矣则河水库跨南盘江倒虹吸拱管设计(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：华宁县盘溪矣则河水库，自1995年5月蓄水以来，盘溪大沟发挥了灌溉效益，在保证率ｐ=７５％的情况下，每年尚多余水量５００多万m3。而南盘江东岸片区冒洞沟以上林场等地尚有６３７５亩肥沃土地面积严重缺水。为充分利用水资源，拟建过江倒虹吸管跨越南盘江，“西水东调”解决江东片的灌溉问题。
关键词：矣则河水库 跨南盘江 倒虹吸 拱管 设计
ｌ 前言
华宁县盘溪矣则河水库，自1995年5月蓄水以来，盘溪大沟发挥了灌溉效益，在保证率ｐ=７５％的情况下，每年尚多余水量５００多万m3。而南盘江东岸片区冒洞沟以上林场等地尚有６３７５亩肥沃土地面积严重缺水。为充分利用水资源，拟建过江倒虹吸管跨越南盘江，“西水东调”解决江东片的灌溉问题。
“西水东调”工程主要建筑物有：渠道１０.５２ｋm、渡槽44ｍ、倒虹吸1.836ｋm，总长12.4ｋm。其中，过江倒虹吸管长746.407ｍ，管径500mm和500ｍｍ，流量０.５ｍ3／s、落差１１.１５ｍ、最大工作水头１０５ｍ。过江桥段采用拱管型式布置，其结构设计，具有新颖的特点。
２ 工程布置
把水从江西跨越南盘江输送到江东的工程方案较多。根据工程实际，结合多次踏勘，并经水文分析、地质勘察后，确定“西水东调”工程线路选择在南盘江两岸工程地质条件较好、跨度相对较窄处（江面宽68ｍ），采用拱形管道代桥输水。利用拱管本身的强度来跨越南盘江，中间不需另架桥支承，从而，结构简单、施工方便、造价经济。
过江倒虹吸管设计通过流量０.5m３／ｓ。经水力计算，江西、江东两岸采用φ500mm的钢管。为加强侧向稳定，跨江拱管采用两根φ400mm钢管，两管轴间距１.5m，其间设２０#槽钢联系梁稳固。拱管中段管壁厚１０mm，向两端逐渐增厚到１６mm。拱管矢跨比１／８矢高９.0ｍ、半径76.5m、半圆心角２８°04′21″、弧长７４.９６４ｍ、跨度７２.0ｍ。布置草图如下：
拱形跨江管道布置示意图
３ 荷载组合及计算指标
３.ｌ荷载组合
3.1.1作用于拱平面内沿拱轴均布的垂直荷载，包括管重、水重及均化为线荷载的联系梁自重ｑ＝０.３（t/m）。
3.1.2垂直于拱平面沿拱轴均布的水平风荷载ｐ＝0.008（t/m）。
3.1.3温度变化所产生的内力。
根据《不良条件管道工程设计与施工手册》，在一般情况下，拱形管道采用以上三项荷载作为计算荷载。
3.2计算指标
工程区域的基本风压值取w0=30（kg/m2），则水平风线荷载ｐ=ｋ·ｋ2·w0·ｄ=16（kg/ｍ）。其中：ｋ＝1.02、ｋ2=1.2分别为风载体型系数和风压高度变化系数。即作用于单管的p=8（kg/m）=0.008（t/m）。
考虑温差变化为△ｔ=20（0c），对于a3钢，计算温度下的弹性模量e=2.05×07（t/m）；线膨胀系数α＝1.18×10-5（m／ｍ·cｏ）；使用温度下的屈服强度σt＝233.5mpa，允许计算强度σc=ｍ·ｍ1·σt＝189mpa。其中：ｍ=0.9，ｍ1＝0.9分别为工作条件系数和材料匀质系数。
拱趾处管壁厚16mm，其截面积f＝0.021m２，截面轴惯矩j=4.53×10-4ｍ４,截面模量ｗ＝2.1×10-3m３，回转半径i=0.15ｍ。
４ 强度计算
4.1在拱趾处力的计算简图
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