雙豐鎮西林塘壩泄洪洞洞身結構設計

王 穎，雷佳穎

(哈爾濱市阿城區給排水管理辦公室，哈爾濱 150300)

雙豐鎮西林塘壩泄洪洞洞身結構設計

王 穎，雷佳穎

(哈爾濱市阿城區給排水管理辦公室，哈爾濱 150300)

闡述了哈爾濱阿城區雙豐灌區西林塘壩泄洪洞洞身結構設計方法，分析了洞身高度、寬度，底板厚度、進行洞身縱向結構設計，包括荷載設計、截面配筋、抗裂驗算和抗裂驗算等。

泄洪洞;結構設計;荷載;內力;強度;配筋

1 基本情況

雙豐灌區位于哈爾濱阿城區南部，阿什河左岸。西林塘壩位于雙豐鎮宮家屯。塘壩工程主要由土壩、泄洪洞兩部分組成，采用10 a一遇洪水標準設計，20 a一遇洪水標準校核。流域面積0.7 km2，設計總庫容1.85萬m3，興利庫容1.6萬m3，死庫容2 730 m3，可滿足266.7 hm2耕地的需水量。

2 結構設計

2.1 設計資料

單孔箱涵，內凈跨1 m，高1 m，填埋式構筑，頂部填土2 m，回填土密度17.66 kN/m3，內摩擦角20°，地基土為砂質黏土，地面設計荷載汽-10 t(單車行駛)。

2.2 初擬箱涵斷面尺寸

頂板、側墻厚度均為30 cm，底板30 cm。

2.3 荷載計算

2.3.1 垂直土壓力

1)由地基土性質取γsa=0.2，平基敷管a0=1.0，則γsa·a0=0.2，H/D=1.5 m，查《涵洞》圖4-7得Ch=2.1。

經計算GB為94.94 kN。

2)垂直土壓力強度計算公式為：

經計算，qB=59.34 kN/m。

2.3.2 側向土壓力

作用于箱涵頂板厚度中心線處側向土壓力強度計算公式為：

經計算，q1為22.08 kN·m。

作用于箱涵底板厚度中心線處側向土壓力強度計算公式為：

經計算，q2為32.04 kN·m。

2.3.3 汽車荷載產生的垂直壓力計算

汽-10 t加重車重力為150 kN，后輪輪壓P=50 kN;著地寬度d=0.5 m;著地長度c=0.2 m;輪距1.8 m。

經計算q'B為6.65 kN·m。

2.3.4 頂板自重計算

2.3.5 側墻自重計算

作用于箱涵頂上的總均布荷載計算公式為：

2.3.6 作用于箱涵底部的地基反力計算

2.4 內力計算

內力計算見圖1，圖2。單孔箱涵，屬于結點無線位移結構，采用查表法計算。

圖1 內力計算簡圖

圖2 內力圖

2.4.1 各結點桿端彎矩的計算

剛性比K=h/l=1.3/1.3=1。各結點桿端彎矩計算簡圖見圖 3、圖 4、圖 5。

圖3 結點桿端彎矩計算簡圖

圖4 計算簡圖

圖5 計算簡圖

合計MB=MA=-6.78、MD=MC=-8.44

2.4.2 桿端剪力及各截面剪力計算

AB桿端：

AB桿各截面QX=QAB-q3x

DC桿端：

DC桿各截面QX=QDC-q4x

CA桿端：

2.4.3 桿件各截面彎矩計算

AB桿：

DC桿：

CA桿：

立墻外側受拉，為最小負彎矩。

2.5 強度計算

2.5.1 正截面配筋計算

2.5.1.1 頂板

跨中最大彎矩M=8.75 k N·m，h0=30-3=27 cm

選用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.5.1.2 底板

跨中最大彎矩M=11.02 kN·m，h0=30-3=27 cm

選用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.5.1.3 側墻

側墻端彎矩M=8.44 kN·m，h0=30-3=27 cm

屬于大偏心受壓構件，按受彎構件計算

ξ=1-0.544滿足要求

選用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.6 抗裂度驗算

查《涵洞》表5-6得抗裂安全系數Kf=1.05，查表5-2得混凝土抗裂設計強度Rf=1.75 N/mm2。箱涵以底板跨中彎矩最大M=11.02 kN·m，對此截面進行抗裂計算。跨中截面內側配受力筋5φ12@20，Ag=565 mm2;外側配構造筋5φ10@20，Ag'=393 mm2。

受壓區高度計算

折算斷面慣性矩計算公式為：

受拉區塑性影響系數γ=1.55(1.1-0.1h)=1.66

KM=1.05×9.75=11.57 kN·m ＜45.01 kN·m，滿足抗裂要求。

結構設計的目的是使結構能滿足各種預定功能要求，需要保證建筑物安全適用，又要做到經濟合理。結構的可靠性和經濟性常常是相互矛盾的，科學的設計方法就是在兩者之間選擇一種最佳的方案，使設計結構既經濟合理，又有足夠的可靠度，保證建筑物的安全運行。

［1］浙江水利水電專科學校，東北水利水電專科學校.水利學［M］.北京：水利電力出版社，1991.

［2］河北水利專科學校，黑龍江水利專科學校.水工建筑物［M］.北京：水利電力出版社，1993.

［3］華東水利學院，大連工學院，陜西機械學校，清華大學.水工鋼筋混凝土結構學［M］.北京：水利電力出版社，1987.

TV31

B

1007-7596(2011)06-0091-03

2011-03-03;

2011-10-17

王穎(1981-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師;雷佳穎(1975-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師。