淑闾西沟渡南水北调工程毕业设计.doc
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1、 淑闾西沟渡南水北调工程 班 级: 考 籍 号: 姓 名: 指导教师: 2013年09月设计课题:淑闾西沟渡南水北调工程 学生姓名: 学 号: 班 级:指导教师: 完成日期: 2013年09月摘要 工程位于河北省石家庄市,承担着全市的排污排涝任务。为对本市的用水环境进行综合治理,修建此水泵站。基本方案为:站址的选择和建筑物的布置,水泵的选型,水泵进出管路的设计。工程等级为三级。设计的主要工作有:1选择合理的设计方案及设计方法; 2施工平面布置图; 3工程预算。关键字:水泵 设计 管路目 录摘 要21 概 述31.1南水北调中线工程简介31.2 淑闾西沟渡槽概况31.2.1 地形地貌31.2.2
2、 地质结构及地层岩性41.2.3 工程地质条件及评价41.2.4基本设计资料与资料42 渡槽总体布置与选型62.1 渡槽总体布置62.1.1 基本原则62.1.2 注意事项62.2 结构型式的选择62.2.1 槽身横断面选择72.2.2 槽身纵向支承形式选择72.2.3 与上下游渠道的 连接形式72.2.4渡槽的结构布置73 渡槽水力计算93.1 确定槽身断面尺寸93.2总水头的确定与i,B,H的校核103.3进出口高程确定123.4槽身尺寸拟定134 渡槽结构计算144.1槽身横向稳定验算144.1.1验算作用144.1.2 计算简图144.1.3不利工况及计算单元144.1.4计算荷载14
3、4.1.5计算目的154.1.6计算过程:154.2槽身纵向结构计算164.2.1 纵向结构计算任务164.2.2 计算荷载164.2.3 槽身内力计算174.3横剖面构造横向结构计算174.3.1加大流量工况计算174.3.3 1/2-2/3加大流量工况计算224.4槽身配筋计算274.4.1纵向配筋274.4.2横向配筋274.5人行道板设计294.6横拉杆计算314.6.1固端计算314.6.2跨中弯矩计算324.7端肋内力计算334.7.1荷载计算334.7.2计算荷载344.7.3端肋赔筋355 渡槽支撑计算375.1槽墩形式375.2槽墩结构计算385.2.1承压验算385.2.2
4、空水及风压工况下的抗滑抗倾验算395.3基底应力验算405.4边墩结构计算405.5稳定验算425.6正应力验算426 工程量与造价计算446.1 钢筋计算446.2混凝土量计算446.3人工单价预算44参 考 文 献46谢 辞471 概 述1.1南水北调中线工程简介“南方水多、北方水少”是我国水资源分布的特点,随着社会和经济的发展,北方缺水日益严重。京、津、华北地区平原尤为突出,不但制约了经济的发展而且出现了严重的生态环境问题。自1952年毛主席提出南水北调的构想以来,经中央、有关省市领导和广大的科技工作者的努力,20世纪70年代末就形成了从长江的上、中、下游向北方调水的西、中、东三条线的格
5、局。南水北调工程南起湖北丹江口水库,北至北京团结湖。一期工程总调水量95亿立方米。从丹江口水库计,分配我省34.7亿立方米,扣除总干渠输水损失,至我省各分水口门水量约30亿立方米。二期工程总调水量增加到130亿立方米,分配我省毛水量48.3亿立方米,到我省分水口门约42亿立方米。南水北调中线工程总干渠自河南省安阳市丰乐镇穿漳河进入我省,沿太行山东麓和京广铁路西侧北行,途经邯郸、邢台、石家庄、保定境内25个县(市),于涿州市穿北拒马河中支进入北京,线路全长461公里。总干渠所经之处除永年县名山和唐河以北渠段属于低山丘陵外,大部分渠段在山前平原通过,地形平坦开阔。共穿越大小河沟201条,无明显河沟
6、的坡水区36处,共计237条(处),河北段共有各类建筑物697座。总干渠为一等工程,渠道和建筑物的主要部位为1级建筑物,次要部位为2或3级建筑物。防洪设计标准和校核标准:大型河渠交叉建筑物为百年一遇和三百年一遇;渠道及其他建筑物为50年一遇和百年一遇。1.2 淑闾西沟渡槽概况淑闾西沟渡槽位于河北省保定市唐县淑闾村西排洪沟上,距离淑闾村约200米,是南水北调中线工程河北段总干渠上的一座左岸排水建筑物。与南水北调总干渠相交叉,为了满足总干渠建成后此河流的过水要求,故在排洪沟上修建一座渡槽。淑闾西沟排水渡槽I等1级水工建筑物,设计标准为50年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核,进出口渐变段建筑物级别
7、为3级1.2.1 地形地貌淑闾西沟渡槽位于河北省唐县淑闾村西沟200m,有乡间土路经过场区,距公路约1.5Km,交通比较便利。所属地貌单元为太行山山前平原,地势平坦开阔,地面高程70.270.5m 。1.2.2 地质结构及地层岩性钻探深度内揭露地层为第四系上更新统中段冲洪积和太古界角闪斜长片麻岩,地质结构为粘性土、基岩双层结构,现由上至下分述如下:1、第四系上更新统中段冲洪积(al+plQ23)黄土状壤土:褐黄色,干燥稍湿,可塑,层厚88.5m。夹中砂,棕黄色,饱和,厚0.5m。2、 太古界埠平群南营组(Arn)黑云斜长片麻岩(强):暗灰色,岩芯呈碎块状,块径0.55m。强风化未完全揭露,厚度
8、大于4.2m。1.2.3 工程地质条件及评价1、建筑物主要设计指标:设计流量34.2m3/s,校核流量58.1 m3/s,槽底高程进口段71.97 m,出口段71.86 m;设计流速2.8m/s,校核流速3.27m/s.总干渠指标:设计流量135 m3/s,加大流量160 m3/s;设计水位69.660m;渠底高程65.160 m。2、根据中国地震局分析预报中心2004年4月南水北调中线工程沿线设计地震动参数区划报告,本区地震动峰值加速度0.05g ,相当于地震基本烈度度。3、建筑物建议采用桩基,桩底坐落在全风化片麻岩层,容许承载力建议值为300kpa。4、 覆盖层中有0.5m厚的砂层,桩基施
9、工中应注意砂层塌孔问题。5、 地下水位距渠底板以上2.4m。6、 排水渡槽出口地表为黄土状壤土,抗冲性能差,建议采取抗冲工程措施。7、 建筑物区渠底局部为中砂透镜体,建议挖除并做好防渗处理。1.2.4基本设计资料与资料1、天然河沟资料设计流量: 36校核流量: 62沟底纵坡: 0.0092沟底宽度: 9.00m流域面积: 1.552、建筑物轴线处引水总干渠资料渠道底高程: 65.160m设计水位: 69.660m加大水位: 70.196m一级马道高程: 71.660m边坡系数: 1:1.25底宽: 21.50m纵坡: 1/250003、渡槽指标槽身长: 86m设计流量: 36/s加大流量: 6
10、2/s渡槽进口底高程: 74.000m4、地质资料淑闾西沟排水渡槽场区地质为土岩双层结构。 土质结构第四系上更新统中断冲洪积()黄土状壤土;褐黄色,干燥稍湿,可塑,层厚88.5m。夹中砂,棕黄色,饱和,厚0.5m。 岩质结构太古界平群南营组(Arn): 黑云斜长片麻岩(全),全风化带最薄处20.8m;黑云斜长片麻岩(强),强风化未完全揭露,厚度大于4.2m。2 渡槽总体布置与选型2.1 渡槽总体布置渡槽的整体布置是渡槽设计中全局性的问题。渡槽总体布置包括:平面布置、纵剖面布置、若干横剖面布置、进口、出口、连接段、过渡段布置等,应根据渠系规划要求及查勘资料,通过分析比较和必要的水力计算确定。2.
11、1.1 基本原则在纵剖面上,首先应定出上游渠道末端桩号及下游渠道首端桩号;由水力计算确定出槽内水面及槽身断面轮廓尺寸,进一步确定槽身各部位(用桩号表示)支承结构高度,进行跨度划分及布置等工作。选择地点应使渠线及渡槽长度较短,地质条件较好,工程最省槽身起止点争取落在挖方渠道上进水口水流顺畅,运用管理方便,应考虑进出口建筑物及槽跨结构型式及布置等。2.1.2 注意事项1)跨越河流时,槽址应尽量布置于河床稳定水流顺直的 河段,避免布置于水流转弯处,槽轴线尽量于河道主流垂直。2) 槽址应尽量选在地质条件良好,地形有利和便于施工的地方。槽址应位于河床稳定,水流顺直的河段,避免位于河流转弯处,以免凹岸及基
12、础受冲。3) 进出口不能落在挖方渠道上时,也可落回在填方渠道上。4) 渡槽进出口渠道与槽身的连接在平面布置上应争取在一直线不可急剧转弯。5) 渡槽发生事故需要停水检修,成为了上游分水的目的常在进口段或进口前渠道的适宜位置设节制闸,以便与泄水闸联合运用,使渠水泄入溪谷或河道6) 尽量少占耕地,少拆房屋并尽可能有较宽敞的施工场地以便施工。2.2 结构型式的选择根据工程的自然地形、地质条件及输送的流量选择适宜的槽身断面形式、支承形式、基础形式、与上下游渠道的连接形式等,渡槽型式选定及构造要求1渡槽要求进口底高程低于或齐平沟底高程,除保证顺畅排水外还要满足出口渠底高程高于总干渠加大水位0.75m以上的
13、要求。2本渡槽位于挖方渠段,为了使建筑物结构受力条件好,排水顺畅,渡槽轴线与总干渠中心线正交,并尽量使渡槽进出口与上下游河道平顺连接。3为了保证总干渠顺畅输水,设计大纲要求排水渡槽渠底宽范围内不设或少设槽墩,纵向尽可能采用较大跨度;在有流冰的渠段,渠底不得低于加大水位0.75m以上;一级马道作为总干渠管理维护交通作用,路面宽度内亦不准布置槽墩等,为了满足上述要求本渡槽纵向跨度布置18m。槽身纵向为简支形式,横向结构为槽,采用多侧墙预应力混凝土结构。2.2.1 槽身横断面选择 槽身断面常用的有矩形和U型断面;矩形断面槽身多用于大中小流量时钢筋混凝土预应力钢筋混凝土渡槽。U型断面槽身一般用于中小,
14、流量钢筋混凝土渡槽(跨度较大时)或钢丝网水泥槽身(小型工程)的渡槽,其水力条件好,纵向刚度大,横向内力较少,结合淑闾西沟情况选择U型。2.2.2 槽身纵向支承形式选择 槽身的纵向支承形式常用的有墩式支承,排架式和公式支承三种型式;经论证并结合淑闾西沟地质地形条件选择圆矩形空心重力墩。2.2.3 与上下游渠道的 连接形式 渡槽进出口建筑物的作用是将槽身与上下游渠道连接起来,以使槽内水流与上下游渠道平顺衔接,减少水头损失和纺织渗漏,渐变段采用扭曲面;扭曲面水流条件好,应用较多,一般采用浆砌石建造。2.2.4渡槽的结构布置本节是在总体布置基础上,进一步细化布置槽身结构、支承结构、基础、两岸连接结构各
15、部位的型式和尺寸。 排水渡槽由进口引渠,进口渐变段,进口连接段,槽身段,出口连接段,出口引渠等部分组成。1) 进口引水渠是为了满足排水渡槽和上游河沟平顺连接而设置,位于进口渐变段前,采用梯形断面,引水渠边坡采用浆砌石护砌,引水渠低为浆砌石和干砌石两种护砌形成,渠底前部分为干砌石,后部分为浆砌石,浆砌石厚度0.4M2) 进口渐变段翼墙采用八字墙,长度为15M渐变段侧墙采用重力式挡土墙形成,底部为混凝土护砌。3) 进口连接段采用钢筋混凝土结构,长度16M。国税断面与槽身相同,为满足交通要求需要在连接段上设施跨槽交通桥,结合交通桥和排水要求,连接段采用落地矩形槽。4) 槽身段由上部结构,支撑基础组成
16、。上部槽身采用钢筋混凝土结构,槽身单跨长18M槽身段总长54M,槽身和下部支撑结构之间选用盒式橡胶支座,下部支撑结构采用钢筋混凝土空心重力墩,基础为台阶式扩大基础。5) 出口连接段和进口两阶段结构形式相同。6) 出口渐变段为八字墙混凝土结构,设置斜坡与下游消能设施连接。7) 下游消能段位于渐变段后,采用消能池消能,消能池后设置浆砌石和干砌石防护段。8) 出口尾渠位于消能池后根据下游天然河道形态决定设置尾渠出口,尾渠底和边坡采用浆砌石护砌。 3 渡槽水力计算3.1 确定槽身断面尺寸 0.2- 进口渐变段损失系数,0.5-出口渐变段损失系数,0.014-渡槽槽身糙率, 2.0-天然河沟糙率。由于渡
17、槽长度大于进口前渠道水深的20倍,L20H因此水力设计时槽内水流按明渠均匀流考虑。 (31)Q渡槽内水流量 ()渡槽过水断面面积()C谢才系数 N粗糙系数,钢筋砼槽身 取0.014R水利半径i渡槽纵坡,取 0.001槽身净宽B和净深H一起考虑。即按H/B(宽深比)拟定,对于U型槽一般取H/B0.70.8 ,B=2.对于初拟的iBH值还用公式计算所得流量等于或略大于流量Q=62 时可初步选出iBH值,将计算过程列为下表:基本尺寸计算表B (m)(m)(m)=0.6(m)=-0.1H/B=0.86.0003.001.8001.700(3+1.8)/65.0002.5001.5001.490(2.5
18、+1.5)/55.4002.7001.6201.520(2.7+1.62)/5.45.302.6501.5901.490(2.65+1.59)/5.35.3402.6701.6021.502(2.67+1.602)/5.345.3502.6751.6051.505(2.675+1.605)/5.355.3602.6801.6081.508(2.68+1.608)/5.36(m)=(m)=+2R=/=(m)24.33012.8201.89884.17924.33010.6501.57951.46019.65011.5181.70663.34018.92211.3011.67460.21419.2
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