石津干渠工程沧州支线压力箱涵穿河倒虹吸设计

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1、石津干渠工程沧州支线压力箱涵穿河倒虹吸设计王会梅（河北省水利水电勘测设计研究院，天津，300250）【摘要】沧州支线压力箱涵是河北省南水北调配套工程石津干渠工程的重要组成部分，主要供水对象衡水市、沧州市以及干渠沿线周边县（市），穿河倒虹吸是沧州支线压力箱涵上的重要建筑物。【关键词】压力箱涵；穿河倒虹吸；设计一、概述石津干渠是河北省南水北调配套工程跨市干渠工程之一，主要供水对象为石家庄市、衡水市、沧州市以及干渠沿线各县和大浪淀水库、衡水湖周边县（市），沧州支线压力箱涵为石津干渠的重要组成部分。箱涵起始桩号为1204-430,终点桩号210+36

2、6.499,途径衡水和沧州两地区，线路总长89.944km。供水目标包括衡水市的武强、阜城、景县以及沧州市的交河、东光、吴桥、泊头和青县，并最终输水到大浪淀水库。箱涵进口至武强节制闸流量为17m3/s,武强节制闸至阜城分水口为14m3/s,阜城分水口至箱涵出口为13m3/s。木工程设有大型河渠交叉建筑物渠道倒虹吸7座。二、工程等别、建筑物级别及洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《调水工程设计导则》（SL430-2008）,工程等別按供水对象重要性、引水流量和年引水量三个指标确定，确定压力箱涵工程等别为11

3、等，穿河倒虹吸是压力箱涵上的主要建筑物,建筑物级别为2级。建筑物的设计洪水标准为50年一遇，滏阳新河校核洪水标准为“63.8”洪水，其余河道校核洪水标准为100年一遇。三、建筑物型式确定沧州支线压力箱涵井穿越7条河道，自进口至出口依次为龙治河、滏阳河、滏阳新河及滏东排河、老盐河、清凉江、江江河和南运河。其中滏阳新河和南运河为行洪河道，其余河道为排沥河道。箱涵为地下建筑物，河道100年一遇校核洪峰流量远大于设计输水流量，为便于箱涵与交叉建筑物的连接，并方便工程管理，箱涵与河流交叉建筑物均采用涵穿河交叉方式，为涵河倒虹吸型式。四、建筑物长度的确定

4、穿河倒虹吸的长度主要取决于交叉断面附近的河道特性和地形、地质条件。上述7条河道建筑物布置的一般原则为：①建筑物尽量布置于河道中泓位置，其U门宽度不宜小于现状河道主槽宽度；②建筑物U门宽度不宜小于该河道治理规划中确定的防洪标准和行洪河道的宽度，以免影响当地的防洪、排涝系统以及远景规划0标；③在常遇洪水年份情况下，束窄后的河道口门行洪时，不恶化上游的防洪条件；④充分考虑河道冲刷深度对建筑物布置及投资的影响。7座涵河倒虹吸工程位置和主要设汁指标见表1-1。表1-1河流交叉建筑物位置和主要设计指标表五、建筑物工程布置穿河倒虹吸主要由进出U穿堤段、进出

5、UI穿河斜管段和穿河水平段组成。为适应地基变形、防止混凝土收缩产生裂缝，沿箱涵轴线方向设置变形缝，一般间距15m,变形缝间设一道橡胶止水，缝内侧涂聚硫密封胶，缝中充填聚乙烯发泡板。进U穿堤段长度50〜160m;进口斜管段长度40〜80m，坡比为1:7.4〜1:20.3;水平管身段长60〜120m，水平段箱涵顶高程根据河道100年一遇洪水冲刷深度以下不小于1.0m确定；出口斜管段长度40〜50m，坡比为1:7.4〜1:15.1;出口穿堤段长度50〜2240m。倒虹吸管采用2孔一联布置，管身单孔孔口尺寸为3.0×3.3m〜3.3&ti

6、mes;3.3m。顶板厚0.5〜0.55m，底板厚0.6〜0.55m,中隔墙厚0.45〜0.5m,边墙厚0.5〜0.55m。六、结构设计(1)荷载组合倒虹吸荷载主要包括结构自重、土压力、扬压力、内水压力、外水压力和地面活荷载等。穿河倒虹吸配筋计算、裂缝开着宽度验算荷载组合见表1-2。表1-2穿河倒虹吸配筋计算、裂缝开展宽度验算荷载组合表(2)荷载计算①结构自重:根据结构的几何尺寸，按钢筋混凝土重度进行计算。②内水压力:工作或检修的内水压力。③外水压力和扬压力:根据不同荷载组合，采用相应地下水位进行计算。④土压力垂直土压力按照“上埋式埋管”土压

7、力公式进行计算：C-回填土的粘结力(kPa)；-地面以下侧向土压力计算深度(m)。⑤地面活荷载地面堆载10kN/m2计，车辆荷载按」TGD60-2004计算，活荷载取地面堆载和车辆荷载的人值计算。(3)管身内力及配筋计算倒虹吸管身结构按《水工混凝土结构设计规范》(SL191—2008)进行设计。管身内力采用新疆水利水电勘测设计院编制的《多孔涵洞内力的冇限元法分析及配筋计算程序》在微机上进行计算，内力计算时假定底板为弹性地基梁，侧墙、顶板和底板视为一维单元，应用杆件系统有限元法进行内力分析。在管身内力计算的基础上，对管身结构又进行了强度计算和裂

8、缝开展宽度验算，管身断面在合理配筋的条件下，均满足强度和裂缝开展宽度要求。参考文献：[1】《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)；[2】《调水工