内容摘要本次设计作为农水专业本科生的毕业设计,主要目的在于运用所学的有关专业课,专业基础知识及基础课等的理论;了解并初步掌握水利工程的设计内容,设计方法和设计步骤;熟悉水利工程的设计规范;提高编写设计说明书和各种计算及制图的能力。
根据设计任务书,说明书分为四章。
第一章,基本资料。
第二章,整体布置,确定渡槽的线路和槽身总长度,进行水利计算,确定槽底纵坡以及进出口高程。
第三章,槽身结构设计,确定槽身的横断面尺寸,进行槽身纵横断面内力计算及结构计算。
第四章,支承结构设计,确定支承结构的尺寸,进行支承结构的结构计算,渡槽基础的结构计算及渡槽整体稳定性计算。
AbstractThis design is a graduation project of undergraduation. Its main aim is to apply what have been learned in class, such as specialized courses, specialized basic courses, basic courses and so on, to initially master the content of design, the methods of design, the steps of design of the irrigation project; to have an intimate knowledge of the design standard of the irrigation project; to raise the capacity to compile the design exposition and the capacity of calculation and drawing.According to the task, the design exposition is made up of four chapters. Chapter one is the basic material. Chapter two is assignment on the whole, in which the aqueduct line and total length are decided, and make the hydraulic design to decide the slope of bottom and the altitude of exit and entrance. Chapter three is the structure design of aqueduct body, in which the cross section of aqueduct body is decided, and calculate the internal force and the structure of cross section and vertical section. Chapter four is the structure design of support structure, in which the dimensions of support structure are decided, and calculate the internal force and structure of support structure , and calculate the structure of aqueduct foundations, and check the stability of aqueduct on the whole.目录内容摘要 (1)Abstract (2)第一部分设计说明书 (5)第一章基本材料 (5)第二章整体布置 (7)第三章槽身结构设计 (9)第四章支承结构设计 (14)第一节支承结构型式及尺寸的拟定 (14)第二节槽墩与槽架的结构计算 (15)第三节排架的基础结构 (18)第四节渡槽的整体稳定性验算 (19)第二部分计算书 (21)1.槽身的水力设计 (21)(1)拟定槽身的纵坡i、净宽B0和净深H0 (21)(2)渡槽的进出口高程计算 (22)2.槽身纵向内力计算及配筋计算 (24)(1)荷载计算 (24)(2)内力计算 (25)(3)正截面的配筋计算 (26)(4)槽身纵向抗裂验算 (27)(5)斜截面抗剪计算 (29)3.槽身横向内力计算及配筋计算 (29)⑴底板的结构计算 (30)⑵侧墙的结构计算 (32)⑶肋的结构计算 (33)4.边墩的结构计算 (44)⑴荷载计算 (44)⑵抗滑稳定计算 (46)⑶抗倾覆稳定计算 (46)⑷基地正应力验算 (47)⒌单排架的结构计算 (49)⑴荷载计算 (49)⑵内力计算 (51)⑶配筋计算 (53)⒍排架基础的结构计算 (57)⑴底板尺寸的拟定 (57)⑵底板的内力计算 (60)⑶底板的配筋计算 (61)⒎渡槽的整体稳定性验算 (62)⑴槽身的整体稳定性验算 (62)⑵渡槽的抗滑稳定性验算 (63)⑶渡槽的抗倾覆稳定性验算 (64)⑷浅基础的基底压应力验算 (65)参考文献 (67)第一部分设计说明书第一章基本材料龙潭冲渡槽位于湖北浠水县白莲河灌区西干渠上游处,桩号为:1+800,竣工年限在1961年~1962年,经过三十几年的运行,该渡槽均出现严重的老化问题(如裂缝、漏水、混凝土剥落后钢筋外露),加之灌区面积增加和流量增大,这些渡槽已远远不能担负输水灌溉的任务,要求重建。
另外,由于原渠线是沿山顺下,渠线较长,本次重建时,要求裁弯取直。
1.地形地质情况地形情况上游渠道轴线与渡槽轴线交角60度,下游渠道轴线与渡槽轴线交角为40度,其他资料详见地形图。
地质情况白莲河灌区地质分布为:北部山区,地质为火成岩(花岗岩),风化层较厚;中部为丘陵;南部为冲积性平原。
河床为砂卵石,覆盖层厚度为 2.0m,两侧为风化的花岗岩,覆盖层较薄。
渡槽轴线的右断有一平台,高程为85.00m,黏土厚度为2.50m,拟建一段台槽。
在计算稳定时选用相应的区域地质参考值。
2.上、下游渠道基本资料上游纵坡:1/3000;下游纵坡:1/5000;边坡:1:1.5;糙率:0.023~0.030;上下游渠底宽度基本相同:b0=5.50m;渠道的设计流量与相应渡槽的流量相同为:设计流量为25m3/s,加大流量为30m3/s;渠道内水深为相应流量下的均匀流水深;渠道堤顶宽度均采用5.0m;上游渠底高程86.00m;下游渠底高程待定。
3.本地区基本风压为W0=35kgf/m2,最大风力为9级,相应的风速为24m/s。
4.该渡槽横穿龙潭冲河,河内最大水深达到4.50m,相应高程为65.40m,最大流速达到5.50m/s。
5.根据灌区规划要求,渡槽槽身上不设人行道。
6.施工期最大人群荷载为3.0kN/m2。
7.根据灌区规划方案中拟定,渡槽设计标准为3级或查找有关规范;8.在渡槽进口上游段处布置检修闸门;9.槽身选用简支矩形、加肋,底板选用梁板结构,槽架可用钢筋混凝土或重力墩。
第二章整体布置1、渡槽的位置选择渡槽的位置选择是选定渡槽的中心线及槽身起止点的位置。
本设计的渡槽的中心线已选定。
具体选择时可以从以下几方面考虑:(1)槽址应尽量选在地质良好、地形有利和便于施工的地方,以便缩短槽身长度、减少工程量、降低墩架高度;(2)槽轴线最好成一直线,进口和出口避免急转弯,否则将恶化水流条件,影响正常输水;(3)跨越河流的渡槽,槽轴线应与河道水流方向尽量成正交,槽址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段,避免位于河流转弯处;(4)为了在渡槽或上、下游填方渠道发生事故时停水检修,常常在进口段或进口前的适当位置设置节制闸,以便与泄水闸联合运用,使渠水泄入溪谷或河道。
2、槽身的水力设计(1)拟定槽身纵坡i、净宽B0和净深H0。
渡槽的下游有一平台,高程为85.00m,黏土厚度为2.50m,拟建一段台槽。
渡槽的纵坡取为i=1/400。
根据计算书中的计算可得B0=3.46m,H0=2.42m。
一般情况下,渡槽的槽身总长度常大于进口前渠道的20倍。
槽中水流按明渠均匀流计算。
图2—1 渡槽水力计算图(单位:cm)3.槽身支承结构型式的选择和布置梁式渡槽的槽身是直接搁置于槽墩或槽架之上的。
为适应温度变化及地基不均匀沉陷等原因而引起的变形,必须设置变形缝将槽身分为独立工作的若干节,并将槽身与进出口建筑物分开。
变形缝之间的每一节槽身沿纵向是两个支点所以既起输水作用又起纵向梁作用。
根据支点位置的不同,梁式渡槽有简支梁式双悬臂梁式和单悬臂梁式三种型式。
单悬臂梁式一般只在双悬臂梁式向简支梁式过渡或与进出口建筑物连接时使用。
简支梁式槽身施工吊装方便,接缝止水构造简单,但跨中弯矩较大,底板受拉对抗裂防渗不利。
简支梁式槽身常用的跨度为8-15m。
由于该渡槽槽高较大,本设计采用简支梁式槽身,跨度取为12.5m。
梁式渡槽的槽身采用钢筋混凝土结构。
4.跨度、跨数及轮廓尺寸的拟定槽身段长度为350米,跨度为12.5米,共28跨。
第1、27、28跨为台槽,台槽下为重力墩支承,其他各跨均由排架支承,15米以下的高度用单排架,15米以上用双排架。
5.进出口段的型式选择及布置渡槽的进出口均需设置渐变段,渐变段采用扭曲面形式,一般用素混凝土建造。
渐变段的长度L通常采用经验公式计算,即L j≥(4~6)h (2—1)式中 Lj ——进口段取Lj≥4h,出口段取Lj≥6h;h——进出口渠道水深。
则进口渐变段L1≥4 2.1=8.4m,取L1=8.4m出口渐变段L2≥6×2.85=17.1m,取L2=17.5m第三章槽身结构设计一、身槽横剖面型式及尺寸的拟定槽身横断面最常用的是矩形和U形。
大流量钢筋混凝土梁式渡槽多采用断面根据灌区规划要求,渡槽无通航要求,且渡槽槽身上不设人行道,故为了改善槽身的横向受力条件,沿槽顶每隔2m设一根拉杆,为了减薄侧墙和底板的厚度槽身每隔2m加设一根横肋。
槽顶设人行桥,搁置于拉杆之上,以便检修。
侧墙厚度为20cm,底板厚为20cm,具体形式如下:图3—1 槽身横断面型式图二、槽身纵向内力计算及配筋计算图3—2 槽身纵向计算简图根据支承形式,跨宽比及跨高比的大小以及槽身横断面形式等的不同,槽身应力状态与计算方法也不同,对于梁式渡槽的槽身,跨宽比一般都大于4.0,跨高比也比较大,故可以按梁理论计算。
计算简图见图2—2。
槽身纵向一般按满槽水,即水深与拉杆下缘齐平的情况设计。
纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑,包括槽身重力(拉杆等小量集中荷载也换算为匀布的)、槽中水体的重力及人群荷载。