渡槽毕业设计.docx
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1、第一章 设计基本资料1、工程概况及简介1.1、工程概况:某县佛岭水库灌区引水干渠经黄家沟时需修建一座输水建筑物,经过填方渠道、倒虹吸和渡槽三种方案比较。决定修建渡槽。干渠控制灌区农田面积6.5万亩,工程为等工程,主要建筑为3级。1.1.1、地形:黄家沟顶宽约110m,沟深约8米。属狭长V型断面。无常年流水,沟内种植有经济作物。耕作深度为1.0m。1.1.2、地质:沟内周口店期黄土层,干重度为1314KN/m3。21。,C24KPa,地基承载力R290Kpa,基础与地基摩擦系数f0.31。1.1.3、上、下游渠道资料:上游渠底高程为m,Q设4.4m3/s,k加大0.25,Q加大5.5 m3/s,
2、i1/3500,渡槽上、下游渠道,渠底宽2.5m,糙率n0.017。内、外边坡分别为1:10和1:15,该渡槽规划时允许水头损失为0.25m,水力要素如表11。渡槽糙率为0.015。表11 上、下游渠道过水断面水力要素:流量(m3/s)纵坡i底宽b(m)流量v(m3/s)堤高H(m)边坡糙率n水深h(m)超高H(m)渠口宽b(m)Q设4.41/35002.50.861.831:11:1.50.0171.330.56.16Q加大5.51/35002.50.122.001:11:1.50.0171.500.56.501.1.4、建筑材料及安全系数:该工程主要的建筑材料为水泥、混凝土、钢筋等。混凝土
3、重度rc24KN / m3,温度膨胀系数dc1.01051/,混凝土其他特性性能指标见表12。采用和级钢筋,级钢筋强度设计值fy=fy=210N/mm2。强度模量Es2.1105N/ mm2, 级钢筋强度设计值fy=fy=310N/mm2,强度模量Es2.1105N/mm2。钢筋混凝土重度r35KN/ m3。构件裂缝宽度允许值,短期组合Wmax0.3mm,长期组合Wmin0.25mm。 表12 混凝土特性指标:(单位N/ mm2)混凝土强度等级轴心抗压轴心抗拉弹性模量Ec标准值fck设计值fc标准值fck设计值fcC2013.510.01.501.102.55104C2517.012.51.7
4、51.302.8104浆砌采用M15砂浆砌块石。1.1.5、工程回填土及地基力学特性根据有关实验报告结果如下:rc16KN / m3;20.8。;C23Kpa,修正后地基承载力特性值fa=290Kpa。基础与地基摩擦系数f0.35,抗滑稳定安全系数K1.5。根据水利水电工程等级划分及洪水标准规定以及灌区规划要求,确定该渡槽为三级永久建筑物,结构安全级别为级。机构重要性系数为r01,短暂设计状况系数0.95,偶然状况系数0.85,钢筋混凝土结构系数rd1.2。其他荷载:人群荷载:2.0kN/ m2(人行桥上的活荷载)基本荷载:0.35kN/ m2(风压)气象:最高日平均气温30,最低日平均气温0
5、,不考虑冻土深度。施工条件:采用装载式钢筋混凝土渡槽,预制吊装。1.2、设计要求: 按初步设计标准设计,局部可深入考虑。进行渡槽总体布置,包括槽身、支撑、基础等机构型式的选择。水力计算槽身设计支承机构设计基础设计细部构造设计1.3、主要参考书:水工设计手册渡槽设计图集建筑结构工程力学水力学土力学工程制图水工钢筋混凝土结构第二章 渡槽总体布置 渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置。 渡槽总体布置基本要求: 1、流量、水位满足灌区要求;2、槽身长度短,基础、岸坡稳定,结构选型合理;进出口顺直通畅,避免填方接头;少占农田、交通方便、就地取材等。1、槽址选择1.1、注意问
6、题:1、槽身长度短、基础低,降低功工程造价。 2、轴线短、顺直、进出口避免急转弯,布置在挖方处。 3、渡槽轴线尽量和河道正交。 4、少占耕地、少拆民房。1.2、在选择槽址时,除应满足以上总体布置的要求外,还应考虑槽址附近是否有宽敞、平坦的施工场地,同时应满足槽下的交通要求。综合考虑各方面因素,在平面图上确定槽址位置,画出该断面图。 2、结构选型2.1、槽身的选择: 槽身的横断面型式有矩、U形、圆形和抛物线形,其中常用的是矩形和U形。本设计中Q设4.4 m3/s,属中小流量。渡槽长度为中型渡槽。矩形渡槽具有抗冻、耐久性好的特点,施工方便,故选用矩形渡槽。又因黄家沟无常年流水,故可设拉杆以减少侧墙
7、厚度。2.2、支承选择: 该渡槽地址处沟深约8米,跨度较大(约110m),宜用梁式渡槽。 综合分析:选用简式梁型式,虽弯距较大,但施工方便。3、平面总体布置 本设计布置等跨间距为8m的单排架共13跨,矩形渡槽采用简支,上下游渐变段各8m与梯形混凝土渠首相连。渡槽全长120m,槽上根据交通要求设人行桥,净宽0.85m。拱墩台及排架基础墩均采用浆砌石护坡。总体布置图见图21所示。第三章 水力计算1、槽身过水断面尺寸拟定1.1、尺寸拟定:选定纵坡i1/600,底宽B2.0m。糙率n0.014,Q设4.4 m3/s,Q加5.5 m3/s。因槽长大于1520倍槽内水深,故按明渠均匀流计算。计算结果:Q设
8、4.4 m3/s时,h设1.15 m;Q加5.5 m3/s时,h加1.36 m。B/h分别为1.74和1.47,根据工程特殊情况,侧墙加厚,宽深比适当提高满足要求。 超高:h/12+5=115/12+5=14.6(cm)4h41.335.32(m),取8m。出口段:L26h61.339.98(m),取8m。第四章 槽身设计1、槽身断面尺寸拟定1.1、尺寸拟定:根据前面计算结果,槽内净宽B2.0m,高H1.46m(拉杆0.1m),其他尺寸按下面计算确定。该渡槽无通航要求,槽顶设拉杆,间距2m,侧墙厚度t按经验数据t/h=1/121/16确定。H为侧墙高1.46m,t(1/121/16),H0.1
9、20.09m。取t15cm。渡槽要满足行人要求,故在拉杆上设置人行板,板宽取85cm,厚10cm,底板厚15cm,砌其断面尺寸如图41所示。图41 槽身断面图:(单位:cm)2、荷载及荷载组合2.1、荷载计算:2.1.1、永久荷载设计值:永久荷载分项系数rG永久荷载标准值Gk(其中rG1.05)2.1.2、可变荷载设计值: 可变荷载分项系数rQ可变荷载标准值Qk(其中rQ1.2)按沿水流方向与垂直水流方向取单位长度来计算。计算结果见表41。槽身是一种空间薄壁结构,受力较复杂,在实际工程中,近似的分为纵向及横向两部分进行平面结构计算。表41 槽身荷载计算:(单位:GKN;gKN/m)荷载种类标准
10、值设计值计算式大小计算式大小1、侧墙重G1k250.151.716.413G11.056.4136.734 附表41 槽身荷载计算:沿水流方向Q 11k6.4136.413Q1k1.056.4136.734垂直水流方向Q12k6.413/0.1542.75Q121.0542.7544.892、拉杆重G2k25(0.1220.12)0.75G21.050.750.79沿水流方向Q21k0.75(5/8)0.47Q210.471.050.49垂直水流方向Q22k0.47/20.24Q221.050.240.253、人行板重G3k250.850.12.13G31.052.132.24沿水流方向Q31
11、k2.132.13Q311.052.132.24垂直水流方向Q32k2.13/0.852.51Q321.052.512.644、底板重G4k25(20.150.1520.30.1)8.81G41.058.819.25沿水流方向Q41k8.818.81Q411.058.819.25垂直水流方向Q42k8.81/24.405Q421.054.4054.6215、设计水重G5k9.8(1.152- 0.152)22.32G51.0522.3223.435沿水流方向Q51k22.3222.32Q511.0522.3223.435垂直水流方向Q52k22.32/211.16Q521.0522.3223.
12、4356、校核水重G6k9.8(1.3620.152)26.44Q61.0526.4427.76沿水流方向Q61k26.4426.44Q611.0526.4427.76垂直水流方向Q62k26.44/213.22Q621.0513.2213.887、人群重G7k2.00.811.62G71.21.621.94沿水流方向Q71k1.621.62Q711.21.621.94垂直水流方向Q72k1.62/0.851.91Q721.21.912.298、栏杆重G8k1.81.8G81.051.81.89沿水流方向Q81k1.81.8Q811.051.81.89垂直水流方向Q82k1.8/0.852.1
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