毕设基本摘要
研究背景及意义
渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物，是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一，除用于输送渠水进行农田灌溉、城镇生活用水、工业用水、跨流域水等外，还可供排洪和导流只用。
20世纪90年代以来，随着计算技术的迅猛发展，利用电子计算机及先进设计理论进行了各种流量、各种跨度渡槽结构型式的研究，以及结构型式优选的研究，使得渡槽设计更趋先进合理。各种新材料、新技术也不断应用于渡槽工程。
我国幅员辽阔，但水资源十分短缺，且由于地形和气候的影响，水资源在时空上分布不均匀，有一半的国土处于缺水或严重缺水状态。无论是资源性缺水还是工程性缺水，工程手段作为优化配置的方法之一，主要就是在水源处修建取水工程，然后通过输水工程把水送到不同的用户，如南水北调工程、引滦入津、引滦入唐、引黄济青、引黄入晋和东北的北水南调工程等等都是如此。渡槽便是其中一种重要渠系建筑物。
本次毕业设计为黄家沟输水渡槽的初步设计。目的在于培养我们了解并初步掌握水利工程的设计内容、方法和步骤，通过设计，能够较熟练地运用和巩固有关专业课、专业基础课及基础课所学的理论知识，并锻炼运用所学理论去解决实际水利工程问题的能力，并提升编写设计说明书、进行各种计算和绘制水利工程图的能力。
国内外关于渡槽设计课题的研究现状和发展趋势
世界上最早的渡槽诞生于中东和西亚地区。公元前 29 世纪前后,埃及在尼罗河上建考赛施干砌石坝,坝高15 m,坝长450m,是文献记载最早的坝,并建渠道和渡槽,向孟菲斯城供水。
公元前 700 余年,亚美尼亚已有渡槽。公元前 703 年,亚述国王西拿基立(Sennacherib)下令建一条 483 km 长的渡槽引水到国都尼尼微。渡槽建在石墙上 ,跨越泽温的山谷。石墙宽 21 m ,高9 m ,共用了200 多万块石头。渡槽下有5个小桥拱,让溪水流过。
渡槽在我国已有悠久的历史。古代,人们凿木为槽用以引水,即为最古老的渡槽。据 《水经 •渭水注》:长安城故渠“上承泬水于章门西,飞渠引水入城 ,东为仓池,池在未央宫西。”“飞渠” 即为渡槽,建于西汉,距今约 2000 年。或说公元前 246 年兴建的郑国渠“绝”诸水即利用了渡槽。这说明渡槽在中国已有2000 年以上的历史。我国古代比较著名的渡槽有:古代陕西关中地区大型引泾灌区 — 郑国渠 ,是中国古代最宏大的水利工程之一。公元前 246 年(秦始皇元年)由韩国水工郑国主持兴建,约十年后完工。它位于泾水和渭水的交会处,干渠西起泾阳,引泾水向东,下游入洛水,全长 150 余 km ,其间横穿了好几道天然河流,可能使用了“渡槽”技术。郑国渠的建成,使关中干旱平原成为沃野良田 ,粮食产量大增,直接支持了秦国统一六国的战争。
我国从20世纪50年代开始建造渡槽,目前国内已建的各类渡槽有很多。其中单槽过流量最大的为 1999 年新建的新疆乌伦古河渡槽,设计流量 120m3/ s ,为预应力混凝土矩形槽。单跨跨度最大的为广西玉林县万龙渡槽,拱跨长126 m。2002 年完成的广东东江——深圳供水改造工程在旗岭、樟洋、金湖的 3 座渡槽上采用了现浇预应力混凝土 U 型薄壳槽身,为国内首创。
根据目前我国渡槽的发展状况，渡槽在横断面上,以 U型和矩形槽应用较为广泛,特别是随着施工方法的改进,如采用预制吊装的渡槽,越来越广泛的采用各种更轻、更强、更巧、更薄的结构,即槽身趋向采用U型、半椭圆型、环型、抛物线形等薄壳结构或薄壁肋箱等。
在支承型式上,除梁式渡槽和拱式渡槽外,又发展了一种拱梁组合式,拱梁式渡槽是从20世纪90年代逐步发展起来的,是在折线拱和桁架梁渡槽的基础上,经过研究改进发展起来的一种新型渡槽结构形式。它具有结构轻巧,受力状态良好,外形美观,便于施工,安全可靠,经济适用等特点。如湖南岳阳地区的凉清渡槽,槽身全长75. 2 m ,由一跨50. 4 m 的拱梁组合式结构与两端各一跨12. 4 m 的简支结构组成。1990年建成后投入使用,运行状况良好。
在材料使用上,在使用一般钢筋混凝土的基础上,趋于使用钢丝网水泥、高标号预应力混凝土,钢材采用高强钢丝、低合金钢等。采用这种材料后一是降低混凝土槽身的壁厚,能使混凝土的壁厚由过去的几十厘米减为十几厘米;其次由于渡槽槽身构件采用预应力工艺处理后,使渡槽在结构上发生了质的变化,抗裂性、抗震性和刚度大大提高,克服了钢筋混凝土过早出现裂缝的弱点,充分发挥了高强钢材的潜力,渡槽的断面和变形也相对减少,而跨度却可显著地增大。
从施工方法角度出发,渡槽越来越趋于装配式,由于灌溉及用水事业的发展和地形的需要,大流量、大跨度的装配式渡槽逐年增多,并且这些大跨度、大流量的渡槽结构多采用预应力结构和拱架支承。小型壳槽则较多采用钢丝网水泥结构以有利于农村小型工地的运输和装配。
从施工工艺方面,预应力施工工艺逐渐广泛地被采用,槽身的张拉,小型壳槽则采用先张法,即在预制厂内固定的台座上成批张拉高强钢丝或钢绞线,大型槽身则采用后张法施工,以构件本身为台座。在采用装配式渡槽方面,由于吊装技术和设备的改进,构件的单元重量也逐渐增大,以适应大断面、大跨度结构的需要。如湖北省1973年修建的排子河装配式渡槽,采用钢桁架梁垂直吊升巨型的槽身构件,起重量达200 t ,提升高度达50多m。
目前,渡槽发展研究的总趋势是,适应各种流量、各种跨度特别是大跨度渡槽结构型式的研究;应用先进理论和先进手段进行结构型式优化设计;材料及施工技术的改进等。如斜拉式及悬吊式这类跨越能力最大的渡槽型式的研究;过水与承重相结合的合理结构型式的研究;利用电子计算技术及先进设计理论优选结构型式的研究;早强快干混凝土和钢纤维混凝土等材料以及新型止水材料的研制应用;构件预制工厂化及大型机械吊装等,有的已在逐步开展，有的在探索中,但是可以预见,渡槽工程在结构型式、设计理论、建筑材料以及施工技术等方面,将有一个新的发展。
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