弧脚矩形截面简支梁式渡槽的制作方法

本实用新型涉及水利工程--输水渡槽上部槽身结构，尤其是涉及一种弧脚矩形截面简支梁式渡槽。

背景技术：

我国属于水资源相对贫乏的国家，地表可利用的淡水分布不均衡。随着城市规模的增大，多数大中型城市居民的生活用水得不到保障。同时，由于我国是传统的农业国家，始建于上世纪80-90年代的水利灌溉工程出现破损，亟需改建或加固。为解决城市生活用水和农业灌溉用水，需要远距离输水或调水，如果输水渠道跨越河流等低洼地带时，需要建设渡槽将渠水输送过河。如南水北调中线工程陶岔至鲁山段总干渠布置有7座梁式渡槽，设计流量350-320m³/s，加大流量420~380m³/s，荷载巨大。为减小渡槽下部支墩对河道行洪的影响，并确保渡槽底部的净空高度，南水北调中线工程的渡槽主要有U型渡槽结构和矩形渡槽结构两种形式，跨度为30m或40m。

简支梁式渡槽具有受力明确、施工方便、结构变形基本不受约束且受温度影响较小等优点，在多个工程项目中得以广泛应用。简支梁式渡槽按输水与承重结构的组合形式，又分为承重与输水一体梁式渡槽和承重与输水分离梁式渡槽。一体化结构既承重又承担输水，材料利用率高，同跨度、同荷载条件下，一体化结构上部结构工程量较后者省，但槽身作为纵向受力梁体底部受拉对抗裂防渗不利。分离式结构槽身不直接承受纵向荷载，对纵向抗裂防渗有利，但存在材料不能充分利用问题。

承重与输水一体梁式渡槽主要有U形渡槽、矩形渡槽和箱型槽三种结构。U形断面渡槽外观优美、水流条件好、迎水面基本无应力集中。矩形断面渡槽结构受力简单，施工简便，但矩形断面底部角点处易出现应力集中现象，与U形断面相比，相同跨度的矩形渡槽较U形渡槽重。箱形槽虽顶部可作为交通通道，但由于顶部封闭，不利于通风，运行期内外温差大，并且顶部封闭对后期运行管理不利，且同跨度的箱形槽较矩形渡槽、U形渡槽重。

结合渡槽工程水力学条件，进出口明渠一般为矩形或倒梯形，考虑到水面连接，需要在进出口设置渐变段，与矩形截面渡槽相比，U形渡槽的水深较大。对于老旧工程的重建项目，渡槽两端渠道底板的高程固定，总水头差固定，若采用外形美观的U形渡槽，则渡槽进出口底部高程均低于原渠道底板高程，在渡槽底部会形成泥沙淤积。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种挡水与受力一体式的弧脚矩形截面简支梁式渡槽，该结构渡槽可以解决矩形渡槽自重大、投资较高、底部直角应力集中、外形不太美观的缺点；还可以解决U形渡槽进出口渐变段消减过流能力、水面线不太连续的缺点。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型所述的弧脚矩形截面简支梁式渡槽，包括由槽底和左、右竖墙组成的薄壁预应力混凝土结构的槽身，所述槽底为平面结构，所述左、右竖墙底部与槽底两端通过圆弧段连接为一体，在所述左、右竖墙顶部向槽身内侧水平延伸设置有左、右悬臂翼缘，所述左、右悬臂翼缘之间沿槽身长度方向间隔垂直设置有多根拉杆。

所述槽身的宽度大于槽身的深度，形成宽浅型渡槽。

所述槽底、左、右竖墙及左、右悬臂翼缘内间隔设置有内、外两层支撑钢筋；所述槽底内沿其槽身长度方向间隔设置有多根预应力钢绞线。

分别设置在所述槽底两端锚固所述预应力钢绞线的锚具件包括叠放在一起且带有锚固孔的锚固板和锚固垫板，所述预应力钢绞线依次从锚固垫板和锚固板的锚固孔中穿出后通过夹片连为一体。

所述槽底的厚度大于左、右竖墙的厚度。

所述槽身两端的槽底外部延伸设置有混凝土支座，所述混凝土支座内埋设有支座钢板。

本实用新型的优点在于渡槽的几何尺寸和形状介于U形和矩形之间，竖墙与槽底间的底角设计为小圆弧，槽底的断面设计为平段，这样同时具备U形与矩形渡槽的优点，且底部平段更有利于槽身混凝土浇筑时底部排气与预应力筋的布置。具体来说，本实用新型的有益效果体现在如下几点：

1、本实用新型为矩形弧脚断面渡槽槽身，与矩形渡槽相比，具有槽身自重较小、投资低的优点，并解决了矩形渡槽底部直角应力集中的问题。

2、本实用新型与U形渡槽相比，具有U形渡槽外形美观的特点，进出口渐变段体型小，过流能力消减较小。并且弧脚矩形可设计为宽浅型，与U型相比水深较浅，可增大水头和流速，防止渡槽底部泥沙淤积。

3、本实用新型槽身底部布置预应力钢绞线，每根钢绞线可按相同应力张拉，施工相对简单和容易控制。而U形渡槽预应力钢绞线沿底部圆弧布置，最底部的钢绞线预应力最大，沿圆弧向上递减。递减数据确定相对困难，并且施工时需要反复张拉才能与设计值相符。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图。

图2是图1的A-A向视图。

图3是图1的B-B向视图。

图4是图1中混凝土浇注前的C-C向视图。

图5是图1中的P部放大图。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型所述的弧脚矩形截面简支梁式渡槽，包括由槽底1和左竖墙2、右竖墙3组成的薄壁预应力混凝土结构的槽身，槽底1为平面结构，左竖墙2和右竖墙3的底部与槽底1两端通过圆弧段连接为一体，使渡槽垂直水流方向的断面几何尺寸形成底部圆弧倒角的矩形结构；实际施工时，渡槽的宽高比需要综合考虑渡槽尺寸、流速、跨度等参数，经过结构受力优化分析来确定，一般情况下，槽身的宽度要大于槽身的深度，形成宽浅型结构，这样既可以将有效水头增大，增加流速，又可以在同等输水量的情况下减小断面尺寸，缩减渡槽自重，减小投资。在左竖墙2和右竖墙3的顶部向槽身内侧水平延伸设置有左悬臂翼缘4和右悬臂翼缘5，兼做人行走道，左悬臂翼缘4和右悬臂翼缘5之间沿槽身长度方向间隔垂直设置有多根拉杆6。

由于本实用新型的弧脚矩形截面简支梁式渡槽为挡水与受力一体式渡槽，在自重和输水状态下，渡槽顶部受压应力，底部受拉应力。为确保渡槽槽身不因拉应力产生裂缝，渡槽的槽底1、左竖墙2和右竖墙3以及及左悬臂翼缘4和右悬臂翼缘5内间隔设置有内、外两层支撑钢筋7；在槽底1内沿其槽身长度方向间隔设置有多根预应力钢绞线8，实际施工时，钢绞线8可以设置在两层支撑钢筋之间（如图4所示），也可以设置在两层支撑钢筋上面（如图3所示），这样在最大荷载组合作用下，可保证渡槽内壁不出现拉应力。为便于预应力钢绞线8的布置，渡槽的槽底1的厚度可略大于左竖墙2和右竖墙3的厚度。

分别设置在槽底两端锚固预应力钢绞线8的锚具件包括叠放在一起且带有锚固孔的锚固板9和锚固垫板10，预应力钢绞线8依次从锚固垫板10和锚固板9的锚固孔中穿出后通过夹片11连为一体，将预应力钢绞线8张拉到满足设计要求后，将锚具件用二期混凝土封堵即可，如图5所示。

本实用新型的槽身两端的槽底外部延伸设置有混凝土支座12，混凝土支座12内埋设有支座钢板13。