南水北调中线河北省北段大型渡槽工程设计

《南水北调中线河北省北段大型渡槽工程设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、南水北调中线河北省北段大型渡槽工程设计  顾辉（水利部河北水利水电勘测设计研究院?天津　300250）     摘要：南水北调中线是一项特大型跨流域调水工程，河北省北段属总干渠的组成部分，总长227.342km，布置大型河渠交叉建筑物30座，其中大型渡槽工程3座。渡槽工程规模大，结构复杂，技术难度高，上部结构经简支梁、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱等多种型式比选并通过三维有限元应力计算及变形分析，拟采用预应力先进技术，力求受力结构断面经济合理。下部结构分别采用实心墩、空心墩和灌注桩、扩大基础等设计方案，对大直径群桩基础进行数值承载和变形性状分析计算。

2、关键词：南水北调中线；渡槽工程；结构计算1工程概况南水北调中线河北省北段穿越海河流域的子牙河和大清河两大水系大小河流96条，其中流域面积大于20km2的河流22条。总干渠设计渠底高程高出天然河道水位的有放水河、漕河、北易水和北水沟等4条河流，其主要技术特性见表1。表1渠底高于河道洪水位的大型交叉建筑物特性表经方案比选，放水河、漕河和水北沟布置3座渡槽。2交叉建筑物型式的确定2.1放水河渡槽放水河河底高程58.8~60.0m，漫滩高出河床1.0~1.5m。建筑物区局部有基岩出露，进口段地基为黄土状壤土,地基承载力为180kPa。河床段覆盖厚1.6~7

3、.4m，下部基岩存在全风化带深槽。总干渠与放水河交叉断面处渠底高出河道校核洪水位0.166~0.657m。经多方案比选采用桥墩式渡槽。2.2漕河渡槽漕河建筑物区地貌形态为河流侵蚀堆积成因的不对称宽谷地貌，河底高程42.1m，主河槽宽度25～35m，河床左侧紧靠山体。河床右侧为低漫滩、高漫滩和一二级阶地，阶面高程约45.0～46.0m。建筑物场区次级构造发育，有两条规模较大的构造破碎带。基岩隐节理发育，有规模不等的溶洞及溶隙。交叉断面处总干渠高出河道校核洪水位15.2m，比河床高20.14m，且总干渠输水流量远远小于河道行洪流量，具备修建渡槽的条件。

4、2.3北易水倒虹吸北易水河底高程42.1m，两岸漫滩宽阔，地基履盖层厚度9～18m，总干渠渠底高出300年一遇洪水位1.18m，经梁式渡槽、涵洞式渡槽和倒虹吸方案比选，确定采用渠道倒虹吸方案。2.4水北沟渡槽水北沟为低山及山前沟谷地形，沟底高程为48m，沟宽20m。建筑物区覆盖层厚9~15m，为黄土状壤土、粘土含碎石及卵石层，下部基岩为白云岩。总干渠渠底高出河道校核洪水位2.278m，总干渠输水流量远小于河道行洪流量，具备修建渡槽条件。3渡槽工程布置漕河、放水河、水北沟3座渡槽均由进出口渐变段、进出口闸室段和槽身段组成。3.1进出口段布置进出口渐变

5、段长采用底板与侧墙相互分离的钢筋混凝土结构，侧墙为直线扭曲面。渐变段始端为贴坡式挡墙，末端为重力式挡墙，墙顶高程与总干渠一级马道或堤顶高程相同。进出口闸室均采用开敞式钢筋混凝土整体结构。闸室孔数与渡槽孔数相同，单孔净宽均为6m，墩顶高程与总干渠一级马道或堤顶高程相同。3.2渡槽长度的确定渡槽的长度主要取决于交叉河道主河槽的宽度以及地形、地质条件。漕河交叉断面附近为非对称河道，左岸河床宽1350m，底高程42.1~44.5m；右岸一、二阶阶地宽1460m，地面高程43~62m。右岸地面高程较低，总干渠若采用高填方渠道，地基沉降较大，对工程安全运行不利

6、。考虑到交叉断面附近地表覆盖层厚度较小，基岩埋深厚7~20m，渡槽下部结构有条件采用端承桩基础。经地形地质条件综合分析渡槽长度确定为2300m。放水河和水北沟为下切式窄深型河道，发生高标准洪水时不出槽，因此渡槽的长度根据河道主河槽宽度确定，渡槽长度分别为350m和211m。3.3渡槽过水断面和纵坡的确定渡槽过水断面和纵坡均通过水力计算确定。渡槽通过设计流量时槽内水流为明渠均匀流，以进出口底板高程确定渡槽的纵坡，通过调整底宽使渡槽总水头损失与给定的设计水头相一致。槽内过加大流量时，水面线根据明渠非均匀流能量方程，采用分段试算法进行推求，3座渡槽水力要

7、素见表2。经两槽、三槽、四槽不同断面组合的经济比较分析，确定放水河、漕河和水北沟渡槽的结构断面尺寸分别为4孔6m×5.1m、3孔6m×5.4m、2孔6m×4.7m。表2渡槽工程水力要素表放水河渡槽、水北沟渡槽均为两槽一联的矩形槽结构，设计纵坡分别为1/5000和1/6200。槽身纵向支撑采用预应力混凝土简支多侧墙结构，单孔跨度为20m。漕河渡槽采用3槽一联的多侧墙矩形槽结构，设计纵坡1/3900，单孔跨度主河槽段30m，旱渡槽段20m。3.5上部结构型式比选漕河渡槽主河槽段由于净空较大，其结构进行了拱式和梁式结构的比选。漕河渡槽旱渡槽段、放水河渡槽

8、和水北沟渡槽槽底净空高度较小，只能采用梁式结构，故进行了多纵梁矩形槽简支、多侧墙矩形槽简支和简支U型槽3种结构方案的比较。