霸王河渡槽替代工程设计方案探讨.pdf
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1、第9期2023年9 月文章编号:1 6 7 3-90 0 0(2 0 2 3)0 9-0 1 43-0 3陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023霸王河渡槽替代工程设计方案探讨刘子翔,田欣(陕西省水利电力勘测设计研究院,陕西西安7 1 0 0 0 1)【摘要霸王河渡槽已投入运行37 年,目前槽身碳化严重,存在多处损毁、开裂、锈蚀、漏水等不利情况。渡槽的运行存在安全隐患,为保障其正常、安全输水,对渡槽进行改造是十分必要的。鉴于霸王河渡槽不能长时间停水保养的实际情况,应修建霸王河渡槽的替代工程。本文提出了重力墩预应力槽箱简支方案、重力墩预应力T梁简支
2、方案、拱式方案以及倒虹方案,从工程布置、施工工艺、施工难度、施工工期及工程投资等评价指标进行分析,综合考虑决定采用倒虹方案。【关键词渡槽工程;倒虹工程;方案比选;霸王河渡槽中图分类号TV672+.3【文献标识码B工程采用渡槽方案和倒虹方案进行比选。1工程概况3渡槽方案比选石头河水库灌区位于关中西部,灌溉宝鸡市岐山、眉县两县1 1 个乡镇,总人口32.44万人,控制灌溉面积37 万亩,有效灌溉面积2 9 万亩。霸王河渡槽位于灌区东干渠第二级渠道,是东干渠上的重点跨河建筑物之一和重要咽喉要道。霸王河渡槽工程位于陕西省眉县境内,渡槽全长1 56 6.32 m,高1 8 m,始建于1 98 1 年,1
3、 98 6 年建成通水。渡槽为预制安装的等截面悬链线混凝土双曲拱,矩形槽箱结构,由35跨和两边各有一个半跨组成,最大净跨39.7 m,槽身净宽2.8 m,净深2.2m,输水设计流量8.0 ms,加大流量1 0.0 m/s,比降1/1 0 0 0,其控制着灌区下游1 6 万亩的农田灌溉面积。2问题的提出霸王河渡槽投人运行37 年来,老化破损较普遍,槽壁、底板冲蚀破坏,出现大量蜂窝、麻面、伸缩缝老化,局部渗漏严重;内壁局部出现表面明显裂缝;混凝土碳化、局部风蚀较严重;保护层脱落,钢筋锈蚀、糙率增大,达不到设计过流能力。2 0 2 0 年6 月对霸王河渡槽进行安全鉴定工作,安全鉴定评价报告对霸王河渡
4、槽现场安全检测质量评定及工程复核计算分级评价均为C级,霸王河渡槽工程安全类别为“四类渡槽”。渡槽目前承担着西安、咸阳、杨凌等大中城市供水和灌区农业灌溉的双重任务,且是咸阳、杨凌供水的唯一地表水源,供水保证率更是要求高达9 5%以上,其重要性尤为突出。由于渡槽常年行水运行,无法进行检修维护,一旦出险,整个供水工程将瘫痪,导致农业灌溉和城市供水中断,因此进行霸王河渡槽替代工程的设计研究是十分必要的。根据现状渡槽实际情况并结合地形地质条件,新建替代新建渡槽各比选方案轴线相同,位于原渡槽北侧,与原渡槽轴线相距50 m。总长度1 57 9.2 46 m,在起末点分别布置进、出水闸,与原渡槽上下游连接段进
5、行连接。渡槽上游连接段长1 0.532 m(其中进水闸长4m),槽身段长1 558.1 8 2 m,渡槽段比降为1/1 0 0 0。下游连接段长1 0.532 m(其中出水闸长4m)。渡槽下部支撑结构型式从经济、美观、施工方便等方面考虑,本次进行了重力墩预应力槽箱、重力墩预应力T梁、拱式方案的比较。3.1重力墩预应力槽箱简支方案(1)槽箱布置渡槽上部型式采用C50预应力简支梁式槽身,槽箱断面为箱型结构,断面尺寸3.0 m2.3m(宽高),槽箱底板、侧墙、顶板厚度分别为0.4m、0.3m、0.2 5m,底部贴角0.3m0.15m,顶部贴角0.5m0.2m。槽箱横断面见图1。C50预应力钢筋砼槽箱
6、3900图1预应力槽箱横断面(2)重力墩布置渡槽跨度较大,下部支撑结构采用钢筋砼实体重力墩型式,重力墩高度9.9m23.9m,采用现浇C30钢筋砼结构型式,42003003095002000_50930.30030002002002500390000收稿日期2 0 2 3-0 3-1 4作者简介刘子翔(1 995-),男,陕西榆林人,工程师,主要从事水利水电工程设计工作。143第9 期2023年9 月经计算,1#40#(8#、1 6#、2 4#、32#除外)重力墩顶部断面尺寸为2.2 4m4.14m(纵向横向),侧面均以40:1 的坡度向下放坡。墩顶部平台厚0.8 m,平面尺寸6.7 4m2.
7、64m(横向纵向)。每个墩顶平台上放置4块橡胶支座,平台两侧布置防震挡块。根据灌溉与排水工程设计标准,多跨简支式渡槽每隔7 跨 1 0 跨应设置一个加强墩,本次设计8#、1 6#、2 4#、32#为加强墩,断面尺寸为顶部2.2 4m4.14m(纵向横向),侧面以1 0:1 的坡度向下放坡。重力墩下基础采用刚性承台,尺寸为9.6 m6.0m2.0m(横向纵向厚),加强墩承台尺寸9.6 m7.0m2.0m,基础下布设钢筋砼灌注桩,桩径1.2 m,桩长1 2.0 m,间排距3.6m。3.2重力墩预应力T梁简支方案重力墩布置间距、型式同重力墩预应力槽箱简支方案,重力墩上布置预应力T梁,T梁上放置普通钢
8、筋砼槽箱。(1)槽箱布置槽箱采用C30现浇钢筋砼箱型结构,直接放置于T梁上,槽箱本身结构不受力,仅作为输水通道。槽箱分段长度1 0 m,断面尺寸3.0 m2.3m(宽高),底板厚度0.3m,侧墙及顶板厚度0.2 5m。(2)T梁布置T梁采用C50预应力钢筋砼结构,支撑于重力墩上,作为纵向受力结构,T梁跨度42 m,高度2.5m,肋板厚0.2 m,翼缘宽度2.2 5m,厚0.1 6 m,肋板下部加厚部位厚度为0.6 m,高度0.35m。T 梁断面见图2。2250600图2 预应力T梁断面图(3)重力墩布置重力墩高度7.4m21.4m,采用现浇C30钢筋砼结构型式,重力墩和下部基础体型尺寸同上述重
9、力墩预应力槽箱简支方案。3.3拱式方案拱式方案下部支撑结构拱圈采用肋拱,跨度布置为45.5m,拱圈下部支撑墩采用实心重力墩型式,拱圈上布置排架支撑槽箱,排架间距6.5m,槽箱采用普通简支梁式槽箱,上下游副跨段布置型式同重力墩简支方案。(1)槽箱布置新建拱式渡槽上部型式采用简支梁式槽身,每拱跨上布置7 小跨,每跨6.5m,对称布置,槽箱采用现浇C30钢筋砼箱型结构,断面尺寸3.0 m2.3m(宽高),底板厚度0.3m,侧墙及顶板厚度0.2 5m,底板、顶板与侧墙连接处加贴角,尺寸0.2 m0.2m。上下游各3跨采用C50预应力钢筋砼槽144陕西水利Shaanxi WaterResources箱(
10、断面型式同重力墩预应力槽箱方案)。拱圈上槽箱横断面见图3。C30钢筋砼槽箱图3拱圈上槽箱横断面(2)渡槽下部支承设计渡槽下部支承结构主跨支撑形式为排架式肋拱结构,副跨布置为重力墩简支型式。渡槽共布置36 个支撑重力墩,其中拱墩中墩为30 个,边墩为2 个,上下游副跨重力墩4个(型式同重力墩简支方案)。拱上排架间距6.5m,对称布置。拱上排架高度2.8 6 m9.13m,采用现浇C30钢筋砼结构型式,排架采用两根立柱中间每隔3m用拉杆连接,立柱断面尺寸为0.4m0.6m,排架拉杆断面尺寸为0.35m0.5m。排架顶部平台厚0.5m,平面尺寸4.4m1.2m(横向纵向)。每个排架顶部平台上放置4块
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