1. 引言 (4)2. 设计依据文件和规范 (4)3. 设计基本资料及主要参数 (4)4 设计一般原则 (9)5.布置要求与优化设计 (9)6.水力计算 (11)7.结构设计 (12)8.有关构造、细部结构 (16)9.观测设计 (16)10.技术专题研究 (17)11.工程量计算 (17)12.应提供的设计成果 (17)15１引言格节河倒虹吸管是引汤灌区（电站或其他工程）的引汤引水渠上（桩号33＋800～36＋466）的输水（引水）建筑物，位于黑龙江省汤原县（市）胜利乡的格节河，对外交通为公路，距哈尔滨—罗北公路里程约 2 km。
按初步设计报告，本倒虹吸管经审定为：设计流量 17.31 m3／s，采用方形过水断面，管径（宽×高） 2.8×3 m，根数 3 条，进出口设计水位差 0.54 m。
管体采用结构，设计最大水头 0.57m，由进口段、管道、出口段及管道支承结构等建筑物组成，全长 242 m。
2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程主要文件(1)初步设计文件（包括补充文件）；一、概况引汤灌区位于汤旺河下游松花江的北岸，黑龙江省汤原县境内，引汤灌区近期灌区范围，西起引汤渠首，东至乌龙河合阿凌达河，南起汤旺河、松花江交界，北至阶地的夹长条状，区内地形西北、东南低，地面坡度在1/5000左右。
近期灌区面积26.87万亩。
二、工程地质引汤灌区的总干渠和干渠均布设在阶地的边缘。
粘性土较厚，一般在2-4m左右,其下层为中砂和砂砾石，除沟谷外地下水位较深，一般在4-6m，大部分建筑物基础坐落在砂层上。
根据地质剖面图显示从上而下4-8米均为含壤土的细砾层，垂直渗透系数0.0865厘米/秒，渗透损失较大，休止角为水上35.5°、水下34°。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306--2001），该区地震动峰值加速度0.05g，相当于地震基本烈度为VI度，地震动反应谱特征周期为0.35s。
属区域构造稳定区。
依据《水工建筑物抗震设计规范》SL203-1997,采用基本烈度作为设计烈度，不进行抗震设计。
三、总干渠36+466倒虹吸工程的格节河洪水按20年一遇洪水标准设计。
按50年一遇洪水标准校核。
工程级别为3级。
抗滑稳定安全系数：基本组合1.25，特殊组合1.10.四、水利要素：上下游水位、渠道比降、渠底高程、渠道边坡、渠道底宽、地面高程、设计流量等见表X(2)初步设计审批文件（包括对本工程的其他文件）；(3)技术设计任务书；(4)其它有关文件及资料。
2.2 主要设计规范(1)SDJ12－78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准和补充规定（山区、丘陵区部分）（试行）；(2)SDJ217－87 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分）（试行）；15(3)SDJ10－78①水工建筑物抗震设计规范（试行）；(4)SDJ20-78②水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）；(5)SDJ207-82 水工混凝土施工规范；(6)SD303-88 水电站进水口设计规范（试行）；2.3 主要参考资料［1］《水工建筑物》第三版天津大学［2］《水力学》（上下册）高速水力学国家重点实验室吴持恭第三版［3］《结构力学》高等教育出版社龙驭球［4］《钢筋混凝土结构学》［5］AutoCAD2002 中文版应用教程［6］《灌溉与排水工程设计规范GB50288-99》等3 设计基本资料及主要参数3.1 工程等别与建筑物级别(1)工程等别：根据本工程规模及SDJ12-78或SDJ217－87规范，确定本工程为等工程。
(2)建筑物级别：管道、支承结构及管道进出口段等各部建筑物的设计级别应按有关规范确定。
3.2 地震烈度(1)基本地震烈度：根据《中国地震动参数区划图》（GB18306--2001）,该区地震动峰值加速度 0.05g ，其地震基本烈度为 VI 度。
(2)设计地震烈度：按《水工建筑物抗震设计规划》SL203-1997规定，本工程设计地震烈度为 VI 度。
3.3 输水流量及允许水头损失(1)输水流量（见表1）。
序号名称数量，m3／s 备注1 设计流量41.112 加大流量47.28 或校核流量3 最小设计流量41.114 常见的中小流量44.81(2)允许水头损失：根据渠系水面线要求，通过设计流量时，本倒虹吸管允许最大水头损失值为m。
3.4 输水水质引汤灌区的总干渠和干渠均布设在阶地的边缘。
粘性土较厚，一般在2-4m左右,其下层为中①范本是按SDJ10-78编写的，如用新规范DL5073-1997，则有关内容需作相应修改。
②范本是按SDJ20-78编写的，如用新规范SL/T191-96(或DL/T5057-1996)，则有关内容需作相应修改。
15砂和砂砾石，除沟谷外地下水位较深，一般在4-6m，大部分建筑物基础坐落在砂层上。
根据地质剖面图显示从上而下4-8米均为含壤土的细砾层，垂直渗透系数0.0865厘米/秒，渗透损失较大，休止角为水上35.5°、水下34°。
3.5 进出口渠道要素（见表2）序号名称进口渠道出口渠道备注1 土质类别2 断面形式3 渠道边坡4 断面尺寸，m×m5 底坡i6 糙率n7 渠底高程，m8 设计流量(Q＝m3／s)时水面高程，m9 加大流量(Q＝m3／s)时水面高程，m或校核流量10 最小流量(Q＝m3／s)时水面高程，m11 常见中小流量(Q=m3/s)时水面高程，m12 堤顶高程，m3.6 管线区的地形资料（见表3）序号名称施测范围与要求比例尺1 平面地形图1.包括进出口段的渠道2.地形图宽度应视布置要求拟定：一般在管轴线两侧各100m左右一般采用1：200～1∶500，若管线太长(大于1000m)可采用1∶1000～1∶2000(指管道段部分)2 纵剖面图沿拟定的轴线施测水平与垂直比例尺可以不同，视具体情况定3 横剖面图根据具体情况选在各控制点上视具体情况定3.7 管线区的地质资料(1)管线区的综合地质平面图（1∶200～1∶500，管线长于1000m时1∶1000～1∶2000）；(2)管线纵、横地质剖面图（1∶200～1∶500）；(3)管线区不良地质构造处及特殊地段(如跨越河溪、道路等)的平面图、剖面图（1∶200～1∶500）及有关专题报告；(4)建筑材料产地、贮量及质量分布图；(5)地基及回填土的物理力学指标（见表4、表5，包括不同的管段区）；15(6)地质报告或说明书。
表4 地基物理力学指标管段区名：序项目名称单位部位指标备注1 地基岩性2 地基允许承载能力MPa3 地基变形模量MPa4 建筑物与地基间的摩擦系数f5 建筑物与地基间的凝聚力C MPa6 地基内部滑动面的摩擦系数f'7 地基内部滑动面的凝聚力C' MPa8 临时开挖边坡1∶m 水上水下9 永久开挖边坡1∶m 水上水下…表5 回填土的物理力学指标管段区名：序号项目名称单位部位指标备注1 回填土的名称2 回填土的容重γkN／m33 回填土的内摩擦角φ(°)4 回填土的粘着力ＣMPa…3.8 水文气象资料(1)气温及水温：多年实测的日平均气温及水温，或月平均资料（见表6）；月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年平均气温平均水温(2)极端最高气温℃（发生在年月日）；(3)极端最低气温℃（发生在年月日）；(4)多年平均最大风速m／s（风向）；(5)冰冻期为月，结冰厚度m，持续最长时间d，冻土层厚度m；(6)地下水埋深；(7)冰凌资料。
提示：当倒虹吸管通过或跨越河溪、道路等时，需要有下列内容的专题15资料。
(1)跨越河溪：查清楚河溪该处的最高洪水位、一般河水位、最低河水位，相应的流量、流速，以及通航和冲刷等情况；(2)跨越铁路、公路：要了解该路段的交通运输，今后发展及对本工程的要求等有关情况。
3.10 材料特性3.10.1混凝土(1)混凝土设计强度与弹性模量见表7。
表7 混凝土设计强度与弹性模量表单位：MPa混凝土设计强度弹性模量Eh轴心抗压Ra弯曲抗压Rw抗拉RI抗裂Rf(2)混凝土的其它参数见表8。
表8 混凝土其他参数序号名称单位数值备注1 素混凝土容重kN／m32 钢筋混凝土容重kN／m33 混凝土抗渗标号4 混凝土抗冻标号5 混凝土线膨胀系数α℃-13.10.2钢筋设计强度及弹性模量，见表9表9 钢筋设计强度及弹性模量钢筋品种符号直径mm设计强度，Mpa 弹性模量EgGPa受拉Rg 受压R'g3.10.3其他3.11 安全系数(1)混凝土结构构件强度安全系数见表10。
建筑物级别荷载组合基本特殊基本特殊基本特殊按抗压强度计算的受压构件、局部承压按抗拉强度计算的受压、受拉、受弯构件(2)钢筋混凝土结构构件强度安全系数见表11。
建筑物级别荷载组合基本特殊基本特殊基本特殊15轴心受压构件、偏心受压构件、局部承压、斜截面受剪、受扭轴心受拉、受弯、偏心受拉构件(3)钢筋混凝土结构构件使用中不允许出现裂缝的抗裂安全系数(Kf)，见表12。
表12 钢筋混凝土结构构件抗裂安全系数Kf建筑物级别荷载组合基本特殊基本特殊基本特殊轴心受拉、小偏心受拉构件受弯、偏心受压、大偏心受拉构件(4)建筑物稳定安全系数见表13。
表13 建筑物稳定安全系数序号建筑物名称抗滑抗倾基本特殊基本特殊1 管道与管座2 管座与地基3 镇墩与地基4 边墙与地基3.12 其他系数(1)管节搬运、吊装等动力系数：Kη＝：(2)管体与管座之间的摩擦系数： f＝。
4 设计一般原则4.1 倒虹吸管设计除执行本大纲外，还应符合有关标准、规程和规范的规定。
4.2 倒虹吸管是引水建筑物，其工作情况及设计要求必须满足整个引水工程规划设计的要求。
4.3鉴于温度荷载对管道应力影响较大，又难于准确计算，因此，在管道设计中，应采取适当的构造措施，尤其要注重隔温措施，一般尽量采用掩埋式或其它隔温结构，以减小温度荷载对管道应力的影响。
4.4混凝土收缩的影响在设计上一般不进行计算，只提请施工部门采取措施，应控制均匀收缩在允许范围之内，并应尽量避免非均匀收缩。
4.5地震力为特殊荷载，设计中一般可不考虑，应着重采取抗震结构及工程措施。
只有对７度以上地震区的大型倒虹吸管，且是露天铺设时，应按SDJ10-78的要求进行设计。
4.6倒虹吸管主要是承受较大的内水压力荷载，因此，钢筋混凝土管道结构应按不允许开裂的要求进行设计。
4.7因混凝土具有易裂性，对混凝土水管，尤其是高压管，应从结构构造、布筋、施工等方面注重采取抗裂防渗措施。
4.8 在结构设计中，应充分考虑施工中(如用顶管法、盾构法施工，或管道通过河谷道路等)的一些特殊要求。
4.9 在寒冷地区，应按防冻要求设计，采取必要的防冻措施。