南水北调中线青兰高速交叉渡槽结构设计研究.pdf

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1、第45卷第6期人民长江VoI．45．No．62014年3月YangtzeRiverMar．，2014文章编号：1001—4179(2014)06—0038—05南水北调中线青兰高速交叉渡槽结构设计研究郑光俊，张传健，吕国梁，刘磊(长江勘测规划设计研究院枢纽设计处，湖北武汉430010)摘要：南水北调中线青兰高速交叉渡槽工程是总干渠上的大型交叉建筑物。由于规划阶段未对其分配额外水头，且需兼顾已建高速公路引线工程布置，给渡槽的设计带来了极大困难。为此，设计创新性地提出了过水断面为梯形、槽身结构为分离式扶壁梯形、在顺

2、流向平面上呈不对称斜平行四边形布置的渡槽结构。结构布置和设计新颖而独特，成功解决了相关技术难题，可为类似渡槽工程设计提供借鉴。关键词：异型渡槽；结构设计；扶壁结构；南水北调中线工程中图法分类号：TV67文献标志码：A青兰高速交叉渡槽工程位于河北省邯郸市南环施关系；路、西环路以及青兰高速连接线互通立交桥处，是南水(5)确保建筑物工程安全运行，工程费用经济合北调中线总干渠上的大型交叉建筑物，设计流量235理。m／s，加大流量265m／s，工程由渡槽、进口渠道连接段、出口渠道连接段和进出口挡墙等部分组成。因总干渠规划

3、设计阶段未对此渡槽工程额外分配水头，且受已建青兰高速引线工程布置的约束，该工程的布置和结构设计遇到了诸多常规方法难以解决的工程难题，增加了设计难度。本文结合工程实际，简要介绍了青兰高速交叉渡槽的结构设计成果。1渡槽设计难点南水北调中线工程输水流量大，采用单通道跨越输水的交叉建筑物尚无先例，同时为兼顾跨越点原有青兰高速连接线的通行，结合总干渠线路规划及青兰图1青兰高速交叉渡槽总平面布置示意高速连接线道路布置，并经分析论证，交叉穿越渡槽采1．1渡槽断面形状特殊性用单线单槽、三跨连续梁的型式，在平面上呈斜平行四边形布

4、置(见图1)。渡槽结构选型和布置需遵循以下在水工结构设计中，渡槽断面以矩形和“u”型居原则：多，而梯形、半椭圆形和抛物线形甚少，其中梯形断面(1)输水能力必需满足总干渠运行要求；一般用于砌石槽身。在青兰高速交叉渡槽断面形状选(2)不得降低青兰高速连接线通行能力；择时，主要考虑了矩形断面、“u”型断面和梯形断面，(3)不得影响连接段渠道过水能力，不得增加总其中“u”型断面水力条件较好，但青兰高速交叉段渡干渠额外水头损失；槽整个槽身段长仅63m，槽身从“U”型断面向渠道梯(4)工程布置应协调好高风险高填方渠道加强措

5、形断面过渡时，过渡段较长，占用工程总投资比例大，收稿日期：2014—02—16作者简介：郑光俊，男，高级工程师，硕士，主要研究方向为水工结构。E—mail：jueheng2456@163．com第6期郑光俊，等：南水北调中线青兰高速交叉渡槽结构设计研究39不仅经济上不划算，而且施工技术要求高，因此，选择(2)设计方案中将槽身挡水结构和承重结构各自“u”型断面不适合。独立布置，承担不同的功能。槽身挡水结构承受水荷设计中重点分析了梯形断面和矩形断面渡槽。在载，通过接触和摩擦传递给承重结构即平板支撑结构，断面选择上，

6、不仅要求过流能力满足要求，无额外水头再依次将荷载传递至下部结构。损失，同时还应使结构受力合理，方便施工。对于梯形(3)因渡槽选用单线单槽梯形断面方案，不仅过断面渡槽，按式(1)计算进出口局部总水头损失，对于水断面十分庞大，而且长宽尺寸基本相当，使得槽身平矩形断面渡槽，按式(2)进行计算，过流能力按式(3)板支撑结构呈双向受力特性，需要进行双向预应力配确定筋。=。．75(1)2槽身上部结构设计2It2一72I．，2．1结构设计控制标准Jh=0．45．75—÷(2)gg渡槽槽身结构设计需满足稳定、承载力(强度)、Q

7、：Ⅳ．!(3)正常使用(变形、裂缝控制)等要求。槽身挡水结构为n(2H,／1+m+B)。普通钢筋混凝土结构，按照抗裂要求进行设计。槽身式中，h为局部水头损失；为渠道流速；为渡槽流平板支撑结构按照预应力结构设计要求，其控制标准速；Q为过槽流量；N为渡槽数；rt为渡槽过水表面糙如下：率，取0．014；H为渡槽水深；B为渡槽过水断面底宽，(1)正截面抗裂验算按不出现裂缝的构件进行控按公式计算确定；m渡槽过水断面边坡系数，矩形槽rn制，要求任何工况平板支撑结构表面拉应力不大于混取0，梯形槽m取2．25。凝土轴心抗拉强度

8、设计值的0．9倍，即表面拉应力不南水北调中线工程输水流量大，采用多槽方案跨允许大于1．54MPa；越时，槽身断面小，受力条件更好，施工难度也相应减(2)斜截面抗裂验算按不出现裂缝的构件进行控少，但因总干渠为单通道梯形断面，故渡槽只能采用单制，混凝土主拉应力和主压应力应符合o-。不大于槽方案，否则会产生额外水头分配。对于矩形断面设0．85f,，。不大于0．，C40混凝土的和的值分计分析了