矩形渡槽设计说明书.doc
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渡槽课程设计
设计基本资料
一．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
二．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;
桩号
6+000
6+015
6+025
6+035
6+045
6+055
6+065
6+090
6+100
地面高程（m）
97.80
92.70
87.66
83.85
83.80
87.60
89.90
97.68
97.70
2.干渠水利要素：
设计流量Q设=10m3/s、加大流量Q加=11.5m3/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/m2
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Ⅱ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：
1）自重：
钢筋混凝土Υ=25KN/m3水Υ=10KN/m3
2）人群荷载：
3KN/m3
3）施工荷载：
4KN/m3
4）基础及其上部填土的平均容重为20KN/m3
三．设计原则与要求
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》
设计说明书
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。
由此表可画出此沟的横剖面图：
桩号
6+000
6+015
6+025
6+035
6+045
6+055
6+065
6+090
6+100
地面高程（m）
97.80
92.70
87.66
83.85
83.80
87.60
89.90
97.68
97.70
xx渡槽横断面图
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h1
由已知条件，带入数据知
进行迭代得h1=2.89m
校核设计流量：
A=（b+mh）h=14.13m2R=A/x=1.39m
故，不符合设计流量的要求，
当h1=2.9m时
故，符合设计流量的要求
当Q=10m3/s，堤顶宽度为2.5m时，查书中表8-5得
则
校核加大流量：
故，符合加大流量的要求
则，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4h1（h1为上游渠道水深）;出口渐变段长度可取L2大于等于6h3（h3为下游渠道水深）。
则，取L1=12m
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
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，通过水力学公式（）进行计算。
当槽身长度L大于等于（15～20）h2 （h2 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；
拟定h/b=0.8,i=1/500,得；b=2.03m,也不符合要求，
…………
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带入计算水深h，
进行迭代得：
h=1.93m
同理，将加大流量带入上式
迭代得：
h加=2.15m
对设计流量进行校核：
b=2m,h=1.93m.
则，
满足设计流量的要求
对加大流量进行校核
取m时，则，b=2m,h=0.27+1.93=2.2m
满足加大流量的要求
2.计算水头损失
进口段水面降落值：
（K1=0.1）
槽身段沿程降落值：
出口段水面回升值：
渡槽总水面降落值：
所以符合最小水头损失的要求。
抬高值：
y1=h1-Z-h2=2.9-0.351-1.93=0.619m
进口槽底高程：
出口槽底高程：
降低值：
y2=h3-Z2-h2=2.9-0.117-1.93=0.853m
出口渠底高程：
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。
三．槽身结构计算
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：
t1=16～20cmt2=20～30cm
a=80～100cmb=40cm
c=36cm拉杆截面为16*16cm
具体尺寸见下图：
槽身断面图单位：
cm
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：
（1）.拉杆弯矩的计算：
荷载KN·m
KN·m
分配系数：
截面惯性矩分别为
抗弯刚度：
所以：
分配系数为：
传递系数：
CAC=0CAB=-1
求固端弯矩及约束力矩，固定状态下，可得各固端弯矩
分配系数
0.29
0.71
固端弯矩
0
-9.6
-12.8
-6.4
分配与传递
0
6.5
15.9
-15.9
最后杆端弯矩
0
-3.1
3.1
-22.3
最终杆端弯矩为：
MAC=-3.1KN·mMCA=0KN·m
MAB=3.1KN·mMBA=-22.3KN·m
（2）.拉杆拉力的计算
取侧墙为脱离体,由∑MA=0
则
:
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M0计算
（4）．绘制弯矩图
侧墙外侧弯矩
代入则得（max）。
位置即=0所以
代入数据得：
当M0=0时，=2.27m
当Mmax时，=1.3m
此时Mmax==
（5）.底板拉力
∑M=0底板拉力NA=
（6）.拉杆弯矩的计算
荷载：
杆端弯矩：
跨中弯矩：
弯矩图单位：
KNm
2.槽身纵向结构计算
（1）.荷载：
q1=（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
总荷载：
q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8KN·m
（2）.内力计算
计算跨度L计=1.05L0=1.05*9=9.45m
夸中弯矩M=1/8qL计2KN·m
3.配筋计算
（1）.侧墙配筋
查表得，fc=11.9,fy=300K=1.20
取a=30mm，则h0=h-a=200-30=170mm
所以用最小配筋率配筋
其
选配钢筋
选受拉筋为Φ12@300（=377mm2）
（2）.底板
受压计算
取a=30mm，则h0=h-a=300-30=270mm
所以用最小配筋率配筋
其
选配钢筋
选受拉筋为Φ12@200（=565mm2）
受拉计算
判别偏心受拉构件的类型
属于大偏心受拉构件。
计算受拉钢筋
按构造规定配置钢筋
所以配置Φ12@200（=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
所以配置4Φ8（=201mm2）箍筋Φ6@300
4.槽身纵向配筋计算
取a=30mm，则h0=h-a=2860-30=2830mmb=400mm
所以用最小配筋率配筋
其
选配钢筋
选筋为8Φ20（=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）b1（1/20～/30）H
常用b1=0.4～0.7m取b1=0.5m
短边（横槽向）h1=（1/1.5～1/2）b1
常用h1=0.3～0.5m取h1=0.4m
横梁：
间距L=2.5~4.5m
长L‘=L1-h1
高h2=（1/6～1/3）L
宽b2=（1/1.5～1/2）h2
牛腿：
C=1/2b1，hb1
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3b1
底板长度：
L1大于5h1
基础厚度：
t=1m左右
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