陶岔至鲁山段大型输水矩形渡槽跨度研究.pdf

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1、第4l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—0028—04陶岔至鲁山段大型输水矩形渡槽跨度研究潘江，吕国梁，郑光俊(长江勘测规划设计研究院枢纽设计处，湖北武汉430010)摘要：南水北调中线工程陶岔至鲁山段总干渠渡槽建筑物体量大，安全可靠性要求高，为此，对渡槽结构型式和跨度进行过长期研究。简要介绍了渡槽跨度对防洪、工程费用的相互影响关系，不同跨径结构应力计算分析成果，以及两种跨径对施工方案及工程费用的比选结果。综合各种计算分析情

2、况，推荐总干渠渡槽采取矩形简支架梁式渡槽，渡槽跨度以40m为最优方案。关键词：梁式渡槽；跨度比选；应力分析；工程费用；南水北调中线一期工程中图法分类号：TV67文献标志码：A1工程概况3渡槽主体工程费用与跨度关系在南水北调中线工程中，渡槽是一种应用非常广渡槽主体工程费用分为上部结构费用和下部结构泛的建筑物型式。陶岔至鲁山段总干渠共布置7座梁费用。式渡槽，基本情况见表1⋯。该段渡槽设计流量350～3．1上部结构费用分析320m／s，加大流量420～380m／s，荷载巨大，工程规上部结构工程费用主要为槽体}昆凝土、普通钢筋、模居同类建筑

3、物之首。横向和竖向预应力束及纵向预应力束。梁式渡槽采用架空方式将渠水输送过河，要求总槽体混凝土和普通钢筋的工程量取决于槽体断面干渠设计水位高于河道校核洪水位，且槽下净空满足尺寸。槽跨变化对渡槽断面尺寸的影响大体可分两种规范要求。总干渠渡槽均采用简支结构，渡槽跨度是情况：工程布置的重点之一，本文就陶岔至鲁山段渡槽跨度第1种情况。当渡槽跨度在一定范围内发生变化研究的主要成果和结论，作一简要介绍。时，槽体受压区应力不超过混凝土抗压强度控制标准，槽体纵向预应力钢筋的配置在构造上不需要额外的空2跨度与防洪影响的关系间。此时，槽体混凝土方量、普

4、通构造钢筋、底板横向采用渡槽跨越河流时，槽墩将不可避免地对天然预应力钢筋配置均由构造要求和横截面应力控制要求河道的行洪造成一定程度的影响，而影响大小一般是确定，跨度变化影响甚微。跨度大小主要影响纵向预与槽墩占用的行洪断面和槽墩数量直接相关的。通常应力束配置量，槽体两端一定区域内的槽壁竖向预应条件下，渡槽跨度越小，河道中槽墩数量越多，对行洪力束需根据跨度变化对剪力贡献大小进行调整。影响越大。第2种情况。当渡槽跨度超过某一限值时，按构总结各河段渡槽建设对所跨越河道行洪影响情造要求确定的渡槽断面可能出现槽体受压区应力超过况，从防洪影响角度

5、出发，以及尽量减少工程建设对当混凝土抗压强度控制标准或纵向预应力束布置数量较居民地生产、生活影响考虑，渡槽的跨度以40m为适多需要提供额外空问。此时，需要适当加大槽体混凝宜，且不宜小于30m。土结构尺寸，以满足受压区应力控制要求和纵向预应收稿13期：2010—07—16作者简介：潘江，男，高级工程师，主要从事水工结构设计工作。E—mail：panjiang@cjwsjy．corn．cn第16期潘江，等：陶岔至鲁山段大型输水矩形渡槽跨度研究29力钢筋布置要求。在这种情况下，槽体结构混凝土工格系数；A为钢绞线面积，em；为钢绞线设计强度

6、，程量、纵向预应力束配置量、槽体两端一定区域内的槽t／cm。壁竖向预应力束配置与渡槽跨度直接相关。渡槽下缘应力控制标准为。≤[。]，根据上式陶岔至鲁山段总干渠梁式渡槽的断面尺寸均按第整理后，单跨纵向预应力束费用与跨度的关系存在以一种情况设计，此时断面尺寸由构造要求和横截面应下关系：力控制要求确定。G≥⋯25gYo—]因此，上部结构费用中与跨度相关的费用主要为s纵向钢绞线的费用。纵向预应力配筋量与跨度关系可(6)按以下公式推算。式中，[or]为混凝土允许拉应力，渡槽按不出现裂缝据简支梁结构内力与荷载关系，渡槽纵向跨中弯设计[]取0。矩

7、可按下式计算：上述各式中的A、，、Y。、q主要与渡槽断面结构形M=0．125q／(1)式及水体重量有关，与槽跨大小无关，而6、OL与纵向式中，为跨中弯矩，t·m；g为渡槽槽体自重和水荷预应力束布置区域及预应力束有效系数有关，跨度变载，t／m；f为跨度，nl。化对其影响甚微，就跨度比较而言，均可视为常数。单根据材料力学，渡槽底缘应力按下式计算：跨纵向预应力束费用与渡槽跨度关系可简单表达为：。／¨G≥AoZ一。Z(7)m。’。式中，G为单跨纵向钢绞线工程费用，元；式中，。为渡槽自重和水产生的底缘正应力，t／m；其中A。=0．125qAy

8、。R／[(+3Ay。)]；，为渡槽跨中断面惯性矩，m；Y。为截面底缘距形心B。=[。]air／[(1y+6Ay0)]=o；式中各轴距离，m。’单位符号意义同前。纵向预应力束作用下在渡槽底缘产生的应力可近则渡槽全长钢绞线工程费用为：似按