渠系建筑物论文

渠系建筑物浅析
09级水工（1）班丁志学090292122
摘要：渡槽及倒虹吸管浅析
关键字：组成、作用、水力计算及施工方案
正文：为了安全合理地输配水量以满足农田海溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在渠道(渠系)上修建的水工建筑物，统称渠系建筑物。

一、渠系建筑物按其作用可分为：
(1)渠道。

是指为农田灌溉、水力发电、工业及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。

一个灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、支、斗、农四级，构成渠道系统，简称渠系。

(2)调节及配水建筑物。

用以调节水位和分配流量，如：节制闸、分水闸等。

(3)交叉建筑物。

渠道与山谷、河流、道路、山岭等相交时所修建的建筑物，如：泼槽、例虹吸管、涵洞等。

(4)落差建筑物。

在渠道落差集中处修建的建筑物，如：跌水、陡坡等。

(5)泄水建筑物。

为保护渠道及建筑物安全或进行维修，用以放空渠水的建筑物，如：泄水闸、虹吸泄洪道等。

(6)冲沙和沉沙建筑物。

为防止相减少渠道淤积，在渠首或渠系中设置的冲沙和沉沙设施，如；冲沙闸、沉沙池等。

(7)量水建筑物。

用以计量输配水量的设施，如：量水堰、量水管嘴等。

渠系中的建筑物，一般规模不大，但数量多，总的工程量和造价在整个工程中所占比重较大。

为此，应尽量简化结构．改进设计和施工，以节约原材料和劳力、降低工程造价。

以下仅就渡槽、倒虹吸管简作分析。

二、渡槽
1、渡槽：是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等障碍的架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。

2、渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。

3、组成：由输水的槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。

4、类型：
（1）按施工方法分，渡槽可分为现浇整体式、预制装配式及预应力等；
（2）按建筑材料分类，则有木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等；
（3）按槽身结构形式分有矩形、U形、梯形、椭圆形及圆管形槽等；
（4）按支承结构的形式分为梁式、拱式、桁架式、组合式、悬吊式或斜拉式。

目前常用的渡槽形式，按支承结构分有梁式和拱式，按槽身断面形式分为矩形和U形。

5、渡槽总体布置工作包括：槽址位置的选择，槽身支承结构的选择，基础及进出口的布置。

6、渡槽水力计算任务是合理确定槽底纵坡、槽身断面尺寸、计算水头损失，根据水面衔接计算确定渡槽进出口高程。

一般先按通过最大流量Q拟定适宜的槽身纵坡和槽身净宽B、净高h，后根据通过设计流量计算水流通过渡槽的总水头损失值，如Z等于规划规定的允许水头损失，则可确定最后纵坡、B、h值，进而定出有关高程和渐变段长等。

纵坡i 加大，则有利于缩小槽身断面，减少工程量，但过大的纵坡，会加大沿程水头损失，降低渠水位的控制高程，还可能使上、下游渠道受到冲刷
7、梁式渡槽由槽身、槽墩（排架）
及基础等三部分组成。

槽身既起输水作
用、又起纵向梁作用。

分类：简支梁式、
双悬臂梁式和单悬梁式三种主要形式。

简支梁式优点是结构简单，施工吊装
方便，槽身伸缩缝的止水结构简单可靠。

缺点是跨中弯矩值较大，底板受拉，对抗
裂防渗不利。

梁式渡槽槽身结构计算要点：
按满槽水情况进行，弯矩及剪力求出
后，对于矩形渡槽，可将侧墙作为纵梁考
虑，按受弯构件计算其纵向正应力和剪应力，并进行配筋和抗裂。

拱式渡槽由墩台、主拱圈、拱上结构三部分组成。

其中主拱圈分为板拱、肋拱、双曲拱等。

主拱圈结构基本尺寸包括：跨度、矢高、拱宽、拱脚高程。

三、倒虹吸管
倒虹吸管是在渠道同道路、河渠或谷地相交时，修建的压力输水建筑物。

它与渡槽相比，具有造价低且施工方便优点，不过它的水头损失较大，而且运行管理不如渡槽方便。

它应用于修建渡槽困难，或需要高填方建渠道的场合；在渠道水位与所跨的河流或路面高程接近时，也常用倒虹吸管。

1、倒虹管由进口、管身、出口三部分组成。

分为斜管式和竖井式。

(1)进口段。

进口段包括：渐变段、闸门、拦污栅，有的工程还设有沉沙池。

进口段要与渠道平顺衔接，以减少水头损失。

渐变段可以做成扭曲面或八字墙等形式(参见“水闸”一章)，长度为3—4倍渠道设计水深。

闸门用于管内清淤和检修。

不设闸门的小型倒虹吸管，可在进口侧墙上预留检修门槽，需用时临时插板挡水。

拦污栅用于拦污和防止人畜落入渠内被吸进倒虹吸管。

在多泥沙河流上，为防止渠道水流携带的粗颗粒泥沙进入倒虹吸管，可在闸门与拦污册前设置沉沙池。

对含沙量较小的渠道．可在停水期间进行人工清淤，对含沙量大的渠道，可在沉沙池末端的侧面设冲沙闸，利用水力冲淤。

沉沙池底板反侧墙可用浆砌石或混凝上建造。

(2)出口段。

出口段的布置形式与进口段基本相同。

单管可不设闸门；若为宏管，可在出口段侧墙上顶留检修门槽。

出口渐变段比进口渐变段稍长。

由于倒虹吸管的作用水头一般都很小，管内流速仅在2.0m／s左右，因而渐变段的主要作用在于调整出口水流的流速分布，使水流均匀平顺地植入下游渠道。

(3)管身。

管身断面可为圆形或矩形。

圆形管因水力条件和受力条件较好．大、中型工程多采用这种形式。

矩形管仅用于水头较低的中、小型工程。

根据流量大小和运用要求，倒虹吸管可以设汁成单管、双管或多管。

管身与地基的连接形式及管身的伸缩缝和止水构造等与土坝坝下埋设的涵管基本相同。

在管路变坡或转弯处应设置镇墩。

为防止管内淤沙和为放空管内积水，应在管段上或镇墩内设冲沙放水孔(可兼作进入孔)，其底部高程一船与河道枯水位齐平。

管路常埋入地下或在管身上填土。

当管路通过冰冻地区，管顶应在冰冻层以下，穿过河床时，应置于冲刷线以下。

管路所用材料可根据水头、管径及材料供应情况选定，常用浆砌石、混凝土、钢筋混凝土及顶应力钢筋混凝土等，其中，后两种应用较广。

2、倒虹管水力计算
倒虹管水力计算：（1）已知通过流量和允许水头损失值，确定管的断面形式和尺寸；（2）已知管的断面尺寸和允许水头损失值，校核过水流量；（3）已知过水流量和拟定管内流速，校核水头损失值是否在规划允许值范围内。

gZ Q 2μω=
Q ——通过虹吸管的流量，m 3／s ；
ω——倒虹吸管的断面面积，m 2
z ——上、下游水位差．m ；
μ——计入局部损失和沿程库阻损失的流量系数
g ——重力加速度，m ／s 2。

3、倒虹吸管的施工
（一）施工
（1）用全站仪放出轴线及开挖线，人工配合机械进行开挖，至设计高程后，基底夯实，然后分层铺设砂垫层。

（2）基础砼浇筑及管节安装同圆管涵。

（3）管节缝处理：管接缝安装完毕：进行接缝施工，内侧接缝采用砂浆防水层，外侧采用15cm 宽的三油两毡层包裹接缝部位，再进行管道砼围护施工。

（4）管接缝及两侧竖井施工完毕，即进行涵身及竖井的防渗漏试验，如不能满足要求时，采取防渗漏补救措施。

（5）倒虹吸管所有回填土均要严格夯实，其密实度达到95％以上，管节两侧1m 及管顶50cm 范围内用石灰土(含灰量9％)分层夯实，分层厚度10cm 。

（二）基坑：
采用机械开挖、人工清底的施工方法，在基坑四周设置排水沟，在四角设集水井安装潜水泵，确保基底干场施工，基底高程严格控制，并铺设30cm 碎石（用砂灌缝密实）。

用平板夯夯实。

（三）管基混凝土：
管基混凝土模板采用土模，模内尺寸要满足图纸设计。

每隔3-5米设置一道沉降缝，混凝土采用商品灰。

用混凝土搅拌车运输。

混凝土振捣采用插入式振捣
棒振捣密实。

（四）管节安装：
1、进场管材要有出场材质证，并且抽验管材强度配筋是否合格或符合设计要求。

2、斜交管涵端部斜交管节由厂家制作或现场加工，并保证斜面角度。

3、管节安装采用吊车稳放，用水平尺逐节调整管底水平且调整管节中心线与管涵中心吻合。

4、管节缝隙不得大于规范或设计要求，管缝内用环氧砂浆封口，外侧浇筑20号混凝土做成套环状。

总结：通过自己课上的学习和课下的积累，以上内容是我对渠系建筑物中渡槽和倒虹吸管的认识和了解。

于此同时，我通过网上的一些资料和新闻报道，也了解到当前中国渠系建筑物的发展趋势是进一步向轻型化、定型化、装配化及机械化施工等方面发展。

节水、节能建筑物的研究，新材料的研究和应用，电子计算机技术在渠系建筑物设计中的应用与普及，建筑物的综合利用，渠系建筑物监测，管理自动化及集中控制等问题的研究日益受到重视。