第 八 章渠系建筑物.docx

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第八章渠系建筑物

第八章渠系建筑物

第一节渠道与渠首工程

一、渠道

灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。

干、支渠主要起输水作用，称为输水渠道；斗农渠主要起配水作用，称为配水渠道。

（一）渠道的布置

●地形条件：

在平原地区，渠道路线最好是直线。

在山坡地区，渠线应尽量沿等高线方向布置，以免过大的挖填方量。

●地质条件：

渠道线路应尽量避开渗漏严重、流沙、泥泽、滑坡以及开挖困难的岩层地带。

●施工条件：

施工时的交通运输、水和动力供应、机械施工场地、取土和弃土的位置等条件。

●管理要求：

渠道布置要和行政区划与土地利用规划相结合，以便于管理和维护。

（二）渠道的纵横断面设计

1．渠道横断面

●渠道横断面尺寸，应根据水力计算确定。

●渠道横断面的形状，常用梯形，它便于施工，并能保持渠道边坡的稳定，

2．渠道的纵断面

●根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置。

二、无坝渠首枢纽

（一）位于弯道凹岸的取水枢纽

●适用条件：

河岸稳定、引水量小于河道流量的25%~35%。

●枢纽组成：

拦沙坎、进水闸、引水渠、沉沙池等。

结合图8—3讲述。

●布置要点：

取水口的位置设在弯道顶点以下水深最深的地方；引水角一般采用30°～50°。

（二）、导流堤式取水枢纽

●适用条件：

在不稳定的河道上或坡降较陡的山区河流，引取流量较大时使用。

●枢纽组成：

导流堤、泄水冲沙闸、进水闸。

结合图8—4讲述。

（三）、引水渠式取水枢纽

●适用条件：

为防止河岸冲刷变形影响时采用。

●枢纽组成：

引水渠、拦沙坎、冲沙闸、进水闸。

结合图8—5讲述。

（四）、多首制取水枢纽

●多首制取水枢纽适用于不稳定的多泥沙河流上，尤其是山麓性河流。

结合图8—6讲述

三、有坝渠首枢纽

（一）沉沙槽式取水枢纽

●枢纽组成：

雍水建筑物、导流墙、冲沙闸、沉沙槽及进水闸等。

结合图8—7讲述。

●布置要点：

溢流坝坝顶高程以满足引水要求为准，坝顶长度取决于泄洪时上游水位的限制；引水角一般约为45°角，进水闸底板应高出沉沙槽底板1.0～1.5m；冲沙闸必须有一定的过水能力以增加冲沙效果和控制流向；沉沙槽的布置不仅要考虑沉沙所需要的容积，而且还要考虑冲沙防沙的效果。

（二）冲沙廓道式取水枢纽

●适用条件：

来水量比较丰富、用水保证率高的情况。

●枢纽组成：

拦河闸（坝）、冲沙闸、进水闸及冲沙廓道。

结合图8—8讲述。

●布置要点：

按照进水闸的布置位置分为侧面引水式和正面引水式两种布置形式；廓道的断面形状最好为矩形，底部和侧墙都应用耐磨材料衬砌。

（三）人工弯道式取水枢纽

●适用条件：

在我国新疆地区被广泛采用。

●枢纽组成：

人工引水弯道、进水闸、冲沙闸、泄洪闸、下游排沙道

以图8—9为实例讲述。

（四）底栏栅式取水枢纽

●适用条件：

坡陡流急和河床为卵石、砾石且推移质细颗粒不太多的山溪性河道。

●枢纽组成：

底栏栅坝、泄洪排沙闸、溢流坝、拦沙坎、导流堤

以图8—10为实例讲述。

第二节渡槽

（一）

一、渡槽的作用与组成

●作用：

渡槽是输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物。

当挖方渠道与冲沟相交时，为避免山洪及泥沙入渠，还可在渠道上面修建排洪渡槽，用来排泄冲沟来水及泥沙。

●组成：

渡槽由槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。

槽身置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础，再传至地基。

渡槽一般适用于渠道跨越深宽河谷且洪水流量较大、渠道跨越广阔滩地或洼地等情况。

它比倒虹吸管水头损失小，便利通航，管理运用方便，是交叉建筑物中采用最多的一种型式。

二、渡槽的类型

渡槽根据其支承结构的情况，分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。

（一）梁式渡槽

梁式渡槽槽身置于槽墩或排架上，其纵向受力和梁相同，故称梁式渡槽。

槽身在纵向均匀荷载作用下，一部分受压，一部分受拉，故常采用钢筋混凝土结构。

为了节约钢筋和水泥用量，还可采用预应力钢筋混凝土及钢丝网水泥结构，跨度较小的槽身也可用混凝土建造。

●简支梁式：

优点是结构简单，施工吊装方便，接缝处止水构造简单。

缺点是跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防渗不利。

常用跨度是8～15m，其经济跨度大约为墩架高度的0.8～1.2倍。

●双悬臂梁式：

根据其悬臂长度的不同，又可分为等跨双悬臂式和等弯矩双悬臂式。

等跨双悬臂式，在纵向受力时，其跨中弯矩为零,底板承受压力，有利于抗渗。

等弯矩双悬臂式，跨中弯矩与支座弯矩相等，结构受力合理，但需上下配置受力筋及构造筋，总配筋量常大于等跨双悬臂式，不一定经济，且由于跨度不等，对墩架工作不利，故应用不多。

双悬臂梁式渡槽因跨中弯矩较简支梁小，每节槽身长度可为25～40m，但其重量大，整体预制吊装困难，当悬臂顶端变形或地基产生不均匀沉陷时，接缝处止水容易被拉裂。

●单悬臂式：

一般用在靠近两岸的槽身或双悬臂梁式相简支梁式过渡时采用。

（二）拱式渡槽

1、特点

拱式渡槽的主要承重结构是拱圈。

槽身通过拱上结构将荷载传给拱圈，它的两端支承在槽墩或槽台上。

拱圈的受力特点是承受以压力为主的内力，故可应用石料或混凝土建造，并可用于较大的跨度。

但拱圈对支座的变形要求严格。

对于跨度较大的拱式渡槽应建筑在比较坚固的岩石地基上。

2、类型

●石拱渡槽：

主拱圈为一实体的矩形截面的板拱，一般用粗料石砌筑。

其优点是就地取材，节省钢筋，结构简单，便于施工，缺点是自重大，对地基要求高，施工时需较多木料搭设拱架。

●肋拱渡槽：

主拱圈是2～4根拱肋组成，拱肋间用横系梁连结以加强拱肋整体性，保证拱肋的横向稳定。

肋拱渡槽一般采用钢筋混凝土结构，对于大中跨径的肋拱结构可分段预制吊装拼接，无需支架施工。

这种型式的渡槽外形轻巧美观，自重较轻，工程量小，但钢筋用量较多。

●双曲拱渡槽：

主要拱圈由拱肋、拱波、拱板和横系梁（横隔板）等组成（如图8—15）。

因主拱圈沿纵向和横向都呈拱形，故称为双曲拱。

双曲拱能双充分发挥材料的抗压性能，造型美观，此外，主拱圈可分块预制，吊装施工，既节省搭设拱架所需的木料，又不需要较多的钢筋，适用于修建大跨径渡槽。

三、渡槽的总体布置

（一）渡槽总体布置的基本要求

流量、水位满足灌区需要；槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田，交通方便，就地取材等。

总体布置的步骤，一般是先根据规划阶段初选槽址和设计任务，在一定范围内进行调查和勘探工作，取得较为全面的地形、地质、水文气象、建筑材料、交通要求、施工条件、运用管理要求等基本资料，然后在全面分析基本资料的基础上，按照总体布置的基本要求，提出几个布置方案，经过技术经济比较，选择最优方案。

（二）槽址选择

●应结合渠道线路布置，尽量利用有利的地形、地质条件，以便缩短槽身长度，减少基础程量，降低墩架高度。

●槽轴线力求短直，进出口要避免急转弯并力求布置在挖方渠道上。

●跨越河流的渡槽，槽轴线应与河道水流方向正交，槽址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段，避免选在河流转弯处。

●少占耕地，少拆迁民房，并尽可能有较宽敞的施工场地，争取靠近建筑材料产地，以便就地取材。

●交通方便，水电供应条件较好，有利于管理维修。

（三）渡槽选型

●地形、地质条件：

地形平坦、槽高不大时，一般采用梁式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的山谷地形，当两岸地质件较好，有足够的强度与稳定性时，宜建大跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩架；地形、地质条件比较复杂时，应作具体分析。

●建筑材料：

建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原则，结合地形地质及施工等其它条件，采用经济合理的结构型式。

●施工条件：

应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以加快施工速度，节省劳力。

同一渠系有几个渡槽时，应尽量采用同一种结构型式。

（四）进出口段布置

●平流段：

进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。

渡槽进出口渠道的直线段与槽身连接，在平面布置上要避免急剧转弯，防止水流条件恶化，影响正常输水，造成冲刷现象，对于流量较大、坡度较陡的渡槽，尤其要注意这一问题。

●渐变段：

渠道与渡槽的过水断面，在形状和尺寸上均不相同，为使水流平顺衔接，渡槽进出口均需设置渐变段。

渐变段的形状以扭曲面形式水流条件较好，应用较多；八字墙式施工简单，小型渡槽使用较多。

渐变段的长度Lj通常采用经验公式计算：

对于中小型渡槽，出口渐变段长度也可取L1≥4h1,h1为上游渠道水深；出口渐变段长度取为L2≥6h2,h2为出口渠道水深。

●护底与护坡：

设置护底与护坡，防止冲刷。

（五）基础布置

渡槽基础的类型较多，根据埋置深度可分为浅基础及深基础，埋置深度小于5m时为深基础。

应结合渡槽型式选定基础结构的型式，基础结构的布置尺寸须在槽墩或槽架布置的基础上确定。

对于浅基础，基底面高程（或埋置深度）应根据地形、地质等条件选定。

●冰冻地区：

基底面埋入冰冻层以下不少于0.3m,以免因冰冻而降低地基承载力。

●耕作区：

耕作地内的基础，基顶面以上至少要留有0.5～0.8m的覆盖层，以利耕作。

●软弱地基上：

基础埋置深度一般在1.5～2.0米左右，如果地基的允许承载力较低时，可采取增加埋深或加大基底面尺寸的办法以满足地基承载力的要求。

当上层地基土的承载能力大于下层时，宜利用上层土作持力层，但基底面以下的持力层厚度应不小于1.0米。

●坡地上的基础：

基底面应全部置于稳定坡线之下，并应削除不稳定的坡土和岩石以保证工程的安全。

河槽中受到水流冲刷的基础，基顶面应埋入最大冲刷深度之下以免基底受到淘刷危及工程的安全。

对于深基础，计算的入土深度应从稳定坡线、耕作层深、最大冲刷深度等处算起，以确保深基础的承载能力。

最大冲刷深度的计算可参考有关书籍和资料。

第二节渡槽

（二）

四、渡槽的水力计算

渡槽水力计算的目的，就是确定渡槽底纵坡、横断面尺寸和进出口高程，校核水头损失是否满足渠系规划要求。

（一）槽身断面尺寸的确定

●计算公式选用：

槽身过水断面尺寸，一般依据渡槽的设计流量按照水力学公式进行计算。

当槽身长度L大于15～20倍的水深h时，按明渠均匀流公式计算；当L小于是15～20倍水深时，按淹没宽顶堰公式计算。

●参数的选定：

槽身糙率对过水断面积及水流状态影响较大，应根据施工条件和工艺水平参照工程实测资料分析选取，初步设计时可按手册查用；槽身过水断面的宽深比不同，槽身的工程量也不同，为使工程经济，应有适宜的宽深比。

从过水能力方面考虑，应取宽深比b/h=2.0，但从受力条件考虑，梁式渡槽的槽身侧墙在纵向起着梁的作用，加高侧墙，可提高槽身的纵向承载能力，故宜适当降低宽深比，工程中采用b/h=1.25～1.67；确定纵坡时应满足渠系规划要求，同时不能引起出口渠道的冲刷。

一般常采用i=1/500～1/1500，槽内流速1～2m/s，对于通航的渡槽，要求流速在1.5m/s以内，底坡小于1/2000。

●超高：

为了防止因风浪或其它原因而引起侧墙顶溢水，侧墙应有一定的超高。

按建筑物的等级和过水流量不同，超高Δh可选用0.2～0.6m，也可用经验公式计算：

矩形槽身Δh=h/12+5（㎝）

U形槽身Δh=D/12（㎝）

（二）水头损失计算

水流经过渡槽进口段时，随着过水断面的减小，流速逐渐加大，水流位能一部分转化为动能，另一部分因水流收缩而产生水头损失，因此进口段将产生水面降落Z；水流进入槽身后，基本保持均匀流，沿程水头损失值Z1=iL；水流经过出口段时，随着过水断面增大，流速逐渐减小，水流动能因扩散而损失一部分，另一部分则转化为位能，而使出口水面回升Z2，从而与下游渠道相衔接。

●进口水面降落Z

或

●槽身沿程水头损失Z1为：

Z1=IL

●出口水面回升Z2

●渡槽总水头损失

ΔZ=Z+Z1-Z2

如果按上式求得的ΔZ等于或略小于允许水头损失值时，则槽底纵坡和槽身断面即为所求；如果ΔZ大于允许值较多时，则应重新拟定槽底纵坡，重新计算，直到满足要求为止。

如果I值已定得很小，若再减小将会过多增加渡槽工程量时，也可不改变I值，而降低下游渠底高程使渠水位与水面回升后的水位相等；或者由下游推算到上游，而将上游底抬高。

（四）渡槽进出口底部高程确定

为保证通过设计流量时，上下游渠道保持均匀流，而不致产生大的壅水或降水，进出口底板高程应按以下方法确定

●进口抬高值y1=h1-Z-h2

●出口降低值y2=h3-Z3-h2

●进口槽底高程▽1=▽3+y1

●出口槽底高程▽2=▽1-Z1

●出口渠底高程▽4=▽2-y2

第二节渡槽（三）

五梁式渡槽

（一）、槽身设计

1．槽身横断面型式和尺寸确定

●断面型式：

槽身横断面型式矩形和U形两种。

大流量渡槽多采用矩形，中小流量可采用矩形也可采用U形。

矩形槽身常是钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构，U形槽身还可采用钢丝网水泥或预应力钢丝网水泥结构。

●拉杆：

一般中小流量无通航要求，槽顶设拉杆，其间距为1～2m以增加侧墙稳定并改善槽身横向受力条件；如有通航要求则不设拉杆，而适当加大侧墙厚度。

●宽深比：

钢筋混凝土矩形及U形槽身横断面的造型，主要取决于槽身的宽深比。

由于水力条件与结构受力条件的矛盾，实际设计中一般根据结构受力条件及节省材料的原则来选择宽深比。

●槽身侧墙通常都作纵梁考虑，由于侧墙薄而高，故在设计中除考虑强度外，还应考虑侧向稳定，一般以侧墙厚度t侧墙高H的比值t/H作为衡量指标。

2．槽身结构计算

渡槽槽身是空间结构，受力较复杂，常近似按纵横两个方向进行内力分析。

●纵向结构计算：

对矩形槽身，可将侧墙视为纵向梁，梁截面为矩形或T形，按受弯构件计算纵向正应力和剪应力，并进行配筋计算和抗裂验算。

U形槽身纵向应力计算时，需先求出截面形心轴位置及形心轴至受压区和受拉区边缘的距离y1和y2（图8-20），再按下式计算：

对于较重要工程，按下式作抗裂验算：

式中IZ——换算截面惯性矩

——换算截面形心轴至受拉边缘距离。

U形槽身的纵向配筋一船按总拉力法计算，即考虑受拉区混凝土已开裂不能承受拉力，形心轴以下全部拉力由钢筋承担。

钢筋总面积为：

●横向结构计算：

一般是沿槽长方向取单位长度，按平面问题进行分析。

作用于单位长度槽身脱离体上的荷载除q外，两侧尚有Q1及Q2，两剪力差值△Q与荷载q维持平衡，即△Q=Q1-Q2=q。

对于矩形槽身△Q在截面上的分布沿高度呈抛物线形，方向向上，它绝大部分分布在两侧墙截面上，工程设计中，一般不考虑底板截面上的剪力。

矩形槽身两侧墙截面上的剪力不影响侧墙的横向弯矩，可将它集中于侧墙底面按支承铰考虑。

侧墙底部最大弯矩值为：

Ma=Mb=1/6q1h²

底板跨中最大弯矩值为：

Mc=1/8q2L²-Ma

底板跨中弯矩在满槽水深时不一定是最大值，由计算得知，当h=1/2L时，其跨中正弯矩达最大值，可用此值与满槽水深计算结果比较，按最大值配置底板跨中钢筋。

如侧墙设交通桥时，应计入其重力及人群荷载，此荷载对侧墙中心将产生弯矩M0，则上式为：

Ma=1/6a1h²+M0

Mc=1/8q2L²-Ma-M0

有拉杆的矩形槽身横向结构计算时，假定设拉杆处的横向内力与不设拉杆处的横向内力相同，将拉杆“均匀化”，拉杆截面尺寸一般较小，不计其抗弯作用及轴力对变位的影响。

槽身设置拉杆后，可显著地减小侧墙和底板的弯矩。

侧墙底部和底板跨中的最大弯矩值均发生在满槽水深的情况。

有拉杆的矩形槽身属一次超静定结构,可按力矩分配法计算。

3．槽身构造要求

●变形缝：

梁式渡槽的槽身多采用钢筋混凝土结构。

为了适应槽身因温度变化引起的伸缩变形，渡槽与进出口建筑物之间及各节槽身之间必须用变形缝分开，缝宽3～5厘米。

变形缝需要用既能适应变形又能防止漏水的材料封堵。

特别是槽身与进出口建筑物之间的接缝止水必须严密可靠，否则不仅会造成大是漏水，还可能促使岸坡滑塌影响渡槽的安全。

●止水：

渡槽槽身接缝止水所用材料和构造型式多种多样。

●支座：

变形缝之间的每节槽身沿纵槽向和有两个支点。

为使支点接触面的压力分布比较均匀并减小槽身磨擦时所产生的摩擦力，常在支点自设置支座钢板或油毡座垫。

每个支点处的座钢板有两块。

（二）渡槽的支承结构

梁式渡槽的支承型式有槽墩式和排架式两种。

1．槽墩

槽墩一般为重力墩，有实体墩和空心墩两种形式。

●实体墩：

一般用浆砌石或混凝土建造，常用高度8～15米。

其构造简单,施工方便,但由于自身重力大,用料多，当墩身较高并承受较大荷载时，要求地基有较大的承载能力。

●空心墩：

体型及部分尺寸基本与实体墩相同。

●槽台：

渡槽与两岸连接时，常用重力式边槽墩，亦称槽台。

槽台的作用是支承槽身和挡土。

2．槽架

槽架是钢筋混凝土排架结构，有单排架、双排架、A字形排架和组合式槽架等型式。

●单排架：

单排架体积小，重量轻，可现浇或预制吊装，在渡槽工程中被广泛应用。

单排架高度一般为10～20m。

单排架是由两根肢柱和横梁所组成的多层钢架结构。

●双排架：

由两个单排架及横梁组合而成，为空间框架结构。

在较大的竖向及水平荷载作用下，其强度、稳定性及地基应力均较单排架容易满足要求。

可适应较大的高度，通常为15～25m。

陕西省的石门水库灌区沥水沟渡槽，双排架高度为26～28m。

●A字型排架：

常由两片A字单排架组成，其稳定性能好，适应高度大，但施工较复杂，造价较高。

●组合式槽架：

适用于跨越河道主河槽部分，最高洪水位以下为重力式墩，其上为槽架，槽架可为单排架，也可为双排架。

●排架与基础的连接：

可采用固接和铰接。

（三）渡槽的基础

基础是渡槽的下部结构，它将渡槽的全部重量传给地基。

常用的渡槽基础的形式有刚性基础、整体板基础、钻孔桩和沉井基础等。

●刚性基础：

常用于重力式实体墩和空心墩基础，一般用浆砌石或混凝土建造，基形状呈台阶形。

因其抗弯能力小而抗压能力大，基础在墩底面的悬臂挑出长度不能太大，设计时不考虑其抗弯作用。

●整体板基础：

整体板基础为钢筋混凝土梁板结构，因设计时考虑其弯曲变形而按梁计算，故又称柔性基础。

其底面积大，可弹性变形，适应不均匀沉陷能力好，常用作排架基础。

●钻孔桩基础：

适用于荷载大、承载能力低的地基。

施工机具简单，建造速度快，造价低。

桩顶设承台以便与槽墩连接，并将桩柱向上延伸而成桩柱式槽架。

●沉井基础：

沉井基础的适用条件与钻孔桩基础相似，在井顶作承台（盖板）以便修筑槽墩（架）。

井筒内可根据需要填砂石料或低标号混凝土。

（四）渡槽与两岸的连接

1．槽身与填方渠道连接

槽身与填方渠道连接，常采用的方式有斜坡式和挡土墙式。

●斜坡式：

将连接段伸入填方渠道末端的锥形土坡内。

按连接段的支承方式不同，又分为刚性连接和柔性连接。

刚性连接是将连接段支承在埋于锥形护坡内的槽墩或槽架上，支承墩建在岩基或老土上。

柔性连接段是将连接段直接搁置在填方渠道上。

●挡土墙式：

将槽身的一端支承在重力式挡土墙上。

挡土墙应修建在岩基或老土上。

对于拱渡槽，应按槽台的要求进行布置。

其两侧建造一字墙或八安墙以挡土。

为降低墙后地下水位，墙身应设置排水孔。

挡土墙式连接常用于填方高度不大的情况。

2．槽身与挖方渠道连接

槽身与挖方渠道连接时，一般将边跨槽身支承在地梁或高度不大的实体墩上。

槽身与渐变段之间常设连接段。

有时为了缩短槽身长度，可将连接段向槽身方向延伸，并支承在用浆砌石建造的底座上。

第二节渡槽（四）

六、拱式渡槽

拱式渡槽的支承结构是由墩台、主拱圈和拱上结构组成的。

槽身荷载通过拱上结构传给主拱圈再由主拱圈传给墩台。

与梁式渡槽相比，拱式渡槽的支承结构增加了主拱圈和拱上结构两部分，这就决定了拱式渡槽不同于梁式渡槽的型式、构造和特点。

（一）主拱圈

1．主拱圈的型式和构造

主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构，工程中常用的型式有板拱、肋拱和双曲拱等。

●板拱：

多用于石拱渡槽。

板拱在横截面的整个宽度内，砌筑成整体的矩形断面，除采用砌石外，也可用混凝土现浇或预制块砌筑，小型渡槽的拱圈可用砖砌筑。

拱圈的横向宽度一般与槽身宽度相同，且不宜小于拱圈跨度的1/20，以保证拱圈有足够的横向刚度和稳定性。

拱圈的拱顶厚度可以参考已建类似工程的尺寸初步拟定；拱圈净跨大于20米时，宜采用变截面拱圈。

●肋拱：

为了节省材料和减轻自重，可采用肋拱式拱圈。

当槽宽不大时多采用双肋。

拱肋之间每隔一定距离在拱上排架下面等位置，设置刚度较大的横系梁以加强拱圈的整体性，保证拱圈的横向稳定。

肋拱式拱圈一般为钢筋混凝土结构，小跨度的也可采用少筋混凝土或无筋混凝土。

钢筋混凝土拱肋的混凝土强度等级不宜低于C20，无铰拱肋的纵向受力钢筋应伸入墩帽内，锚入深度应不小于拱脚厚度的1．5倍。

●双曲拱：

主要是由拱肋、拱波和横向联系所组成。

为了加强拱波拱肋的连接，拱肋断面多采用凸形、L形和凹形等形状还常在拱肋顶面设置齿槽，并配置锚固钢筋。

拱波一般分预制和现浇两层。

拱波预制块的一侧常做成具有削角的斜面，以便于砌缝填实，并使现浇层与之结合得更好。

双曲拱的横向联系，常采用横系梁和横隔板。

拱肋和拱波通过横向联系连接成整体，以加强拱圈的横向整体性和稳定性。

2．主拱圈的受力特点

●承受压应力：

拱式渡槽的主拱圈，在支座的约束下，通过拱的作用将铅直荷载转变为轴向压力，故拱圈内力主要是压应力。

因此，主拱圈是一种主要承受压应力的结构，可用抗拉强度小而抗压强度大的圬工材料建造，并且可以用于很大的跨度。

●推力拱特点：

如果支座受到破坏而不能提供与水平推力相平衡的反力时，主拱圈就从拱的作用转变为梁的作用，便有能承受原有拱荷载而迅速破坏和失稳。

这是拱式渡槽的推力拱特点。

●连拱特点：

对于多跨拱式渡槽，某跨的一个支座产生变位，还将引起该跨另一端的支座产生弯矩，而使相邻跨也将受到影响。

特别是一跨受到破坏时，相邻跨的拱脚水平推力便完全由拱墩承担，当拱墩承受不住这一推力时，便会倾倒，相邻跨也随之被破坏。

这是拱式渡槽的连拱特点。

●主拱圈的稳定性：

主拱圈在铅直荷载作用下，将产生强大的轴向压力迫使拱轴变形，当铅直荷载达到一定数值,将会失去稳定而迅速破坏。

拱圈的失稳，有纵向和横向两种形式。

纵向失稳，是拱圈在拱轴平面内迅速变形而失稳。

横向失稳是拱圈翘离拱轴平面迅速变形而失稳。

3．主拱圈结构及拱式渡槽的基本尺寸

主拱圈在跨径中央处称为拱顶，两端与墩台连接处称为拱脚，各径向截面重心的连线称为拱轴线。

两拱脚截面重心距离L称为计算跨度，简称跨度。

拱顶截面重心到拱脚截面中心的铅直距离f称为计算矢高，简称矢高。

拱圈外边缘的距离b称为拱宽。

b／l称为宽跨比，f／l称为矢跨比。

跨度l、矢高f、拱宽b及拱脚高程，便是主拱圈的基本尺寸，也是拱式渡槽的基本尺寸。

●跨度l：

跨度l小于15m者为小跨度，等于15～50m者为中等跨度，大于60m者为大跨度。

对于槽高不大的拱式渡槽宜选用小跨度；对于跨越深谷、槽高很大且基础施工很困难的拱式渡槽，可采用大跨度；在一般情况下，如无特殊要求，则以采用40m左右的中等跨度较为经济合理。

●宽跨比：

拱宽b常与槽身的结构总宽度相等，但宽跨比b／l对主拱圈的横向稳定影响很大，b／l越小则横向稳定性越低。

为了满足主拱圈的横向稳定，一般要求b／l大于1／20；对于大跨度的小流量渡槽，b／l一般较小，但也不应小于1／25。

由于拱式渡槽的槽身已不是主要承重结构，槽身的深宽h/b应较梁式渡槽小些，以便加大拱圈的宽度比进而加大宽跨比b／l，以满足主拱圈的横向稳定要求。

●拱脚高程、矢高和矢跨比：

主拱圈的拱顶常与槽身底面相接触，所以拱脚高程一经选定，矢高f也基本上确定了。

对于槽高不大的拱式渡槽，拱脚高程一般选在最高洪水位附近，所以矢高f的选择余地不大，只有调整跨度l才能选定矢跨比f／l。

对