渡槽ppt

第四章 渡 槽
（三）渡槽选型 1.选型： 地形、地质条件：地形平坦、槽高不大时，一般采用梁 式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的山谷地形， 当两岸地质件较好，有足够的强度与稳定性时，宜建大 跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩架；地形、地质条件 比较复杂时，应作具体分析。 2.建筑材料： 建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原则，结 合地形地质及施工等其它条件，采用经济合理的结构型 式。
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2.渐变段：
渠道与渡槽的过水断面，在形状和尺寸上均不相同，为使
水流平顺衔接，渡槽进出口均需设置渐变段。渐变段的形
状以扭曲面形式水流条件较好，应用较多；八字墙式施工
简单，小型渡槽使用较多。渐变段的长度Lj通常采用经验
公式计算：
L j c(B1 B2 )
对于中小型渡槽，出口渐变段长度也可取L1≥4h1,h1为上
游渠道水深；出口渐变段长度取为L2≥6h2,h2为出口渠道
水深。
3.护底与护坡：
设置护底与护坡，防止冲刷。
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（五）基础布置 渡槽基础的类型较多，根据埋置深度可分为浅基础及
深基础，埋置深度小于5m时为深基础。应结合渡槽型式选 定基础结构的型式，基础结构的布置尺寸须在槽墩或槽架 布置的基础上确定。对于浅基础，基底面高程（或埋置深 度）应根据地形、地质等条件选定。 冰冻地区：基底面埋入冰冻层以下不少于0.3m,以免因 冰冻而降低地基承载力。 耕作区：耕作地内的基础，基顶面以上至少要留有0.5 - 0.8m的覆盖层，以利耕作。
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第二节 渡槽水力计算
一、矩形断面渡槽水力计算计算公式
1.计算公式 （1）槽身水力计算公式（明渠均匀流计算）
Q ω C Ri
（2）进口水头损失（水面降落）计算公式
1）按淹没式宽顶堰流量公式计算
Q εω
2gZ 0
ε 为侧收缩系数，一般采用0.95;
流速系数，一般采用0.95;
1）按与进口水头损失（水面降落）的关系计算
Z
2

Z
3
1
2）按能量方程式计算
ξ (1 Z V V 2
)( 2
2
2g
2
2)
或
ξ (1 Z V V 2
)( 2
2
2g
或 2
2
)
J 2L2 J2

V2 2 C 2 2R
2
第四章 渡 槽
渡槽水力计算示意图
第四章 渡 槽
2.渡槽水力计算的类型 （1）设计水头没有限定时的水力计算 1）槽身水力计算 ①已知设计流量Q及纵坡i，求槽身过水断面尺寸 用试算法或简捷计算表（矩形过水断面水深及底宽计算表） ②已知流量Q及过水断面尺寸，求洞底纵坡i 可直接计算也可按简捷计算表计算 2）进口水面降落及出口水位回升计算 3）总水头损失（上下游水位差）值及各部位高程计算
大B重新计算，反之）
第四章 渡 槽
渡槽水力计算一般有3种不同的计算方法 （1）进口水头损失按能量方程式计算，出口水位回升采
用为进口水头损失的1/3。 （2）进口水头损失及出口水位回升均按能量方程式计算 （3）进口水头损失按淹没式宽顶堰计算， 出口水位回升
采用为进口水头损失的1/3。
第四章 渡 槽
第四章 渡 槽
（二）槽址选择 1.应结合渠道线路布置，尽量利用有利的地形、地质条 件，以便缩短槽身长度，减少基础程量，降低墩架高度。 2.槽轴线力求短直，进出口要避免急转弯并力求布置在 挖方渠道上。 3.跨越河流的渡槽，槽轴线应与河道水流方向正交，槽 址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段，避免选在 河流转弯处。 4.少占耕地，少拆迁民房，并尽可能有较宽敞的施工场 地，争取靠近建筑材料产地，以便就地取材。 5.交通方便，水电供应条件较好，有利于管理维修。
槽身水力半径
R
ω χ
B
ω 2h

3.2
8.96 2
2.8
1.018m
槽身谢才系数 C

1 n
R
16

1 0.014
1.01816
71.64m0.5 /s
相应过水流量为
Q ωC
Ri 8.96 71.64
1.018

1 1050
19.99m 3 /s 20m 3 /s
混凝土直线形扭曲面渐变段长L1=20m，出口混凝土直线形扭曲
面渐变段长L2=25m，混凝土粗糙系数采用n=0.014；进口渐变
段段首端处上游渠底高程
1=100.0,水位

=103.2，试计算
2
确定槽身断面尺寸、水头损失，以及各部位水位及底部高程。
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矩形过水断面水深及底宽计算表
h/B H2.67/nK
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第一节 概述 第二节 渡槽水力计算 第三节 渡槽结构计算
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第一节 概 述
一、渡槽的作用与组成
1.作用： 渡槽：是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等 障碍的架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最广 的交叉建筑物之一。 用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。
（略去试算步骤）
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（2）进口水头损失（水面降落）计算，查表进口水头损失
系数ξ 1 =0.15
槽身流速为 V
Q ω
20 8.96
2.232m/s
计算进口水头损失
ξ (1 Z V V 1
)( 2
1
2g
2 1
)
(1
0.15)(2.2 322 2 9.81
0.6592
…… …
0.86 0.87 0.88 1.681 1.709 1.737
B2.67/nK
2.515 2.479 2.444
根据明渠均匀流公式改写后计算所得
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解：
按方法（1）计算
（1）根据渠道水深拟定槽内水深h=2.8m。按查表法及试算
法计算槽宽B：
1）查表计算 K Q 20 648.07m 3 /s
计算特性流量K
i
1
1050
计算比值
B

h 0.875

2.8 0.875
3.2m
根据比值
h 2.67 nK
1.723
h 查表得 B
0.875
计算槽宽
B

h 0.875

2.8 0.875
3.2m
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2）按公式试算
已知槽内水深h=2.8m，设槽宽B=3.2m，则
槽身过水断面 ω Bh 3.2 2.8 8.96m2
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中国浙江天台红旗渡槽 aqueduct
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墨西哥格雷塔罗古渡槽
离市中心不远的古渡槽是格雷塔罗的标志性建筑。它始建于 1726年，建成于1735年，全长1280米，有74个拱，最高处23 米，是当时向全城供应饮水的唯一设施，现在成为该城最重 要的古遗址和旅游景点。由于悠久的历史和丰富的文化遗存， 格雷塔罗被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录。
出口渐变段末端（下游渠道）水位 7 为： 7 2 Z
出口渐变段末端底部高程

为：
8
8

7
h2
（2）已知设计水头值（上下游渠道水位差）的水力计算
与上述计算方法同 需大量试算（拟定槽内水深h，假
定槽底宽B，求出i及沿程损失iL, Z=Z1+iL-Z2 >Z，表明 假定的槽宽值偏小，槽身纵坡偏陡，计算的Z偏大，需加
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二、渡槽的类型
槽根据其支承结构的情况，分为梁式渡槽和拱式渡槽两大 类。 (一)梁式渡槽
梁式渡槽槽身置于槽墩或排架上，其纵向受力和梁相 同，故称梁式渡槽。槽身在纵向均匀荷载作用下，一部分 受压，一部分受拉，故常采用钢筋混凝土结构。
为了节约钢筋和水泥用量，还可采用预应力钢筋混凝 土及钢丝网水泥结构，跨度较小的槽身也可用混凝土建造。
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1.软弱地基上： 基础埋置深度一般在1.5-2.0米左右，如果地基的允许承 载力较低时，可采取增加埋深或加大基底面尺寸的办法以 满足地基承载力的要求。当上层地基土的承载能力大于下 层时，宜利用上层土作持力层，但基底面以下的持力层厚 度应不小于1.0米。 2.坡地上的基础： 基底面应全部置于稳定坡线之下，并应削除不稳定的坡土 和岩石以保证工程的安全。河槽中受到水流冲刷的基础， 基顶面应埋入最大冲刷深度之下以免基底受到淘刷危及工 程的安全。对于深基础，计算的入土深度应从稳定坡线、 耕作层深、最大冲刷深度等处算起，以确保深基础的承载 能力。最大冲刷深度的计算可参考有关书籍和资料。
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1.类型： （1）按施工方法：现浇整体式、预制装配式及预应力等； （2）按建筑材料分类：木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等 （3）按支承结构型式分：有梁式、拱式、桁架式、组合式及悬 吊或斜拉式 （4）按槽身断面形状分：矩形渡槽、U形渡槽等。 2.组成： 渡槽由槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。槽 身置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础， 再传至地基。 渡槽一般适用于：渠道跨越深宽河谷且洪水流量较大、渠道跨 越广阔滩地或洼地等情况。它比倒虹吸管水头损失小，便利通 航，管理运用方便，是交叉建筑物中采用最多的一种型式。
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3.单悬臂式： 一般用在靠近两岸的槽身或双悬臂梁式相简支梁式过 渡时采用。
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(二)拱式渡槽 拱式渡槽的支撑结构由墩台、主拱圈和拱上结构组成。槽 身荷载通过拱上结构传给主拱圈，再由主拱圈传给墩台， 其中主拱圈是主要承重构件。
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三、渡槽的总体布置
（一）渡槽总体布置的基本要求 •流量、水位满足灌区需要；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。 •总体布置的步骤：一般是先根据规划阶段初选槽址和设计任 务，在一定范围内进行调查和勘探工作，取得较为全面的地 形、地质、水文气象、建筑材料、交通要求、施工条件、运 用管理要求等基本资料，然后在全面分析基本资料的基础上， 按照总体布置的基本要求，提出几个布置方案，经过技术经 济比较，选择最优方案。
)
0.267m
（3）出口水位回升计算
Z2

Z1 3
0.267 3
0.089m
例题 已知某钢筋混凝土矩形断面渡槽设计流量Q=20m3/S，槽
身长L=200m，槽底比降i=1/1050，上游渠道水深h1=3.2m，上
游渠道底宽 b1=1.5m,上游渠道边坡系数m1=2.5，上游渠道流速
V1=0.659m/s；下游渠道水深h2=3.2m，下游渠道底宽b2=1.5m，
下游渠道边坡系数m2=2.5，下游渠道流速V2=0.659m/s；进口
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3.施工条件： 应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以加快施工速 度，节省劳力。同一渠系有几个渡槽时，应尽量采用同一种 结构型式。 （四）进出口段布置 1.平流段： 进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。渡槽进出口渠 道的直线段与槽身连接，在平面布置上要避免急剧转弯，防 止水流条件恶化，影响正常输水，造成冲刷现象，对于流量 较大、坡度较陡的渡槽，尤其要注意这一问题。
Z=Z1+iL-Z2
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根据进口渐变段首端处上游渠底高程 可分别计算各部位高程及水位如下：
1 或水位
2
z 槽身进口水位 3 为： 3 2 1
槽身进口底部高程 4 为： 4 3 h
槽身出口水位 5 为： 5 3 iL
槽身出口底部高程 6 为： 6 5 h
第四章 渡 槽
第四章 渡 槽
1.简支梁式： 优点是结构简单，施工吊装方便，接缝处止水构造简单。缺点 是跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防渗不利。常用跨度是815m，其经济跨度大约为墩架高度的0.8-1.2倍。 2.双悬臂梁式： 根据其悬臂长度的不同，又可分为等跨双悬臂式和等弯矩双悬 臂式。等跨双悬臂式，在纵向受力时，其跨中弯矩为零,底板 承受压力，有利于抗渗。等弯矩双悬臂式，跨中弯矩与支座弯 矩相等，结构受力合理，但需上下配置受力筋及构造筋，总配 筋量常大于等跨双悬臂式，不一定经济，且由于跨度不等，对 墩架工作不利，故应用不多。双悬臂梁式渡槽因跨中弯矩较简 支梁小，每节槽身长度可为25-40m，但其重量大，整体预制吊 装困难，当悬臂顶端变形或地基产生不均匀沉陷时，接缝处止 水容易被拉裂。
Z 1 Z 0 V21g2
Z1为进口水头损失; Z0包括行近流速在内的进口水头损失; V1上游渠道流速.
第四章 渡 槽
2）按能量方程式计算
Z
1

(1
ξ
V )( 2
1
2g
V
2 1
)
或
或
J1

V12 C 12R1
ξ (1 Z V V 1
)( 2
1
2g
2 1
)
J1L1
（3）出口水位回升计算