水文測流纜道塔架基礎(chǔ)、地錨承載力設(shè)計實例分析

摘 要：水文測流鉛魚纜道是我國水文站主要測流設(shè)施。文章通過五營水文站水文電動纜道設(shè)計實例分析，重新計算了新選取的塔架基礎(chǔ)、地錨的承載力的各項要求，新選取的塔架基礎(chǔ)、地錨有效地提高了五營站水文測流鉛魚纜道的測洪能力。改變了原有手搖纜道測洪能力低、測驗設(shè)備陳舊的原始測流方式。經(jīng)過科學(xué)計算，保證了設(shè)備、人員在水文流量測量工程中的安全，極大地提高了五營站水文測驗的精度和測洪能力要求。

關(guān)鍵詞：五營站；水文測流鉛魚纜道；塔架基礎(chǔ)；地錨；承載力分析

前言

水文測流纜道是我國水文測站進(jìn)行測流、取沙的一項重要技術(shù)設(shè)備，主要是由主索、循環(huán)索、支架、地錨等設(shè)施設(shè)備組成。建設(shè)過程要做到準(zhǔn)確可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便實用。為達(dá)到各項要求，就要做到設(shè)計有科學(xué)根據(jù)、安全系數(shù)選用合理、用材適當(dāng)?shù)确矫妗Ｎ恼轮饕ㄟ^五營水文站建設(shè)水文測流鉛魚纜道的實例對選用的塔架基礎(chǔ)和地錨進(jìn)行科學(xué)的計算，保證所選取的塔架基礎(chǔ)、地錨能夠保證滿足水文測流鉛魚纜道測驗的要求。改變原有比較原始的手搖纜道測流現(xiàn)狀。通過計算分析水文測流鉛魚纜道在五營站的可行性，并利用實際計算結(jié)果對五營水文站進(jìn)行改造升級。將分析結(jié)果利用到實際工作中。

1 五營水文測站概況

五營水文站于1955年5月設(shè)立，站級為基本流量站，位于伊春市五營區(qū)北四公里處，地理坐標(biāo)為東經(jīng)129°15′，北緯48°08′，集水面積4160km2，河長492km，距離河口346km，流域平均坡降3.14‰，河底平均坡降1.75‰，流域地勢北高南低，河流總的走向由東北流向西南。五營水文站系湯旺河水系上游控制站，為該流域防汛，水資源開發(fā)利用測取各項水文資料，對伊春林區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用。

2 五營站水文測流纜道改進(jìn)設(shè)計實例分析

2.1 五營站水文測流纜道現(xiàn)狀

五營水文站手搖纜車建于1980年，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為二十年一遇洪水。手搖纜車為該站主要測驗設(shè)備，已經(jīng)運行了20多年，近年來由于運行維護(hù)經(jīng)費短缺，其主要部件破損嚴(yán)重。原有手搖纜道測量測驗最高水位為288.75m、可測最大流量1610m3/s、可測最大流速3.0m/s。如遇再高洪水只能放棄使用手搖纜道，給實際流量測驗工作帶來很大的困難。

2.2直氣壯改進(jìn)設(shè)計分析

2.2.1 設(shè)計依據(jù)及要求

為整體提高五營站水文測流鉛魚纜道的實用性。改進(jìn)水文測流鉛魚纜道的流量測驗?zāi)芰ΑＮ鍫I站改進(jìn)后水文測流鉛魚纜道的測量標(biāo)準(zhǔn)要達(dá)到到五十年一遇洪水，流量測驗設(shè)計水位：289.76m、設(shè)計流量：2260m3/s、設(shè)計流速：5.0m/s、纜道承受設(shè)計風(fēng)力：12.0m/s、水文測流鉛魚纜道主跨：297.0m、塔架基礎(chǔ)安全系數(shù)不小于3、地錨安全系數(shù)不小于3。

2.2.2 塔架基礎(chǔ)驗算

（1）塔架采用整體式基礎(chǔ)

a.基本數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)幾何尺寸：a=2.0m；b=2.0m；ht=2.5m

安全系數(shù)：抗傾復(fù)時取2.5

砼計算容重：無水浮力影響時取2200kg/m3

土壤容重：無水浮力影響時取1800kg/m3

抗剪角β1取37°

土壤許可耐壓力[P]=3.5kg/cm2。

砼與濕砂的摩擦系數(shù)f取0.45。

垂直荷載Q=3746kg

基礎(chǔ)自重G=2×2×2.5×2200=22000kg

架高h(yuǎn)=11.50m

b.基礎(chǔ)復(fù)核驗算

X=317.51kg X1=735.02kg Z=131.23kg Z1=735.02kg PB=96.03kg

（2）基礎(chǔ)穩(wěn)定條件按下式計算

其中：RX=X+X1=1052.53 RZ=Z+P？棕=131.23

R=■=1060.82

M=rtg245°+■=1800×tg245°+■=1800×4.023=7241.4kg

（3）被動土壓力

E2=■mbh2t=■×7241.4×2×2.52=45258.75kg

（4）基礎(chǔ)底面反作用力

Y=■

=■

=24552.58kg

（5）基礎(chǔ)底面反作用力的偏心距

e=■-■■=■-■■=0.88

（6）側(cè)面被動土壓力X，X2分界面深度

Q2=■+■

=■+■= 0.63

所以：Q=■=0.79

（7）驗算

KRh=2.5×1060.82×11.50=30498.575

=■（1-2×0.793）+24552.58（0.88+0.45×2.5）+45258.75×0.45×1

=980.61+49227.92+20366.44

=70574.97

（8）計算結(jié)果

30498.575≤70574.97 合格

2.2.3 主索錨碇設(shè)計

（1）設(shè)計數(shù)據(jù)

錨碇幾何尺寸：a=1.5m b=1.5m h=2.0m

錨體自重：G=1.5×1.5×2.0×2200=9900kg

主索加載拉力：H=4360.42kg

土壤容重：取1800kg/m3

混凝土浮容重：2200kg/m3

（2）錨錠的判定計算

T1=■[G0+G（E1+2E3+E2）f]

T2=■（E2+2E3f-E1+G0f）

a.主動土壓力

E1=■（h■■-h■■）？酌tg245°-■=■（22-02）×1800×0.249=1344.6kg

b.被動土壓力

E2=■（h■■-h■■）？酌tg245°+■=■（22-02）×1800×4=21600kg

c.兩側(cè)主動土壓力

E3=■？酌b（h■■-h■■）tg245°-■=■×1800×2×（22-02）×0.249=1792.8kg

d.驗算

T1=■[G0+G（E1+2E3+E2）f]

=■[0+9900（1344.6+2×1792.8+21600）×0.45]

=70915224.6

T2=■（E2+2E3f-E1+G0f）

=■（21600+2×1792.8×0.45-1344.6+0×0.45）=17495.14

70915224.6>17495.14

因為T1>T2時，所以塊錨的水平方向起決定性作用。

e.錨錠安全系數(shù)

KH=E2+2E3f-E1+PX

式中：H=Tcos？茁=4360.42×0.80=3488.34

KH=E2+2E3f-E1+PX

K=■=■=6.04

符合安全穩(wěn)定條件

f.錨桿直徑

取3.2cm

2.2.4 水文測流鉛魚纜道改進(jìn)后產(chǎn)生的效益

五營站水文測流鉛魚纜道升級改造后提高了水文測驗質(zhì)量，將五營水文站測洪能力提高到五十年一遇洪水位，解決了設(shè)施設(shè)備陳舊、老化存在的隱患。確保快速測取洪峰流量，為防汛搶險及時提供決策依據(jù)，詳見表1。

表1 五營站新舊鉛魚纜道功能對比表

3 結(jié)束語

水文測流纜道的建設(shè)，將有效地改變水文測報設(shè)施陳舊落后、監(jiān)測水平低的現(xiàn)狀。加快了水文測站現(xiàn)代化建設(shè)步伐，提高了水文測驗質(zhì)量，提高水文站的測洪能力，減輕了水文職工工作強(qiáng)度，提高了工作效率，確保了水文職工人身安全。文章通過實例計算過程介紹了水文測流纜道的設(shè)計要求和計算公式。為今后工作提供了方便途徑。文章僅簡單地介紹了水文測流纜道塔架基礎(chǔ)、地錨的計算過程。水文測流鉛魚纜道其它部分的計算過程還有待提高。

參考文獻(xiàn)

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[3]水利水電技術(shù)水文副刊編寫委員會.水利水電技術(shù)（水文副刊）[M].北京：中國工業(yè)出版社，1965，4.

[4]鄧先俊.陸地水文學(xué)[M].水利電力出版社，1984，2.

作者簡介：白寧（1981-），男，黑龍江伊春人，工程師，主要從事水文測驗和資料分析工作。

劉丙賀（1982-），男，黑龍江伊春人，工程師，從事水文預(yù)報和水文測驗工作。