渡槽优化设计

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乡村振兴渡槽的设计构想和建议

乡村振兴渡槽的设计构想和建议随着乡村振兴战略的全面实施，越来越多的资源需要在城乡之间进行流动。

特别是在交通运输中，为了保障农村的正常生产生活，渡槽的建设变得尤为重要。

本文将对乡村振兴渡槽的设计构想和建议进行探讨。

一、渡槽的需求性随着农村人口逐渐减少，土地承包经营权实行后，部分农村人员要到城市打工，这就导致了农村资源向城市倾斜。

反之，在城市购买商品的数量也逐年增加，这就对城乡之间的交通运输产生了较大的压力，更需要适合当地实际情况的交通运输方式。

因此，乡村振兴渡槽的建设是顺应时代发展的必然要求。

二、渡槽的设计要点1.围绕乡村实际情况进行设计。

不同的农村地理环境及交通存在差异，因此渡槽的设计需根据当地的情况，包括河流、山体、道路等进行辨认评估，审核表明以及结构优良，符合当地自然环境的特点，才能更好的满足农村交通的需求。

2.注重渡槽质量安全。

渡槽是用于迎合乡村交通运输，因此一定要保证其质量稳定。

从渡槽的建设材料到每个设计细节，都要遵循国家有关规定和标准，确保其建设过程和使用过程社会生活和民生，强调质量这个关键环节。

3.科学合理的设计方案。

在渡槽项目的设计过程中，需要充分考虑如何科学地设计方案，根据当地地形。

例如，渡槽的长度、深度、桥墩、桥下跨越的河道、道路的宽度等方面的选择都需要满足当地实际情况，能够胜任道路交通，对解决乡村的交通问题至关重要。

三、渡槽的建设意义乡村振兴，必须在农村交通运输方面形成良好的持续发展态势，渡槽可以说是一个不可或缺的交通运输设施，是重要的基础设施之一。

乡村地区的基础设施不健全，必然会阻碍当地农村的发展，而建设渡槽，会促进乡村经济的快速发展，也可以让到城市打工的农民更方便快捷地进出城市，有效推进城乡经济互相融合。

四、结语总之，乡村振兴渡槽的建设对于整个乡村振兴的发展至关重要。

在渡槽的建设过程中，需要严格遵循科学合理的设计，注重渡槽的质量和安全性，以满足当地人民对渡槽的需求。

同时，还应该根据当地经济发展的实际情况不断完善渡槽建设、维护，为乡村地区的经济发展提供一个良好运输环境。

水利毕业设计-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 (2)二、槽身的水力设计 (5)1.槽身过水断面尺寸的确定 (5)①渡槽纵坡i的确定 (5)②槽身净宽B0和净深H0的确定 (5)③安全超高 (7)2.进出口渐变段的型式和长度计算 (7)①渐变段的型式 (7)②渐变段长度计算 (7)3.水头损失的计算 (8)①进口水面降落Z1 (8)②槽身沿程水头损失 (9)③出口水面回升 (9)④渡槽总水头损失 (9)4.渡槽进出口底部高程的确定 (9)三、槽身的结构设计 (10)1.槽身横断面形式 (10)2.槽身尺寸的确定 (10)3.槽身纵向内力计算及配筋计算 (12)①荷载计算 (12)②内力计算 (12)③配筋计算 (13)④底部小梁抗裂验算 (14)⑤底部小梁裂缝宽度验算 (15)4.槽身横向内力计算及配筋计算 (16)①荷载计算 (16)②内力计算 (16)③底板配筋计算 (18)④底板横向抗裂验算 (19)⑤侧墙配筋计算 (20)⑥侧墙抗裂验算 (21)四、槽架的结构设计 (22)1.槽架尺寸拟定 (22)2.风荷载计算 (24)①作用于槽身的横向风压力 (24)②作用于排架的横向风压力 (25)3.作用于排架节点上得荷载计算 (25)①槽身传递给排架顶部的荷载 (25)②作用于排架节点上得横向风压力 (27)4.横向风压力作用下的排架内力计算 (27)①计算固端弯矩 (27)②计算抗变劲度 (27)③计算分配系数和查取传递系数 (28)④计算杆端弯矩 (28)⑤计算剪力和轴向力 (29)5.横杆配筋计算 (29)①正截面承载力计算 (29)②斜截面承载力计算 (30)6.立柱配筋计算 (31)①正截面承载力计算 (31)②斜截面承载力计算 (32)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。

水利工程渡槽施工工艺优化与技术创新

04 渡槽施工工艺优化与技术创新的结合
工艺与技术的相互影响
工艺优化促进技术创新
通过对渡槽施工工艺的不断优化，可以发现并解决现有技术存在的问题，推动技术创新的发展。
VS
技术创新提升工艺水平
新技术的研发和应用，能够提高渡槽施工的效率和质量，进一步优化施工工艺。
优化与创新的实践案例
动化施工设备，提高施工效率，降低人工成本。
高精度设备
使用高精度测量和施工设备，确保施工精度和质量。
智能化技术的应用
BIM技术
利用建筑信息模型（BIM）技术进行渡槽施工过程模拟和管理，提高施工管理的效率和准确性。
物联网技术
通过物联网技术实现渡槽施工过程的实时监控和数据采集，为施工管理和质量控制提供有力支持。
新型材料如高性能混凝土、复合材料等将逐渐替代传统材料，提高渡槽的耐久性和承载能力。
提高渡槽施工效率和安全性的措施
引入BIM技术
通过引入建筑信息模型（BIM）技术，实现渡槽施工的可视化管理和协同作业，提高施工效率。
强化安全管理
建立完善的安全管理制度，加强施工现场安全监管，提高施工人员安全意识，降低事故风险。
02
案例二
先进施工设备的引进
03
案例三
数字化监控技术的应用
04
案例四
预制构件拼装施工
05 未来展望
渡槽施工工艺和技术的发展趋势
智能化技术应用
随着科技的进步，智能化技术将在渡槽施工中得到广泛应用，如无人机、智能传感器、自动化监测等，提高施工效率和精度。
新型材料的应用
生态友好型设计
在满足功能需求的同时，渡槽设计将更加注重生态保护和可持续发展，采用生态护坡、植被混凝土等绿色建筑材料。

浅谈渡槽优化设计

浅谈渡槽优化设计摘要:文章以输水渡槽施工投资最小为目标函数建立数学模型, 对输水渡槽的槽身断面进行了优化对比,以边坡系数为设计的变量,将常用输水渡槽槽身断面形状设计计算的显式方程用于渡槽断面的优化设计,采用差分进化法对实用经济断面进行了分析。

关键词:输水渡槽;优化设计;渡槽是跨越山谷、洼地、河流、道路、等的架空输水建筑物,由槽身、支架、支座等组成的输水系统,是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。

在保证渡槽设计的合理性、实用性、经济性和安全性的前提下,减少人力、物力和财力去进行渡槽的设计,寻求一种经济合理、使用方便、高效的渡槽优化设计方法,具有显著的经济效益。

1模型的建立1.1建模思路输水渡槽常用的断面形式有矩形、梯形、弧形底梯形、弧形坡脚梯形和U 形等,断面的选择主要依据当地工程习惯和经验。

通常所说的渡槽水力最佳断面指在流量一定时,过水断面面积最小、湿周最短的断面形式,这样能节省用料和用工,减少沿程水头损失。

满足水力最佳断面设计的渡槽断面往往是窄深式的,虽然工程量小,但不便于施工及维护,不能达到经济的目的。

实际上工程“最佳”应该从经济、技术和管理等方面进行综合考虑,因此应求一个宽浅的断面,使其水深和底宽有一个较广的选择范围,以适应各种情况,而在此范围内又能基本上满足水力最佳断面的要求,即采用实用经济断面。

笔者从优化设计渡槽槽身形状入手,分析影响渡槽施工总投资的因素,以渡槽建设的总投资最小为目标函数建立模型。

1.2目标函数的确定在满足各项设计要求(约束条件)的前提下,使其投资费用最小:式中:Z为总投资额; Z1为渡槽槽体投资; Z2为施工准备费用。

由于施工准备费用(如施工预备费、地基处理费等)对某一工程投资来说变化不大,因此重点研究在渡槽设计流量Q、渡槽糙率系数n、渡槽纵比降i一定时,渡槽槽身断面的优化比选设计。

2常用渡槽断面设计2.1水力计算基本公式过水断面面积、湿周等都是渡槽断面几何尺寸的参数。

预应力混凝土多纵梁式渡槽结构布置优化设计研究

第29卷第6期2008年12月华　北　水　利　水　电　学　院　学　报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No 16Dec .2008收稿日期基金项目河南省高等学校创新人才培养工程培养对象资助项目(豫教高[]号)作者简介王兴超(3—),男,黑龙江鹤岗人,在读硕士研究生,主要从事水工混凝土结构设计理论方面的研究文章编号:1002-5634(2008)06-0015-04预应力混凝土多纵梁式渡槽结构布置优化设计研究王兴超,兰文改,赵顺波(华北水利水电学院,河南郑州450011)摘　要:结合南水北调中线左岸排水工程预应力混凝土多纵梁式渡槽结构受力特点,提出了增大渡槽跨中区域横向与纵向刚度减小各纵梁竖向挠度差值的优化设计理念,通过梁壳单元三维有限元数值计算,对比分析了传统纵、横梁均布方案与优化设计方案的内力和位移,验证了该设计理念的先进性和有效性;同时结合渡槽三维实体有限元分析,在明确优化方案内力和变形规律的基础上,建立了改进的预应力混凝土多纵梁式渡槽内力计算简化模型,对今后同类工程的设计具有重要的参考价值.关键词:渡槽;多纵梁;预应力混凝土;结构优化;有限元分析中图分类号:T V672.3 文献标识码:A 预应力混凝土多纵梁式渡槽是常见的渡槽结构形式之一,在南水北调中线工程中得到了广泛应用.根据传统多纵梁式渡槽设计思路,渡槽底部纵梁多采用等间距布置,中间各纵梁与边纵梁截面刚度差异显著,渡槽输水时各纵梁竖向挠度差值较大,需要设置较大刚度的横梁进行渡槽内力重分布以保证渡槽结构受力的整体性,导致了多纵梁渡槽纵横梁受力的复杂性[1-2].主干渠左岸排水渡槽由于左岸多河沟散布区、坡水区汇流和排水需要而具有过水断面宽浅的特点,并从直接跨越主干渠尽可能避免在渠内设置中墩对主干渠过水能力产生不利影响的角度出发,渡槽适宜选取预应力混凝土多纵梁结构形式.并考虑北方雨水季节性强而排水使用期短暂、结构长期处于空槽状况的特点,结构设计需要兼顾水荷载作用工况下结构抗裂与长期空槽状况下由于混凝土收缩徐变产生的反拱变形控制.因此,提出协调变形结构设计理念,结合南水北调中线工程进行了渡槽纵横梁布置优化设计分析,以便为今后同类工程的设计提供理论参考.1　多纵梁式渡槽优化设计新理念某大型预应力混凝土排水渡槽,建筑物级别为Ι级,结构安全等级为Ι级,渡槽跨度为21.97m ,设计水深3.70m ,校核水深4.00m.槽身混凝土强度等级为C50,普通钢筋采用HRB335级,一端张拉后张有粘结预应力体系,1×7-15.2-1860-G B /T5224-2003钢绞线,σcon =0.75f ptk .根据文献[3],纵梁混凝土的纵向拉压应力限制系数按预应力混凝土结构取值,横梁、底板和侧墙的拉压应力限制系数均按钢筋混凝土结构取值,槽身允许挠度值取为其计算跨度的1/550(短期组合)和1/500(长期组合).原设计方案为多纵梁式渡槽,横断面如图1所示,横梁沿纵向均匀布置,共10根,间距为2.31m.图1　渡槽纵横梁均匀布置的原方案横断面(单位:cm ) 为改善原方案渡槽结构的受力特性,从各纵梁受力后竖向变形基本保持一致的角度出发,提出多纵梁式渡槽纵横梁非均匀布置的设计新理念:将槽:2008-07-17:2004294.:198.底的纵梁向渡槽横向对称面移动,将横梁和竖肋向渡槽纵向对称面移动,以增大渡槽中部区域纵横梁的抗弯刚度,提高该区域的协调变形能力.经优化调整后的渡槽纵横梁非均匀布置如图2所示:跨中区域横梁间距加密、高度加大可有效增加横梁的调幅作用,更多的荷载将会分配给刚度较大的边纵梁,使得各纵梁跨中挠度的差异将会进一步的降低.由于变形的协调性,使得渡槽纵、横梁受力更趋向于按刚度分配荷载,结构应力分布将更为合理.图2　纵横梁非均匀布置的渡槽优化方案(单位:cm )2　传统方案与优化方案对比为验证渡槽纵横梁非均匀布置优化设计的可行性,分别对优化前后的渡槽进行了空间结构内力和变形分析.为正确处理各根纵梁、横梁及侧肋间的相互几何关系,对这些构件采用具有梁轴线偏置功能的三维梁单元bea m 188进行模拟.确定渡槽纵横梁截面时考虑了底板对其刚度的贡献,取纵梁或横梁两侧底板中到中的距离作为该纵梁或横梁的翼缘宽度;确定渡槽侧向刚度时考虑边墙和侧肋的共同工作,取侧肋两侧边墙中到中的距离作为该侧肋的翼缘宽度.纵梁、横梁和侧肋共用节点连接.为便于施加内水荷载,采用壳单元Shell 63模拟渡槽底板和侧墙,其厚度和弹性模量均取极小值,对渡槽结构刚度的影响可忽略不计;数值模型消除了纵梁、横梁、侧肋等构件在交迭区域因重复计量引起的多余结构自重,如图3所示.图3　渡槽的梁壳单元分析模型考虑渡槽无水、设计水深和校核水深3种不同工况,多纵梁渡槽优化方案与原方案纵梁内力和位移计算成果见表1.表1　优化前后各纵梁在不同工况下的弯矩、剪力、位移工况梁号原方案优化方案跨中弯矩/(k N m )支座剪力/k N 跨中竖向位移/mm 跨中弯矩/(k N m )支座剪力/k N 跨中竖向位移/mm 空槽工况A1992029801.392398038022.19B 305211565.0620138143.42C 486112126.8318217483.60设计水深A 2233233773.272824143214.57B 407896413.3521349297.10C 5870124819.3719138387.45校核水深A 2235033903.292826843344.57B 409197513.5921549457.11C5886126019.5919288657.50 为便于分析说明,从边纵梁开始编号依次为A,B,C .原方案纵梁A,B,C 截面刚度比为20.11∶1.02∶;优化方案纵梁,B,截面刚度比变为3∶∶校核水深工况下,原方案纵梁,B ,跨中弯矩比为3∶∶、支座剪力比为2.69∶0.77∶1、跨中竖向位移比为0.17∶0.69∶1;优化方案纵梁A,B,C 跨中弯矩比为14.66∶1.12∶1、支座剪力比为5∶∶、跨中竖向位移比为6∶5∶可见优化方案通过增大渡槽跨中区域横向刚度可有效地将更多的荷载分配到边纵梁,从而使得边纵梁跨61　华　北　水　利　水　电　学　院　学　报 2008年12月1A C 2.421.171.A C .800.701.011.0910.10.91.中弯矩和支座剪力均增大,中间各纵梁跨中弯矩和支座剪力均减小,各根纵梁间的竖向变形更趋于均匀,差异显著减小.其他工况也存在相似变化规律.根据上述内力计算,确定各纵梁预应力钢筋用量见表2.由表2可见渡槽优化方案的结构受力较原方案更为合理,当混凝土和普通钢筋用量基本不变时,仅调整纵横梁间距使渡槽跨中区域刚度增大,渡槽优化方案较原方案就可节省钢绞线36%.表2　优化前后的渡槽预应力筋配置根纵梁编号A B C 总计原方案183238138优化方案102224883　优化方案三维有限元校核分析3.1　计算模型采用Solid45单元模拟混凝土,采用L ink8单元模拟预应力筋,混凝土与预应力钢筋分别单独建立数值模型,两者采用节点耦合连接在一起.预应力钢筋有效预应力采用降温法通过专用程序自动施加到Link8单元上.采用均化混凝土弹性模量考虑普通钢筋的作用[5].3.2　成果分析1.纵向应力.如图4所示,空槽工况纵梁A,B,C 梁底均未出现拉应力,跨中下表面混凝土纵向压应力分别为-0.42,-0.70,-0.76MPa;设计水深和校核水深时各纵梁跨中下表面混凝土均产生纵向拉应力;纵梁A,B,C 跨中下表面混凝土纵向拉应力,设计水深时分别为0.67,0.40,0.36MPa,校核水深时分别为1.90,1.19,1.11MPa .纵梁施加预应力引起反拱作用,在空槽、设计水深和校核水深时,底板最大纵向拉应力均出现在纵梁C 所在支座区域的底板混凝土上表面,数值分别为 1.66,1.80,1.78MPa,其余部位纵向拉应力均较小.渡槽各构件均满足规范中对渡槽纵向应力的控制要求.2.横向应力.空槽时渡槽各横梁的横向拉应力均较小,最大不超过0.20MPa;受侧墙横向弯矩作用和纵梁端部反拱影响,设计水深时与支座最近的2根横梁下表面混凝土均处于横向受压状态,从跨中向支座方向的其余4根横梁下表面混凝土最大横向拉应力依次为3.02,2.89,2.49,1.09MPa;校核水深时与支座最近的1根横梁下表面混凝土处于横向受压状态,从跨中向支座方向的其余5根横梁下表面混凝土最大横向拉应力依次为3.39,3.27,2.91,1.57,0.50MPa .跨中横梁下表面混凝土的横向应力如图5所示.图5　横梁下表面混凝土横向应力分布横梁跨中区域拉应力较大,其他各横梁混凝土应力具有相似的变化规律.空槽时渡槽底板混凝土最大横向拉应力位于渡槽1/4跨纵梁C 的上表面,最大值为0.66MPa;设计水深和校核水深时底板混凝土最大横向拉应力均位于渡槽跨中内贴脚部位,最大值分别为0.85和0.86MPa;其余部位横向应力均较小.渡槽各构件均满足规范中对渡槽横向应力的控制要求.3.竖向应力.如图6所示,渡槽侧墙在横向水荷载作用下为固结于底部梁板结构上的悬臂构件,受纵梁、横梁与底板变形协调影响,设计水深和校核水深时侧墙跨中迎水面(竖向拉应力最大值位于底板以上约0.80m 高处),其最大值为2.10MPa;随着向两端支座方向靠近,侧墙迎水面竖向拉应力逐渐减小,在支座断面甚至出现竖向压应力,设计水深和校核水深时其最大竖向压力分别达0.42和M 71第29卷第6期王兴超等:　预应力混凝土多纵梁式渡槽结构布置优化设计研究 C 1.09Pa . 4.竖向位移.纵梁A,B,C 跨中挠度:空槽时分别为0.31,0.23,0.21mm;设计水深时分别为1.48,2.22,2.33mm;校核水深时分别为 2.05,2.80,2.92mm.设计水深和校核水深时渡槽的纵梁B,C跨中挠度基本相同,起到了协调变形承载作用,且各工况下渡槽变形均满足规范的控制要求.4　结　语1.提出了增大渡槽跨中区域横向与纵向刚度、减小各纵梁竖向挠度差值的优化设计理念.通过渡槽梁壳单元三维有限元数值计算对比分析传统纵、横梁均布方案与优化方案的内力和位移,证实了该设计理念的先进性和有效性,为大型预应力混凝土多纵梁式渡槽优化设计提供了一种新途径.2.提出了预应力混凝土多纵梁式渡槽内力计算的简化模型,对简化设计、有效估算预应力钢筋具有重要的参考价值.参　考　文　献[1]赵顺波,李晓克,赵平.大型钢筋混凝土多纵梁渡槽结构设计方法的研究[J ].水利学报,1999(4):35-39.[2]赵顺波,胡志远,李晓克.大型多纵梁式钢筋混凝土渡槽结构受力试验研究[J ].水力发电学报,1999(3):42-52.[3]西北勘测设计研究院.S L /T 191-96水工混凝土结构设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,1997:20-22.[4]王智勇,刘许超,赵顺波.大型多纵梁渡槽结构计算分析[J ].华北水利水电学院学报,2007,28(3):21-23.[5]赵顺波,李晓克,严振瑞,等.环形高效预应力混凝土技术与工程应用[M ].北京:科学出版社,2008:87.Rese a r ch on S tr uctura l Arran ge m en t O pt i m i za t i on D esi gn of P re str essedC oncr ete M ult i 2lon gitud i n a l 2beam s Aqueduc t WA NG Xing 2chao,LAN W en 2gai,ZHAO Shun 2bo(North China I nstitute of W ater Conserv ancy and Hydr oelectric Po wer,Zhengzhou 450011,China)Ab stra ct:Co m bini ng with t he l oading behaviors of prestre ssed conc rete aqueduc t with multi 2l ongit udinal 2bea m s in left 2bank 2drainage subject of the Centra l Rout e Project of Wa t e r Transfer fro m Sout h to North,the new desi gn idea s of struc tural o p ti m iza ti on a re p roposed t o reduce the difference of ve rtical deflec ti on bet ween the l ongitudina l bea m s by enhanc ing the hori zont a l and l ongitudinal stiffness in central 2regi on of aqueduct .B y 32D beam 2she ll e lement nu m erical calculati on,the inte rna l force and d is p lacement of traditi ona l and opti 2m ized schem e are compa ra tively ana ly zed,it is i m p r oved the effectiveness of opti m ization .B y 32D FE M analysis,the regul a tions of inter 2na l force and displacement of the op ti m ized aqueduct are stud i ed .It can be us ed as an i m portant reference on t he future de sign of si m i 2l a r subjects .Key wor ds:aqueduc t ;multi 2l ongitudina l 2beam s ;prestre ssed conc re te;struc t ural opti m iza tion;FE M analysis81　华　北　水　利　水　电　学　院　学　报 2008年12月。

渡槽改造方案

渡槽改造方案渡槽改造方案是指针对现有渡槽的不足之处，提出一系列改善措施，以提高其运行效能和安全性。

本文将针对渡槽改造方案进行详细探讨。

一、背景介绍渡槽是一种重要的水利工程设施，用于解决河道交通问题。

然而，由于年代久远和技术限制等原因，现有渡槽普遍存在一些问题，包括通行能力不足、安全隐患等。

二、改造目标渡槽改造的目标是为了提升其通行能力和运行安全性，确保交通顺畅、安全高效。

三、改造方案1. 扩建渡槽针对通行能力不足的问题，可采取扩建渡槽的方案。

该方案将通过增加渡槽的宽度和深度，提高其通行能力，以满足日益增长的交通需求。

2. 引入交通信号灯为了提高渡槽的交通管理效能，可以考虑在渡槽口引入交通信号灯系统。

该系统可以根据交通流量的变化，合理调节车辆通行的时间和速度，有效减少交通拥堵和事故发生的可能性。

3. 增设应急出口考虑到渡槽在紧急情况下的疏散需求，可以在渡槽两侧增设应急出口。

这些出口将作为紧急情况下的疏散通道，以提高安全性和应急能力。

4. 进行防水处理由于渡槽处于水下环境中，防水处理是至关重要的一环。

改造方案中，应考虑采取优质的防水材料和施工工艺，以确保渡槽的长期安全运行。

5. 加强监测与维护渡槽的运行安全需要得到持续的监测和维护。

改造方案中应包含一套完善的监测系统，并建立专业的维护团队，及时发现和处理渡槽的问题，确保其良好的状态。

四、改造实施步骤1. 方案设计：根据现有渡槽的情况和改造目标，制定具体的改造方案，并进行技术论证和可行性分析。

2. 资金筹措：确定改造所需的资金来源，并进行资金筹措和预算。

3. 施工准备：制定详细的施工计划，采购材料和设备，并进行必要的场地准备。

4. 施工实施：按照设计方案和施工计划，进行渡槽改造工程的具体施工。

5. 监测与验收：在改造施工过程中，不断进行监测和验收，确保施工质量和进度符合要求。

6. 运行维护：改造完成后，建立健全的运行维护制度，确保渡槽始终处于良好状态。

沙河渡槽槽身结构优化设计

Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｎｔｃＡｌｏｉｍｓ（ｅＧｅｅｉｇｒｔｈＧＡ）ｉｄｐｅｓｔｅｇｏａｅｒｈｈｔｏｓａｄｔｅｄｒｃｅｒｈｍｅｈｄｏｉｅｉｃｅｅｖｒａｌｓａｓａｏｔｄａｈｌｂｌａｃｉｇｍｅｈｄ，ｎｈｉｅｔｓａｃｔｏｆｍｘｄｄｓｒｔａｉｂｅｓｓ
第７卷
第６期
南水北调与水利科技
ＳｕｈｔＮｏｔｔｒａｓｅｓｎｔｒＳｉｎｅ＆ＴｅｈｏｏｙｏｔｏｒｈＷａｅｎｆｒｄＷａｅｃｃ－Ｔｒａｅｃｎｌｇ
Ｖｏ．Ｎｏ６１７．
Ｄｅ．２０９ｃ０
２００９年１２月
ｔｏａｅｒｈｉｔｏ．ＴｈｎｔｅＧＡｓｉｉｒｖｄａｄｔｅｈｂｉｈｅｌｃｌｓａｃｎｇｍｅｈｄｅｈｓｍｐｏｅｎｈｙｒｄＧＡ－ａｅｐｉｌｅｉｎｐｏｒｍｓａｅｄｖｌｐｄ，ｎｓｄｔｐｉｚｈｂｓｄｏｔｍａｓｇｒｇａｒｅｅｏｅａｄｕｅｏｏｔｄｍｉｅｔｅＳｈｈｑｅｕｔＦｕｑｅｃｅｉｌｎｒｂａｎｅａｅａｕｄｃ．ｏｒａｕｄｕｔｄｓｇｎｐａｓａｅｏｔｉｄ：２ｌｅｄｕｌｓｃｉｎｅ２ｌｅＵ－ｅｔｎｄ，－ｉｏｂｅｒｃａｇｅｓｃｉｎｄ，－ｉｅ－ｉｏｂｅＵ－ｅｔｏｄ，ｉｓｃｉｅ２ｌｎｎｏｎｅｄｕｌｅｔｎｌ－ｅｔｏｅ２ｌｎｒｃａｇｅｓｃｉｎｄＦｎｌｈｉｅｄｕｌｓｃｉｎｄａｕｄｃｓｃｏｅｓｔｅｂｓｅｉｎＯｐｉｚｔｏｅｕｔｈｗｈｔＵ—ｅｔｏｅｑｅｅｔｎｌ—ｅｔｅ．ｉａｌｔｅ２ｌｎｏｂｅＵ－ｅｔｅｑｅｕｔｉｈｓｎａｈｅｔｄｓｇ．ｔｍｉａｉｎｒｓｌｓｓｏｔａｓｃｉｎｄａｕ — ｏｙｏｄｅｓｓｐｒｏｏｒｃａｇｅｓｃｉｎｅｑｅｕｔｉｃｎｍｉｎａｅｙａｐｃｓａｄＧＡｓａｅｅｆｃｉｅｏｔａｅｉｎｍｅｈｄｒｈｏｐｌａｉｎｕｔｉｕｅｉｒｔｅｔｎｌ－ｅｔｏｄａｕｄｃｎｅｏｏｅａｄｓｆｔｓｅｔ，ｎｒｆｅｔｐｉｌｓｇｔｏｓｗｏｔｆａｐｉｔｖｍｄｃｏ

渡槽工程毕业设计方案范文

渡槽工程毕业设计方案范文一、设计背景和意义渡槽是指跨越沟渠、道路等交通建筑物上的水道的工程设施。

其主要功能是将供水管道、排水沟等输送水的构筑物跨越其他建筑物，使得水流能够顺利通过。

渡槽的建设将解决土地利用率低、建设成本高等问题，对于提高水资源利用效率、保障城乡供水、改善水环境等具有积极意义。

我国是世界上人口最多的国家，水资源总量占世界总量的6%，人均水资源量仅为世界平均水平的1/4。

在形势严峻的水资源形势下，急需采取有效措施加强水资源利用与保护。

因此，加强对渡槽研究和建设，是当前我国水利工程领域迫切需要解决的问题。

本次毕业设计旨在研究渡槽的设计与施工方案，通过对渡槽结构、材料、施工工艺等方面的深入研究，提出合理的工程设计方案，并结合实际案例进行设计分析与评价，为今后的渡槽工程建设提供参考。

二、设计目标1.了解渡槽的基本概念、分类和设计原则；2.掌握渡槽的结构特点、材料选用和施工工艺；3.研究渡槽工程的设计与施工要点及注意事项；4.综合考虑经济、安全、可持续发展等因素，提出渡槽工程的设计方案，并对其进行评价。

三、研究内容及方法1.渡槽设计理论及分类的研究：对渡槽的定义、功能、分类、设计原则等进行理论分析和归纳。

2.渡槽设计规范和标准的研究：对国内外有关渡槽的设计规范和标准进行研究，进行综述和比较分析。

3.渡槽结构及材料：对渡槽的结构特点和材料性能进行调查和分析，重点探讨渡槽材料的选用原则和特点。

4.渡槽工程实例分析：选取实际施工项目中的渡槽工程实例，对其设计与施工过程进行分析与评价。

5.渡槽工程设计与施工方案：结合以上研究成果，提出渡槽工程的设计与施工方案，并对其进行技术经济评价。

四、设计方案1.渡槽设计原则：根据水道的具体情况，选用合适的渡槽类型和结构形式，确定渡槽的设计参数，保证其设计合理、安全可靠。

2.渡槽材料选择：选择适用于不同水道环境的渡槽材料，包括钢筋混凝土、钢材、玻璃钢等，考虑其优缺点和适用范围，为设计提供参考。

U型渡槽设计优化

市政・交通・水利工程设计Ｉ
Ｍｕｎ￣Ｏｍｌ・・ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ・Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｌｋ．ｓＩ
Ｕ型渡槽设计优化
ＯｐｔｉｍｕｍＤｅｓｉｇｎｏｆＵＴｙｐｅＡｑｕｅｄｕｃｔ
ｃａｓｔ — ｎ－ｉｐｌａｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅＵ— ｓｈａｐｅｇｒｏｏｖｅ，ｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅｎｔｌａｆｍｅｂｒａｃｉｎｇａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｐｏｕｒｉｎｇｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｐｉｌｅ；ｎｉｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｉｏｔｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｆｏｒａｃｒｏｓｓｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓｉｖｆｅｒｔｅｒｒａｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｓｔｅｅｌｆｏｒｍｗｏｒｋｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ｏｎ・ｓｉｔｅｐｏｕｒｉｎｇｒｏｇｏｖｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ．
ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｈｉａｅｒｉａｌｌｆｕｍｅ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｎｄａｈｉ￣ｄｒａｕｂｉｌｉｔｙ，ａｓｈａｔｎｃｈｏｏｓｅｏｎｅｏｆｔｈｅｏｐｔｉｏｎｓ，ｉｎｔｅｎｄｓｔｏｕｓｅｈｅｔ

基于可靠度理论的大型预应力联体渡槽的优化设计方法

ｉｏａｃｆｏｔ－ｏＮｒｔｒｒｎｆｒＰｏｅｔｑｅｕｔｈｓａｃｍｌｐｔｌｔｃｒ，ｕｅｓｅｔｅｌｒｅｍｐｒｎｅｏｕｈｔ－ｏｈＷａｅａｓｒｃｔＳｔＴｅｊ，Ａｕｄｃａｏｐｅｓａａｓｕｔｅｈｇｉ，ｈａｇｘｉｒｕｚ
ｍｕｔｓｅａｌｒｓｅｓｄｉａｎｖｒｎｉｅｅｃｎｌｓｎｌ－ｉｗｅｔｓｅｎＫｕｍｉｇＲｉｅｄｇｖｎｔｏｃｕｉ．ｉｄｌｐｒａｈｏ
Ｋｅｒ：ｈｅ — ａｌｙｅｐｅｔｓｅ；ｅｔｎｌｑｅｕｔｒｌｂｌｙｉｄｘｏｔｚｔｎｙｗｏｄｔｒｅｒｉｔｐ；ｒｓｅｓｄｒｃａｇｅａｕｄｃ；ｅｉｉｔｎｅ；ｐｉａｉｒａｉｍｉｏ
ｓｒｃｕｅ，ｎａｍｐｒａｔｈｏｅｉａｎｒｃｉａａｕ．ｈｓｐｐｒｍａｎｙａａｙｅａｇｅｔｎｌｑｅｕｔｔｔｔｒａｄｉｈｓｉｏｎｅｒｔｌａｄｐａｔｌｖｌｅＴｉａｅｉｌｎｚｄｌｒｅｒｃａｇｅａｕｄｃｈｕｔｔｔｃｃｌｗｉ
中图分类号：Ｖ７￣Ｔ６２．３文献标志码：Ａ文章编号：６２９０（０）６０５ — ３１７— ９０２１０ — ０００１
ＯｐｉｚｔｎｏａｇｒｓｒｓｅｎｏｎｄＡｑｅｕｔａｅｎＲｅａｉｔｈｏｙｔａｉｆｒｅＰｅｔｅｓｄＣｏｊｉｅｕｄｃｓｄｏｌｂｌｙＴｅｒｍｉｏＬＢｉｉ

渡槽毕业设计样本

龙潭冲渡槽位于湖北省浠水县白莲河灌区西干渠上游处, 桩号为1+800, 竣工年限在1961年~1962年, 通过三十近年运营, 该渡槽浮现严重老化问题, 加之灌区面积增长和流量增大, 该渡槽已远远不能肩负输水灌溉任务, 依照白莲河水库灌区续建配套与节水改造规划成果(）, 规定重建白莲河渡槽。

考虑到原渡槽所在渠道位于一较大冲谷处, 该段渠道在山洪期间常受洪水危胁。

经灌区重新规划, 将原山沟下沿山渠道进行截弯取直, 在截弯处新建新龙潭冲渡槽, 工程为III等工程, 重要建筑物为3级。

新建渡槽采用矩形拱式渡槽, 拱跨87m, 共两跨, 槽底宽为4.0m, 侧墙高3.92m, 设有间距为1.5m, 高为0.1m拉杆, 考虑到交通规定, 还设有1m宽人行板。

本设计布置等跨间距为15m单排架共12跨, 与渐变段连接处采用浆砌石槽台。

排架与地基连接采用整体基本。

槽身、排架、拱圈以及基本采用预制吊装形式。

引言0.1.研究背景及意义渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等架空输水建筑物, 是灌区水工建筑物中应用最广交叉建筑物之一, 除用于输送渠水外还可排洪和导流等之用。

国内幅员辽阔, 但水资源十分短缺, 且由于地形和气候影响, 水资源在时空上分布不均匀, 有一半国土处在缺水或严重缺水状态。

无论是资源性缺水还是工程性缺水, 工程手段作为优化配备办法之一, 重要就是在水源处修建取水工程, 然后通过输水工程把水送到不同顾客,如南水北调工程、引滦入津、引滦入唐、引黄济青、引黄入晋和东北北水南调工程等等都是如此。

渡槽便是其中一种重要渠系建筑物。

本次毕业设计为白莲河灌区龙潭冲输水渡槽初步设计。

目在于培养咱们理解并初步掌握水利工程设计内容、办法和环节, 通过设计, 可以较纯熟地运用和巩固关于专业课、专业基本课及基本课所学理论知识, 并锻炼运用所学理论去解决实际水利工程问题能力, 并提高编写设计阐明书、进行各种计算和绘制水利工程图能力。

南水北调工程论文：南水北调中线工程大型渡槽预应力结构优化设计研究

南水北调工程论文：南水北调中线工程大型渡槽预应力结构优化设计研究【中文摘要】南水北调工程是世界上最大的跨流域调水工程,是将南方淡水资源引入北方缺水地区,建成后能够满足北方人民的生活、生产用水需求,有效缓解我国区域水资源短缺问题。

南水北调工程对于水资源优化配置,促进流域经济、社会、资源与环境的可持续发展具有重大意义。

由于沿程路线长,地质地貌条件复杂,南水北调工程输水过程中需要建设许多渡槽结构跨越山谷、河流。

根据工程调水量大、跨度大、自流输水等特点,所设计渡槽结构的规模都比较庞大,在设计过程中出现了许多前所未有的难题。

本文根据实际工程需求,以南水北调中线工程双洎河渡槽为研究对象,对大型渡槽的结构设计进行深入研究,主要内容如下：(1)分析渡槽结构选址处的水文、气候、地质和地貌等自然条件,初步确定渡槽长度,结合对工程防洪安全性和工程布置方面综合分析研究,最终确定渡槽上部结构长度为630m。

(2)在预选2槽、3槽、4槽方案中比选,考虑单槽宽度和净水高度,结合经济投资和施工工艺水平,确定无论是矩形还是U型断面结构均采用4槽共同输水的形式。

(3)从结构受力、安全施工、对河道的防洪影响以及节省投资等因素综合分析,在初步确定的矩形、U形方案中优化对比选择,最终确定渡槽槽身采用30m跨矩形断面,2槽一联,双联4槽共同输水方案。

(4)结合渡槽选址处的自然条件和施工状况,确定了十种计算工况组合,全面考虑渡槽修建期和运行期间的各种受力状态。

在初步确定设计方案的基础上,采用结构力学法计算,确定渡槽上部结构配筋,验证结构抗裂防渗性能。

(5)在结构力学计算的基础上,采用Ansys软件对渡槽进行三维实体有限元复核,验证渡槽结构的设计是安全可靠的。

结果表明,采用上述两种方法相结合计算是科学合理的。

(6)采用有限元方法模拟槽身预应力钢绞线张拉次序,确保初定预张拉次序是科学合理的。

【英文摘要】The south-to-north water transfer project is the largest water diversion projects in the world,it invests south freshwater resources into the northern areas of water scarcity, it can satisfy the north people’s life and production water demand and effectively relieve regional shortage of water to our country after its building.The south-to-north water transfer project can also have a great significant for optimal allocation of water resources, promoting the regional economy, society, resources and environment sustainable development.Due to the the long route, complicated geological and geomorphic conditions,in the process of water diversion the south-to-north water transfer project needs to build many aqueduct structures across the valley and rivers.According to their characteristics such as the big volume,the long span andthe gravity conveyance way,the design aqueduct structures are all very huge, it comes to a lot of unprecedented difficult problems in the design process.Based on the actual product requirements,this study takes the South-to-north water transfer project Shuangjihe aqueduct as the research object,the main content is as follows:(1) Analysis the hydrology,climate,geology,geomorphology and other natural conditions of the aqueduct structure site,preliminary to determine the the Aqueduct length,combined with flood control security and engineering layout analysis,finally determine that the upper length of the aqueduct structure is630m.(2)Taking slot 2,slot 3,slot 4 as the Selection Schemes,consider the single-slot width and water purification height,combined with the nowadays construction technology level,and determine that whether it is rectangular or U-shaped cross-section structure all adopt slot 4 which is the common conveyance form.(3)Compared from the structural stress, structural safety, the construction, river flood control impact angle and economic point of view,initially identiy the rectangular and U-shaped program, finally determine that the super structure adopt 30m cross-rectangle aqueduct,watertransfer form adopt two slots of a joint and double trough section.(4)Combined with the nature and constructionconditions at the Aqueduct site, determine ten kinds of calculation condition ensuring that fully considering various stress state during the aqueduct building and running. Basedon initially identified design programs,adopt structural mechanics method to calculate, the result identifies that reinforcement of the aqueduct upper structure is consistentwith the resistancing crack requirements.(5)Based on the structural mechanics calculations result, use Ansys softwarefor 3d entity aqueduct finite element recheckcomputation,determine that the design of the aqueductstructure is safe and reliable. Analysis the two results of two calculations mathods,draw that adopting a combination of two calculation methods for large aqueduct design is scientific and rational.(6) Using the finite element method calculation check aqueduct prestressing steel strand tensioning sequence, ensurethe initial pre-tension order is scientific and rational.【关键词】南水北调工程矩形渡槽结构优化设计有限元【英文关键词】South-to-north water transfer project Rectangular aqueduct Aqueduct structure optimum designFinite element【目录】南水北调中线工程大型渡槽预应力结构优化设计研究摘要4-5Abstract5-6目录7-9 1 绪论9-15 1.1 概述9-10 1.2 本文研究的背景及意义10 1.3 国内外渡槽研究现状10-12 1.3.1 国内渡槽11-12 1.3.2 国外渡槽12 1.4 本文的主要内容12-14 1.5 本文技术路线及预期目标14-15 2 南水北调中线双洎河渡槽工程概况15-22 2.1 工程级别及建筑物级别16 2.2 工程总体布置16-17 2.3 工程概况17-19 2.4 设计基本资料19-22 2.4.1 地质资料19-20 2.4.2 地质构造与地震资料20-21 2.4.3 河道资料21 2.4.4 建筑物设计参数21-22 3 南水北调中线双洎河渡槽结构型式研究22-31 3.1 渡槽槽身长度的确定23-24 3.1.1 槽身长度的初步确定23 3.1.2 工程防洪安全性角度分析23-24 3.1.3 工程布置角度分析24 3.2 渡槽结构型式研究24-30 3.2.1 渡槽槽数选择25-26 3.2.2 矩形、U形渡槽方案概述26-27 3.2.3 渡槽预选方案的比较27-30 3.3 本章小结30-31 4 南水北调中线双洎河渡槽结构优化设计31-64 4.1 渡槽槽身的结构计算工况及相关参数31-36 4.1.1 渡槽计算工况组合31-33 4.1.2 渡槽槽身荷载计算33-35 4.1.3 渡槽槽身混凝土、预应力筋及普通钢筋计算采用参数35-36 4.1.4 渡槽槽身混凝土应力容许值36 4.2 渡槽槽身平面结构力学法计算36-44 4.2.1 渡槽计算方法概述37 4.2.2 渡槽槽身结构力学计算37-44 4.3 渡槽槽身三维实体有限元复核44-55 4.3.1 计算模型44-45 4.3.2 各工况下计算结果云图45-48 4.3.3 典型断面应力计算结果48-54 4.3.4 计算结果分析54 4.3.5 结构力学与有限元计算结果分析比较54-55 4.4 槽身预应力钢绞线张拉次序55-62 4.5 本章小结62-64 5 结论与展望64-66 5.1 结论64 5.2 展望64-66参考文献66-68个人简历68-69致谢69。

碳纤维布加固渡槽的优化设计

本文基于正交设计方法ꎬ 采用有限差分元对碳纤
分别低于设计值１７６％和２１９６％ ꎬ 强度不满足规范
要求ꎮ
收稿日期: ２０１９－０６－１０ꎻ 修回日期: ２０１９－１１－１９
作者简介: 吕利 (１９９１－ ) ꎬ 女ꎬ 硕士ꎬ 助理工程师ꎬ 主要从事水工结构设计相关工作ꎮ
维布宜延伸至渡槽支座边缘ꎬ 且在碳纤维布延伸长度
厚度 / ｍｍ
间距 / ｍ
条宽 / ｍ
弹模 / ＭＰａ
０４
４５
０４
３ × １０５
０２
２
３
０６
６０
０３
０５
表２Ｌ９(３４ ) 正交
范围内应通长均匀布设垂直于受力碳纤维方向的压条ꎮ
故碳纤维布黏贴方式为在渡槽底部纵向左右两侧分别
措施以及钢板损伤程度ꎬ 并分别进行静力拉伸试验ꎬ
探讨了其对碳纤维布加固钢结构屈服强度的影响ꎬ 结
果表明粘贴碳纤维布对结构的屈服强度有明显提升作
用ꎬ 且碳纤维布模量越高加固效果越明显ꎬ 这与国外
相关研究者得出结论一致
[６－７]
ꎮ 此外还测量了碳纤维
布的应变分布情况ꎬ 得到其有效黏结长度ꎬ 并与理论
碳纤维布加固渡槽应力和变形情况ꎬ 分析了碳纤维布
由于建设年代久远ꎬ 渡槽普遍存在钢筋锈蚀
化破损等
[３－４]
[１－２]
、老
病害ꎬ 严重威胁渡槽安全运行ꎮ 因此ꎬ
碳纤维布具有轻质、高强、耐腐蚀ꎬ 耐久性好及
施工便捷等优点ꎬ 是一种优质的建筑结构加固材料ꎮ
杨勇新等
通过改变碳纤维布的强度、钢板端部锚固

渡槽技术总结报告范文(3篇)

第1篇一、前言渡槽作为一种重要的水利工程设施，在我国水利建设中发挥着至关重要的作用。

近年来，随着我国水利事业的快速发展，渡槽技术也在不断创新和进步。

本报告将对渡槽技术进行总结，旨在为我国渡槽建设提供有益的借鉴和参考。

二、渡槽技术概述1. 渡槽的定义及分类渡槽是一种跨越河流、峡谷、道路等障碍物，将水流引导至指定地点的渠道结构。

根据用途和结构形式，渡槽可分为以下几类：（1）明槽渡槽：水槽直接暴露在空气中，适用于地形起伏较小、水流速度较慢的场合。

（2）暗槽渡槽：水槽部分或全部埋设在地下，适用于地形复杂、地下水位较高、对景观影响较大的场合。

（3）涵洞渡槽：适用于小流量、浅水、狭窄河道的渡槽。

（4）桥梁渡槽：适用于跨越较大河流、峡谷的渡槽。

2. 渡槽的主要功能（1）保证水流畅通，提高输水效率。

（2）降低渠道坡度，减小水流冲击力。

（3）保护生态环境，减少水土流失。

（4）美化景观，提高工程效益。

三、渡槽技术发展历程1. 传统渡槽技术在渡槽技术发展初期，主要以土建结构为主，采用砖、石、混凝土等材料建造。

这类渡槽结构简单，施工方便，但耐久性较差，易受外界环境影响。

2. 现代渡槽技术随着科学技术的发展，现代渡槽技术逐渐成熟，主要体现在以下几个方面：（1）新型材料的应用：如钢、铝、塑料等轻质高强材料在渡槽结构中的应用，提高了渡槽的耐久性和抗腐蚀性。

（2）结构优化设计：采用有限元分析、优化设计等方法，使渡槽结构更加合理、经济。

（3）施工技术创新：采用装配式施工、机械化施工等方法，提高了施工效率和质量。

（4）自动化控制：采用自动化控制系统，实现对渡槽运行状态的实时监测和调节。

四、渡槽技术现状及发展趋势1. 渡槽技术现状目前，我国渡槽技术已达到国际先进水平，主要体现在以下几个方面：（1）材料选择：轻质高强、耐腐蚀材料的应用，提高了渡槽的耐久性和抗腐蚀性。

（2）结构设计：采用有限元分析、优化设计等方法，使渡槽结构更加合理、经济。

渡槽支承系统结构模型性能优化及试验研究分析

应力值较小。

纵梁跨中的最大位移仅为1.1mm。

图1模型1实物图图2模型1组合应力云图在试验时桥跨结构较稳定,几乎无变形,软件计算结果与试验较符合。

模型1的桥跨结构还未充发挥材料的性质,有较大的优化空间。

3.2.2模型2受力分析由模型1观察到桥跨结构在加载时较稳定,变形小。

模型2中的桥跨结构以模型1为基础,减小纵梁和柱的截面尺寸,纵梁仅为提供的1mm×6mm的竹条(实际尺寸为1.7mm×6mm),抗弯能力很小,并去掉部分的竖杆。

桥质量由115g降为63g。

预计桥跨结构会有较大本文为西南石油大学土木工程专业卓越工程师培养计划探索与研究项目(KCS13086)的研究成果。

西南石油大学土木工程与建筑学院讲师;主要从事桥梁结构计算分析。

Science&Technology Vision科技视界107Science &Technology Vision科技视界上接第67页)异,其抗拉强度的变化受再生粗骨料图4试件抗拉受力应力—应变曲线关系从图4中可以看出:本次试件的应力应变曲线现出线性态势;但随着应力的增加,后期塑性发展变化加快,直线的斜率变小明显。

与普通不同的是再生透水混凝土应力—应变曲线并没竖向位移,对纵梁进行预拱。

模型2如图3所示。

图3模型2实物图模型2的组合应力如图3所示,随着各结构杆件的截面面积的减小,模型2相对于模型1的模型,组合应力相应变大。

模型2中的纵梁在靠近斜柱的部位出现应力峰值力值较大;撑杆中也出现应力较大杆件。

下弦的最大拉力为34.0N,最大拉应力为5.7N/mm。

在纵梁的抗弯能力变小后下弦的拉力变大。

纵梁的最大竖向位移出现在跨中截面4.7mm,相比模型1,纵梁的竖向位移增大较多。

图4模型2组合应力云图软件计算结果显示,在图4箭头所指的结构单整个纵梁中受组合应力、剪应力和弯矩都较大,是模型受荷时较危险的单元。

模型中此位置可发生破坏,考虑结构的安全,应加强处理。

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浅谈渡槽优化设计
摘要:文章以输水渡槽施工投资最小为目标函数建立数学模型, 对输水渡槽的槽身断面进行了优化对比,以边坡系数为设计的变量,将常用输水渡槽槽身断面形状设计计算的显式方程用于渡槽断面
的优化设计,采用差分进化法对实用经济断面进行了分析。

关键词:输水渡槽;优化设计;
渡槽是跨越山谷、洼地、河流、道路、等的架空输水建筑物,由槽身、支架、支座等组成的输水系统,是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。

1模型的建立
1.1建模思路
输水渡槽常用的断面形式有矩形、梯形、弧形底梯形、弧形坡脚梯形和u形等,断面的选择主要依据当地工程习惯和经验。

通常所说的渡槽水力最佳断面指在流量一定时,过水断面面积最小、湿周最短的断面形式,这样能节省用料和用工,减少沿程水头损失。

满足水力最佳断面设计的渡槽断面往往是窄深式的,虽然工程量小,
但不便于施工及维护,不能达到经济的目的。

实际上工程“最佳”应该从经济、技术和管理等方面进行综合考虑,因此应求一个宽浅
的断面,使其水深和底宽有一个较广的选择范围,以适应各种情况,而在此范围内又能基本上满足水力最佳断面的要求,即采用实用经济断面。

笔者从优化设计渡槽槽身形状入手,分析影响渡槽施工总投资
的因素,以渡槽建设的总投资最小为目标函数建立模型。

1.2目标函数的确定
在满足各项设计要求(约束条件)的前提下,使其投资费用最小: 式中:z为总投资额; z1为渡槽槽体投资; z2为施工准备费用。

由于施工准备费用(如施工预备费、地基处理费等)对某一工程投资来说变化不大,因此重点研究在渡槽设计流量q、渡槽糙率系数n、渡槽纵比降i一定时,渡槽槽身断面的优化比选设计。

2常用渡槽断面设计
2.1水力计算基本公式
过水断面面积、湿周等都是渡槽断面几何尺寸的参数。

式中: v为流速,m /s;q为渡槽设计流量,m3/s;r为水力半径,m; i为渡槽纵比降;a为渡槽过水断面面积,m2;n为渡槽糙率系数; c
为谢才系数。

实用经济断面和水力最佳断面之间的关系为
式中:r1、a1、χ1分别为实用经济断面的水力半径、过水断面面积、湿周;r0、a0、χ0分别为水力最佳断面的水力半径、过水断面面积、湿周;α为水力最佳断面与实用经济断面的过水断面面积
之比。

2.2梯形断面设计
梯形渡槽断面见图1(a),其水力最佳断面主要水力参数之间的关系如下:
式中:h0为水力最佳断面的水深,m; b0为水力最佳断面的底宽,m;m为边坡系数。

梯形渡槽的实用经济断面主要水力参数之间的关系如下:
式中:k为过水断面面积系数;k′为湿周系数。

当m =0时,梯形断面转化为矩形断面。

2.3u形断面设计
u形渡槽断面见图1(b),其处于水力最佳断面时水面线刚好通过圆心。

u形渡槽水力最佳断面主要水力参数之间的关系如下: 式中:θ为圆心角,rad;m为上部直线段的边坡系数,m =cotθ。

u形渡槽的实用经济断面主要水力参数之间关系同式(10)和式(11)。

当m =0时,u形断面转化为底部为半圆形的u形断面。

3差分进化法确定渡槽相关参数
为了满足实用经济断面的要求,使水深和相应的底宽有一定选择范围,底宽不宜太宽,水深不宜太深,α一般取值为1.01～1.04,取α=1.02。

取不同的边坡m时,梯形和u形渡槽实用经济断面的过水断面面积a1和湿周χ1的变化情况利用matlab软件计算,根据计算结果绘制过水断面面积系数k、湿周系数k′与边坡系数m的关
系,分别见图2、图3。

由图2和图3可知:m从0变化到1时,梯形断面的过水断面面积和湿周都有一极限值点,m经过加权取值,当m为0553 8时,对应的过水断面面积和湿周分别为
a1= 1.654 6
x1=3.524 6
m从0变化到1时,u形断面的过水断面面积和湿周的值都呈单调上升,其边际值变化不同。

当边坡系数m从0变化到0.25时,a1和χ1的增长率最小。

常用实用经济断面a1和χ1优化排序见表1。

从表1可以看出,当q、n、i一定时,u形断面a1和χ1的最大值比梯形断面的最小值还要小,由此说明u形断面比梯形断面实用。

矩形渡槽实用经济断面和底部为半圆形的u形断面的过水断面面积相差8.34%,湿周相差22.19%,因此底部为半圆形的u形断面为渡槽设计的最优断面。

4结语
在满足过流量以及安全性等基本要求下,通过对渡槽断面形式
的优化分析,表明底部为半圆形的u形渡槽经济实用断面能有效地减小截面尺寸,节约材料使用量,又能减少沿程水头损失。

注：本章内容的所有图表及公式以pdf形式查看。