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预应力钢筋混凝土矩形渡槽槽身设计 浙江水利科技?2002年?第5期13 预应力钢筋混凝土矩形渡艚槽身[P~it 石向荣 (衢州市水利水电勘测设计院,浙江衢州324002) 摘要:衢州市铜山源灌区会泽里渡槽建于1977年7月,为钢筋混凝土矩形渡槽,渡槽全长705m,因渡槽年 久失修和长期满负荷运行等因素影响,造成目前槽身抗裂和强度安全系数不满足要求,需对槽身重新设计.新 槽身按预应力钢筋混凝土进行设计,以满足抗裂和强度安全要求. 关键词:预应力钢筋混凝土;槽身;抗裂 中图分类号:TV222文献标识码:B文章编号:1008—701X(2OO2)o5.001302 1工程概况 铜山源灌区会泽里渡槽位于龙游县横山镇,为钢筋混 凝土矩形渡槽,渡槽全长705m,由46榀排架和47节槽身 组成,每节槽身长度15m,过水断面】.5m×】.2m(宽× 高),槽身纵坡1:500,设计流量2.88Hl3/s,校核流量 3.461113/s,设计水深1.05m,校核水深】.2】m.该渡槽于 1977年7月动工兴建,1978年7月底建成通水. 该渡槽运行20多年,由于限于当时条件,施工质量不 够好,加上近年来渡槽经常超负荷运行.工程日趋老化, 47节渡槽槽身均出现多条横向贯穿裂缝,经浙江省水利水 电工程质量监督检验站鉴定,槽身抗裂和满负荷时强度安 全系数不满足要求,因此决定将槽身拆除重建. 2设计方案 对于跨度较大的梁式渡槽,槽身结构一般可采用预应 力钢筋混凝土或钢筋混凝土两种方案,前一种方案由于它 充分利用了高强度的钢材和高标号混凝土,因此具有强度 高,抗裂性能好,结构较轻,节省钢材,降低造价等优点, 但相应施工工序较复杂,难度较大.后一种方案抗裂性较 差,自重较大,但施工较简单,类似工程经验较丰富.故 工程先按钢筋混凝土方案进行修复设计 经计算,按钢筋混凝土方案设计槽身结构可以满足承 载能力极限状态的安全要求,但不能满足正常使用工况下 极限状态的安全要求,即结构达不到抗裂要求.若要达到 抗裂要求,须再加大槽身结构尺寸,则相应槽身自重和弯 矩也会增加,并增加槽身吊装难度,而采用预应力钢筋混 凝土能较好地解决槽身抗裂问题. 3预应力钢筋混凝土修复方案 3.1设计参数 (1)结构安全级别.根据《灌溉与排水工程设计规范》 GB50288--99,会泽里渡槽工程级别为5级,但由于渡槽横 跨320国道龙葛公路(等级为2级)及5条电力线路,故该 收稿日期:2001.12.31 作者简介:石向荣(1970一),男,工程师,大专,主要从事 水利水电工程设计工作. 渡槽的安全性显得很重要,设计级别相应提高到2级,即 结构安全级别为级,结构重要性系数7o:】.0. (2)荷载及其分项系数.根据《水工混凝土结构设计 规范》sL/T191—96附录B,槽身自重7=1.05;渡槽上部 不行人,故行人荷载为0;设计按满槽水考虑,取用= 1.10.该渡槽出现满槽水的时间较少,在灌溉期的大部分 时间里以设计水位运行,因此可变荷载的长期组合取设计 水位状况. (3)环境类别.会泽里渡槽处于露天环境,环境条件 类别为二类. (4)设计状况系数.设计状况为持久状况,=1.0; 施工阶段为短暂状况,验算时取用=0.95. (5)结构系数.查规范SIMT191—96表4.2.1,取=1.加. (6)裂缝控制等级.查规范SL/T191—96表4.3.3,裂缝 按二级控制,=0.5(短期组合);=0.3(长期组合). 3.2材料 槽身混凝土强度等级为C40;预应力钢筋采用高强低松 弛钢绞线7股(d=15.2mm),配置815.2(=8×钢绞线 公称截面面积=8×139=1112舢),查规范SL/T191—96得: =1860N/舢;非预应力受力钢筋采用级钢筋,f= 310N/inln2;分布筋采用I级钢筋,f=210N/mnl2.预应力 锚具型号为M15—4型,力筋孔道采用镀锌钢带波纹管成孔. 直径56mm. 3.3结构尺寸 因该工程属于修复工程,槽身长度和宽度均受原排架 位置和尺寸限制,不能作调整,即槽身内净宽1.5m,净高 取1.33m,为改善侧墙的受力条件,在侧墙顶设置横向拉 杆,侧墙和底板厚度按能布设双排钢筋的最小厚度定,取 为0.12m,底梁宽度0.17m,顶梁宽度0.28m.侧墙和底板 交接处的补角尺寸取0.12m×0.12m. 3.4结构计算 预应力钢筋混凝土槽身结构计算,需确定构件的预应 力筋张拉控制应力,计算预应力损失值;在构件使用阶段 需进行抗裂验算,挠度验算.以及施工阶段的抗裂验算. 这些计算是预应力钢筋混凝土矩形渡槽槽身结构设计的关 键.槽身其余设计按常规方法进行,不详述. 3.4.1预应力筋张拉控制应力 根据《水工混凝土结构设计规范》S[/F191—96规定. 14浙江