渡槽设计计算书.docx

一、设计基本资料1.1 工程综合说明根据丰田灌区渠系规划，在灌区输水干渠上需建造一座跨越小禹河的渡槽，由左岸向右岸输水。渡槽槽址及渡槽轴线已由规划选定（见渡槽槽址地形图渡槽按4级建筑物设计。1.2 气候条件槽址地区位于大禹乡境内植被良好。夏季最高气温36。C冬季最低气温-32,最大冻层深度1.7m。地区最大风力为9级,相应风速I/=24mso13水文条件根据水文实测及调查，槽址处小禹河平时基流量在0.20.4m3S之间,有时断流。洪水多发生在每年7、8月份；春汛一般发生在每年3月上旬，但流量不大。经水文计算，槽址处设计洪水位为1242.4Im,相应流量Q=698mS;最高洪水位为1243.83m,相应流量Q=1075r113So据调查，洪水中漂浮物多为树木、牲畜,最大不超过400kg。在春汛中无流冰发生。槽址处小禹河两岸表层为壤土分布；表层以下及河床为砂卵石分布（见渡槽轴线断面图地基基本承载力壤土为34tm2;砂卵石为43t/m2。1.4 工程所需材料要求在建材方面，距槽址50km大禹镇有县办水泥厂一座，水泥质量合格，可满足渡槽建造水泥需要；槽址附近有大量砂石骨料分布，质量符合混凝土拌制需要，运距均在5km以内;槽址东北禹王山有石料可供开采，运距350km1.5 上、下游渠道费料根据灌区渠系规划，渡槽上下游渠道坡降均为1/5000。渠道底宽按设计流量计算2.7m,边坡1:1.5,采用混凝土板衬砌。渠道设计流量6立方米每秒，加大流量7.5立方米每秒。渠道堤顶超高0.5m。根据灌区渠系规划，上游渠口（左岸）水面高程加大流量时为1251.04m。下游渠口（右岸）水面高程加大流量时为1250.54m。渠口位置见渡槽槽址地形图。1.6 设计要求1、学生须在规定期限内独立完成下述毕业设计内容并提交纸质版和电子版毕业设计各一份。2、毕业设计内容要达到设计的要求，设计说明书要叙述简明，计算正确，符合编写规程要求。设计图纸绘制正确；细致、全面。3、设计格式要符合内蒙古农业大学毕业论文（设计）规范。1.7 毕业设计参考书目L灌区水工建筑物丛书渡槽，水利水电出版社；2、河海大学等水工钢筋混凝土结构学，中国水利水电出版社；3、清华大学出版结构力学；4、水工钢筋混凝土结构设计规范（DL/T5057-1996）;5、建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）;6、水工建筑物荷载设计规范（DL5077-19977、灌溉与排水工程设计规范二、渠道的水力计算2.1 渠道断面水力计算R =A.Z? + 2/?vl +W2由已知资料可知此渡槽设计流量Q设=6r3s进出口渠道断面取m=1.5,i=l5000,n=0.014o按照明渠均匀流计算，根据公式Q=AC屈A=（b+mh）hX=Z?+2/7J1+M式中Q为渡槽的过水流量（m3s）A过水断面面积（m2）C谢才系数R水力半径（m）X湿周（m）i-为槽底比降n-为槽身糙率,钢筋混凝土槽身可取n=0.0142.1.1 设计流量时水深计算假设渠道底宽B=2.7m渠道进出口尺寸试算表如下表表21渠道进出口试算表（Q设=6m3s）B(m)H(m)A(m2)R(m)C×(m)nQ(m3s)2.71.46.720.86769.757.7480.0146.1722.71.36.0450.81869.0777.3870.0145.3412.71.356.3790.84369.4247.5670.0145.752.71.376.5140.85369.5617.640.0145.9182.71.386.5830.85869.6287.6760.0146.0004通过Q与Q设对比得出当B=2.7,H=1.38时Q=6.0004Q设=6且约大于Q设，此时通过渠道的流速V=QA=0.911ms,并且BH=1.96符合规范（BH=1212.1.2 加大流量时水深计算由灌溉与排水工程设计规范可查的此工程级别为4级且加大流量系数为1.251.20,由水工建筑物初步设计规程此工程防洪标准为2010年一遇。取加大系数=1.25贝IJQ加大=L25Q设=L256=7.5m3s同理可算得加大流量时的水深如下表表22加大流量时的水深试算（Q加大=7.5m3s）B(m)Hb(m)A(m2)R(m)C×(m)nQ(m3s)2.71.68.160.96470.9938.4690.0148.0442.71.557.7890.9470.6968.2890.0147.552.71.547.7150.93570.6338.2530.0147.4522.71.5467.7590.93870.6718.2740.0147.51由Q与Q加大对比可知当Hb=1.546m时Q与Q加大最接近且前者略大于后者。此时通过渠道的流速V=QWA=0.911ms由水工建筑物初步设计规范可查的4、5级渠道岸顶超高可由下式求的为=X+O?Hb渠道加大流量时的水深所以丹=；X1.546+0.2=0.587"z衬砌超高可查规范知h=0.30.8m本设计取h=0.5m2.1.3 渠道底高程的计算由已知资料上游渠口（左岸）水面高程加大流量时为1251.04m。下游渠口（右岸）水面高程加大流量时为1250.54m因此：上游渠底高程（左岸）=1251.04-1.546=1249.494m下游渠底高程（右岸）=1250.54-1.546=1248.994/h2.2 槽身过水能力计算渡槽选用矩形渡槽，由渠道到底高程可在地形图上初选出渡槽的起始点（见地形图）,并量得渡槽长度为199.8m。由渡槽可知对于长渡槽其坡度i的选择，可按进出口渠底高程差减去0.2m,再除以槽身总长度作为槽身坡度的初拟值。故i=（0.5-0.2）÷200=0.00152.2.1 加大流量时渡槽水深试算由规范知当渡槽长度LN15%时渡槽过流能力计算公式Q=-AR2,3iv2nAA=BHX=B+2HR=-X其中A渡槽过水面积(m2)X题(m)R水力半径(m)初拟渡槽底宽为2.44m,由规范知HB=0.60.8°渡槽尺寸试算如下表表23加大流量时槽内水深试算(Q加大=7.5m3s)B(m)H(m)A(m2)R(m)H/B×(m)nQ(m3s)2.441.53.660.6730.625.440.0147.782.441.43.4160.6520.575.240.0147.1092.441.453.5380.6630.595.340.0147.4462.441.463.5620.6650.605.360.0147.5112.441.4653.5750.6660.65.370.0147.546通过Q与Q加大对比得出当B=2.44,H=I.46m时Q=7.511m3sQ加大=7.5m3s且约大于Q,并且HB=0.6符合规范(BH=0.60.8)2.2.2 设计流量时渡槽水深试算表2-4设计流量时水深试算(Q设=6m3s)B(m)H(m)A(m2)R(m)×(m)nQ(m3s)2.441.33.1720.6295.040.0146.4452.441.2333.0090.6134.9060.0146.012.441.22.9280.6054.840.0145.797通过Q与Q设对比得出当B=2.44,H=I.233m时Q=6.01m3s=Q设=6m3s且等于于Q,此时通过渡槽的流速V=QisA=1.994ms符合规范（V=l-2ms渡槽的顶部超高由规范知Fb=h/12+0.05=1.37/12+0.05=05m2.2.3 渡槽水头损失计算已知数据渡槽上游渠道断面平均流速（m/s）V=0.911渡槽下游渠道断面平均流速（m/s）V2=0.911槽内平均流速（m/s）V=1.994渡槽长度（m）L=200渡槽底坡i=0.001502允许水头损失DZ=0.5m由灌溉与排水工程设计规范可查知进口段局部水头损失系数：=0.1出口段局部水头损失系数：2=0.1故进口段的水头损失ZI为：Z1=（1+）（V2-V；2）/2>=（1+0.1）（1.9942-0.9912）（2×9.8）=0.176m槽身段的水头损失Z2为：Z2=iL=0.001502×l99.8=0.3m:出口端的水头损失Z3为：Z3=(1+2)(V2-2)21g=(l+0.1)(1.9942-0.9912)/(2×9.8)=0.176m因此渡槽的总水头损失Z为：Z=Z1+Z2-Z3=0.176+0.3-0.176=OJw因为Z=0.3mZ=0.5加，所以满足要求。2.2.4 渡槽进出口渐变段布置上游渠道水面宽度(m)：B1=+nz=2.7+1.5×1.38=4.77下游渠道水面宽度(m):B2=+w=2.7+1.5×1.38=4.77渡槽的水面宽度(m)：8=2.44上游渠道与渡槽水面宽度的差值(m)：AM=q-B=4.77-2.44=2.33下游渠道与渡槽水面宽度的差值(m)：A与=4-8=4.77-2.44=2.33查渡槽可知进出口渐变段长度可用下式计算L进口=(L52.0)MLslja=(2.53.0)B2L进出口渐变段的长度Bi、B2上下游渠道与渡槽水面宽度的比值故：进口渐变段长度(m):Ll=(1.52.0)×2.33=3.4954.66出口渐变段长度(m)：2=(2.53.0)X2.33=5.8256.99取进口渐变段长度(m):L1=4取出口渐变段长度(m):2=62.2.5 进出口槽底高程计算已知数据：进口前渠底高程：3=1249.494/出口前渠底高程：V4=1248.994,77上游渠道水深：AI=L38Z下游渠道水深：=1.38槽中水深：力=1.233m进口水面降落：Z1=0.176?沿程水面降落：Z2=0.3/77出口水面回升：Z3=0.176/?故：进口槽底高程：V1=V3+71-Z1-=l249.494+1.38-0.176-1.233=1249.474机进口槽底抬高：J1=V1-V3=I249.474-1249.494=-0.029/n出口槽底高程：V2=V1-Z2=1249.46-0.3=1249.16m出口渠底降低：y2=-Z3-A=1.38-0.176-1.233=-0.029m出口渠底高程：V4=V2-