倒虹吸管课件.ppt

倒虹吸管课件.ppt

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InvertedSiphon,武汉大学水利水电学院,3|,I倒虹吸管,4|,I倒虹吸管,倒虹吸管的布置和构造,倒虹吸是渠道与河流、谷地、道路冲沟及其他渠道相交时，为连接渠道而设置的压力输水管道，是交叉建筑物之一。

当渠道与河流或道路相交，且渠道水位与河水位或路面接近同一标高，不能采用渡槽、涵洞等。

倒虹吸管与渡槽相比，具有工程量少、施工方便、节约劳力及材料、造价低等优点；其缺点是水头损失大，维修管理不便。

11|,倒虹吸管,倒虹吸管进出口布置应满足水力条件良好、运用可靠以及稳定、防渗、防冲、防淤等要求。

进口段包括进水口、闸门、启闭台、拦污栅、通气管及渐变段，对于13级倒虹吸管，进口前的渠道一侧应设泄洪闸（或溢流堰）。

多泥沙渠道，尚应设沉沙及冲沙设施。

进口渐变段长度可取上游渠道设计水深的35倍。

倒虹吸管出口段的布置形式和进口段基本相同。

出口段常设置消力池（可结合渐变段布置），用以调整出口水流的流速分布，池长一般为渠道设计水深的34倍，低于下游渠底的池深（cm）可按经验公式估算，即：

进口渐变段长度可取上游渠道设计水深的35倍。

14|,I倒虹吸管,15|,I倒虹吸管,为适应地基不均匀沉降而引起的弯曲变形和由于温度降低和混凝土凝固而引起的纵向收缩变形，管道应设置永久性伸缩缝，缝间设止水。

16|,I倒虹吸管,图管的接缝止水构造（单位：

cm）1套管；2一沥青油毡；3一沥青油麻，4一外环筋；5一纵筋；6一内环筋；7一金属止水片；8沥青杉板；9一防腐软木圈；10一固定钢筋；11一塑料止水带；,17|,I倒虹吸管,18|,倒虹吸管,在管道变坡和转弯的地方应设置镇墩，其作用是连接和固定两端的管道。

镇墩材料可用浆砌石或混凝土。

19|,I倒虹吸管,镇墩有开敞式与封闭式两种。

图镇墩与管端的连接（a）刚性连接；（b）柔性连接,20|,I倒虹吸管,倒虹吸管的水力计算,22|,I倒虹吸管,倒虹吸管的水力计算是根据已定的渠道流量、流速、进口渠底高程，在水头损失许可范围内选定合理的管径，并进行出口渠底高程和进出口水面衔接计算等。

23|,倒虹吸管,倒虹吸管管径根据选定的流速按下式计算确定：

24|,倒虹吸管,倒虹吸管的输水能力按压力流计算，其计算公式为：

25|,倒虹吸管,倒虹吸管总的水头损失按下式计算：

倒虹吸管的结构计算,27|,倒虹吸管,荷载：

管身自重、管内水重、土压力（铅直土压力和水平土压力），内水压力、外水压力、管道弯曲段水流离心力、地面荷载、地基支承反力、由于温度变化和混凝土干缩引起的内力以及地震荷载等。

28|,倒虹吸管,荷载组合：

埋于河底的倒虹吸管，在河道枯水期或断流时的荷载组合为：

管身自重、管内水重、土压力，最大内水压力、外水压力、管内外温差产生的应力（可忽略不计）和地基反力等。

当河道出现洪水而管内无水时的荷载组合为：

管身自重、土压力、外水压力、内外温差应力（可忽略不计）和地基反力等。

外露式、桥式倒虹吸管，其荷载组合为：

管身自重、管内水重，内水压力，管道内外温差应力及地基反力等。

29|,倒虹吸管,钢筋混凝土管，其应力分析属于弹性理论空间问题，但由于计算复杂，横向通常按封闭环形结构计算，而纵向按空心断面弹性地基梁计算。

预应力钢筋混凝土管一般都做成一定长度的管节，当管芯纵向预压应力不低于2MPa，且接头采用柔性橡皮止水时，仅需进行横向计算。

钢管管壁的应力用三向强度理论平面应力重叠法计算。

其他各种预制管一般是按照设计要求，选用厂家生产的各种定型产品而不单独进行结构计算。

30|,倒虹吸管,荷载：

镇墩自重、水管在转弯段由内水压力引起的轴向力、管道弯曲段水流离心力及水重、土压力等。

由管道传给镇墩上的荷载有：

管道自重、管内水重、管道上填土压力、管道摩擦力、河道水面以下管道浮力、水流对管壁的摩擦力以及因温度影响而产生的轴向力等。

镇墩为重力式结构，靠自重维持其稳定。

对于结构计算，主要应验算基础承载力和验算抗滑、抗倾覆的稳定性。

镇墩除验算基础应力外，对墩身亦应选择危险断面验算其最大及最小应力。