第六节渠系建筑物
农业渠系建筑物
农业渠系建筑物为了安全合理地输配水量以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要,在渠道(渠系)上修建的水工建筑物,统称渠系建筑物。
渠系建筑物按其作用可划分如下:(1)渠道。
是指为农田灌溉、水力发电、工业及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。
灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。
干、支渠主要起输水作用,称为输水渠道;斗农渠主要起配水作用,称为配水渠道。
各级渠道构成渠道系统,简称渠系。
(2)调节及配水建筑物。
用以调节水位和分配流量,如节制闸、分水闸等。
(3)交叉建筑物。
渠道与山谷、河流、道路、山岭等相交时所修建的建筑物,如渡槽、倒虹吸管、涵洞等。
(4)落差建筑物。
在渠道落差集中处修建的建筑物,如跌水、陡坡等。
(5)泄水建筑物。
为保护渠道及建筑物安全或进行维修,用以放空渠水的建筑物,如泄水闸、虹吸泄洪道等。
(6)冲沙和沉沙建筑物。
为防止和减少渠道淤积,在渠首或渠系中设置的冲沙和沉沙设施,如冲沙闸、沉沙池等。
(7)量水建筑物。
用以计量输配水量的设施,如量水堰等。
渠系中的建筑物,一般规模不大,但数量多,总的工程量和造价在整个工程中所占比重较大。
为此,应尽量简化结构。
改进设计和施工,以节约原材料和劳力、降低工程造价。
以下仅就灌溉渠道、渡槽、隧洞、倒虹吸管、跌水与陡坡、农桥等作简要介绍。
第一节灌溉渠道一、灌溉渠道系统及分类从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统称为灌溉渠道系统。
在现代灌区建设中,灌溉渠道系统和排水沟道系统是并存的,两者互相配合,协调运行,共同构成完整的灌区灌溉排水系统。
(1)灌溉渠道按其使用寿命分为固定渠道和临时渠道两种:固定渠道:多年使用的永久性渠道;临时渠道:使用寿命小于1年的季节性渠道。
(2)按控制面积大小和水量分配层次又可把灌溉渠道分为若干等级:大、中型灌区的固定渠道一般分为干渠、支渠、斗渠、农渠四级;农渠以下的小渠道一般为季节性的临时渠道。
第十二章渠系建筑物
第二节
渡
槽
第二节
渡
槽
图12-4
渡槽纵剖面图（单位：㎝）
二、渡槽的类型
渡槽的类型一般是指输水槽身及其支承结构 的类型。槽身及支承结构的类型各式各样，所 用材料又有所不同，施工方法也各异，因而分 类方式就很多。 按施工方法分，有现浇整体式渡槽、预制装 配式渡槽、预应力渡槽等。 按所用材料分，有木渡槽、砌石渡槽、混凝 土渡槽、钢筋混凝土渡槽等。 按槽身断面分，有矩形槽、U形槽、梯形槽、 椭圆形槽、圆管形槽等，通常用的是前两种。 按支承结构型式分，有梁式渡槽、拱式渡 槽、桁架式渡槽、组合式渡槽、悬吊式渡槽、 斜拉式渡槽等，其中常用的是前两类。
二、渡槽的类型
二、渡槽的类型
梁式渡槽与拱式渡槽
当地形平坦、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，当两岸地质件较好时，有足够的强度 与稳定性时，宜建大跨度拱式渡槽，以避免很 高的中间墩架；地形、地质条件比较复杂时， 应作具体分析。例如，跨越河道的渡槽，当河 道水深流急、槽底距河床高度大、水下施工较 困难，而滩地部分槽底距地面不高且渡槽较长 时，可在河床部分采用大跨度的拱式渡槽，在 滩地采用梁式或中小跨度的拱式渡槽，当地基 承载能力较低时，可考虑采用轻型结构的渡槽。
第 十二 章 渠系建筑物
渠系建筑物是指为安全、合理地 输配水量，以满足各部门的需要， 在渠道系统上修建的建筑物。 渠系建筑物按照作用不同，可分 为控制建筑物、交叉建筑物、泄水 建筑物、衔接建筑物、量水建筑物 等。
第一节 渠 道
渠道是连接水源与农田之间的输水工程。 渠道系统是指从水源取水、通过渠道及 其附属建筑物向农田供水、经由田间工程 进行农田灌水的工程系统，包括渠首工程、 输配水工程、田间工程。 灌溉渠道遍布整个灌区，其规划和设 计是否合理，将直接关系到土方量的大小、 渠系建筑物的多少、施工和管理的难易以 及工程效益的大小。
渠系建筑物概念及分类
渠系建筑物概念及分类
渠系建筑物是指用于渠系的各种建筑物，包括控制、调节和配水建筑物，交叉建筑物，泄水建筑物，落差建筑物等。
1.控制、调节和配水建筑物：这类建筑物主要用于调节水位，分配流量。
例如，渠首进水闸在无坝引水灌溉时就是渠首进水闸，它能够调节引入干渠的流量；在有坝引水时，它则是由拦河坝、冲沙闸、进水闸等组成的灌溉引水枢纽，能够壅高水位、冲刷进水闸前的淤沙、调节干渠的进水流量、满足灌溉对水位、流量的要求。
另外，需要提水灌溉时修筑在渠首的水泵站和需要调节河道流量满足灌溉要求时修建的水库，也都属于这类建筑物。
2.交叉建筑物：这类建筑物主要用于穿越河渠、洼谷、道路及障碍物，如
渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。
3.泄水建筑物：如泄水闸、退水闸、溢流堰等，它们主要用于排泄渠道中
的多余水量。
4.落差建筑物：这类建筑物用于处理渠水在流经坡降变化大的地段时所形
成的高差，如跌水、陡坡等。
以上渠系建筑物的概念及分类有助于理解渠系建筑物的功能和作用，为合理设计和使用渠系建筑物提供了基本依据。
渠系建筑物-浙江水利水电专科学校土木工程系-主页
第十章渠系建筑物教学目标：1.了解渠系建筑物。
2.了解渠系建筑物的类型、作用、组成及应用环境。
3.了解渠系建筑物的设计要点。
教学重点：1.渠系建筑物的类型、作用、组成。
2.渠系建筑物的设计要点。
教学难点：1.渠系建筑物的设计要点。
一、渠系建筑物为了安然合理地输配水量以满足农田海溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在渠道(渠系)上修建的水工建筑物，统称渠系建筑物。
一、渠系建筑物按其作用可分为：(1)渠道。
是指为农田灌溉、水力发电、工业及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。
一个灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、支、斗、农四级，构成渠道系统，简称渠系。
(2)调节及配水建筑物。
用以调节水位和分配流量，如：节制闸、分水闸等。
(3)交叉建筑物。
渠道与山谷、河流、道路、山岭等订交时所修建的建筑物，如：泼槽、例虹吸管、涵洞等。
(4)落差建筑物。
在渠道落差集中处修建的建筑物，如：跌水、陡坡等。
(5)泄水建筑物。
为庇护渠道及建筑物安然或进行维修，用以放空渠水的建筑物，如：泄水闸、虹吸泄洪道等。
(6)冲沙和沉沙建筑物。
为防止相减少渠道淤积，在渠首或渠系中设置的冲沙和沉沙设施，如；冲沙闸、沉沙池等。
(7)量水建筑物。
用以计量输配水量的设施，如：量水堰、量水管嘴等。
渠系中的建筑物，一般规模不大，但数量多，总的工程量和造价在整个工程中所占比重较大。
为此，应尽量简化布局．改进设计和施工，以节约原材料和劳力、降低工程造价。
以下仅就渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、跌水及陡坡作简要解八二、渡槽1、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。
2、渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。
3、组成：由输水的槽身、支承布局、根底及进出口建筑物等局部组成。
4、类型：〔1〕按施工方法分，渡槽可分为现浇整体式、预制装配式及预应力等；〔2〕按建筑材料分类，那么有木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等；〔3〕按槽身布局形式分有矩形、U形、梯形、椭圆形及圆管形槽等；〔4〕按支承布局的形式分为梁式、拱式、桁架式、组合式、悬吊式或斜拉式。
渠系建筑物课件
•渠系建筑物
•14
甘肃杨黄灌区工程渡槽
南阳山跨公路渡槽
洛河渡槽
•渠系建筑物
军都山渡槽桥
•15
四、渡槽的水力设计 渡槽水力计算任务：是合理确定槽底
纵坡、槽身断面尺寸、计算水头损失，根据 水面衔接计算确定渡槽进出口高程，并验算 水头损失是否满足渠系规划的要求。
土耳其的引水渡槽
•渠系建筑物
•16
渡槽的水力设计步骤
•渠系建筑物
•25
1、简支梁的特点 结构简单，吊装施工方便，接缝止水易解决。但其跨中弯
矩较大，底板全部受拉，对抗裂防渗不利。 梁式渡槽的跨度不宜过大，跨度一般在20m以下较经济 2、槽身横断面型式 （1）矩形槽身
1）无拉杆矩形槽 2）有拉杆矩形槽 3）箱式槽身结构 （2）U形槽身 钢丝网水泥或预应力钢丝网水泥结构
形式相同时，近似取：
Z2≈（1/3）Z
•渠系建筑物
•21
（4）进出口高程的确定 为确保渠道通过设计流量时为明渠均匀流，进出
口底板高程按下列公式确定：
进口槽底抬高值： 进口槽底高程： 出口槽底高程： 出口渠底降低值： 出口渠底高程：
y1=H1－Z－H
Δ1= Δ3+y1
Δ2 = Δ1－Z1 y2=H2－Z2－H Δ4 = Δ2－y2
（1）收集整理基本资料，确定渡槽的安全级别和有关设计 标准。
（2）选择槽址和槽型，并进行平面布置和纵剖面的布置。
（3）进行水力设计，确定槽底纵坡和槽身的过水断面形状、 尺寸及进出口高程。
（4）进行纵剖面布置，选定各组成部分的结构型式和材料、 分跨，拟定各部分的布置尺寸及高程，绘制平面图、纵 横剖面图。计算挖填工程量。
•渠系建筑物
水利水电工程建筑物的类型-渠系建筑物
出口段包括出水口、渐变段和消力池等，用 于扩散水流和消能防冲。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
3.倒虹吸管的构造和作用
(3)管身的构造
为了防止管道因地基不均匀沉降和温度变
化而破坏，管身应设置沉降缝，内设止水。
现浇钢筋混凝土管在土基上缝距15～20m，
在岩基上缝距10～15m。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
2）洞身构 造
(2)沉降缝。 设缝间距不大于10m，且不小于2～3倍洞 (2)沉降缝 高，主要是适应地基的不均匀沉降。对于 有压涵洞，缝中要设止水，以防止渗水使 涵洞四周的填土产生渗透变形。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
截水环。对于有压涵洞要在洞身四周设若
2）洞身构
干截水环或用黏土包裹形成涵衣，用以防
造
(3)截水环 止洞身外围产生集中渗流。
（VIP版的沉降缝）
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
3.倒虹吸管的构造和作用
对比： 即地铁和高架桥的区别
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
根据水流形态的不同，涵洞分有压、无压和半有压式。
1） 涵洞的洞身 断面形式
(1)圆形管涵。(2)箱形涵洞。 (3)盖板涵洞。(4)拱涵。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
《渠系建筑物》课件
水库
储存水源
水库可以储存大量的水源，为供水和平衡需求和供应之间的差异。
发电、灌溉、防洪
水库可以通过发电、灌溉和防洪等功能，为社会和农业提供服务。
大坝
堵塞溪流
大坝可以堵塞溪流，收集水源，控制水流的方向和速度。
控制水流
大坝可以控制水流的流量和速度，根据需求进行调节。
隧洞可以用于斜井、水库泄 洪口、引水口等地方，具有 多种用途。
难度大，造价高
隧洞的建设难度大，对技术 要求高，造价也较为昂贵。
水闸
控制水流
水闸可以控制水流的大小和速度，实现对水流的精确调节。
调节水位
水闸可以调节水位，保持水流的平衡和稳定。
防洪、通航、灌溉
水闸在防洪、通航和灌溉等方面发挥重要作用，保障人们的安全和生产需求。
发电、灌溉、防洪、水运
大坝可以发电、灌溉、防洪，还可以用于水运等多种用途。
引水渠和渡槽
引导水流
引水渠和渡槽被用于引导水 流，将水源运输到需要的地 方。
运输水源
引水渠和渡槽可以将水源运 输到需要的地点，满足工农 业生产的需求。
协助工农业生产
引水渠和渡槽的建设可以协 助工农业生产，提高生产效 率。
明渠
《渠系建筑物》PPT课件
渠系建筑物是水利工程的重要组成部分，用于控制、调节和利用水资源。它 们包括水库、大坝、引水渠、渡槽、明渠、隧洞、水闸等。
什么是渠系建筑物
渠道工程的构筑物
渠系建筑物是渠道工程中的构筑物，用于引导和控制水流。
用于控制、调节和利用水资源
渠系建筑物起到控制、调节和利用水资源的重要作用，对水流进行管理和分配。
总结
渠系建筑物是水利工程 的重要组成部分
渠系建筑物在水利工程中扮 演着重要的角色，用于引导 和控制水流。
渠系说课建筑物
第二节 渡 槽
• 一、渡槽的作用与组成
• 1、作用： • 渡槽是输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷 口等的架空输水建筑物。当挖方渠道与冲沟相交时， 为避免山洪及泥沙入渠，还可在渠道上面修建排洪 渡槽，用来排泄冲沟来水及泥沙。
• 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。
能保持渠道边坡的稳定。
• 2．渠道的纵断面 • 根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置
• 二、无坝渠首枢纽 • （一）位于弯道凹岸的取水枢纽
• 1、适用条件：河岸稳定、引水量小于河道流量的2 5%~35%。
• 2、枢纽组成：拦沙坎、进水闸、引水渠、沉沙池 等。
3、布置要点：取水 口的位置设在弯道顶 点以下水深最深的地 方；引水角一般采用 30°～50°。
• 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。
• （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。
• 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。
• 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。
渠系建筑物的分类
渠系建筑物的分类
①控制、调节和配水建筑物。
用于调节水位，分配流量，如节制闸、分水闸、斗门等。
②交叉建筑物。
用以穿越河渠、洼谷、道路及障碍物，如渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。
③泄水建筑物。
如泄水闸、退水闸、溢流堰等。
④落差建筑物。
即落差集中处的连接建筑物，如跌水、陡坡和跌井等。
⑤冲沙和沉沙建筑物。
如冲沙闸、沉沙池等。
⑥量水建筑物。
如量水堰、量水槽等，也可利用其他水工建筑物量水。
⑦专门建筑物和安全设备。
如利用渠道落差发电的水电站，通航渠道上的码头、船闸和为人、畜免于落水而设的安全护栏。
渠系建筑物数量多、总体工程量大、造价高，故应向定型化、标准化、装配化和机械化施工等方面发展。
第六节 渠系建筑物-倒虹吸管
第六节渠系建筑物-倒虹吸管倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。
它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。
一、倒虹吸管的布置和构造（一）管路布置根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。
这种形式构造简单、管路短。
进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。
竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。
管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。
竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。
●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。
斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。
●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。
管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。
管身一般设置管座。
在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。
为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。
●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。
桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。
在通航河道上应满足通航要求。
（二）进出口布置1．进口段的形式和布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。
进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。
进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。
2．出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。
其布置形式与进口段相似。
为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。
水利水电工程建筑物的类型-渠系建筑物
出口段包括出水口、渐变段和消力池等，用 于扩散水流和消能防冲。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
3.倒虹吸管的构造和作用
(3)管身的构造
为了防止止水。
现浇钢筋混凝土管在土基上缝距15～20m，
在岩基上缝距10～15m。
3.倒虹吸管的构造和作用 倒虹吸管有竖井式、斜管式、曲线式和桥式等， 主要由管身和进、出口段三部分组成。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
3.倒虹吸管的构造和作用
进口段包括进水口、拦污栅、闸门、渐变段
(1)进口段的形式 及沉砂池等，用来控制水流、拦截杂物和沉
积泥砂。
(2)出口段的形式
2.涵洞的构造及作用
截水环。对于有压涵洞要在洞身四周设若
2）洞身构
干截水环或用黏土包裹形成涵衣，用以防
造
(3)截水环 止洞身外围产生集中渗流。
（VIP版的沉降缝）
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
3.倒虹吸管的构造和作用
对比： 即地铁和高架桥的区别
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
根据水流形态的不同，涵洞分有压、无压和半有压式。
1） 涵洞的洞身 断面形式
(1)圆形管涵。(2)箱形涵洞。 (3)盖板涵洞。(4)拱涵。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
4.跌水与陡坡的构造和作用
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
4.跌水与陡坡的构造和作用
渠系建筑物
介绍渠系建筑物又称灌区配套建筑物。
分为：①控制、调节和配水建筑物。
用于调节水位，分配流量，如节制闸、分水闸、斗门等。
②交叉建筑物。
用以穿越河渠、洼谷、道路及障碍物，如渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。
③泄水建筑物。
如泄水闸、退水闸、溢流堰等。
④落差建筑物。
即落差集中处的连接建筑物，如跌水、陡坡和跌井等。
⑤冲沙和沉沙建筑物。
如冲沙闸、沉沙池等。
⑥量水建筑物。
如量水堰、量水槽等，也可利用其他水工建筑物量水。
⑦专门建筑物和安全设备。
如利用渠道落差发电的水电站，通航渠道上的码头、船闸和为人、畜免于落水而设的安全护栏。
渠系建筑物数量多、总体工程量大、造价高，故应向定型化、标准化、装配化和机械化施工等方面发展。
编辑本段正文为了安全输水，合理配水，精确量水，以达到灌溉、排水及其他用水目的而在渠道上修建的水工建筑物。
在农田水利工程建设中，蓄水、引水等枢纽工程，只有与渠系工程配套使用，才能达到兴利的目的，故渠系建筑物又称灌区配套建筑物。
灌区工程配套是挖掘现有灌溉设施潜力、发挥工程效益的重要措施。
渠道防渗：土料防渗，砌石防渗，水泥土防渗，混泥土防渗，膜料防渗，沥青混泥土防渗。
编辑本段类型和作用渠系建筑物按其作用可分为以下几类：①渠道：人工开挖或填筑的水道，用来输送水流以满足灌溉、排水、通航或发电等需要。
一个灌区内灌溉或排水渠道，一般分干、支、斗、农四级构成渠道系统，简称渠系。
②调节及配水建筑物：渠道中用以调节水位和分配流量的建筑物，如节制闸、分水闸、斗门等。
③交叉建筑物：输送渠道水流穿过山梁和跨越或穿越溪谷、河流、渠道、道路时修建的建筑物，分平交建筑物与立交建筑物两大类。
前者为渠道与另一水道相交处具有共同流床的交叉建筑物，适用于两水道底部高程相近的情况。
常用的平交建筑有水闸、倒虹吸管等。
后者为渠道与天然或人工障碍在不同高程上相交时，在渠道上修建的建筑物，适用于两者高程相差较大情况。
常用的立交建筑物有渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第一节 渡 槽 第二节 倒虹吸管和涵洞 第三节 跌水和陡坡
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第一节
渡
槽
• 一、渡槽的作用与组成
第七章
渠系建筑物
• 1、简支梁式： 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8-15m，其经济跨度大约为墩 架高度的0.8-1.2倍。
第七章
渠系建筑物
• 2、双悬臂梁式： 双悬臂梁式： • 双悬臂梁式槽身又分等跨双悬臂和等弯矩双悬臂两 种型式：设每节槽身的总长度为L，悬臂长度为a， 则等跨双悬臂a＝0.25L；等弯矩双悬臂a＝0.207L。 在均匀荷载作用下，等跨双悬臂的跨中弯矩为零， 但支座负弯矩较大；等弯矩双悬臂的跨中正弯矩数 值等于支座负弯矩数值，且比等跨双悬臂的支座负 弯矩数值为小，但由于在上、下层均需配置纵向受 拉筋及构造筋，所以总配筋量可能比等跨双悬臂梁 式要多，且墩架的间距不等，故采用较少。
第七章
渠系建筑物
各种渠系建筑物的作用虽各有不同，但具有较多的共同点：①单 个工程的规模一般都不很大，但数量多，总的工程量往往是渠首 工程的若干倍；②建筑物位置分散在整个渠道沿线，同类建筑物 的工程条件常相近。因此，宜采用定型化结构和装配式结构，以 简化设计，加快施工进度，缩短工期，降低造价，节省劳力和保 证工程质量。
渠系建筑物施工
绞盘又称绞磨，由一个直立卷筒转盘和推杆、机架等组成，卷筒底座设置棘钩锁定装置。起重时，先将绞盘固定在地面上，由四人或多人推动卷筒的推杆而使绳索绕在筒上而牵引重物。绞盘制作简单，搬运方便，但速度慢，牵引力小，仅适用于小型构件起重或收紧桅索、拖拉构件等。
卷扬机有手摇式和电动式两种。手摇式卷扬机又称手摇绞车，是由一对机架支承横卧的卷筒，利用轮轴的机械原理，通过带摇柄的转轴上的齿轮，采用二级或多级转动推动卷筒上的齿轮，牵引钢丝绳拉动重物。电动卷扬机是电动机通过齿轮的传动变速机构来驱动卷筒，并设有磁吸式或手动的制动装置。
吊装时先将双人字悬臂扒杆架立在边墩或已安装好的槽身上，主桅用钢拉杆或钢丝绳锚定，卷扬机紧接于扒杆后面固定在槽身上，以钢梁作撑杆，吊臂斜伸至欲吊槽身的中心。驱动卷扬机起吊槽身，同时通过拉索控制槽身在两排架之间垂直上升。当槽身升高至支座以上时刹车停升，以拉索控制槽身水平旋转使两端正对支座，倒车使槽身降落就位，并同时进行测量、校正、固定，如图10-63。
(1)事先测量构件的实际长度与并对其中轴线用墨线弹出；
(2)将吊装机具架立固定于基础附近，如使用设有旋转吊臂的扒杆，则吊钩应尽量对准基础的中心；
(3)用吊索绑扎排架顶部并挂上吊钩，将控制拉索捆好，驱动吊车(卷扬机、绞车)，排架随即上升，架脚拖地缓缓滑行，当构件将要离地悬空直立时，以人力控制拉索，防止构件旋摆。当构件全部离地后，将其架脚对准基础杯口，同时刹住绞车；
2、滑车及滑车组
滑车又名滑轮或葫芦，分定滑车和动滑车。定滑车安装在固定位置，只起改变绳索方向的作用；动滑车安装在运动的轴上，其吊钩与重物同时变位，起省力作用。定滑车和动滑车联合工作而成为滑车组，普遍用于起重机构中，如图10-53。
图10-53
3、链条滑车
《水工建筑物》渠系建筑物设计
渠系建筑物设计一、渡槽（一）名词解释：1.渡槽；2.肋拱渡槽；3.梁式渡槽；4.拱式渡槽；5.浅基础；6.深基础；7.刚性基础；8.柔性基础（二）填空：1.渡槽有、及组成。
2.渡槽根据支撑结构常有和两大类。
3.梁式渡槽的槽身根据支点位置分为和两种形式。
4.拱式渡槽按材料可分为、和等。
5.拱式渡槽按主拱圈的结构形式可分为、和等。
6.渡槽槽型的选择应考虑、和等方面。
7.渡槽水力计算包括、及、等内容。
8.水流通过渡槽是，产生水头损失包括、和三部分。
9.通过渡槽的总水头损失超过允许的水头损失是，则应重新拟定，直到满足要求为止。
10.渡槽槽身拉杆的作用是。
11.矩形渡槽的侧墙和底板连接形式通常是和两种。
12.梁式渡槽的支承形式有和两种。
13.空心重力墩常用的横断面有、、及四种。
14.排架有、、及等形式。
15.排架与基础连接形式，视具体情况不同，可采用或。
16.渡槽基础类型，按其埋置深度可分为和；按基础的抗弯刚度分为和两种。
17.渡槽整体稳定性验算，主要是验算、和三方面。
18.渡槽槽身伸缩缝止水形式有、、和。
（三）判断题：1.等弯矩双悬臂梁式渡槽，槽身底部位于受压区，对抗裂有利。
( )2.拱式渡槽的主要承重结构拱圈，以受压力为主，故可选用抗压强度高而抗拉强度3.的材料建造。
( )4.为使水流平顺，渡槽进出口均设渐变段，且进口段长于出口段。
( )5.在相同流量下，渡槽纵坡大，造价低，但减少下游自流灌溉面积且易引起出口渠道冲刷。
( )6.槽身过水断面水力计算，所用计算公式为明渠均匀流公式。
( )7.若渡槽的总水头损失超过允许的水头损失时，在不改变纵坡的条件下，可降低下游渠底或抬高上游渠底。
( )8.U型渡槽属于一种轻型而经济的薄壳结构，一般不需加设顶梁和拉杆。
( )9.渡槽槽身为空间薄壁结构，受力复杂，在实际工程中，近似的分成纵向几横向两部分按平面结构计算。
( )10.无拉杆矩形渡槽的横向计算，是将侧墙作为固结于底板上的悬臂梁按受弯构件计算。
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第六节渠系建筑物-倒虹吸管
第六节渠系建筑物-倒虹吸管
第六节渠系建筑物-倒虹吸管
倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。
它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。
一、倒虹吸管的布置和构造
（一）管路布置
根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：
•竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。
这种形式构造简单、管路短。
进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。
竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。
管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。
竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。
•斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。
斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。
•曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。
管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。
管身一般设置管座。
在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。
为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。
•桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建
桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。
桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。
在通航河道上应满足通航要求。
（二）进出口布置1．进口段的形式和布置进口
段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口
渐变段及沉沙池等。
进口段的结构型式，应保
证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以
防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身
引起振动。
进口具有平顺的轮廓，以减小水头
损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。
2．出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸
门、消力池、渐变段
等。
其布置形式与进口段相似。
为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4〜6倍的渠道设计水深。
同时渐变段下游3〜5m长度内的渠道还应护砌，以防止水流对下游渠道冲刷。
渐娈段的底部常设消力池。
消力池长度一般为渠道设计水深的5〜6 倍。
消力池深度可按下式估算：T > 0.5D+ 5 + 30
cm
3 •管身及镇墩的形式与构造
•管身：倒吸管的材料应根据压力大小及流 量的
多少、就地取材、施工方便、经久耐用等原 则综合分析选择。
常用的材料主要有混凝土、钢 筋混凝土、铸铁和钢材等。
为防止温度、冰冻、耕作等不利因素影响， 管道
应埋设在耕作层以下；在冰冻区，管顶应布 置在冰冻层以下；在穿越河道时，管顶应布置在 冲刷线以下
0.5m ;穿越公路时，为改善管身的 受力条件，管顶应埋设在路面以下 1.0m 左右。
为了防止管道因地基不均匀沉陷及温度过 低产生300
780 r |- - X JLJ' 片 LOW
1 320 '肿 1 240 250. 3310 \ T T \
进口幅门
.506 U 2R6.006 —A-Hv 293.906
£
进水口 <7 506 J3 0
较大的纵向应力，使管身发生横向裂缝，管身应
设置伸缩缝，缝内设止水。
缝的间距应根据地
基、管材、施工、气温等条件确定。
伸缩缝的型
式主要有平接、套接、企口接以及预制管的承
插式接头等。
缝的宽度一般为1〜2 cm,缝中堵
塞沥青麻绒、沥青麻绳、柏油杉板或胶泥等。
•镇墩。
在倒吸管的变坡及转弯处都应设置镇墩,其主要作用是连接和固定管道。
在斜坡段若坡度陡,长度大,为防止管身下滑,保证管身稳定,也应在斜坡段设置镇墩, 其设置个数视地形、地质条件而定。
镇墩的材料主要为砌石、混凝土或钢筋混凝土。
砌石镇墩多用于小型倒虹吸工程。
在岩基上的镇墩,可加锚杆与岩基连结, 以增加管身的稳定性。
镇墩承受管身传来的荷载及水流产生的荷载,以及填土压力、自身重力等, 为了保持稳定, 镇墩一般是重力式的。
镇墩与管盖的连接形式有两种：刚性连接和柔性连接。
二、倒虹吸管的水力计算
倒虹吸管的水力计算, 主要是根据渠道规划所确定的上游渠底高程、水位、通过的流量和允许的水头损失，通过水力计算确定倒虹吸管的断面尺寸，水头
损失值及进出口的水面衔接。
实际工作中，渠道在规划时已确定渠道断面形式和上游渠底高程、倒虹吸管通过的流量和允许水头损失值。
因此，倒虹吸管的水力计算内容有下列几种情况：
•根据需要通过的流量和允许的水头损失，确定管道的断面形式和尺寸。
•根据允许的水头损失和初步拟定的断面尺寸，校核能否通过规定的流量。
•根据需要通过的流量及拟定的管内流速，校核水头损失是否超过允许值。
三、倒虹吸管管身结构计算
（一）管壁厚度的拟定管身结构设计步骤一般是根据管径和压力水头的大小，初步拟定管壁厚度，确定各作用荷载，然后进行横向和纵向内力计算，校核管壁厚度，进行横向和纵向内力计算，校核工业管壁厚度，进行配筋计算和抗裂验算。
（二）作用荷载及荷载组合管身结构设计时，
一般根据荷载大小分为若干段进行计算。
对于中小型倒虹吸管，如斜管段不长，内水压力等荷载的变化范围不大时可不分段，而按受力最大的水平段计算，作为确定整个管道构造的依据。
埋在河槽部分的管道，可能出现如下荷载组合：①河道枯水时期管内正常输水，作用荷载有管的自重、土压力、内水压力及管内外温差等；②河道洪水期管内无水，作用荷载有管的自重、土压力、外水压力及管内外温差等；③管内正常输水，管外无水也无填土，作用荷载有管的自重、内水压力及管内外温差等。
交通道路下的管段，应根据具体情况决定何种荷载组合中加地面荷载。
（三）管身结构计算管身结构计算包括横向和纵
向计算。
•横向计算：身横向在各荷载单独作用下的内力（弯矩M和轴力N）可参照有关书籍所列图表，根据倒虹吸管的安装方式等具体情况直接查出。
然后根据荷载组合情况将查得数值组合叠加，即可求得截面的内力值。
•纵向计算：身纵向结构计算比较复杂。
对于中小型倒虹吸管往往不作纵向计算，一般在构造上采取适当措施来减小纵向应力，如在一定长度内设置伸缩缝和柔性接头，对地基进行处理以限制不均匀沉陷，适当选择施工季节或在刚性座垫与管身之间涂柏油或铺油毛毡（管段两端约三分之一长度内）等。