一、水力计算
1、基本参数选择
本次计划建设那里屯反虹吸1座,管长158米,上下游水头差1.39米,设计流量0.137m3/s,设计采用Ⅰ阶段预应力承插管，管径为DN500mm，承压标准为0.6MPa。
2、水力计算
（1）不淤流速计算（采用挟砂流速）
V挟砂=｛ω06ρ0.5(4Q/πd752)1/4｝1/1.25
ω0——泥砂沉降速度，mm/s，本项目取1.07mm/s；
ρ——水流中的挟砂含量，取1%；
Q——设计流量，0.137m3/s；
π——圆周率，3.142；
d75——挟砂粒径，本次设有沉砂池，项目区为粉砂质粘土地区，不会有大的粒径通过，参考广西一些地方经验，取0.04mm；
经计算，V挟砂=0.56m/s。
（2）管内流速计算
V管=Q/πr2=0.137/(3.142×（0.5/2）2)=0.70m/s＞V挟砂=0.56m/s。
管内在设计流速情况下不会出现淤积。
（3）水头损失计算
1）沿程水头损失
H f=λV2L/（8Rg）
λ=8g/C2
C=R1/6/n
H f——沿程水头损失，m;
R——水力半径，R=D0/4=0.5/4=0.125；
D0——管道内径，D0=0.5米；
n——本项目采用钢筋砼管道，n=0.014。
V——管内流速，V=0.70m/s；
L——管道长度，158米；
经计算，H f = 1.23米。
2）局部水头损失
H j=［ξ进口+ξ拦栅+ξ弯道+ξ出口］V2/2g=［0.5+1.79+0.3×1.2×5+0.64］×0.72/(2×9.81)=0.12m。
3）总水头损∑h= H f + H j =1.35米＜1.39米，满足过流要求。
二、结构设计
管道单节管长2米，为承插管。
为防止地基不均匀沉降破坏，管道底部设30cm厚C20现浇砼管垫，管垫与管道接触处铺设油毡垫层防温变，管与管之间连接采用橡胶环止水，并设C20钢筋砼管接外包防渗，沿管长在地形剧变地段设C20砼镇墩固管；管道入口第一节管采用Dg500mm无缝钢管，在入口稍下部位设置竖向Dg200mm无缝钢管作为导气管，无缝钢管内外均采用防腐漆涂抹防锈。
管道进口前设沉砂池及控制（检修）闸，并设拦污栅，出口设置消力池与渠道相接。
沉砂池和消力池均设置钢筋焊接防护网，避免小孩或动物进入管道。
三、结构稳定计算
（一）管道承压复核
管道入口到管道埋置最低端最大水头为17.74米，则最低端内水
2=177.4KPa＜管道压强（工作压强）：P=Hγ
ω=17.74×10=177.4KN/m
设计工作水头P工=0.6MPa=600KPa。
因此，设计管道采用承压0.6MPa 是满足管道工作要求的。
（二）镇墩稳定计算
本次项目设计共有5个镇墩，选择2号墩进行受力计算，其余镇
墩按此分析。
1、作用于镇墩上的荷载
（1）直接作用于镇墩上的菏载
1）均匀内水压力产生的轴向力：
2/4
上侧：A＇P=γ
ωH1πD0
2/4
下侧：A＇P=γ
ωH2πD0
γω——水的容重，10KN/m3；
H1——镇墩上侧水头，17.46 m；
H2——镇墩下侧水头，17.74 m；
D0——管道内径，0.5 m；
计算得：A＇P=34.27KN
A＂P=34.82KN
2）弯管段水流离心力：
F=ma=G wωV2/(gR)= πD02γωLωV2/(4gR)=2γωV2πD02Sin(θ/2)/4g m——弯管段的水体质量，m=G wω/g；
G wω——弯管段水体重量，G wω=πD02γω(Lω+2b)/4，计算得G wω
=2.81KN；
L
ω——弯管段弧长，Lω=15πR/360=0.07m；
2b——减去弧段后的镇墩两侧长度，量得2b=b上+b下泉市=0.86+0.5=1.36米；
θ——弯管段中心角，量得15°；
a——离心加速度，a = V2/R=0.72/0.5=0.98；
V——管内流速，由前面得V =0.7m/S；
R——弯管段半径，量得R =0.5m；
计算得：F=2.81KN。
离心力分解为两个轴向分力： A ＇L=A ＂L=γωV 2πD 02/(4g)=0.1KN 3）镇墩自重及镇墩内水重：
镇墩自重：G Z =［(1.99×1.59×1.6+1.99×0.4×2.0)-3.14×0.52 (0.07+0.86+0.5)］×23=127.24KN
镇墩内水重: G w ω=πD 02γω(L ω+2b)/4=2.81KN （2）通过管身传给镇墩的荷载
本次设计镇墩与上下管道均为刚性连接。
1）镇墩上侧斜管传给镇墩的力： 管身自重：G c ＇=πD δγc L ＇=4.33KN δ——管壁厚度，0.05m ； D ——管身外径，0.60m ； γc ——砼容重，23KN/m 3； L ＇——管长，2.0m ；
管身自重轴向分力：Ac= G c ＇sin θ＇=4.33×sin15°=1.12KN 垂直管轴分力：N ＇c= G c ＇cos θ＇=4.33×cos15°=4.18KN 2）管内水重：
管内水重G ω＇=πD 02γωL ＇/4=3.93KN
管内水重垂直管轴分力N ＇ω= G ω＇cos θ＇=3.93×cos15°=3.80KN 3）管身摩擦力：
A ＇m =f 0(N ＇c +N ＇ω)=0.25×(4.18+3.80)=2.0KN f 0——摩擦系数，本项目为取0.25（砼与油毛毡接触）； 从计算可知，管身摩擦力A ＇m =2.0KN ＞管身自重轴向分力Ac=1.12KN ，上侧管身不会传力给镇墩。
同理，下侧管身也可以靠自身摩擦力维持稳定，不会传力给镇墩。
2、墩身稳定计算
Kc=（∑y +G）/∑x
∑x——所有水平方向作用力的合力；∑x=∑A＇cosθ＇-∑A＂cosθ＂=（34.27+0.1）×cos15°-（34.82+0.1）×cos0°=1.72KN ∑y——所有垂直方向作用力的合力；∑y=∑A＇sinθ＇+∑A＂sinθ＂=（34.27+0.1）×sin15°+（34.82+0.1）×sin0°=33.20KN G——重力，G=G Z+ G wω=130.05KN；
经计算，Kc=（33.20+130.05）/1.72=94.91≥1.2，故镇墩是稳定的。
3、地基应力计算
σmax/min=(∑y+G)/BL±6∑M/ BL2
B——镇墩底宽，B=2m；
L——镇墩底部长边， L=1.99m；
∑M——对截面形心矩，经计算得∑M =10.86KN·m；
经计算σmax/min=59.56/43.11KPa＜［σ］=280 KPa，满足地基承载要求。
同理可得1、3、4、5号墩的稳定计算承果如表5-13。
表5-13 计算镇墩稳定系数表
结论：从计算来看，各镇墩是稳定的。
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