矩形渡槽设计说明书.docx

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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

2.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

92.708

7.6683

8583.8

087.60

89.90

97.689

7.70

33

2.干渠水利要素：

设计流量Q设=10m/s、加大流量Q加=11.5m/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n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Y=25KN/m3水Y=10KN/m3

）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。

、•介一b<

4.

水工钢筋混凝土》

六．参考书

5.《工程力学与工程结构》

.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

92.708

7.6683

8583.8

087.6C

89.90

97.689

7.70

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hi

由已知条件，带入数据知

I06042

，丄nQb2khi旦上

VmVi2m2m

进行迭代得hi=2.89m

校核设计流量：

A=（b+mhh=14.13m2R=A/x=1.39m

Q=和200251-393

1

5000

0.5

9.95m3/sQ设

故，不符合设计流量的要求,

A21

当h1=2.9m时Q实二AR3P10.03m3/sQ设

n

故，符合设计流量的要求

Vo=y=^=0.71m/s

A14.21

当Q=10mVs，堤顶宽度为2.5m时，查书中表8-5得hi0.5m

校核加大流量:

A213

Q加二—R3i214.09m3/sQ加

n

故，符合加大流量的要求

则，渠道的深度H=3.4m水深hi=2.9m。

对于中小型渡槽，进口渐变段长度可取Li大于等于4hi（hi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，L14h1=11.6m取L1=12m

L26h3=17.5m取L2=18m

综上所述：

Li=i2mL2=i8m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

A21

公式（Q=AR3i2）进行计算。

当槽身长度L大于等于（15〜20）h2（h2为槽内

n

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。

A21在以上经验数据下，设渡槽净宽b=2m,i=1/700,n=0.011带入Q=-R3i2计算

n

进行迭代得：

h=1.93m

迭代得：

h加=2.15m对设计流量进行校核:

0.659

丄10.04m3/s

700

b=2m,h=1.93m.

则，v=Q实二10坐=2.6m/s

A3.86

满足设计流量的要求对加大流量进行校核

取h=0.27m时，贝b=2m,h=0.27+1.93=2.2m

212

Q冷^007o.6883

1

700

11.8m3/sQ加

满足加大流量的要求

2.计算水头损失

（K=0.1）

渡槽总水面降落值:

出口渠底高程:

42y295.5160.85394.663m

所以符合最小水头损失的要求。

渡槽水利计算图

最终确定，渡槽的断面尺寸为b=2mh=2.2m符合要求。

3.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:

2=20〜30cm

可选定：

11=16〜20cm

a=80〜100cm

b=40cm

c=36cm

拉杆截面为16*16cm

具体尺寸见下图:

40

5Q

r

C

aa

cr

r臂a

0C

ft.

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）

荷载

q2

.拉杆弯矩的计算：

qi

水h+

分配系数:

抗弯刚度:

水H=1O2.43=24.3KN-m

混？

2=1O2.43+250.3=31.8KN-m

截面惯性矩分别为

Kac

Kab

1AC

12

竽6.67104m4

所以：

分配系数为:

传递系数：

Cac=0

AB

t2L

12

尊2.25103m4

3EIac

H

EIab

h

AC

AB

4

6.6710E

2.43

2.251O3E

1.1

Kac

kackab

Kab

kackab

Cab=-1

8.231O4E

2.O51O3E

0.29

0.71

求固端弯矩及约束力矩，固定状态下，可得各固端弯矩

mAc

Oil!

15

9.6KNm

mCa

mAb

12.8KNm

mBa

6.4KNm

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

（2）.拉杆拉力的计算

取侧墙为脱离体,由刀M=0则NcH+Mac-电=0

6

x3

X2=0

Nc=NcS=8.62=17.2KNm

Nc:

槽身一米的拉杆拉力

S:

拉杆间距（这里取2.2m）

Nc:

一个拉杆所承受的拉力

（3）.底板夸中弯矩Mo计算

M0=q2^-MAB=3^-3.1=16.1KNm

88

（4）.绘制弯矩图

、1Mx=NcX--侧墙外侧弯矩6

dMxm1

X=

代入MX则得MX

dX2

代入数据得：

当Mo=O时，Xi=J

6^=2.27m

（max）。

無.=1.3m

当Mmax时，X=

跨中弯矩:

Me

3

q1a

q2L2

3L

24

3

110.5

32.2

2

0^』0.34KNm

24

3.1

16,1

弯矩图单位：

KNm

2.槽身纵向结构计算

（1）.荷载：

qi=

（0.2*2.43*2+0.3*2.2）*25=40.8KN-m

q2=10*2.2*2=44KN-m

总荷载：

q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8KN-m

（2）.内力计算

|2

夸中弯矩

M=1/8qL计21^=2■计=1/887.89.452=980KN-m

8

3.配筋计算

（1）.侧墙配筋

查表得，fc=11.9N/mm2,fy=300N/mm2K=1.20

取a=30mm,贝Uho=h-a=2OO-3O=17Omm

竺^21067.520.03

fcbh011.910001702

s17120.030.03pO.85b0.468

67.4

亦00.04%PminO.2%

所以用最小配筋率配筋

选受拉筋为①

12@300（As=377mm2）

其As10001700.002340mm2

选配钢筋

（2）.底板

受压计算

取a=30mm，

则h0=h-a=300-30=270mm

As

KM

1.210616.10.02

fcbh011.910002702

fcbh。

fy

儿91000O.。

2270214.2mm2

300

214.2

所以用最小配筋率配筋

其As10002700.002540mm2

选配钢筋选受拉筋为①12@200（As=565mm2）

受拉计算判别偏心受拉构件的类型

e0M/N16.1/54.50.3m300mmfh/2a300/230120mm

属于大偏心受拉构件。

h。

As

30030270mm

6h/2a300

2

KNesmaxfcbh

fyhoa

300/23