矩形渡槽设计说明书

设计基本资料一．设计题目：钢筋混凝土渡槽(设计图见尾页)xx灌区干渠上钢筋混凝土渡槽，矩形槽身设计，支撑排架和基础结构布置二．基本资料1.地形：干渠跨越xx沟位于干渠桩号6+000处，沟宽约75m，深15m左右。

根据地形图和实测渡槽处xx沟横断面如下表;2.干渠水利要素：设计流量Q设 =10 m3/s、加大流量Q加=11.5 m3/s，纵坡i=1/5000，糙率n=0.025.渠底宽B=2m，内坡1：1，填方处堤顶宽2.5m，外坡1：1.干渠桩号6+000处渠底高程为95.00m。

3.地质：该处为第四纪沉积层，表面为壤土深2米，下层为细砂砾石深度为10米，再下层为砂壤土。

经试验测定，地基允许承载能力（P）=200KN/ m24.水文气象：实测该处地面在10米高处，三十年一遇10分钟统计平均最大风速为24m/s。

设计洪水位，按二十年一遇的防洪标准，低于排架顶1m，洪水平均流速为2m/s，漂浮物重50KN。

5.建筑物等级：按灌区规模，确定渡槽为三级建筑物。

6.材料：钢筋Ⅱ级3号钢，槽身采用C25混凝土，排架及基础采用C20混凝土。

7.荷载：1）自重：钢筋混凝土Υ=25 KN/ m3水Υ=10 KN/ m3 2）人群荷载： 3 KN/ m33）施工荷载： 4 KN/ m34）基础及其上部填土的平均容重为20 KN/ m3三．设计原则与要求1.构件强度及裂缝计算应遵守“水工钢筋混凝土结构设计规范“（SDJ20-78）2.为了减少应力集中，构件内角处应加补角，但计算可以忽略不计。

3.计算说明书要求内容完全、书写工整。

4.图纸要求布局适当、图面清洁、字体工整。

四．设计内容1.水力计算：确定渡槽纵坡、过水断面尺寸、水面衔接、水头损失和上下游链接。

2.对槽身进行纵向、横向结构计算，按照强度、刚度和构件要求配置钢筋。

3.拟定排架及基础尺寸。

4.两岸链接和布置。

五．设计成果1.计算说明书一份2.设计图纸一张（A1）总体布置图：纵剖面及平面图一节槽身钢筋布置图：槽身中部、端部剖面，侧墙钢筋布置及底板上、下层钢筋布置图，并列处钢筋用量明细表。

排架和基础尺寸，钢筋布置等。

六．参考书1.《水工建筑物》2.《工程力学》3.《建筑结构》4.《水工钢筋混凝土》5. 《工程力学与工程结构》设计说明书一．渡槽总体布置1，槽身长度的确定干渠跨越xx 沟，位于干渠桩号6+000处。

由此表可画出此沟的横剖面图： 桩号 6+000 6+015 6+025 6+035 6+045 6+055 6+065 6+090 6+100 地面高程（m ）97.80 92.70 87.66 83.85 83.80 87.60 89.90 97.68 97.70xx 渡槽横断面图由图可知在高程为95m 处沟长为70.25m 。

而对于矩形槽，跨度一般取8～15m ，所以此槽身去跨度为9m ，共8跨，则槽身长L=72m 。

2.上下游连接形式及其长度由于扭面的过流能力较好，所以，上下游连接段均采用扭面进行过渡连接; 在渠道中：水深h 1 由已知条件，带入数据知()0.620.421112122nQ b b h b m h m m m i ⎛⎫⎛⎫=⨯+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭进行迭代得h 1=2.89m校核设计流量：A=（b+mh ）h=14.13m2 R=A/x=1.39m0.52213332A 14.131=R 1.399.95/n 0.0255000Q i m s Q ⎛⎫=⨯⨯=≤ ⎪⎝⎭设实故，不符合设计流量的要求，当h 1=2.9m 时21332A =R 10.03/Q nQ i m s =≥设实故，符合设计流量的要求o Q 10.03V ===0.71m/s A 14.21实 当Q=10 m 3/s ，堤顶宽度为2.5m 时，查书中表8-5得10.5h m ∆= 则11 3.4H h h m =+∆= 校核加大流量：21332A =R 14.09/n Q i m s Q =≥、加加故，符合加大流量的要求则，渠道的深度H=3.4m ，水深h 1=2.9m 。

对于中小型渡槽，进口渐变段长度可取L 1大于等于4 h 1（h 1为上游渠道水深）; 出口渐变段长度可取L 2大于等于6 h 3（h 3为下游渠道水深）。

则，11L 4h =11.6m ≥ 取 L 1=12m 23L 6h =17.5m ≥ 取L 2=18m综上所述：L 1=12m ，L 2=18m ，均采用扭面过渡。

3．渡槽支撑形式考虑到该渡槽的荷载较小，其支撑形式采用单排架。

4．渡槽基础的形式 采用板梁式条形基础二．渡槽水力计算1.尺寸拟定槽身的过水断面尺寸，一般按设计流量设计，按最大流量校核，通过水力学公式（2132A =R nQ i ）进行计算。

当槽身长度L 大于等于（15～20）h 2（h 2为槽内水深）时，按明渠均匀流公式进行计算。

矩形渡槽深宽比一般取0.6～0.8，超高一般取0.2～0.6m 。

初拟时，纵坡一般取1/500～1/1500。

糙率取0.011.拟定h/b=0.7,i=1/1000,得：b=2.6m,不符合实际要求： 拟定h/b=0.8,i=1/700.得：b=2.25m,也不符合实际要求； 拟定h/b=0.8,i=1/500,得；b=2.03m,也不符合要求， …………通过以上的计算得，无论怎么调整数值，都不能满足设计要求，而，一般渡槽的净宽小于等于渠道底宽。

在以上经验数据下，设渡槽净宽b=2m,i=1/700,n=0.011带入2132A =R nQ i 计算水深h ，221332A 2h 1=R =10n 0.0111700h Q i h ⎛⎫⎛⎫⨯⨯= ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭进行迭代得：h=1.93m 同理，将加大流量带入上式221332A 2h 1=R =11.5n 0.0111700h Q i h ⎛⎫⎛⎫⨯⨯= ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭迭代得：h 加=2.15m 对设计流量进行校核：b=2m,h=1.93m.2213332A 3.861=R =0.65910.04m /n 0.011700Q i s Q ⎛⎫⨯⨯=≥ ⎪⎝⎭设实则，Q 10.04V===2.6m/s A 3.86实 满足设计流量的要求 对加大流量进行校核取h=0.27∆m 时，则，b=2m, h=0.27+1.93=2.2m2213332A 4.41=R =0.68811.8m /n 0.011700Q i s Q ⎛⎫⨯⨯=≥ ⎪⎝⎭、加加满足加大流量的要求 2.计算水头损失进口段水面 降落值：()()222210110.12.60.710.351229.8K Z v v m g ++=-=-=⨯（K 1=0.1）槽身段沿程降落值： 11/700720.103Z iL m ==⨯=出口段水面回升值： 2110.3510.11733Z Z m ==⨯=渡槽总水面降落值：[]120.3510.1030.1170.337Z Z Z Z m Z ∆=+-=+-=≤∆所以符合最小水头损失的要求。

抬高值： y 1=h 1-Z-h 2=2.9-0.351-1.93=0.619m 进口槽底高程： 131950.61995.619y m ∇=∇+=+= 出口槽底高程： 21195.6190.10395.516Z m ∇=∇-=-= 降低值： y 2=h 3-Z 2-h 2=2.9-0.117-1.93=0.853m 出口渠底高程： 42295.5160.85394.663y m ∇=∇-=-=渡槽水利计算图最终确定，渡槽的断面尺寸为b=2m ，h=2.2m 符合要求。

三．槽身结构计算1. 槽身横向结构计算取槽身长1m计算，拟定截面尺寸如下：可选定：t1=16～20cm t2=20～30cma=80～100cm b=40cmc=36cm 拉杆截面为16*16cm具体尺寸见下图：槽身断面图单位：cm由于结构、荷载对称，取一半计算，截面上剪力大部分分布在侧墙上，可视为一个支撑连杆支持于侧墙底部，忽略侧墙所受的竖向力，可用力矩分配法求解内力，其计算见图如下：（1）.拉杆弯矩的计算：荷载 1·H=10 2.43=24.3q γ=⨯水KN ·m 22·H+?t =10 2.43+250.3=31.8q γγ=⨯⨯混水 KN ·m分配系数：截面惯性矩分别为 334410.2I 6.67101212ACt m -===⨯ 333420.3I 2.25101212ABt m -===⨯ 抗弯刚度：443333 6.67108.23102.432.2510 2.05101.1AC ACAB ABEI E K EH EI E K E H ----⨯⨯===⨯⨯===⨯ 所以：分配系数为：0.290.71ACAC AC ABABABAC ABK K K K K K μμ==+==+传递系数：C AC =0 C AB =-1求固端弯矩及约束力矩，固定状态下，可得各固端弯矩219.615F ACq l MKNm =-=- 0FCAM = 2212.83FABq l MKNm =-=-- 22 6.46F BA q l M KNm =-=--最终杆端弯矩为：M AC =-3.1KN ·m M CA =0KN ·m M AB =3.1KN ·m M BA =-22.3KN ·m （2）.拉杆拉力的计算 取侧墙为脱离体,由∑M A =0则 3AC H ·H+M -=06CN γ、32AC M H 10 2.43 3.1=-=-=8.6KN 6H62.43CN γ⨯、C N =S=8.62=17.2KNm C N ⨯、C N 、:槽身一米的拉杆拉力S:拉杆间距（这里取2.2m ）C N 、：一个拉杆所承受的拉力（3）.底板夸中弯矩M 0计算2220AB q l 3.182M =-M=-3.1=16.1KNm 88⨯（4）．绘制弯矩图侧墙外侧弯矩3X 2X 1M =X-X 6dM 1=-X =0dX 2C C N N γγ、、X M 则得X M （max ）。

X1M =0位置 即 3111X -X 6C N γ、=0 所以1X代入数据得：当M 0=0时，1X =2.27m当M max 时，2X=CN γ、=1.3m此时M max =3111X -X 6C N γ、=38.6 1.3-1/610 1.3=7.5KNm ⨯⨯⨯（5）.底板拉力∑M=0 底板拉力N A =33C H 10 2.43-N =-17.2=54.5KN 22γ⨯ （6）.拉杆弯矩的计算 荷载：()122q 0.1253211q 0.16250.64KNm KNm=⨯+⨯==⨯= 杆端弯矩：22212q q 220.50.64 2.233 2.35612 2.212C a L a M KNm L ⨯⨯⎛⎫⎛⎫=---=--=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 跨中弯矩：323212q q 110.50.64 2.20.343243 2.224C a L M KNm L ⨯⨯=+=+=⨯弯矩图 单位：KNm2.槽身纵向结构计算（1）.荷载：q 1=（0.2*2.43*2+0.3*2.2）*25=40.8KN ·mq2=10*2.2*2=44KN ·mq3=2a*3=2*0.5*3=3KN ·m总荷载：q=q1+q2+q3=10.8+44+3=87.8 KN ·m (2).内力计算计算跨度 L 计=1.05L 0=1.05*9=9.45m夸中弯矩 M=1/8qL 计2 22ql M==1/887.89.45=9808⨯⨯计 KN ·m 3.配筋计算(1).侧墙配筋查表得， f c =11.9 2N/mm ,f y =300 2N/mm K=1.20取a=30mm ，则h 0=h-a=200-30=170mm6s 20 1.2107.50.0311.91000170c KM f bh α⨯⨯===⨯⨯110.030.850.468b ξξ====2011.910000.0317067.4300c s y f b h A mm f ξ⨯⨯⨯=== min 67.40.04%0.2%1000170ρρ===⨯所以用最小配筋率配筋其210001700.002340s A mm =⨯⨯=选配钢筋选受拉筋为Φ12@300（s A =377mm2）(2).底板受压计算取a=30mm ，则h 0=h-a=300-30=270mm6s 20 1.21016.10.0211.91000270c KM f bh α⨯⨯===⨯⨯110.020.850.468b ξξ====2011.910000.02270214.2300c s y f b h A mm f ξ⨯⨯⨯=== min 214.20.08%0.2%1000270ρρ===⨯所以用最小配筋率配筋其210002700.002540s A mm =⨯⨯=选配钢筋选受拉筋为Φ12@200（s A =565mm2）受拉计算判别偏心受拉构件的类型0/16.1/54.50.3300/2300/230120e M N m mm h a mm ====-=-= 属于大偏心受拉构件。