《混凝土渠道及其附屬建築物系列設計圖集》使用說明

2023-02-07 03:54:02 字數 5238 閱讀 9405

《混凝土渠道及其附屬建築物系列設計圖集》(以下簡稱圖集)已於2023年3月由中國水利水電出版社正式出版。該圖集由陝西省寶雞峽引渭灌溉管理局原總工程師孫競武,花費十餘年的心血潛心研製完成,在陝西省通過的技術鑑定中被專家評價為「國內領先」。

該圖集是目前國內外首部內容比較齊全、通用的混凝土渠道及其附屬建築物的系列設計圖集,其特點是:使用者只需給出渠道流量、比降和設計要求,再根據圖集中相應的的圖、表、曲線及文字說明,按圖索驥,查出渠道級別及其配套的各類附屬建築物的引數,即可直接進行施工。

為了能讓讀者更深入地了解圖集的內容和具體使用方法,作者精心準備了以下18個部分的詳細說明,敬請有興趣的讀者耐心閱讀,您一定會大有收穫。

目錄一、圖集內容

二、圖集適用範圍

三、圖集使用物件

四、圖集使用方法

五、圖集特點

六、渠道

七、水閘

八、閘門

九、量水槽

十、橋梁

十一、跌水

十二、涵洞

十三、倒虹吸管

十四、渡槽

十五、隧洞

十六、建築物進出口銜接段

十七、渠道和建築物抗凍設計

十八、圖集對渠道工程規劃、設計、施工及管理的意義

一、圖集內容

本圖集是目前國內外首部內容比較齊全的、通用的混凝土渠道及其附屬建築物系列設計圖集,分為上、中、下三冊,內容包括渠道及其附屬建築物兩大部分,設計圖表190張。渠道按斷面形狀分為u形、矩形和梯形等明渠以及矩形、城門洞形、圓形等暗渠;按斷面大小分為10級,流量為0.03~7m3/s。

附屬建築物包括水閘、閘門、量水槽、橋梁、跌水、涵洞、倒虹吸管、渡槽及隧洞等9類,同時還給出了渠道與建築物的銜接段設計圖和抗凍設計圖。

二、圖集適用範圍

1. 本圖集適用於大中型灌區的支、鬥、農、毛渠,中小型灌區的幹、支、鬥、農、毛渠以及設計範圍內的引水、輸水、給水、排水、退水、洩水渠道。

2. 本圖集適用於不同氣候、不同地形、不同土質、不同經濟狀況的地區。當季節性凍土地區的渠道凍深在10cm以下、建築物凍深在30cm以下時,皆可採用本圖集,超過此值時可查用抗凍設計圖。

當渠道比降小於臨界比降時,可直接查用渠道設計圖,大於臨界比降時,採用陡槽設計圖。

3. 本圖集建築物與渠道配套,且渠道系列密度較大,對灌區已成的「非標準」渠道(包括土渠)的新建、改建的配套建築物,也可採用「就近套入」的方法採用本圖集的建築物設計圖。建築物與渠道的連線可採用銜接段設計圖。

4. 本圖集含有部分砌石建築物,適用於就地取材的多石地區。

5. 本圖集適用於與其設計引數相同或相近的交通、給排水、建築等領域的引水、輸水、給水、排水、退水、洩水等工程。

三、圖集使用物件

本圖集的使用物件主要為從事灌區新建、改建、擴建、配套施工、管理的工程技術人員,以及相關專業從事渠道工程設計、施工、管理的工程技術人員,也供科研、教學人員以及大中專院校師生使用參考。

四、圖集使用方法

(1)根據當地氣候、地形、土質、經濟狀況及設計使用要求,從渠道圖中選取渠道斷面形狀。

(2)根據渠道流量、比降和糙率,從已選取的渠道斷面圖中選出渠道級別。

(3)根據渠道級別及斷面形狀配套相應的各類建築物。

(4)對渠道凍深超過10cm,建築物凍深超過30cm的地區,按抗凍設計圖進行校核後採取相應的抗凍措施。

(5)對渠道比降超過臨界比降的特大比降渠道,採用陡槽設計圖。

(6)對灌區已成的「非標準」渠道的配套建築物,可採用「就近套入」的方法使用本圖集的建築物設計圖。

(7)當渠道和建築物設計圖選定後,將表中資料代入圖中即可按圖施工。

五、圖集特點

本圖集內容豐富新穎,編排布置合理,使用簡易方便具有明顯的先進性、科學性和實用性,體現了「系列化、配套化、靈活性、通用性」的設計思想,在使用時,可以做到互通互換。現簡述如下。

(1)系列化:系列化是本圖集的主要特徵,因此本圖集稱為系列圖集。圖集的系列化是指圖集內的渠道、建築物及部件等所有設計的主要引數皆按一定規律排列。

例如,渠道的級別、斷面尺寸、比降、糙率,建築物的種類、形式、級別、部件及細部構造等引數,皆按一定規律排列。這些大小不

一、形式各異、功能不同的渠道、建築物和部件以及表達其引數的**和曲線,構成了一部完整的系列化圖集,而非個體的、互無關係的典型或彙編圖集。它不僅是解決某條渠道或某座建築物的單項設計問題,而且是解決某個範圍內(如流量小於7m3/s)可能出現的各種渠道和建築物的設計問題。因此,只要知道設計物件(如u形渠道)的已知引數(如流量、比降、糙率),就可在**或曲線中查出該物件(如u形渠道)需求的主要引數(如渠道級別及各部尺寸)代入圖中符號,設計完成,即可施工。

(2)配套化:配套是對系列化的主要補充。圖集的配套是指圖集內設計的渠道和所有建築物、建築物部件之間完整地、準確地、相互銜接成一整套,並能完成某一特定功能。

例如,ⅵ級渠道可由ⅵ級量水槽、橋梁、跌水、涵洞、渡槽等建築物和ⅵ級渠道本身相互組合成一條完整的渠道工程並能完成渠道輸水功能;又如,ⅵ級渡槽是由相應的區域性構件、槽身、支承、支座組合成一整套,完成跨越障礙的功能。總之,由於本圖集實現了配套化,使用者只要選好渠道的斷面形狀和級別,相應的建築物種類、形式、結構、內部構造以及各種引數,則隨即可以進行配套。

(3)靈活性:靈活運用是本圖集區別其他圖集的主要特徵。眾所周知,渠道工程設計中的參變數很多,例如,水閘設計中的平面布置、上下級渠道銜接、閘底高程變動、閘孔大小、結構形式等;而且,有些變數無規律可循,如渡槽、倒虹吸管所經過的地形起伏變化,陡槽所經地段的長度和坡度等。

要把這些眾多的甚至無規律可循的參變數統一考慮,設計出一套完整的、能適應和滿足這些參變數要求的圖集,困難重重,這也是幾十年來設計這種圖集的「瓶頸」。為此,本圖集採取了「綜合考慮、自由選擇及根據需要、靈活組裝」的方法以滿足這種要求。前者就是採用圖形、符號、**、曲線、公式、文字綜合表述各變數之間的關係,然後根據圖形中的符號從相應**中查取有關引數,遇有連續變數可由曲線中查取,達到自由選擇的要求;後者就是大部分建築物由部件組成,這些部件各成系列,相互之間互相配套,使用者可根據需要靈活組裝。

總之,通過綜合手段達到了渠道工程設計的靈活性。

(4)通用性:通用是本圖集另一重要特徵。它包含兩層含義,首先,是指擴大使用範圍,這在適用範圍中已經詳述,本圖集基本覆蓋了大中型灌區渠道總長度的90%以上和小型灌區的全部;其次,是指不同建築物的部件或同種同型的部分部件以及**、曲線等計算手段彼此可以互相通用,例如,鋼筋混凝土管可以同時用於倒虹吸管、涵洞、橋梁以及涵洞式水閘;進出口銜接段可通用於各種斷面的渠道和建築物的銜接;渡槽的各種支承可同時用於各種槽身;陡槽的水力查算圖可給出各種斷面形式陡槽的水力引數等。

總之,本圖集的先進和科學之處,主要地在於創出一條新的設計思路以及為實現這條思路而研究出一套新的可操作的設計方法。

六、渠道

渠道分明渠和暗渠。明渠斷面形狀有u形、矩形和梯形,大小分10級,為ⅰ~ⅹ級,ⅹ級最大,流量0. 03~7m3/s,u形渠道直徑0.

3~2m。三種明渠的同級渠道水深、渠深相同,過水面積:矩形和梯形相等,u形稍偏小。

暗渠也分10級,斷面形狀有矩形、城門洞形和圓形,皆與同級明渠的渠道水深相同,過水面積(除小直徑圓形系列)也基本相等。

渠道設計具有以下特點:①種類齊全,既有明渠又有暗渠。明渠的斷面形狀有古老的梯形,新推廣的u形以及結構穩定的矩形;暗渠則有通用的矩形、圓形和城門洞形,斷面形狀比較齊全。

② 採取以斷面面積大小(兼顧比降和流量)為標準的分級方法,實行渠道系列化,制定合理的系列密度。② 同級別的三種明渠、三種暗渠水深相同,過水面積基本相等,可互通互用。④用**列出渠道的流量、比降、糙率之間的函式關係,同時用曲線(或簡式)給出「破數」比降,用糙率表加密糙率,以保證在任何比降、糙率下能查出需要的其他引數。

⑤ 給出不同斷面形狀的渠道或建築物銜接前的簡易壅水計算方法。

七、水閘

水閘設計圖包括平面布置、單項建築物設計,閘底高程變動設計以及附屬的台板、台柱、胸牆設計等。水閘的平面布置有8種形式;單項建築物設計包括4種涵洞式水閘,開敞式水閘以及節制閘設計,每種設計皆由圖形、各部尺寸及過閘水位-流量關係曲線組成;高程變動設計為閘底高程高於或低於上級渠底高程;台板、台柱的各種引數(高、寬、厚及配筋)皆成系列並與水閘、閘門配套;胸牆的寬、高、厚及配筋等各種引數用圖形和**表達,根據涵洞式水閘的有關引數可直接查取。

水閘設計是渠道設計中最複雜的設計之一。其根本原因在於它是從上級渠道向下級渠道引水而涉及兩級渠道,甚至**渠道。因此,它的設計參變數特別多,主要有:

平面布置(引水閘股數、位置、引水角)、高程(閘底較上級渠底高程變化)、閘型(開敞式、涵洞式)、功能(分水閘、節制閘、退水閘……)、結構(斷面形狀,如圓形、箱形、u形)、荷載(靜荷載及活荷載)、啟閉設施(閘臺、閘板、胸牆、閘門、啟閉機)及上下游銜接等。如何把這些眾多的參變數組合成使用者需要的水閘樞紐的設計引數,是解決水閘設計的關鍵。為此,把每種參變數列成系列,再綜合各種系列組成系列群,使用者根據已知參變數在這個系列群中去尋找、配套所需要的引數,即可完成設計。

為了使本圖集能與超出其級別、流量的灌區更大渠道(如大型灌區的幹渠)銜接,圖中設想了幾級「超級」渠道的引數作為對解決這類問題的補充。

八、閘門

閘門分露頂式閘門和潛孔式閘門,前者用於開敞式水閘,後者用於涵洞式水閘。閘門材料有鋼筋混凝土、鋼絲網水泥和鑄鐵,皆為平面、直公升、滑動式。閘門的各種引數,如門寬、門高、板厚及配筋(指鋼筋混凝土及鋼絲網水泥)以及啟閉力皆自成系列並與水閘配套,只要給出水閘形式和引數即可直接查取配套閘門的引數和設計圖。

九、量水槽

根據渠道斷面形狀將量水槽分為兩類,一類是適用梯形和矩形渠道的,目前灌區通用的巴歇爾量水槽;另一類是由有關大專院校研製的,適用於u形渠道的拋物線量水槽和直壁槽式弓形底量水槽。所有量水槽的各種設計引數皆成系列並與渠道級別配套。對於渠道比降較大、流量也大,加高過大而困難的,圖中也提出了一些解決辦法。

同時,圖中還給出了一些比較複雜的流量計算公式,作為管理部門制訂「量水手冊」的依據。

十、橋梁

橋梁從過水斷面形狀分u形、矩形和圓形。u形、矩形孔橋梁分別與同級u形矩形渠道的斷面形狀、水力尺寸完全相同;梯形渠道一般採用矩形孔橋梁,進出口用銜接段連線。為了與u形渠道配套,本圖集設計了一批u形孔橋梁,主要有簡支板式、反拱板式、曲梁板式、反雙鉸拱板式、整體式混凝土等新型結構。

矩形孔有整體邊牆板式、分離邊牆板式、砌石擋土牆邊牆板式、箱形管等;圓形管為鋼筋混凝土圓管。活荷載分三個等級:東風12手扶(後軸重16kn),東風50帶托(後軸重38kn)、汔10加重(後軸重100kn),超過此荷載者按等值荷載採用涵洞設計圖模式。

新型橋是為u形渠道而設計的。雖然它的設計原理是正確的,且穩定性和強度是經過詳細計算的,但它必竟是新型結構,因此,使用時必須詳細觀測結構受力狀態,發現問題及時解決。

十一、跌水

跌水從設計和使用角度分為兩類。一類是灌區常用的、跌差較小的直落式跌水和陡坡式跌水,查表簡單,使用方便;另一類是陡槽,又稱為急流槽,它是渠道水流處於急流狀態的工程建築,其長度大、落差大,設計比較複雜,是灌區的重點建築物。

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