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矩形渡槽设计说明书

设计基本资料

.设计题目：钢筋混凝土渡槽（设计图见尾页）

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

.基本资料

1.地形：干渠跨越XX沟位于干渠桩号6+000处，沟宽约75m深15m左右根据地形图和实测渡槽处XX沟横断面如下表；

2.干渠水利要素：设计流量Q设=10 m/s、加大流量Q加=11.5 m/s，纵坡

i=1/5000，糙率n=0.025.渠底宽B=2m内坡1：1,填方处堤顶宽2.5m,外坡1:

1.干渠桩号6+000处渠底高程为95.00m。

3.地质：该处为第四纪沉积层，表面为壤土深2米，下层为细砂砾石深度为10米，再下层为砂壤土。

经试验测定，地基允许承载能力（P）=200KN/ m

4.水文气象：实测该处地面在10米高处，三十年一遇10分钟统计平均最大风速为

24m/s。

设计洪水位，按二十年一遇的防洪标准，低于排架顶1m洪水平均流速为2m/s,漂浮物重50KN

5.建筑物等级：按灌区规模，确定渡槽为三级建筑物。

6.材料：钢筋U级3号钢，槽身采用C25混凝土，排架及基础采用C20混凝土。

7.荷载：

3 3

1 ）自重：钢筋混凝土Y =25 KN/ m 水Y =10 KN/ m

1. 构件强度及裂缝计算应遵守 “水工钢筋混凝土结构设计规范 “（ SDJ20-78）

2. 为了减少应力集中，构件内角处应加补角，但计算可以忽略不计。

3. 计算说明书要求内容完全、书写工整。

4. 图纸要求布局适当、图面清洁、字体工整。

四．设计内容

1. 水力计算：确定渡槽纵坡、过水断面尺寸、水面衔接、水头损失和上下游链接。

2. 对槽身进行纵向、横向结构计算，按照强度、刚度和构件要求配置钢筋。

3. 拟定排架及基础尺寸。

4. 两岸链接和布置。

五．设计成果

1. 计算说明书一份

2. 设计图纸一张（ A1）

总体布置图：纵剖面及平面图

一节槽身钢筋布置图：槽身中部、端部剖面，侧墙钢筋布置及底板上、下层钢筋布置图，并列处钢筋用量明细表。排架和基础尺寸，钢筋布置等。六．参考书

1. 《水工建筑物》

2. 《工程力学》

3. 《建筑结构》

4. 《水工钢筋混凝土》

5. 《工程力学与工程结构》

）人群荷载：）施工荷载：

3 KN/ m

4 KN/ m

）基础及其上部填土的平均容重为

20 KN/ m

．设计原则与要求

一.渡槽总体布置

1,槽身长度的确定

干渠跨越xx 沟，位于干渠桩号6+000处。

由图可知在高程为95m 处沟长为70.25m 。而对于矩形槽，跨度一般取 8? 15m 所以此槽身去跨度为9m 共8跨，则槽身长L=72m 。

2.上下游连接形式及其长度

由于扭面的过流能力较好，所以，上下游连接段均采用扭面进行过渡连接在渠道中：水深h i 由已知条件，带入数据知

0.6 ______________________ 04

. in Q 「匸 r

b b

A -b 2 - i m h|

6+00

6+01 6+02 6+03 6+04 6+05 6+06 6+09

桩号

0 5

6+100

地面咼 97.8 92.7 87.6 83.8 83.8 87.6 89.9 97.6 97.70

程（m

0 0 0 8

由此表可画出此沟的横剖面图:

300.001- 100.00

设计说明书

an.no

70.52

^5.00

95.0Q

95. DQ xx 渡槽横断面图

85.0Q t+CUO &4-015

t^025 t+Q3S €+045 ￡+05&

€+090 &+1DQ

\ m Q i 2m 2m

进行迭代得h i=2.89m

校核设计流量：A=（b+mh h=14.13m2 R=A/x=1.39m

2 1 2 0.5

Q 实=AR3i2H!31.393—9.95m3/ s Q 设

n 0.025 5000

故，不符合设计流量的要求，

A - - 3

当h i=2.9m 时 Q实二R3i2 10.03m3/s Q设

故，符合设计流量的要求

Q 实10.03

V o= - = =0.71m/s

A 14.21

当Q=10 m/s，堤顶宽度为2.5m时，查书中表8-5得h1 0.5m

则 H h h 3.4m

校核加大流量：

A 2 1

Q 加= AR3i" 14.09m3/s Q加

故，符合加大流量的要求

贝渠道的深度H=3.4m 水深h1=2.9m。

对于中小型渡槽，进口渐变段长度可取L1大于等于4 h1 （h1为上游渠道水深）；出口渐变段长度可取L2大于等于6 h a （h a为下游渠道水深）。

贝 9，L1 4h1=11.6m 取L 1=12m

L2 6h3 = 17.5m 取L2=18m

综上所述：L1=12m L2=18m，均采用扭面过渡。

3?渡槽支撑形式

考虑到该渡槽的荷载较小，其支撑形式采用单排架。

4?渡槽基础的形式采用板梁式条形基础

迭代得： h 加=2.15m 对设计流量进行校核:

b=2m,h=1.93m.

满足设计流量的要求

Q 实 10.04

7=」： =2.6m/s

A 3.86

则, 二.渡槽水力计算

1.尺寸拟定

槽身的过水断面尺寸，一般按设计流量设计，按最大流量校核，通过水力学

2 1

公式（Q 二AR 3

辽）进行计算。当槽身长度 L 大于等于（15?20） h 2 （h 2为槽内

水深）时，按明渠均匀流公式进行计算。矩形渡槽深宽比一般取

0.6?0.8，超

高一般取0.2?0.6m 。初拟时，纵坡一般取 1/500?1/1500。糙率取0.011.

拟定h/b=0.7,i=1/1000, 得：b=2.6m,不符合实际要求：拟定h/b=0.8,i=1/700. 得：b=2.25m,也不符合实际要求；

通过以上的计算得，无论怎么调整数值，都不能满足设计要求，而，一般渡槽的净宽小于等于渠道底宽。

在以上经验数据下，设渡槽净宽b=2m,i=1/700,n=0.011

2 1

带入Q=A R 3i 2

计算

2 1

水深 h ，Q 二 A R 3

2=—

0.011

700

进行迭代得：h=1.93m

同理，将加大流量带入上式

汇旦

0.011

11.5

700

2 1

A 3 2

3.86

Q 实二 R 3i 2

0.6593

1 700

10.04m 3

对加大流量进行校核

取h=0.27m时，贝U, b=2m, h=0.27+1.93=2.2m

2.计算水头损失

进口段水面降落值:

Z 1 K1

221

v V o

0.1 2.62 0.7120.351m

9.8

(K=0.1)

槽身段沿程降落值：乙iL 1/ 700 72 0.103m

出口段水面回升值：Z2

1 -

-0.351 0.117m

3 3

渡槽总水面降落值：

Z Z Z1Z20.351 0.103 0.117 0.337m Z

所以符合最小水头损失的要求

抬高值：y 1=h1-Z-h 2=2.9-0.351-1.93=0.619m

进口槽底咼程： 1 3 y195 0.619 95.619m

出口槽底咼程： 2 1 Z195.619 0.103 95.516m

降低值：y 2

=h a-Z 2-h 2=2.9-0.117-

1.93=0.853m

出口渠底咼程： 4 2 y295.516 0.853 94.663m

4.4

0.011

0.6883

700

11.8m3 /s Q加

满足加大流量的要求

渡槽水利计算图

最终确定，渡槽的断面尺寸为 b=2m h=2.2m 符合要求。

1.槽身横向结构计算

取槽身长1m 计算，拟定截面尺寸如下: 可选定：11=16?20cm

由于结构、荷载对称，取一半计算，截面上剪力大部分分布在侧墙上，可视为一个

支撑连杆支持于侧墙底部，忽略侧墙所受的竖向力，可用力矩分配法求解内力，其计算见图如下：

.槽身结构计算

=20 ?30cm

a=80 100cm b=40cm

c=36cm

拉杆截面为16*16cm

具体尺寸见下图:

-C

槽身断面图单位：cm

(1) .拉杆弯矩的计算：

荷载 q ! 水 H=10 2.43=24.3 KN ? m q 2

水

H+ 混？2=10 2.43+25 0.3=31.8 KN ? m

分配系数：截面惯性矩分别为

t 3

0.23

4 4

6.67 10 m 12

0.3 2.25 10 3m 4

求固端弯矩及约束力矩，固定状态下，可得各固端弯矩

K AC

3EI AC 3 6.67 10 4

104E

H 2.43

8.23

K AB

EI AB 2.25 10 3E

2.05 103 E

H 1.1

抗弯刚度:

所以：分配系数为:

传递系数：C AC =0

K AC

0.29

K AC K AB

0.71

C AB =-1

M A C9.6KNm F

F AB 12.8KNm F

6.4KNm

分配系数 0.29

0.71 固端弯矩 0 -9.6 -12.

-6.4

分配与传递 0 6.5 15.9

-15.

9 最后杆端弯矩

-3.1 3.1

-22.

最终杆端弯矩为：

MAc=-3.1KN ? m

M CA

=0KN- m

AB =3.1KN ? m

=-22.3KN ? m

(2).拉杆拉力的计算

取侧墙为脱离体，由刀M A =0

贝 U N C H+M AC -

H 3

=0 6

N C

=H M AC =10

2.432

3 1

- =8.6KN 2.43

=6 - H = 6 N C = N C S=8.6 2=17.2KNm

N C :槽身一米的拉杆拉力

S:拉杆间距(这里取2.2m )

一个拉杆所承受的拉力

(3).底板夸中弯矩M o 计算

3.18 2 8

(4).绘制弯矩图

1 M X = N C X-- 侧墙外侧弯矩 6

虹丄

-3.1 = 16.1KNm

X 3

X 2

M X1 =0位置

即 N C

X 1-- X 13

-M

AB = 所以X 1 =

(5).底板拉力

2.槽身纵向结构计算

(1).荷载：q 1= (0.2*2.43*2+0.3*2.2 ) *25=40.8KN ? m

q2=10*2.2*2=44KN ? m q3=2a*3=2*0.5*3=3KN ? m

M e 刀M=0 底板拉力NN=

(6).拉杆弯矩的计算

-N C = 3

10 2.43 2

-17.2=54.5KN

卄十卜

q 1 0.1 25 3 2 11KNm 何载：

q 2

0.162 25 0.64KNm

跨中弯矩：M e

端

12 c 2 0.5 0.64 2.22

3 -

2.2 12

2.35 KNm

q 1a 3

q 2L 2

11 0.53

0.64 2.22

3L 24

3 2.2

0.34 KNm

161

弯矩图单位：KNm

代入数据得：当M o =O 时,

10 1.3 =7.5KNm

1.3-

此时M max

当M max 时,

总荷载：q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8 KN ? m

(2) .内力计算

计算跨度 L 计=1.05L 0=1.05*9=9.45m

夸中弯矩

ql 计

M=1/8qL 计 2 M 二

计

=1/8 87.8 9.45 =980 KN ? m

3.配筋计算 (1).侧墙配筋

查表得，f c =11.9 N/mm 2

,f y =300 N/mm 2

K=1.20

取 a=30mm ，贝U h 0=h-a=200-30=170mm

KM 1.2 106 7.5 f c bh g 11.9 1000 1702 1 1 2 s 1

1 2 0.03 0.03p 0.85 b 0.468

所以用最小配筋率配筋其 A s 1000 170 0.002 340mm 2

选配钢筋

选受拉筋为①12@300 ( A=377mm2)

⑵.底板

受压计算

取 a=30mm ，贝U h 0=h-a=300-30=270mm

KM 1.2 106 16.1 f c bh g 11.9 1000 2702

1 _1

2 s 1 1 2 0.02 0.02 p 0.85 b 0.468

0.03

A s

f c b h o

11.9 1000 0.03 170

300

67.4mm 2

67.4 1000 170

0.04% P min

0.2%

0.02

所以用最小配筋率配筋

其 A s 1000 270 0.002 540mm 选配钢筋

选受拉筋为①12@200 ( A；=565mm2)

受拉计算

判别偏心受拉构件的类型

e0 M/N 16.1/ 54.5 0.3m 300mm f h/2 a 300/2 30 120mm

属于大偏心受拉构件。

计算受拉钢筋

h°300 30 270mm

e e0 h/2 a 300 300/2 30 180mm

A、KN e smax f c bh。1.2 54.5 1000 180 0.386 11.9 1000 2702

A----- : --------- ----------------------------------------------- p 0

f y h b a 300 270 30

按构造规定配置钢筋

A 0.002 1000 270 540mm 所以配置① 12@200 ( A.=565mm2)

(3).拉杆配筋

由于拉杆所受拉力很小，直接按构造要求即最小配筋率配筋

A 0.002 160 130 41.6mm 所以配置4①8 ( A s=201mm2)箍筋①6@300

4.槽身纵向配筋计算

取a=30mm，则h0=h-a=2860-30=2830mm b=400mm

KM s f c bh0

「2 106 980 2 0.03 11.9 400 28302

f c b h f y 11.9 1000 0.02 270

300

214.2mm2

214.2

1000 270

0.08%p m in 0.2%

1 ,1

2 s 1

1 2 0.03 0.03p 0.85 b 0.468

所以用最小配筋率配筋其 A s 400 2830 0.002 2260mm 2

选配钢筋

选筋为 8① 20 （ A s =2513mm2）

四.槽身支撑排架与基础的布置

1.支撑排架

槽身支承采用单跨多层排架，为满足承压和减少伸缩吗查阻力，柱顶设钢板垫座，排架与基础按固接考虑。其排架尺寸。

立柱：长边（顺槽向）b 1 （1/20?/30） H

常用 b 1=0.4?0.7m

取 b 1=0.5m

短边（横槽向）h 1= （1/1.5?1/2） b 1 常用 h 1=0.3 ?0.5m

取 h 1=0.4m 横梁：间距 L=2.5~4.5m

长L ‘ =L 仁h 1 高 h 2= （1/6?1/3） L 宽 b 2= （1/1.5?1/2） h 2 牛腿：C=1/2b 1, h

b 1

f c b h

11.9 400 0.03 2830

300

1347 mm 2

1347

400 2830

0.12%P min

0.2%

2.基础

采用整体式钢筋混凝土板梁基础，地下埋置深度大于1m 底板宽度：B ‘大于3b i

底板长度：L i大于5h i

基础厚度：t=1m左右

口: EM1空匕

M 肝啤轩

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