佛岭灌区渡槽设计
学生：孙广超
指导老师：彭云枫
三峡大学水利与环境学院
1工程概况
佛岭水库灌区引水干渠控制灌区农田面积4330hm2，经黄家沟时经比较采用渡槽方案，工程为III等工程，主要建筑物为3级。
1.1渡槽形式及尺寸
修筑的渡槽采用矩形梁式渡槽，槽底宽为2.0m，侧墙高1.71m，设有间距为2.0m，高为0.1m的拉杆，考虑到交通要求，还设有0.85m宽的人行板。
1.1.2地形
黄家沟顶宽约有120m，沟深约为8m，属狭长V形断面，无常流水，沟内有良田，可种植经济作物。
耕作深度1.0m。
1.1.3构造要求
本设计布置等跨的间距为8m的单排架共13跨，与渐变段连接处采用浆砌石槽台。
排架与地基的连接采用整体基础。
槽身、排架以及基础采用预制吊装形式，为使预制时简单、方便，将排架分为三组。
2本工程设计的目的和意义
2.1渡槽的历史
世界上最早的渡槽诞生于中东和西亚地区。
公元前 29 世纪前后,埃及在尼罗河上建考赛施干砌石坝,坝高15 m,坝长450m,是文献记载最早的坝,并建渠道和渡槽,向孟菲斯城供水。
公元前 700余年,亚美尼亚已有渡槽。
公元前 703年,亚述国王西拿基立
(Sennacherib)下令建一条 483 km 长的渡槽引水到国都尼尼微。
渡槽建在石墙上 ,跨越泽温的山谷。
石墙宽 21 m,高9 m,共用了200多万块石头。
渡槽下有5个小桥拱,让溪水流过。
2.2渡槽在我的应用
渡槽在我国已有悠久的历史。
古代,人们凿木为槽用以引水,即为最古老的渡槽。
据《水经·渭水注》:长安城故渠“上承泬水于章门西,飞渠引水入城 ,东为仓池,池在未央宫西。
”“飞渠”即为渡槽,建于西汉,距今约 2000 年。
或说公元前 246 年兴建的郑国渠“绝”诸水即利用了渡槽。
这说明渡槽在中国已有2000 年以上的历史。
我国古代比较著名的渡槽有:古代陕西关中地区大型引泾灌区—郑国渠 ,是中国古代最宏大的水利工程之一。
公元前 246 年(秦始皇元年)由韩国水工郑国主持兴建,约十年后完工。
它位于泾水和渭水的交会处,干渠西起泾阳,引泾水向东,下游入洛水,全长 150 余 km ,其间横穿了好几道天然河流,可能使用了“渡槽”技术。
郑国渠的建成,使关中干旱平原成为沃野良田 ,粮食产量大增,直接支持了秦国统一六国的战争。
我国从20世纪50年代开始建造渡槽,目前国内已建的各类渡槽有很多。
其中单槽过流量最大的为 1999 年新建的新疆乌伦古河渡槽,设计流量 1203
m/ s ,为预应力混凝土矩形槽。
单跨跨度最大的为广西玉林县万龙渡槽,拱跨长126 m。
2002 年完成的广东东江——深圳供水改造工程在旗岭、樟洋、金湖的 3 座渡槽上采用了现浇预应力混凝土 U 型薄壳槽身,为国内首创。
2.3渡槽的形式
根据目前我国渡槽的发展状况，渡槽在横断面上,以 U型和矩形槽应用较为广泛,特别是随着施工方法的改进,如采用预制吊装的渡槽,越来越广泛的采用各种更轻、更强、更巧、更薄的结构,即槽身趋向采用U型、半椭圆型、环型、抛物线形等薄壳结构或薄壁肋箱等。
在支承型式上,除梁式渡槽和拱式渡槽外,又发展了一种拱梁组合式,拱梁式渡槽是从20世纪90年代逐步发展起来的,是在折线拱和桁架梁渡槽的基础上,经过研究改进发展起来的一种新型渡槽结构形式。
它具有结构轻巧,受力状态良好,外形美观,便于施工,安全可靠,经济适用等特点。
如湖南岳阳地区的凉清渡槽,
槽身全长75.2 m,由一跨50.4 m的拱梁组合式结构与两端各一跨12.4 m的简支结构组成。
1990年建成后投入使用,运行状况良好。
在材料使用上,在使用一般钢筋混凝土的基础上,趋于使用钢丝网水泥、高标号预应力混凝土,钢材采用高强钢丝、低合金钢等。
采用这种材料后一是降低混凝土槽身的壁厚,能使混凝土的壁厚由过去的几十厘米减为十几厘米;其次由于渡槽槽身构件采用预应力工艺处理后,使渡槽在结构上发生了质的变化,抗裂性、抗震性和刚度大大提高,克服了钢筋混凝土过早出现裂缝的弱点,充分发挥了高强钢材的潜力,渡槽的断面和变形也相对减少,而跨度却可显著地增大。
从施工方法角度出发,渡槽越来越趋于装配式,由于灌溉及用水事业的发展和地形的需要,大流量、大跨度的装配式渡槽逐年增多,并且这些大跨度、大流量的渡槽结构多采用预应力结构和拱架支承。
小型壳槽则较多采用钢丝网水泥结构以有利于农村小型工地的运输和装配。
从施工工艺方面,预应力施工工艺逐渐广泛地被采用,槽身的张拉,小型壳槽则采用先张法,即在预制厂内固定的台座上成批张拉高强钢丝或钢绞线,大型槽身则采用后张法施工,以构件本身为台座。
在采用装配式渡槽方面,由于吊装技术和设备的改进,构件的单元重量也逐渐增大,以适应大断面、大跨度结构的需要。
如湖北省1973年修建的排子河装配式渡槽,采用钢桁架梁垂直吊升巨型的槽身构件,起重量达200 t ,提升高度达50多m。
2.4渡槽的发展趋势
目前,渡槽发展研究的总趋势是,适应各种流量、各种跨度特别是大跨度渡槽结构型式的研究;应用先进理论和先进手段进行结构型式优化设计;材料及施工技术的改进等。
如斜拉式及悬吊式这类跨越能力最大的渡槽型式的研究;过水与承重相结合的合理结构型式的研究;利用电子计算技术及先进设计理论优选结构型式的研究;早强快干混凝土和钢纤维混凝土等材料以及新型止水材料的研制应用;构件预制工厂化及大型机械吊装等,有的已在逐步开展，有的在探索中,但是可以预见,渡槽工程在结构型式、设计理论、建筑材料以及施工技术等方面,将有一个新的发展。
2.5本课题研究的目的和意义
水利灌溉是农业的命脉，近年来随着人民生活水平的提高和工农业的快速发
展，对供水的要求也大大提高，从水库（水源地）引水到灌区，其间的建筑物即为渠系建筑物。
本次设计的对象为渠系建筑物中的渡槽设计，注重整体规划统一协调的同时，综合考虑了整体工程的统一性。
在设计过程中既充分运用了所学知识，又广泛参考了水工设计、施工方面的相关文献资料，体现了工程设计的科学性、规范性，又突出了创新性。
通过本课题的毕业设计，能使学生掌握水利工程设计的程序和方法，能充分运用水利水电工程专业所学的水文地质、工程材料、力学、制图、设计和施工等诸多方面的知识，将其系统化，并得到巩固；既能培养学生利用所学的知识解决实际问题的能力，又能提高学生独立设计的能力；对提高毕业生的独立设计能力、适应今后的本行业工作具有积极的意义。
3设计的具体内容、步骤和成果
3.1设计具体内容及步骤
1）渡槽型式的选择、工程总体布置及主要尺寸的拟定；
2）渡槽的水力计算；
3）渡槽槽身的结构及配筋计算；
4）渡槽排架(拱圈)的结构及配筋计算；
5）渡槽的稳定计算；
3.2设计成果
1）设计说明书和计算书；
2）设计图纸，CAD出图。
4阅读的主要文献、资料名称
1.熊启钧编著. 灌区建筑物的水力计算与结构计算. 中国水利水电出版
社.2007
2.竺慧珠, 陈德亮, 管枫年编著. 渡槽. 中国水利水电出版社. 2005
3.胡明, 沈长松主编. 水利水电工程专业毕业设计指南／第2版．北京：
中国水利水电出版社，2010
4.焦爱萍主编．水利水电工程专业毕业设计指南／郑州：黄河水利出版社，
2003
5.索丽生,任旭华,胡明编著. 水利水电工程专业毕业设计指南.北京：
中国水利水电出版社，2001.1
6.龙驭球，包世华主编.结构力学I（第2版）.高等教育出版社.2006
7.河海大学，武汉大学，大连理工大学，郑州大学合编.水工钢筋混凝土
结构学（第4版）.中国水利水电出版社.2009
8.吴持恭主编.水力学（第4版）.高等教育出版社.2007
9.林继镛主编.水工建筑物（第5版）. 北京: 中国水利水电出版社，2006 5工作的主要阶段、进度
6现有条件及必需采取的措施
1.从学校图书馆阅读相关文献以获得需要的资料；
2.从网上搜索相关设计作为参考；
3.多向指导教室彭老师请教，以保证设计的质量；
4.多与同学交流探讨，减少失误。