宋家嘴渡槽修复加固设计中几个问题的探讨

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1、宋家嘴渡槽修复加固设计中几个问题的探讨宋家嘴渡槽位于东风渠总干渠54公里处，可通过17个流量，控制灌溉面130万亩。渡槽全长1990米，是东风渠最长的渡槽，共123个排架，124跨槽身。1983年两次大风，渡槽先后两次被吹垮832米，49个排架。其余没有吹倒的74个排架都有不同程度的损坏。因此在渡槽修复的同时，对未倒排架进行了加固处理。原渡槽采用矩形简支槽身。排架式支墩结构型式。因此在修复设计中对于槽身的结构断面型式，考虑到水面连接而完成采用原布置型式，只对槽身的结构布置作了一些调整（如图一），支墩则根据高度不同分别采用了工厂

2、预制，现场安装的双排架16个；排架断面为45×50厘米，横槽身方向中矩3.1米，顺槽方向中矩1.9米。预制块砌筑式空心墩33个，顶部尺寸为200×400厘米，按1/40放坡。壁厚30厘米，同基础连接的2米采用现浇砼，壁厚扩大为50厘米。外包加固排架74个。壁厚采用15厘米，按空心柱设计。现将修复加固设计中遇到的几个问题分述如下：图一一22182017310401829094一、风荷载问题风压力计算问题，是本次渡槽复建加固设计中争论较多的一个技术性问题。由于水工建筑规范没有具体对渡槽风压力计算作出规定，一般参照TJ9-24建筑结

3、构荷载规范执行。规范中对渡槽这种结构形式如何计算风压力也没有规定，只能参照类似情况选用。因此随设计人员的认识不同，即使风压等级和风速相同也会得出不同的风载。特别是本次渡槽倒塌的直接原因是风荷造成的，所以对建筑物的受风面和风荷的计算有着不同的看法。对排架柱武汉水电学院农水系水工教究室编写出版的《水工建筑物》在渡槽排架的计算中认为两肢柱间距，大于肢桂边长尺寸4-5倍时，迎风面肢柱虽对背风面肢柱有挡风作用，但影响很小，可近似认为两肢柱所受风压力相等。而对槽身的迎风面，背风面压力如何考虑没有明确说明。以往的设计风压力系数K均在1.3-

4、1.4之间。本次设计中，我详细分析了（TJ9-74）规范中与渡槽相近的风荷体型系数。最大为采用两面独立墙K总为2.6，最小为四周封闭的皮带走廊K总为1.7，居中为采用复杂屋面和带挡风板的屋面K总均在2以上。鉴于该渡槽的实际情况是虽两次被风吹倒，但均没有取得实际风速风压资料。加之设计时间太紧，不允许我们作过多的分析研究工作。最后采用了K总为2.6的两面侧墙为各自独立的同时对等的承受风压力。这种考虑是不够合理的。但像渡槽这样体型，即无实验资料又无规范可循，系数究竟取多少为妥，是关系到渡槽设计安全经济合理至关重要的数据，望有关科研部

5、门应尽早研究解决。但是以往取K值仅为1.3-1.4肯定偏小，起码不应低于1.7为宜。风荷计算另一个值得提出的问题是风振系数，以往设计中很少考虑。有关教科书中也只讲了在高排架时才考虑由于风荷对结构引起的振动，而产生的附加荷载的影响，附加荷载的大小由结构的振动周期T来决定。T越小附加荷载越小，反之越大，对于宋家嘴渡槽的实际情况，空心墩支撑只有当高度低于18米时，排架支撑只有低于15米才不考虑风振系数。因此我们认为只要当支撑高大于15米时，不管是采用空心墩还是排架均应考虑风振系数的影响。对于宋家嘴渡槽考虑风振影响时，风压力将提高25

6、-45%左右，这是一个不允许忽略的重要因素。二、侧墙兼作纵梁的槽身配筋计算问题94侧墙兼作纵向承重大梁是60年代前后在我国开始应用的新的渡槽设计理论，对这一问题并没有什么疑虑。主要是侧墙作承重大梁后，对侧墙的配筋如何考虑，本次设计也是一个有争议的问题。一般的计算方法是将槽身横向受力筋同时也作为纵向抗剪计算的箍筋使用，我们认为这种做法不尽合理，因为侧墙是一个双向受力结构，横向配筋是承受横向水压力所需的配筋。而纵向抗剪所要的配筋是承受均匀水重荷载而产生的剪力。它们属于不同性质的两种内力。钢筋在混凝土中是一条线。它本身只可能承担轴向

7、力，横向计算中已考虑了它的作用。纵向计算中又给它加担子，这样一种钢筋就要同时承受两方面的内力，显然不够合理。因此我们认为横向抗剪计算能被利用作抗剪箍筋用的只能是横向配筋中富余的部分钢筋。而不能简单地把横向受力筋作为抗剪箍筋使用。即使抗剪计算只要按构造配置箍筋，也应按《SDJ20-78》水工钢筋混凝土结构规范的119条、120条加配构造箍筋。实际上侧墙是一个弯扭构件。我们粗略的把槽身横向分析中拉杆的内力乘侧墙高度的一半作扭矩，按弯扭构件配筋，所需箍筋配用量将比横向分析所需配筋量多（10-20%）左右。这也说明侧墙兼作承重大染，只

8、按横向需要配置箍筋是偏于不安全的，特别是支座处更为严重，最近我们复核郭家冲渡槽时，若横向配筋作纵向抗剪筋使用，抗剪筋已满足要求，但是使用情况是槽身支座部位有明显可见的斜向裂缝，抗剪不能满足要求也是一个例证。三、空心墩的型式选择问题空心墩外形多种多样，有罗马Ⅱ字，矩形小园形，矩