輸水建筑物渡槽工程勘察設計95例

前言

我國水土資源、人口分布和經(jīng)濟發(fā)展極不均衡。水資源時空分布差別很大，并且許多地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展受到了水資源短缺的制約。為緩解缺水地區(qū)的用水緊張問題，我國實施了多項大型跨流域調水工程，其規(guī)模之大，距離之長，均創(chuàng)歷史之新紀錄。南水北調工程是黨中央、國務院為解決我國北方地區(qū)水資源嚴重短缺問題而實施的特大型、戰(zhàn)略性基礎設施項目，也是當今世界規(guī)模最大的跨流域調水工程。南水北調總體規(guī)劃東線、中線和西線三條調水線路，自南向北跨越長江、淮河、黃河、海河四大流域，構成“四橫三縱”的總體布局，以利于實現(xiàn)我國水資源南北調配、東西互濟的合理配置格局。由于渡槽在跨越溝谷和河道時與涵洞相比能通過較大的洪水，一般不影響溝谷和河道的行洪，更重要的是水頭損失比其他交叉輸水建筑物要小，可以節(jié)約中線調水工程的水頭損耗。因此，渡槽輸水建筑物是調水工程中一種重要的河渠交叉型式。在南水北調中線工程京石段中建成40多座渡槽，涉及的建設條件復雜，具有較高的技術含量。在工程設計實踐過程中，解決了大量技術難題。該工程中采用的渡槽類型包含了渠道輸水渡槽、左岸排水渡槽和灌渠渡槽，規(guī)模大小不一，形式多樣，為渡槽技術發(fā)展提供了良好的研究平臺。南水北調中線京石段應急供水工程已于近日建成并成功通水。工程中所涉及的許多軟科學與硬技術是世界級的，是水利學科與多個邊緣學科聯(lián)合研究的前沿領域。在京石段應急供水工程建設中，科技人員不斷創(chuàng)新，實現(xiàn)了重大突破。其中漕河渡槽為目前國內投資及規(guī)模均占前列的輸水渡槽，全長2300m，由24節(jié)10m跨落地矩形槽、34節(jié)20m跨和42節(jié)30m跨多側墻渡槽組成；槽身為三槽一聯(lián)多側墻簡支梁結構形式，單槽尺寸6.Om×5.4m，結構總寬度為22.0m，為三向預應力混凝土結構，其較好地解決了結構縱、橫、豎三向大結構應力問題；高性能混凝土的溫控防裂是渡槽施工的關鍵技術，施工中采取內部降溫、外部保溫措施降低混凝土內外溫差，采用骨料預冷、預埋冷卻水管等技術，較好地解決了渡槽的溫控防裂問題。

內容概要

《輸水建筑物渡槽工程勘察設計95例》論述了新中國成立以來河北省建設的不同規(guī)模類型渡槽工程設計。重點介紹了南水北調中線京石段應急供水工程中漕河渡槽、放水河渡槽、水北溝渡槽和沸河渡槽等大型渠道渡槽設計以及跨渠排洪渡槽、渠渠交叉渡槽工程設計。該書內容全面、資料準確、結構清晰。    《輸水建筑物渡槽工程勘察設計95例》共分13章，包括渠道渡槽、排洪渡槽、灌渠渡槽設計原則和方法，各渡槽工程概況、工程地質、工程總體布置、工程選址、水力設計、主要建筑物結構設計、安全監(jiān)測設計施工設計優(yōu)化，以及主要施工技術。對渡槽工程設計施工具有一定的指導及借鑒價值。    《輸水建筑物渡槽工程勘察設計95例》可供從事跨流域調水工程規(guī)劃、設計、施工及研究渡槽工程研究人員使用，亦可供大專院校水利專業(yè)師生閱讀、學習參考。

作者簡介

顧輝，男，1951年生，河北棗強人，正高級工程師，省工程勘察設計大師。中共黨員。1976年畢業(yè)于華北水利水電學院水利專業(yè)?，F(xiàn)任河北省水利水電勘測設計研究院院長、黨委書記、院專家委員會主任；《水科學與工程技術》主編；天津大學、三峽大學、華北水利水電學院兼職教授；曾

書籍目錄

自序第1章 輸水建筑物渡槽工程的發(fā)展概況  1.1 渡槽的定義及作用  1.2 渡槽工程的發(fā)展歷史  1.3 現(xiàn)代渡槽發(fā)展趨勢第2章 南水北調中線京石段調水建筑物分類及渡槽選型原則  2.1 工程概況  2.2 總干渠線路選定原則  2.3 主要建筑物類型  2.4 渡槽選型原則  2.5 影響渡槽規(guī)模的水頭優(yōu)化分配及水面線設計第3章 大型跨河渡槽工程設計  3.1 南水北調中線京石段渡槽工程概況  3.2 渡槽工程設計所需要的基本資料  3.3 渡槽工程總體布置設計  3.4 渡槽水力設計  3.5 槽身荷載及其組合與安全系數(shù)  3.6 槽身的穩(wěn)定性驗算  3.7 渡槽結構設計  3.8 沖刷計算與防護設計第4章 左岸排洪渡槽及灌渠渡槽工程設計  4.1 左岸排洪渡槽工程  4.2 渠渠交叉(灌渠)渡槽工程設計第5章 南水北調中線京石段漕河渡槽工程  5.1 工程概況  5.2 工程總體布置  5.3 工程地質  5.4 建筑物設計方案比選  5.5 水力設計  5.6 主要建筑物結構設計  5.7 安全監(jiān)測設計  5.8 槽身結構內力計算和鋼絞線布置  5.9 渡槽預應力后張法動態(tài)設計  5.10 渡槽三向預應力結構優(yōu)化設計  5.11 槽身溫度應力對結構的影響  5.12 渡槽基礎型式設計優(yōu)化  5.13 渡槽彎道軸線設計  5.14 大流量低水頭渡槽水力計算和加大流量時水面線推算  5.15 渡槽沖孔灌注樁靜載試驗樁設計第6章 南水北調中線京石段放水河渡槽工程  6.1 工程概況  6.2 工程總體布置  6.3 工程地質  6.4 工程選址  6.5 建筑物結構形式比選  6.6 渡槽水力設計  6.7 主要建筑物結構計算  6.8 安全監(jiān)測設計  6.9 渡槽工程施工第7章 南水北調中線京石段水北溝渡槽工程  7.1 工程概況  7.2 工程布置  7.3 工程地質  7.4 工程選址  7.5 建筑物結構形式選擇  7.6 渡槽水力設計  7.7 主要建筑物結構設計  7.8 止水設計  7.9 地基處理  7.10 安全監(jiān)測設計  7.11 渡槽縱梁及槽身施工第8章 南水北調中線京石段沸河渡槽工程  8.1 工程概況  8.2 工程總體布置及建筑物  8.3 工程選址  8.4 結構形式比選  8.5 渡槽水力設計  8.6 建筑物結構設計  8.7 地基處理設計  8.8 安全監(jiān)測設計  8.9 預應力混凝土鋼絞線配置優(yōu)化設計  8.10 縱梁優(yōu)化設計  8.11 橫梁優(yōu)化設計  8.12 渡槽橫截面優(yōu)化設計  8.13 組合梁變形協(xié)調計算  8.14 預應力混凝土施工第9章 南水北調中線京石段左岸排洪渡槽工程  9.1 工程概況  9.2 渡槽軸線位置選擇  9.3 建筑物結構形式和跨徑比選  9.4 工程布置  9.5 水力設計  9.6 主要建筑物結構設計  9.7 支座及止水設計  9.8 進出口導墻設計  9.9 交通橋設計  9.10 工程安全監(jiān)測  9.11 排洪渡槽結構布置分析  9.12 排洪渡槽抗震設計分析第10章 南水北調中線京石段灌渠渡槽工程  10.1 工程概況  10.2 工程地質  10.3 工程總體布置  10.4 建筑物結構布置及比選  10.5 水力設計  10.6 主要建筑物結構設計  10.7 出口消能工設計  10.8 渡槽兩側交通設計  10.9 工程安全監(jiān)測第11章 引灤入唐橫河渡槽工程  11.1 工程概況  11.2 橫河渡槽工程概況  11.3 工程地質  11.4 渡槽結構選型  11.5 渡槽結構布置  11.6 渡槽結構形式選擇  11.7 槽身結構計算  11.8 渡槽斷面形式及尺寸  11.9 槽身結構計算方法  11.10 技術措施第12章 河北省中小灌區(qū)渡槽工程  12.1 中小灌區(qū)渡槽工程概況  12.2 渡槽主要結構形式  12.3 渡槽結構形式技術經(jīng)濟比選  12.4 渡槽結構選型原則和方法  12.5 拱式渡槽結構設計技術分析  12.6 渡槽施工  12.7 渡槽施工中的技術問題及經(jīng)驗第13章 渡槽主要施工技術  13.1 混凝土溫控技術  13.2 槽身后澆帶混凝土施工技術  13.3 槽身三向預應力混凝土施工技術  13.4 大承載力樁基試驗技術  13.5 復雜地質條件樁基施工技術  13.6 渡槽安全監(jiān)測設施施工技術  后記

章節(jié)摘錄

插圖：1.2.2.1國外現(xiàn)代渡槽國外現(xiàn)代渡槽的詳細資料不多，所建渡槽也比較少，其中印度戈麥蒂渡槽是目前世界上已建的最大渡槽之一。戈麥蒂渡槽位于薩爾達薩哈亞克調水工程總干渠163km處，是總干渠跨越戈麥蒂河的大型交叉工程，也是目前世界上已建成的最大渡槽之一?？偢汕O計流量為357m。／s，戈麥蒂河設計洪水流量為4530m。／s，渡槽總長為473.6m，其中：進口漸變段37m，槽身段381.6m，出口漸變段55m。過水槽寬12.8m，高7.45m，由9.9m高的預應力混凝土縱梁、加勁肋和橫梁、上連桿組成的框架系統(tǒng)支承。左右縱梁頂部均設有5m寬的公路橋連接戈麥蒂河兩岸交通。渡槽下部結構空心槽墩和基礎沉井，槽墩長18m，寬3m，高9m；沉井長27m，寬12m，深35m。西班牙藤普爾（Tempul）渡槽建于1926年，它是世界上最早的一座帶掛梁的斜拉輸水結構。它是由槽身（又稱主梁，含懸臂梁與掛梁）、塔墩、斜拉索幾個部分組成，槽身與塔墩為鋼筋混凝土結構，鋼質斜拉索外包混凝土以防生銹。該斜拉渡槽屬雙塔雙面斜拉索，主跨長60.3m，兩側邊跨長20.1m，主跨比值為0.33。當斜拉結構邊、主跨比值小于0.4時，如跨中采取連續(xù)梁式，跨中軸向拉力與彎矩均較大，因而采取帶掛梁的形式，跨中軸向、掛梁端部彎矩也為零。美國紐約市的給水系統(tǒng)和渡槽，是從老巴豆水庫向城市送水的水工設施。這個渡槽，今天叫做老巴豆渡槽，在1842年每天大約可供水34萬m。。1883年，美國政府組成委員會修造從巴豆分水嶺的第二渡槽到另外的存儲水庫，這個渡槽，命名為新巴豆渡槽，建設年限為1885～1893年，1890年使用?，F(xiàn)在各區(qū)的供水系統(tǒng)在原有的基礎上都進行了加固，包括曼哈頓、布魯克林、王后街和斯坦登島自治市鎮(zhèn)。美國莫諾卡西（Monocacy）渡槽全長152m，該七拱形的渡槽是運河上最美麗的景點之一。渡槽采用從蘇嘎婁夫山附近挖掘的白色和桃紅色石英砂巖修建，1829年開工，1833年完工。加拿大布魯克斯（Brooks）渡槽像一個巨大的蜈蚣，跨越溝谷綿延達3.2km，寬20m的混凝土水道架設在寬闊的大草原之上。曾幾何時，它滿載寶貴的水澆灌著干涸的南阿爾伯塔大地，現(xiàn)在它已經(jīng)成為人們的記憶。渡槽由加拿大太平洋鐵路灌溉公司建設，在廣闊的灌溉網(wǎng)絡中擔當著重要的角色。渡槽的工程設計和施工技術，就是在今天也超出大家的想象。英國旁特塞斯特（Pontcysyllte）渡槽是蘭果嫩運河穿越底伊河谷的輸水交叉建筑物，在蘭果嫩北部，威爾士的東邊，1805年建成。1.2.2.2中國現(xiàn)代渡槽我國從20世紀50年代開始建造渡槽，目前國內已建的各類渡槽有很多。其中單槽過流量最大的為1999年修建的新疆烏倫古河渡槽，設計流量為120m。／s，為預應力混凝土矩形槽。單跨跨度最大的為廣西玉林縣萬龍渡槽，拱跨長達126m。2002年完成的廣東東江一深圳供水改造工程在旗嶺、樟洋、金湖的3座渡槽上采用了現(xiàn)澆預應力混凝土U形薄殼槽身，為國內首創(chuàng)。

后記

在長距離跨流域調水工程中，由于復雜的地形條件，不可避免地會采用多種類型的河渠交叉建筑物，渡槽是其中一種重要的穿越形式。渡槽工程從跨越形式上類似于公路橋或鐵路橋，但工程實踐表明，大型渡槽與橋梁在荷載等級上有著質的差別，其結構和受力都有著獨特之處。因此，為系統(tǒng)總結渡槽工程設計實例，對其技術發(fā)展做點有益的工作，特編撰此書，以供同行參考。根據(jù)調水工程所處地形、地貌、地質條件及渡槽規(guī)模，渡槽設計內容及形式各有不同。本書以南水北調中線河北段渡槽為主進行了詳細介紹，其基本結構采用兩或三槽一聯(lián)多側墻結構形式，并且采用現(xiàn)澆后張法預應力施工。通過系統(tǒng)的理論研究，對工程中采用的渡槽形式進行了技術分析，進而系統(tǒng)地探討了設計原則和方法，開發(fā)了新技術，研究了新方法。本書在結構形式、理論計算、施工工藝、材料選擇等方面對渡槽進行了具體分析，以實例進行論證，體系完整、資料翔實、結構新穎，并具有一定的參考和實用價值。本書在編撰過程中，景書達、李少蘇、李雪英、李麗梅等高級工程師給予了大力支持，為本書的定稿提供了許多寶貴翔實的工程資料。謝子書、張蕊、王艷肖、楊芳等為此書的出版付出了辛勤的勞動，在此一并表示感謝。

編輯推薦

《輸水建筑物渡槽工程勘察設計95例》是由中國水利水電出版社出版的。

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