2.进行尺寸拟定 3.基础结构计算 4.地基应力计算 1.2.6其他结构设计
翼墙消力池河沟控导等结构的设计。
1.3.主要参考规范及书籍
1.《水工混凝土结构设计规范》 2.《水工建筑物荷载设计规范》 3.《水工建筑物抗震荷载设计规范》 4.《水闸设计规范》 5.《水工钢筋混凝土结构》 6.《土力学》 7.《水力学》 8.《工程力学》 9.《工程水文》 10.《渡槽》
11.《水工建筑物》等
第二章 渡槽总体布置
渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置。 渡槽总体布置基本要求: 1、流量、水位满足灌区要求;
2、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。 .建筑物轴线选择
工程区内总干渠为西北—东南走向,三里庄沟自东北流向西南,上下游沟形明显,并呈宽浅型,河渠中心线接近垂直。
根据《左岸排水建筑物土建工程初步设计大纲》的要求,排水渡槽的轴线应与渠道轴线垂直,槽墩走向应与渠道轴线一致。因此三里庄沟排水渡槽轴线与总干渠中心线成正交布置,渡槽进口布置在河槽内偏右岸,出口偏向河道左岸,通过控导工程与下游河道连接。 2.建筑物型式选择
三里庄沟与总干渠交叉断面处,总干渠设计水位为99.464m,加大水位为99.973m,渠底高程92.464m。三里庄沟沟底高程为103.50m,高于总干渠各工况水位,因此根据地形条件,经分析比较后确定总干渠与三里庄沟交叉建筑物型式选用排水渡槽。
渡槽进口处渠底高程为103.0m,槽身纵向比降在1/500~1/1500之间选择,糙率n采用0.014。渡槽横断面采用矩形型式,侧墙上端设置拉杆,拉杆上铺设人行道板,两侧设栏杆。下整体式平
部支承采用单排架,交叉采用底板。槽身横断面结构见图1。
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3.槽身断面尺寸选择
根据调洪演算成果,工程修建后,三个方案的五年一遇上游洪水位均低于沟岸一级阶地高程106.11m,对农田无淹没影响;二十年一遇上游洪水位也均低于一级阶地高程106.11m,洪水不出槽,左岸村庄不积水,从总干渠防洪标准看,五十年一遇洪水位方案1为106.21m,高于一级阶地高程,方案23分别为105.91m和106.34m,洪水不出槽;二百年一遇洪水位分别为106.93m、106.50m、106.34m,均高于沟岸一级阶地高程但低于河岸高程,洪水行于槽内,对总干渠无影响。
经过综合分析,建议选用方案2,五十年一遇洪水下泄流量18m3/s,二百年一遇洪水下泄流量23 m3/s,作为槽身断面尺寸的设计和校核标准。 4.渡槽长度确定及其组成部分
①总干渠的横断面结构确定及左右岸堤防高程的确定;
②渡槽各组成部分的确定:槽身段落地槽段涵洞段上游进口段和下游防冲段等
第三章 水力计算
3.1.1 尺寸拟定
选定纵坡i=1/1000,糙率n=0.014,深宽比为0.6,Q设=18m3/s,Q加=23 m3/s。 确定渡槽内正常水深: 对矩形断面明渠;
超高:h/12+5=115/12+5=14.6(cm)<136-115=21(cm),故H=1.36+0.1=1.46(cm)(考虑拉杆高)。
3.1.2、输水水头高
通过渡槽的输水水头损失,包括进出口水头损失、槽身沿程水头损失与进出口水面回升三方面,详见图3-1所示。
3.1.2.1进出口水头损失Z
水流过渠道渐变段进入槽身时,流速增大,水面发生降落。工程中常近似按淹没宽顶堰计算:
Z?1?K1(V?V02) (3-1) 2g 式中 K1-进口段按局部水头损失系数,与渐变段形式有关,扭曲面为0.1,八字面为0.2,圆
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弧直墙为0.2,急变形式为0.4;
V、V0=槽身与上下游渠道的流速,m/s; G-重力加速度,取9.8m/s. 具体计算见表3-1所示。 3.1.2.2槽身沿程水头损失Z1
水流经过全槽后水面发生降落,按明渠均匀流计算:
Z1=IL (3-2) L-槽身长度,L=13*8=104(m);
I-槽身坡降,要经方案比较,使水头损失满足规划要求,并注意到前面已假定了i=1、600,比较时可取1/500、1/700、1/650。详见表3-1。
3.1.2.3出口水面回升
水流经槽身、渠道出口渐变段进入下游渠道因流速减少,部分动能转化为势能,水面回升:
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Z2?1?K22(V?V12) (3-3) 2gK2-出口局部水头损失系数,取0.2: V-槽身流速,m/s: V1-下游渠道流速,m/s。 3.1.2.4、总水头损失
△Z=Z+ Z1- Z2 (3-4)
规划中允许水头损失为0.2m,计算值应等于或略小于此值,具体计算见表3-1。 注:本设计进出口采用扭曲面式翼墙,在计算Z时,取0.1。
表3-1中已完成计算,通过计算,用允许水头损失作为一个重要指标,当i=1/600,△Z=0.217小于规划允许的水头损失0.25m,所以初步选定的断面尺寸符合规划要求。
3.2、渡槽进出口的底部高程确定
为了时渡槽与上下游渠道高程水面平顺连接,合理利用水头损失而不影响过水能力,渡槽进出口渠底的降低要与水流情况相适应。
进口抬高值:
y1=h1-Z- h2=1.33-0.163-1.15=0.017(m)
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出口降低值:
y2=h3-Z2- h2=1.33-0.119-1.15=0.061(m) 进口槽底高程:
▽1=▽3+y1=550.1+0.017=550.12(m) 出口槽底高程:
▽2=▽1-Z1=550.12-0.173=549.95(m) 出口槽底高程:
▽4=▽2-y2=549.95-0.061=549.89(m) 具体计算结果见图3-1。
12水面线槽底12图3-1 渡槽水力计算图
3.3、进出口渐变段
水流通过渡槽,由于槽身宽与渠宽不一致,为了使水流能平顺过渡,渡槽进出口常采用渐变段衔接。本设计中采用扭面,参照武汉水利电力学院主编的《水工建筑物》计算渐变段长度:
进口段:L1>4h=4×1.33=5.32(m),取8m。 出口段:L2>6h=6×1.33=9.98(m),取8m。
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