南水北调中线工程矩形渡槽设计与施工方案研究.pdf

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1、第41卷第16期人民长江Vo1．41，No．162010年8月YangtzeRiverAug．，2010文章编号：1001—4179(2010)16—0032—04南水北调中线工程矩形渡槽设计与施工方案研究谢三鸿，尤岭，李世平(长江勘测规划设计研究院交通设计处，湖北武汉430010)摘要：南水北调中线一期工程陶岔至鲁山段穿越平原河流区，需架设渡槽作为输水建筑物。由于渡槽架线长、设计流量大，且工程质量及耐久性要求高，经多方案多种结构型式优化比选，设计推荐澧河渡槽型式采取简支矩形开口箱梁截面的预应力结构，槽墩型式采用钢筋混凝土空心墩结构。在施工工

2、艺和架设方案上，针对所跨越宽漫滩河流的地形条件，经多方案比选，推荐采用节段拼装箱梁并用造桥机吊装的施工方案。并对预制阶段施加预应力的程序和施工工艺，作了较详细的阐述。关键词：水工渡槽；矩形箱梁式渡槽；预应力结构；渡槽支墩；施工方案；南水北调中线一期工程中图法分类号：TV67文献标志码：A南水北调中线一期工程总干渠陶岔至鲁山段，全渡槽，其中斜拉式渡槽投资也相对较大。桁架式渡槽长约240km，拟建6座大型矩形渡槽，槽身段总长是将若干直杆的杆端用铰相互连接而成的几何不变体1540nl，单座渡槽长度最长为720m，最短为60m，槽系，其杆件制作较为复

3、杂困难，若采用混凝土弦杆，杆跨采用30m和40m两种跨径。渡槽工程区覆盖层多端铰接处受力复杂，容易开裂；若采用钢弦杆则造价较为砂卵石，厚度4～10m，下伏基岩埋深大，且抗压强高，并且后期难以维护。工字梁组合渡槽为简支预应度较低。针对渡槽工程区地质情况，为避免不均匀沉力工字梁承重的梁槽组合结构，该结构受力体系明晰，降，经经济技术综合比较，渡槽采用双线单槽布置形工字梁可在工厂预制，工程质量也有保证，但工程量和式。本工程段渡槽最大设计流量为420．0m／s，具有投资相对较大。另外，因工字梁高度较大，占槽下净空过水流量大、断面尺寸大、技术要求高的特点

4、，渡槽的大，且因系拼装体系，预留后浇带较多，水密性较差。规模和跨度均为南水北调中线工程之首，设计和施工梁式渡槽整体受力性较好，受力结构简单，裂缝容易控难度大，技术要求较复杂。本文以澧河渡槽为例，对南制，水密性好，且施工方便，造价较为低廉，可作为重点水北调中线工程大型矩形渡槽的设计与施工方案进行研究槽型。探讨。在受力体系上，梁式渡槽又可分为简支渡槽和连续渡槽两种。考虑到南水北调中线工程各输水渡槽槽1渡槽总体结构型式比选体结构断面尺寸大、荷载大、沉降变形影响因素较为复渡槽上部槽身结构设计可供选择的型式很多，有杂，从减少不均匀沉降对槽体结构应力影响

5、，减少施工梁式渡槽、拱式渡槽、桁架式渡槽、斜拉式渡槽、工字梁难度，简化结构受力条件的角度出发，简支结构较为有组合渡槽等⋯。拱式渡槽和斜拉式渡槽适于跨越深利；尽管简支结构跨中弯矩较连续结构大(同跨度而谷河流地区，由于南水北调中线工程渠线所经地段地言)，但由于截面中性轴靠近底部，较大弯矩在渡槽底形较为平缓，且要求渡槽槽底至原地面之间高度大多板产生的拉应力增量不多，由此增加的预应力束有限，控制在5～lOm，显然不适合建造拱式渡槽和斜拉式故推荐采用简支结构。收稿日期：2010—07一O3基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目“南水北调工程若干关键技

6、术研究与应用”重大项目课题“大流量预应力渡槽设计和施工技术研究”(2006BAB04A05)作者简介：谢三鸿，男，工程师，硕士，主要从事大型桥梁结构工程的设计与研究。E—mail：cjwsjyjtc@yahoo．corn．en第16期谢三鸿，等：南水北调中线工程矩形渡槽设计与施工方案研究33在两侧腹板各布置3束1315．2曲线钢束，曲线钢束2渡槽上部结构设计在跨中至支座范围弯起，增加箱梁的抗剪能力。澧河渡槽断面形式主要考虑矩形渡槽。矩形11603401160渡槽又分为开口箱粱矩形槽、闭口箱梁矩形槽、多纵梁．．．，一，形式的矩形槽等(分别见图1

7、(a)、(b)、(C))，具体采一用哪种截面形式要综合考虑受力特性、渡槽规模、槽下净空及施工等多方面因素决定。由于槽身正截面抗裂10000l000一要求高，在任何组合条件下槽身内壁表面不允许出现，————拉应力，槽身外壁表面拉应力不大于混凝土轴心抗拉—————}_fl1703：jO1l70一强度设计值的0．9倍。而闭口箱梁矩形槽内外温差—I—I一2670大，温度应力大，结构设计处理复杂，因此在方案选择上不考虑该断面形式。澧河渡槽设计主要就开口箱梁截面形式和多纵梁形式进行了比较。图2澧河渡槽开口箱梁槽身结构布置I单位：cm)2．2多纵梁矩形槽结

8、构方案渡槽单槽顶部全宽l2．5m，底部全宽11．8m，两槽问内壁问距5．0m，在两槽之间加盖人行道板。双翰面线渡槽全顶宽27．5in，全底宽26．8m。箱梁底板为由