第七章--渠系建筑物(原)

第七章渠系建筑物黑龙江农垦林业职业技术学院第七章渠系建筑物第一节渠道与渠首工程第二节渡槽第七章渠系建筑物第三节桥梁第四节倒虹吸管第五节跌水与陡坡第六节渠系建筑物的运用管理习题第七章渠系建筑物•一、渠道•二、无坝渠首枢纽•（一）位于弯道凹岸的取水枢纽•（二）导流堤式取水枢纽•（三）引水渠式取水枢纽•（四）多首制取水枢纽•三、有坝渠首枢纽•（一）沉沙槽式取水枢纽（二）冲沙廓道式取水枢纽•（三）人工弯道式取水枢纽（四）底栏栅式取水枢纽第一节渠道与渠首工程第七章渠系建筑物•一、渡槽的作用与组成•二、渡槽的类型•三、渡槽的总体布置（一）渡槽总体布置的基本要求（二）槽址选择（三）渡槽选型（四）进出口段布置（五）基础布置第二节渡槽第七章渠系建筑物•一、桥梁的类型•二、桥面构造•三、桥梁的荷载•四、钢筋混凝土梁式桥第三节桥梁第七章渠系建筑物倒虹吸管的布置和构造（一）管路布置（二）进出口布置（三）管身及镇墩的形式与构造第四节倒虹吸管第七章渠系建筑物•一、落差建筑物的类型•二、跌水（一）单级跌水（二）多级跌水•三、陡坡第五节跌水与陡坡第七章渠系建筑物一、渡槽的运用管理（一）过水能力不足（二）槽身漏水处理（三）渡槽加固处理二、倒虹吸管的运用管理（一）倒虹吸管的管理（二）倒虹吸管的维修第六节渠系建筑物的运用管理第七章渠系建筑物第一节渠道与渠首工程•一、渠道•灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。干、支渠主要起输水作用，称为输水渠道；斗农渠主要起配水作用，称为配水渠道。第七章渠系建筑物•（一）渠道的布置•1、地形条件：•在平原地区，渠道路线最好是直线。在山坡地区，渠线应尽量沿等高线方向布置，以免过大的挖填方量。•2、地质条件：•渠道线路应尽量避开渗漏严重、流沙、泥泽、滑坡以及开挖困难的岩层地带。第七章渠系建筑物•3、施工条件：•施工时的交通运输、水和动力供应、机械施工场地、取土和弃土的位置等条件。•4、管理要求：•渠道布置要和行政区划与土地利用规划相结合，以便于管理和维护。第七章渠系建筑物•（二）渠道的纵横断面设计•1．渠道横断面•①渠道横断面尺寸，应根据水力计算确定。•②渠道横断面的形状，常用梯形，它便于施工，并能保持渠道边坡的稳定。•2．渠道的纵断面•根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置第七章渠系建筑物•二、无坝渠首枢纽•（一）位于弯道凹岸的取水枢纽•1、适用条件：河岸稳定、引水量小于河道流量的25%~35%。•2、枢纽组成：拦沙坎、进水闸、引水渠、沉沙池等。3、布置要点：取水口的位置设在弯道顶点以下水深最深的地方；引水角一般采用30°～50°。第七章渠系建筑物•（二）导流堤式取水枢纽•1、适用条件：在不稳定的河道上或坡降较陡的山区河流，引取流量较大时使用。•2、枢纽组成：导流堤、泄水冲沙闸、进水闸。•（三）引水渠式取水枢纽•1、适用条件：为防止河岸冲刷变形影响时采用。•2、枢纽组成：引水渠、拦沙坎、冲沙闸、进水闸。第七章渠系建筑物•（四）多首制取水枢纽•多首制取水枢纽适用于不稳定的多泥沙河流上，尤其是山麓性河流。•三、有坝渠首枢纽•（一）沉沙槽式取水枢纽•1、枢纽组成：•雍水建筑物、导流墙、冲沙闸、沉沙槽及进水闸等。第七章渠系建筑物•2、布置要点：•溢流坝坝顶高程以满足引水要求为准，坝顶长度取决于泄洪时上游水位的限制；引水角一般约为45°角，进水闸底板应高出沉沙槽底板1.0-1.5m；冲沙闸必须有一定的过水能力以增加冲沙效果和控制流向；沉沙槽的布置不仅要考虑沉沙所需要的容积，而且还要考虑冲沙防沙的效果。第七章渠系建筑物第七章渠系建筑物•（二）冲沙廓道式取水枢纽•1、适用条件：•来水量比较丰富、用水保证率高的情况。•2、枢纽组成：•拦河闸（坝）、冲沙闸、进水闸及冲沙廓道。结合图8—8讲述。第七章渠系建筑物•3、布置要点：•按照进水闸的布置位置分为侧面引水式和正面引水式两种布置形式；廓道的断面形状最好为矩形，底部和侧墙都应用耐磨材料衬砌。第七章渠系建筑物•（三）人工弯道式取水枢纽•1、适用条件：•在我国新疆地区被广泛采用。•2、枢纽组成：•人工引水弯道、进水闸、冲沙闸、泄洪闸、下游排沙道第七章渠系建筑物•（四）底栏栅式取水枢纽•1、适用条件：•坡陡流急和河床为卵石、砾石且推移质细颗粒不太多的山溪性河道。•2、枢纽组成：•底栏栅坝、泄洪排沙闸、溢流坝、拦沙坎、导流堤第七章渠系建筑物第二节渡槽•一、渡槽的作用与组成•1、作用：•渡槽是输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物。当挖方渠道与冲沟相交时，为避免山洪及泥沙入渠，还可在渠道上面修建排洪渡槽，用来排泄冲沟来水及泥沙。第七章渠系建筑物•2、组成：•渡槽由槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。槽身置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础，再传至地基。•渡槽一般适用于渠道跨越深宽河谷且洪水流量较大、渠道跨越广阔滩地或洼地等情况。它比倒虹吸管水头损失小，便利通航，管理运用方便，是交叉建筑物中采用最多的一种型式。第七章渠系建筑物二、渡槽的类型•渡槽根据其支承结构的情况，分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。•(一)梁式渡槽•梁式渡槽槽身置于槽墩或排架上，其纵向受力和梁相同，故称梁式渡槽。槽身在纵向均匀荷载作用下，一部分受压，一部分受拉，故常采用钢筋混凝土结构。第七章渠系建筑物•为了节约钢筋和水泥用量，还可采用预应力钢筋混凝土及钢丝网水泥结构，跨度较小的槽身也可用混凝土建造。第七章渠系建筑物•1、简支梁式：•优点是结构简单，施工吊装方便，接缝处止水构造简单。缺点是跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防渗不利。常用跨度是8～15m，其经济跨度大约为墩架高度的0.8～1.2倍。第七章渠系建筑物•2、双悬臂梁式：•根据其悬臂长度的不同，又可分为等跨双悬臂式和等弯矩双悬臂式。等跨双悬臂式，在纵向受力时，其跨中弯矩为零,底板承受压力，有利于抗渗。等弯矩双悬臂式，跨中弯矩与支座弯矩相等，结构受力合理，但需上下配置受力筋及构造筋，总配筋量常大于等跨双悬臂式，不一定经济，且由于跨度不等，对墩架工作不利，故应用不多。双悬臂梁式渡槽因跨中弯矩较简支梁小，每节槽身长度可为25-40m，但其重量大，整体预制吊装困难，当悬臂顶端变形或地基产生不均匀沉陷时，接缝处止水容易被拉裂。第七章渠系建筑物•3、单悬臂式：•一般用在靠近两岸的槽身或双悬臂梁式相简支梁式过渡时采用。第七章渠系建筑物三、渡槽的总体布置•（一）渡槽总体布置的基本要求•流量、水位满足灌区需要；槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田，交通方便，就地取材等。•总体布置的步骤：一般是先根据规划阶段初选槽址和设计任务，在一定范围内进行调查和勘探工作，取得较为全面的地形、地质、水文气象、建筑材料、交通要求、施工条件、运用管理要求等基本资料，然后在全面分析基本资料的基础上，按照总体布置的基本要求，提出几个布置方案，经过技术经济比较，选择最优方案。第七章渠系建筑物第七章渠系建筑物•（二）槽址选择•1、应结合渠道线路布置，尽量利用有利的地形、地质条件，以便缩短槽身长度，减少基础程量，降低墩架高度。•2、槽轴线力求短直，进出口要避免急转弯并力求布置在挖方渠道上。第七章渠系建筑物•3、跨越河流的渡槽，槽轴线应与河道水流方向正交，槽址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段，避免选在河流转弯处。•4、少占耕地，少拆迁民房，并尽可能有较宽敞的施工场地，争取靠近建筑材料产地，以便就地取材。•5、交通方便，水电供应条件较好，有利于管理维修。第七章渠系建筑物•（三）渡槽选型•1、选型：•地形、地质条件：地形平坦、槽高不大时，一般采用梁式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的山谷地形，当两岸地质件较好，有足够的强度与稳定性时，宜建大跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩架；地形、地质条件比较复杂时，应作具体分析。第七章渠系建筑物•2、建筑材料：•建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原则，结合地形地质及施工等其它条件，采用经济合理的结构型式。•3、施工条件：•应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以加快施工速度，节省劳力。同一渠系有几个渡槽时，应尽量采用同一种结构型式。第七章渠系建筑物•（四）进出口段布置•1、平流段：•进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。渡槽进出口渠道的直线段与槽身连接，在平面布置上要避免急剧转弯，防止水流条件恶化，影响正常输水，造成冲刷现象，对于流量较大、坡度较陡的渡槽，尤其要注意这一问题。第七章渠系建筑物•2、渐变段：•渠道与渡槽的过水断面，在形状和尺寸上均不相同，为使水流平顺衔接，渡槽进出口均需设置渐变段。渐变段的形状以扭曲面形式水流条件较好，应用较多；八字墙式施工简单，小型渡槽使用较多。渐变段的长度Lj通常采用经验公式计算：•对于中小型渡槽，出口渐变段长度也可取L1≥4h1,h1为上游渠道水深；出口渐变段长度取为L2≥6h2,h2为出口渠道水深。•3、护底与护坡：•设置护底与护坡，防止冲刷。)(21BBcLj第七章渠系建筑物•（五）基础布置•渡槽基础的类型较多，根据埋置深度可分为浅基础及深基础，埋置深度小于5m时为深基础。应结合渡槽型式选定基础结构的型式，基础结构的布置尺寸须在槽墩或槽架布置的基础上确定。对于浅基础，基底面高程（或埋置深度）应根据地形、地质等条件选定。第七章渠系建筑物•冰冻地区：基底面埋入冰冻层以下不少于0.3m,以免因冰冻而降低地基承载力。•耕作区：耕作地内的基础，基顶面以上至少要留有0.5-0.8m的覆盖层，以利耕作。第七章渠系建筑物•1、软弱地基上：•基础埋置深度一般在1.5-2.0米左右，如果地基的允许承载力较低时，可采取增加埋深或加大基底面尺寸的办法以满足地基承载力的要求。当上层地基土的承载能力大于下层时，宜利用上层土作持力层，但基底面以下的持力层厚度应不小于1.0米。第七章渠系建筑物•2、坡地上的基础：•基底面应全部置于稳定坡线之下，并应削除不稳定的坡土和岩石以保证工程的安全。河槽中受到水流冲刷的基础，基顶面应埋入最大冲刷深度之下以免基底受到淘刷危及工程的安全。对于深基础，计算的入土深度应从稳定坡线、耕作层深、最大冲刷深度等处算起，以确保深基础的承载能力。最大冲刷深度的计算可参考有关书籍和资料。第七章渠系建筑物第三节桥梁•一、桥梁的类型•1、按用途分类：生产桥、拖拉机桥、低标准公路桥。•2、按结构形式和受力特点分类：梁式桥、拱桥、桁架拱桥第七章渠系建筑物•二、桥面构造•1、行车道板：渠道上桥梁净宽一般根据车辆类型、荷载及运行要求加以确定。•2、桥面铺装：桥梁需在行车道板上面铺设桥面铺装，其作用在于防止车辆轮胎或履带对行车道板的直接磨损，此外对车的集中荷载还有扩散作用。第七章渠系建筑物•3、人行道：人行道的设置根据需要而定，人行道宽0.75m或1.0m，为便于排水，人行道也设置向行车道倾斜1%的横坡。•4、栏杆：人行道外侧设栏杆，栏杆高0.8-1.2m，栏杆柱间距1.6-2.7m，柱截面常为0.15×0.15㎡。不设人行道时，桥面两侧应设安全带。第七章渠系建筑物•5、变形缝：为减小温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等影响，桥面需设置伸缩缝,缝内填塞有弹性、不透水的橡皮或沥青胶泥等，以防雨水和泥土渗入，保证车辆平稳行驶。•6、排水设施：为便利桥面排水，桥面需设1.5％-3.0%的横坡。第七章渠系建筑物•三、桥梁的荷载•（一）荷载的分类与组合•1．荷载的分类•①恒载：包括桥梁上部结构物自重及附属设备重、填土重及土压力等。•②车辆荷载及其影响力：包括车辆荷载及其产生的冲击力、制动力以及所引起的土侧压力等。•③其它荷载及外力：包括人群荷载、温度变化及混凝土收缩影响力、支座阻力、水的浮力、冰压力、漂浮物的撞击力以及施工荷载等。第七章渠系建筑物•2．荷载组合•①主要荷载组合：由桓载、车辆荷载、汽车荷载的冲击力、车辆荷载引起的土侧压力及人群荷载组成。•②附加荷载组合：①由桓载和平板挂车或履带车荷载组成（又称验算荷载组合）；②由主要荷载组合中的一种或几种荷载与可能同时作用的一种或几