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1、广东水利电力职业技术学院12届毕业设计渡槽设计1广东水利电力职业技术学院11届毕业设计渡槽设计渡槽设计专业与班级： 学 生 姓 名： 完 全 学 号： 指导教师姓名： 设计提交日期： 目 录一、基本资料4二、槽身的水力设计41.槽身过水断面尺寸的确定4渡槽纵坡i的确定4槽身净宽B0和净深H0的确定4安全超高52.进出口渐变段的型式和长度计算5渐变段的型式5渐变段长度计算53.水头损失的计算6进口水面降落Z16槽身沿程水头损失7出口水面回升7渡槽总水头损失74.渡槽进出口底部高程的确定7三、槽身的结构设计81.槽身横断面形式82.槽身尺寸的确定83.槽身纵向内力计算及配筋计算9荷载计算9内力计算
2、10配筋计算10底部小梁抗裂验算11底部小梁裂缝宽度验算124.槽身横向内力计算及配筋计算12荷载计算12内力计算12底板配筋计算14底板横向抗裂验算15侧墙配筋计算16侧墙抗裂验算17四、槽架的结构设计181.槽架尺寸拟定182.风荷载计算19作用于槽身的横向风压力19作用于排架的横向风压力193.作用于排架节点上得荷载计算20槽身传递给排架顶部的荷载20作用于排架节点上得横向风压力214.横向风压力作用下的排架内力计算21计算固端弯矩21计算抗变劲度21计算分配系数和查取传递系数22计算杆端弯矩22计算剪力和轴向力225.横杆配筋计算23正截面承载力计算23斜截面承载力计算236.立柱配筋
3、计算24正截面承载力计算24斜截面承载力计算25一、基本资料 某灌溉工程干渠需跨越一个山谷，山谷两岸地形对称。按规划，在山谷处修建钢筋混凝土梁式渡槽。山谷谷底与渠底间最大高差8m，岩石坚硬。渡槽混凝土槽壁表面较光滑（n=0.014），设计流量1m3/s，加大流量1.1m3/s，渡槽长度为80m，每跨长度取为10m，共8跨。渡槽上游渠道为矩形断面，宽1.2m，设计水深h1=0.98m，上游渠底高程25.00m。渡槽下游渠道为矩形断面，宽1.2m，渠道糙率n=0.025，设计水深h2=0.92m。二、槽身的水力设计（一）槽身过水断面尺寸的确定 1.渡槽纵坡i的确定在相同的流量下，纵坡i大，过水断面
4、就小，渡槽造价低；但i大，水头损失大，减少了下游自流灌溉面积，满足不了渠系规划要求，同时由于流速大可能引起出口渠道的冲刷。因此，确定一个适宜的底坡，使其既满足渠系规划允许的水头损失，又能降低工程造价，常常需要试算。一般常采用底坡i=1/5001/1500,槽内的经济流速12m/s。初定取底坡i=1/800。 2.槽身净宽B0和净深H0的确定因L=80m15h1，即按明渠均匀流计算：式中 A槽身的过水断面；R槽身的水力半径n槽身的粗糙系数i槽身纵坡。首先根据通过加大流量槽中为满槽水情况拟定B0和H0值。净深H0净宽B0过水断面A湿周x水力半径R纵坡i流量Qm深宽比h/b0.7600 1.2000
5、 0.9120 2.7200 0.3353 0.00125 1.1116 0.63 0.8000 1.1000 0.8800 2.7000 0.3259 0.001251.0525 0.73 0.8400 1.1000 0.9240 2.7800 0.3324 0.00125 1.1197 0.76 0.8300 1.1000 0.9130 2.7600 0.3308 0.00125 1.1028 0.75 0.8200 1.1000 0.9020 2.7400 0.3292 0.00125 1.0860 0.75 由Qm=1.1m3/s，n=0.014，H0/ B0 =0.75，i=1/80
6、0，试算得出B0=1.1m，H0=0.83m。计算所得流量稍大于加大流量，故满足要求。再由B0=1.1m，试算正常水深。净深h0净宽B过水断面A湿周x水力半径R纵坡i流量Qm深宽比h/b0.7000 1.1000 0.7700 2.5000 0.3080 0.00125 0.8869 0.64 0.7500 1.1000 0.8250 2.6000 0.3173 0.001250.9692 0.68 0.7600 1.1000 0.8360 2.6200 0.3191 0.00125 0.9858 0.69 0.7700 1.1000 0.8470 2.6400 0.3208 0.00125
7、1.0025 0.70 0.7800 1.1000 0.8580 2.6600 0.3226 0.00125 1.0191 0.71 由Qm=1m3/s，n=0.014，H0/ B0=0.70，i=1/800，试算得出h0=0.77m。计算所得流量稍大于设计流量，故满足要求。 3.安全超高 为了防止因风浪或其他原因而引起侧墙顶溢水，侧墙应有一定的超高。按建筑物的级别和过水流量不同，超高可选用0.20.6m。 本渡槽安全超高取=0.2m。（二）进出口渐变段的型式和长度计算 1.渐变段的型式 本渡槽选用圆弧直墙渐变段。 2.渐变段长度计算 渠道与渡槽的过水断面，在形状和尺寸均不相同，为使水流平顺衔
8、接渡槽进出口均需设置渐变段。本渡槽采用圆弧直墙式，渐变段的长度Lj通常采用经验公式计算。 Lj=C（B1 B2）式中 C系数，进口取C=1.542.57；出口取C=2.573.56；B1渠道水面宽度；B2渡槽水面宽度。进口渐变段长度L1=C（B1 B2）=2.0（1.21.1）=0.2m出口渐变段长度L2=C（B1 B2）=3.0（1.21.1）=0.3m进口渐变段长度取L1=0.2m；出口渐变段长度取L2=0.3m。（三）水头损失的计算水流经过渡槽进口段时，随着过水断面减少，流速逐渐加大，水流位能一部分转化为动能，另一部分因水流收缩而产生水头损失，因此进口段将产生水面降落Z1；水流进入槽身后
9、，基本保持均匀流，沿程水头损失Z2=iL；水流经过出口段时，随着过水断面增大，流速逐渐减小，水流动能因扩散而损失一部分，另一部分则转化为动能，而使出口水面回升Z2，从而与下游渠道相衔接（如图所示）。1.进口水面降落Z1进口段水面降落 式中 v1、v分别为上游渠道及渡槽内的平均流速； 进口段局部水头损失系数，与渐变段形式有关。圆弧直墙为0.2，门槽损失系数为0.05。上游渠道流速 v1=Q/A1=1/(1.20.98)=0.850m/s槽内的流速 v=Q/A=1/(1.10.77)=1.1806m/s进口水面降落 =（1+0.25）（）/（29.81）=0.0428m 2.槽身沿程水头损失 Z2
10、=iL式中i、L槽身纵坡和长度。槽身沿程水头损失 =iL=80/800=0.1m 3.出口水面回升式中 v2、v分别为上游渠道及渡槽内的平均流速； 出口段局部水头损失系数，与渐变段形式有关。圆弧直墙为0.5。下游渠道流速V2=Q/A2=1/(1.20.92)=0.9058m/s出口水面回升 =（1-0.5）（）/（29.81）=0.0146m4.渡槽总水头损失=0.028+0.10.0146=0.1134m（四）渡槽进出口底部高程的确定 已知渡槽上游渠道出口断面高程=25.00m，通过设计流量时水深=0.98m,槽中水深h=0.77m，进口渐变段水面降落0.0428m，槽身沿程水面降落=0.1
11、m，出口渐变段水面回升=0.0146m，下游渠道水深。将以上各值代入，可求得：进口槽底高程： =25.00+0.98-0.0428-0.77=25.1672m进口槽底抬高： =25.1672-25=0.1672m出口槽底高程： =25.1672-0.1=25.0672m出口渠底降低： =0.92-0.0146-0.77=0.1354m出口渠底高程： =25.0672-0.1354=24.9318m三、槽身的结构设计（一）槽身横断面形式本渡槽采用矩形断面。（二）槽身尺寸的确定根据前面计算结果，槽内净宽B1.1m，加大水深H=0.83m,安全超高=0.2m，设底板厚0.12m，侧墙厚0.10m，底
12、部小梁高0.10m. 侧墙高H1=0.830.20.12+0.10=1.25m。矩形槽身的侧墙兼做纵梁用，但其薄而高，且需承受侧向水压力作用，因此，设计时除考虑强度外，还考虑了侧向稳定要求。以侧墙厚度t与墙高的比值作为衡量指标，其经验数据为（对于设拉杆的矩形槽）：1/121/16。因本渡槽不设拉杆，侧墙适当加厚，侧墙厚度t取0.10m。贴角45，边长0.10m。槽身基本尺寸（三）槽身纵向内力计算及配筋计算根据设计流量0.7m3/s5 m3/s，工程级别为5级，渡槽的设计标准为5级，所以渡槽的安全级别级，则安全系数为0=0.9，钢筋混凝土重度为=25kN/m3，正常运行期为持久状况，其设计状况系
13、数为=1.0，荷载分项系数为：永久荷载分项系数G=1.05，可变荷载分项系数Q=1.20，结构系数为d=1.2。纵向计算中的荷载一般按匀布荷载考虑，包括槽身重力/槽中水体的重力。1.荷载计算槽身的自重标准值gk1 =252（0.101.25)0.121+2*0.10.1/2=9.5kN/m槽中水体的重力标准值 gk21 =0.8319.81=8.14 kN/m永久标准荷载标准值gk=9.58.14=17.64 kN/m永久标准荷载设计值g=Ggk=1.0517.64=18.52 kN/m 2.内力计算 纵向内力计算简图 梁式渡槽的单跨长L=10m，槽高B=1.1m，则跨宽比L/B=10/1.1=9.094.0故可按梁理论
