弧腳矩形截面簡支梁式渡槽的制作方法

本實用新型涉及水利工程--輸水渡槽上部槽身結構，尤其是涉及一種弧腳矩形截面簡支梁式渡槽。

背景技術：

我國屬于水資源相對貧乏的國家，地表可利用的淡水分布不均衡。隨著城市規模的增大，多數大中型城市居民的生活用水得不到保障。同時，由于我國是傳統的農業國家，始建于上世紀80-90年代的水利灌溉工程出現破損，亟需改建或加固。為解決城市生活用水和農業灌溉用水，需要遠距離輸水或調水，如果輸水渠道跨越河流等低洼地帶時，需要建設渡槽將渠水輸送過河。如南水北調中線工程陶岔至魯山段總干渠布置有7座梁式渡槽，設計流量350-320m³/s，加大流量420~380m³/s，荷載巨大。為減小渡槽下部支墩對河道行洪的影響，并確保渡槽底部的凈空高度，南水北調中線工程的渡槽主要有U型渡槽結構和矩形渡槽結構兩種形式，跨度為30m或40m。

簡支梁式渡槽具有受力明確、施工方便、結構變形基本不受約束且受溫度影響較小等優點，在多個工程項目中得以廣泛應用。簡支梁式渡槽按輸水與承重結構的組合形式，又分為承重與輸水一體梁式渡槽和承重與輸水分離梁式渡槽。一體化結構既承重又承擔輸水，材料利用率高，同跨度、同荷載條件下，一體化結構上部結構工程量較后者省，但槽身作為縱向受力梁體底部受拉對抗裂防滲不利。分離式結構槽身不直接承受縱向荷載，對縱向抗裂防滲有利，但存在材料不能充分利用問題。

承重與輸水一體梁式渡槽主要有U形渡槽、矩形渡槽和箱型槽三種結構。U形斷面渡槽外觀優美、水流條件好、迎水面基本無應力集中。矩形斷面渡槽結構受力簡單，施工簡便，但矩形斷面底部角點處易出現應力集中現象，與U形斷面相比，相同跨度的矩形渡槽較U形渡槽重。箱形槽雖頂部可作為交通通道，但由于頂部封閉，不利于通風，運行期內外溫差大，并且頂部封閉對后期運行管理不利，且同跨度的箱形槽較矩形渡槽、U形渡槽重。

結合渡槽工程水力學條件，進出口明渠一般為矩形或倒梯形，考慮到水面連接，需要在進出口設置漸變段，與矩形截面渡槽相比，U形渡槽的水深較大。對于老舊工程的重建項目，渡槽兩端渠道底板的高程固定，總水頭差固定，若采用外形美觀的U形渡槽，則渡槽進出口底部高程均低于原渠道底板高程，在渡槽底部會形成泥沙淤積。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種擋水與受力一體式的弧腳矩形截面簡支梁式渡槽，該結構渡槽可以解決矩形渡槽自重大、投資較高、底部直角應力集中、外形不太美觀的缺點；還可以解決U形渡槽進出口漸變段消減過流能力、水面線不太連續的缺點。

為實現上述目的，本實用新型可采取下述技術方案：

本實用新型所述的弧腳矩形截面簡支梁式渡槽，包括由槽底和左、右豎墻組成的薄壁預應力混凝土結構的槽身，所述槽底為平面結構，所述左、右豎墻底部與槽底兩端通過圓弧段連接為一體，在所述左、右豎墻頂部向槽身內側水平延伸設置有左、右懸臂翼緣，所述左、右懸臂翼緣之間沿槽身長度方向間隔垂直設置有多根拉桿。

所述槽身的寬度大于槽身的深度，形成寬淺型渡槽。

所述槽底、左、右豎墻及左、右懸臂翼緣內間隔設置有內、外兩層支撐鋼筋；所述槽底內沿其槽身長度方向間隔設置有多根預應力鋼絞線。

分別設置在所述槽底兩端錨固所述預應力鋼絞線的錨具件包括疊放在一起且帶有錨固孔的錨固板和錨固墊板，所述預應力鋼絞線依次從錨固墊板和錨固板的錨固孔中穿出后通過夾片連為一體。

所述槽底的厚度大于左、右豎墻的厚度。

所述槽身兩端的槽底外部延伸設置有混凝土支座，所述混凝土支座內埋設有支座鋼板。

本實用新型的優點在于渡槽的幾何尺寸和形狀介于U形和矩形之間，豎墻與槽底間的底角設計為小圓弧，槽底的斷面設計為平段，這樣同時具備U形與矩形渡槽的優點，且底部平段更有利于槽身混凝土澆筑時底部排氣與預應力筋的布置。具體來說，本實用新型的有益效果體現在如下幾點：

1、本實用新型為矩形弧腳斷面渡槽槽身，與矩形渡槽相比，具有槽身自重較小、投資低的優點，并解決了矩形渡槽底部直角應力集中的問題。

2、本實用新型與U形渡槽相比，具有U形渡槽外形美觀的特點，進出口漸變段體型小，過流能力消減較小。并且弧腳矩形可設計為寬淺型，與U型相比水深較淺，可增大水頭和流速，防止渡槽底部泥沙淤積。

3、本實用新型槽身底部布置預應力鋼絞線，每根鋼絞線可按相同應力張拉，施工相對簡單和容易控制。而U形渡槽預應力鋼絞線沿底部圓弧布置，最底部的鋼絞線預應力最大，沿圓弧向上遞減。遞減數據確定相對困難，并且施工時需要反復張拉才能與設計值相符。

附圖說明

圖1是本實用新型的俯視結構示意圖。

圖2是圖1的A-A向視圖。

圖3是圖1的B-B向視圖。

圖4是圖1中混凝土澆注前的C-C向視圖。

圖5是圖1中的P部放大圖。

具體實施方式

如圖1-5所示，本實用新型所述的弧腳矩形截面簡支梁式渡槽，包括由槽底1和左豎墻2、右豎墻3組成的薄壁預應力混凝土結構的槽身，槽底1為平面結構，左豎墻2和右豎墻3的底部與槽底1兩端通過圓弧段連接為一體，使渡槽垂直水流方向的斷面幾何尺寸形成底部圓弧倒角的矩形結構；實際施工時，渡槽的寬高比需要綜合考慮渡槽尺寸、流速、跨度等參數，經過結構受力優化分析來確定，一般情況下，槽身的寬度要大于槽身的深度，形成寬淺型結構，這樣既可以將有效水頭增大，增加流速，又可以在同等輸水量的情況下減小斷面尺寸，縮減渡槽自重，減小投資。在左豎墻2和右豎墻3的頂部向槽身內側水平延伸設置有左懸臂翼緣4和右懸臂翼緣5，兼做人行走道，左懸臂翼緣4和右懸臂翼緣5之間沿槽身長度方向間隔垂直設置有多根拉桿6。

由于本實用新型的弧腳矩形截面簡支梁式渡槽為擋水與受力一體式渡槽，在自重和輸水狀態下，渡槽頂部受壓應力，底部受拉應力。為確保渡槽槽身不因拉應力產生裂縫，渡槽的槽底1、左豎墻2和右豎墻3以及及左懸臂翼緣4和右懸臂翼緣5內間隔設置有內、外兩層支撐鋼筋7；在槽底1內沿其槽身長度方向間隔設置有多根預應力鋼絞線8，實際施工時，鋼絞線8可以設置在兩層支撐鋼筋之間（如圖4所示），也可以設置在兩層支撐鋼筋上面（如圖3所示），這樣在最大荷載組合作用下，可保證渡槽內壁不出現拉應力。為便于預應力鋼絞線8的布置，渡槽的槽底1的厚度可略大于左豎墻2和右豎墻3的厚度。

分別設置在槽底兩端錨固預應力鋼絞線8的錨具件包括疊放在一起且帶有錨固孔的錨固板9和錨固墊板10，預應力鋼絞線8依次從錨固墊板10和錨固板9的錨固孔中穿出后通過夾片11連為一體，將預應力鋼絞線8張拉到滿足設計要求后，將錨具件用二期混凝土封堵即可，如圖5所示。

本實用新型的槽身兩端的槽底外部延伸設置有混凝土支座12，混凝土支座12內埋設有支座鋼板13。