613取保護層厚度c=35mm因此取a=70mm=440-70=370mm選Ⅱ級鋼筋按單筋配筋因此選取48265渡槽支撐計算5.1槽墩形式槽墩有實體式與空心式兩種。實體墩自重大用料多，要求地基有較高承載力，所以選取空心重力墩。沿豎向每格3.0M設水平橫梁底墩頂、墩底處設水平橫粱,墩頂墩底處設人孔,墩身下部為混凝土現澆結構，上部為混凝土預制塊砌筑墩身高度10m，墩頂長度稍大于槽身寬度取7.22M（每邊裕20CM）.墩頂寬度取2.0M，墩頂設混凝土墩帽厚0.4M，四周向外伸6CM，墩帽設置構造筋預埋于支座部件，墩身四周以20﹕1的坡比向下放大以滿足墩身強度和地基承載力要求。墩底寬度：200＋2×1000/20=300CM墩底長度：722＋2×1000/20=822CM圖5-1槽墩三視圖5.2槽墩結構計算5.2.1承壓驗算=1\*GB3①荷載計算墩身自重：取中間截面按柱體計算頂截面面積：＝2×0.2×（5.68＋3.14×0.9）＝3.4底截面面積：＝2×0.2×（5.22＋3.14×1.4）＝4.03中截面面積：＝=0.5×(3.4+4.03)=3.715自重：W＝10×3.715×25＝928.75KN一跨槽身水重：189.9×18＝3418.2KN一跨槽身自重：1443.7＋2.68×18＋225.6＋142.74＝1860.28KN=2\*GB3②橫槽向滿水工況時基地應力最大，按軸心受壓計算基地壓應力。墩計算長度長細比軸壓公式查表＝0.96所以＝1.6<10滿足要求。5.2.2空水及風壓工況下的抗滑抗傾驗算圖5-2風壓工況下抗滑抗裂計算圖1荷載計算風壓取距底面5高度處為計算點W＝K：風載體型系數；U型取K＝（1.1－1.2）（1＋）取1.3：風壓高度變化系數；取0.78：基本風壓；0.4W==1.3×0.78×0.4=0.4056墩身受到的風壓：＝0.4056××6.84＝4.278KN槽身受到的風壓通過支座傳給墩頂：＝18/2×4.52×0.52×2＝44.9KN2抗滑穩定驗算=阻滑力/滑動力＝式中：——所有鉛直方向作用力的總和；——所有水平方向作用力總和；——摩擦系數，與兩接觸面物體性質及它們的表面粗糙程度有關，取0.5。＝0.5×（928.75＋1860.28）(44.9+|4.278)=27.45>〔〕滿足抗滑要求3抗傾覆穩定驗算＝＝式中：——承受最大的亞應力額基底面重心軸的距離；——基底面承受鉛直力總和；——所有鉛直力及水平力對基底面重心軸的力矩總和。＝＝＝30>1.5滿足抗傾覆穩定要求。5.3基底應力驗算應選工況:滿水在外荷載作用下按偏心受壓公式計算。其中：——基底在橫槽向的最愛地基應力（取正）及最小地基應力（取負）；——基底界面以上所有鉛直方向荷載的總和；A——基底截面面積，A＝BL=（8.22＋1.2）×（3＋1.2）＝41.496——所有計算荷載對基底截面形心軸Y及X的力矩；——基底截面模量。=0=KN滿足要求5.4邊墩結構計算邊墩的結構計算條件取滿水情況。由于荷載在渡槽寬度方向上認為是均布荷載，故結構計算取的對象為單位寬度的邊墩以單位寬度計算。已知地基土的剪切角為，土體濕容重，浮容重為邊墩自重：W=0.5×2.0×25+0.5×3.5×25+（2.0+3.0）×4.0×0.5×25=31