渠系建筑物论文_渠系建筑物

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浅析渠系建筑物—渡槽

浅析渠系建筑物—渡槽

学院：科信学院 专业班级：09水电四班

摘要：我国南水北调工程是目前世界上最为宏伟的跨流域调水工程，其输水量之大前所未有，位于其输水干渠上的渡槽流量一般达到数百立方米每秒，是以往农田灌渠上渡槽流量的上百倍。

关键字：渠道、渡槽、槽身、应用

正文：渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物,与涵洞相比,渡槽在跨越沟谷和河道时能通过较大的洪水,不影响沟谷和河道行洪;与倒虹吸相比,渡槽槽身较短,施工较为简便,且水头损失小,可以扩大灌溉效益;在对有交通要求的地方,渡槽上面还可以做交通便道,这使得渡槽的应用相当广泛,通过对渠道和渠系建筑物的学习,我对渡槽有如下的认识和了解:

1、渡槽的作用：

1.1渡槽是输水渠道应用最多的一种交叉建筑物。

1.2施工导流。例如在坡度较大、流量较小的河道上修建水利工程时，可在基坑上部修建顺河槽方向的渡槽，从顶上导流，将上游来水泄至下游，使所修水利工程在干地上进行。

1.3排洪与排沙。当挖方渠道与冲沟相交时，为避免洪水挟带泥沙进入渠道，可在渠道上方顺冲沟方向修建渡槽，以排泄冲沟内的来水与来沙。

1.4一般大型渡槽常可用于通航。

2、常采用的渡槽的基本结构型式: 1.1 型式I ：渡槽槽身既是输水结构，又是纵向的梁式（或杆式）承重结构，属于这种型式的有简支式、双悬臂式、连续梁式、单悬臂式。

1.2 型式II：渡槽槽身置于拱式支撑结构（包括实腹拱和空腹拱）之上，仅起输水、挡水作用，槽身纵向不受力，属于这种型式的有实腹拱式、空腹拱式、上承式桁架拱式。

1.3 型式III：槽身支承于排架（或直墙）之上（其作用同型式I的槽身，但跨径较小），而排架（直墙）又支承于拱圈之上，属于这种型式的有肋拱式、双曲拱式和箱形拱式。

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3、渡槽的总体布置原则：

渡槽总体布置，一般应考虑以下几方面因素：

3.1槽址应尽量选择在地形地质条件有利之处，使渡槽长度短，高度小，基础工程量小；槽轴线最好为直线，并与进、出口渠道顺直连接，避免在平面上急转弯，以保证水流平顺；渡槽进、出口尽量布置在挖方渠道上，以使槽身与渠道连接安全可靠。

3.2跨越河流时，槽址应尽量布置于河床稳定、水流顺直的河段，避免布置在水流转弯处，槽轴线尽量与河道主流垂直。有通航要求的河道，槽下应有足够的通航净空。

3.3当渡槽上、下游为填方渠道时，为了满足渡槽及渠道的检修要求，常在进出口段或稍前适当位置布置节制闸与泄水闸，此时泄水闸应有顺畅的泄水出路。

3.4支承型式选择：

3.4.1当渡槽跨越深谷或水流深急的河流，且两岸地质条件较好时，宜采用大跨径拱式支承

3.4.2两岸地形平坦，槽高不大，地质条件较差时，宜采用小跨径梁式支承 3.4.3若渡槽跨越的河谷断面一侧为深谷，另一侧为浅滩时，宜采用深谷部位为拱式、浅滩部位为梁式的联合支承型式。

3.5基础布置。当河谷冲刷线或稳定边坡线埋深较大时，宜采用深基础（埋深不小于5m）如桩基、沉井等，否则可采用浅基础（埋深小于或等于5m）。

4、渡槽槽身的型式：

4.1渡槽槽身断面有矩形、梯形、U形、半椭圆形，抛物线形等，常用矩形和U形。对于矩形槽身可采用悬臂侧墙式钢筋混凝土矩形槽、肋板式矩形槽、钢筋混凝土箱形槽和砌石槽身。对于U形槽身多用钢筋混凝土制作，当跨径较大时，可采用预应力钢筋混凝土，以利于抗裂防渗。

4.2渡槽的支承结构

4.2.1 采用墩式支承结构可选用重力墩、空心重力墩和加强墩。重力墩一般用浆砌石和混凝土建造，常采用8―15m，要求地基有较高的承载力。空心重力墩为混凝土结构，适用于建造较高的槽墩。加强墩用于多跨简支渡槽和多跨连拱

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渡槽，多跨简支渡槽可每隔7―10跨设一个加强墩,多跨连拱渡槽每隔3―5跨设一个加强墩。

4.2.2 采用排架式支承结构可选用单排架、双排架、A型排架和组合式墩等型式。单排架为钢筋混凝土结构,可现场浇筑或预制吊装,常用的单排架高度为10―20m。双排架是由两个单排架联以水平杆件组成,为空间框架结构,常用高度为15―25m。纵向的A型排架是由两个单排架合并而成,稳定性好,适应高度较大,但施工复杂,造价较高；侧向风荷载较大的渡槽，可采用横向的A型排架。组合式墩的下部为重力墩,上部为排架,总高度可达30m左右,适用于跨越河流。

4.2.3 采用拱式支承结构可选用拱板、肋拱、双曲拱、箱形拱和桁架拱。板拱可分为实体板拱和空心板拱两种，实体板拱多用于石料或预制混凝土块砌筑，也可用混凝土整体现浇施工，常用于小跨径渡槽；空心板拱是把混凝土预制构件做成空心块体卡砌成的板拱，可有效地节省拱架材料。肋拱一般采用钢筋混凝土结构，拱圈由分离的拱肋组成，肋间用横撑连结，外形轻巧美观，自重较轻，工程量少。双曲拱的主拱圈由拱肋、拱波、拱板、横系等构件组成，主拱圈可分块预制，适用于大跨径渡槽。箱形拱的拱圈由几个联结为整体的闭合箱组成，可无支架吊装施工，也可横向悬砌安装施工，适用于跨越两岸有良好基岩的深沟峡谷的渡槽。桁架拱既是拱形结构，又具有桁架的特点，桁架式渡槽常采用上承式和下承式两种，桁架拱片可分段预制，施工安装方便，适用于较大跨径的渡槽。

5、渡槽的基础

5.1浅基础常采用刚性基础和柔性基础。当采用重力墩及空心墩时常采用砌石或混凝土建造的刚性基础。柔性基础又称整体板式基础，是钢筋混凝土板梁结构，适用于承载能力较差的软土地基。浅基础布置时应考虑以下几种情况：

5.1.1在寒冷地区，基底应在当地冻土层以下不小于0.3m；严寒地区应按抗拔计算确定。

5.1.2在农田内，应在耕作层以下，即基础顶面在地面以下不小于0.5―0.8m。

5.1.3在河床内，基底应在最大冲刷线以下，对于大中型工程，基底面应在设计洪水冲刷线以下不小于2m。

5.1.4在河岸边坡上，基底应在稳定边坡线以下。

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5.1.5在软基上，基底埋深一般不小于1.5m。

5.2深基础常用桩基础和沉井基础。桩基础按其作用可分为摩擦桩和柱桩，按施工方法可分为打入桩、钻孔桩、挖孔桩及管桩等。沉井基础一般用钢筋混凝土，少筋混凝土建造，可用于渡槽基础要求埋置较深，且河床地质和施工条件许可的情况。

6、渡槽的细部构造

6.1 渡槽与两岸的连接处为挖方渠段时，应将渡槽进出口槽身底部深入挖方渠段2.50―3.50倍的渠道水深的长度，并使槽底渗径长度达到渠道水深的4倍以上。渡槽与两岸的连接处为填方渠段时，宜待填方体预沉后再进行连接段槽身和渐变段的施工。当填土为砂性土壤时，渠槽底部应改填黏土厚0.5-1m。

6.2梁式渡槽的伸缩缝设在各段槽身之间。跨径在25m以内的拱渡槽，伸缩缝设在各跨槽墩（台）顶部。大跨径拱渡槽，砌石槽身的伸缩缝间距一般为20-25m；若拱上采用多跨连续梁式支承槽身，缝距一般不宜超过25m；拱上的其他梁式支承槽身，仍按在各段槽身之间设伸缩缝的原则处理。渡槽伸缩缝（或变形缝）止水的型式一般采用压板式、套环式和黏合式，U型槽身宜采用套环式。伸缩缝内填料宜采用聚氯乙烯胶泥。

6.3槽身支座可采用平面钢板支座、切线式支座和摆柱式支座。平面钢板支座的上、下座板采用25-30mm的钢板制作，一般用于跨径20m以下的槽身支座。

6.4渡槽进出口渐变段常采用直线扭面式，其进口长度可取渠道水面宽度与渡槽水面宽度之差1.50-2倍，进口长度可取2.50-3倍。

6.5渡槽超高可通过计算确定，对于U形断面槽身可取其槽身直径的1/10作为超高。

7、渡槽在南水北调中的应用

7.1我国南水北调工程是目前世界上最为宏伟的跨流域调水工程，其输水量之大前所未有，位于其输水干渠上的渡槽流量一般达到数百立方米每秒，是以往农田灌渠上渡槽流量的上百倍。由于输水流量大，要求槽身有巨大的宽、高尺寸形成足够的过水断面；此外在地形较平缓的河流或沟谷上，宜用梁式渡槽，为了提高梁的跨度多采用预应力混凝土结构。因此为满足大流量、大跨径输水需要，南水北调工程中涌现出众多梁式渡槽槽身的新型式：整体多纵横梁式、分离多纵

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梁式、矩形薄腹梁式、多侧墙式。

7.2工作特点和受力特点：

为满足大流量过水和采用较大的跨度，跨流域调水工程中的渡槽大都为具有大宽度、大高度、大跨度、大宽跨比的预应力巨型结构

由于槽身（多纵梁槽身、多侧墙槽身）或其承重结构（组合Ｔ形梁、薄腹梁）均为由狭长矩形构成的非圆组合截面，其抗扭能力较低，因此槽身横向挠度导致的自身扭转变形也是不可忽略的因素。

对槽高较大的渡槽，巨大的水体和建筑物质量集中在顶部，对抗震不利，主要表现为：在水平横槽向地震影响下，水体横向晃动对槽身侧墙安全不利，激荡水体与槽壁的流¬¬—固耦作用将进一步加剧这种不利；在水平顺槽向地震影响下，槽墩顺槽向的位移或破坏将影响渡槽整体安全。

8、渡槽的发展现状及趋势：

8.1我国从 20 世纪 50 年代开始建造渡槽,目前国内已建的各类渡槽有很多，根据目前我国渡槽的发展状况，渡槽在横断面上,以 U 型和矩形槽应用较为广泛,特别是随着施工方法的改进,如采用预制吊装的渡槽,越来越广泛的采用各 种更轻、更强、更巧、更薄的结构,即槽身趋向采用 U 型、半椭圆型、环型、抛 物线形等薄壳结构或薄壁肋箱等。

8.2在支承型式上,除梁式渡槽和拱式渡槽外,又发展了一种拱梁组合式,拱梁式渡槽是从20世纪90年代逐步发展起来的,是在折线拱和桁架梁渡槽的基础上,经过研究改进发展起来的一种新型渡槽结构形式。它具有结构轻巧,受力状态良好, 外形美观,便于施工,安全可靠,经济适用等特点。

在材料使用上,在使用一般钢筋混凝土的基础上,趋于使用钢丝网水泥、高标 号预应力混凝土,钢材采用高强钢丝、低合金钢等。

从施工方法角度出发,渡槽越来越趋于装配式,由于灌溉及用水事业的发展和地形的需要,大流量、大跨度的装配式渡槽逐年增多,并且这些大跨度、大流量的 渡槽结构多采用预应力结构和拱架支承。

8.3目前,渡槽发展研究的总趋势是,适应各种流量、各种跨度特别是大跨度渡槽 结构型式的研究;应用先进理论和先进手段进行结构型式优化设计;材料及施工技术的改进等。

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通过对渡槽的学习，我从中得出以下几点认识：

1、在设计等级方面，渡槽一般是渠系配套工程之一，根据工程规模及重要性，渡槽一般属3到4级建筑物，设计等级不高。但随着几年的经济发展，广大城镇需水量大增，因而对输水渡槽的运行可靠度较高。所以在设计中适当考虑渡槽的工程等级、安全系数等标准时非常有必要的。

2、在抗裂度方面，渡槽所处的环境为二级露天环境，长期处于水下的环境。又因为长年累月日晒雨淋的侵蚀下，裂缝必将越开越大，最终导致漏水。所以俺荷载计算时，钢筋要多配些，槽身断面结构尺寸要加大。但要考虑经济因素，做到合理规划。

3、在构造要求方面，应严格参照规范布置，构造配筋不能少，特别是槽壁必要的分布钢筋对抗裂起较大作用，设计中不可忽视。

参考文献：

1、渠道和渠系建筑物 中国水利水电出版社

2、国内外渡槽发展现状及趋势 农业科技及装备 2011年12月第12期

3、南水北调大型渡槽结构抗震安全性研究 防灾减灾工程学报 2011年10月第5期