水工建筑物渡槽的設計要點研究

張金忠

【摘要】渡槽作為水利水工建筑物中運用最為重要的一種特殊的建筑物，是運送水流橫跨了山道、谷口、路沖、河渠等的自然阻礙的用來運送水源的建筑物。在水工建筑灌區的建筑物設計中，渡槽是不可分割的的最為重要的建筑之一。結合了實際應用與實例，探究了水工建筑物渡槽的設計。

【關鍵詞】水工；建筑；渡槽；設計；水力

1、概述

水工渡槽是運送渠道水流跨越河渠、道路、山沖、谷口等的空中運送水源的建筑物，是水工建筑物中應用最為重要的建筑物之一。除用來輸送水源外，還可用于一些例如排沙等用途。當溝渠沖突時，為了排除溝中的泥沙，不讓泥沙進入溝渠中，可以在溝渠中設置排出泥沙的渡槽。其中水流量較少的河道上面修筑堤壩，用圍巖攔阻河道時，可以在基坑上面設置導流渡槽，使得上游瀉下來的水通過渡槽流向下游。

因為通過渡槽等流入大量的水，一般情況下不會影響河道的泄洪，而與倒虹相比，渡槽的槽身相對較短，施工也較為方便，運行與管理方面較為簡單，更為重要的是水頭的磨損較小，相對來說可以較大的提高其效益，然而對于有交通要求的地方，渡槽還可以適應交通來筑造，所以渡槽渡槽得到廣泛的歡迎。

2、灌區渡槽

水工建筑灌區渠建筑物擁有8座特殊渡槽，總干渠擁有5座特殊的渡槽，五龍干渠擁有4座特殊的渡槽。為了使水頭使用更為長久，在流態方面進行優化，依據所在的坡段槽底建筑，總干渠使用較少，干渠渡槽使用為總干渠的1.5倍，渡槽的槽墩與表面為鋼筋混凝土構成，根據渡槽與地面的差值等情況來采用不同的形式布置渡槽。

日前渡槽發展的總趨勢是，適合各種各樣的水流流量、各種跨度的研究尤其是大型跨度的，應用先進的手段的設計手法，應用的材料和施工技術都有所提高。如懸吊式這這一類型的大夸式的渡槽研究、結合過水與承重合理的形式研究、利用先進的電子計算技術合理的安排研究計劃、早強混凝土等新型材料的研究、預構件工廠與大型機械吊裝等，很多已經在逐步的發展中，有的以研究出成果，這些都是可以預見的，渡槽在結構設計上、建筑材料以和施工技術等方面而言以有一個全新的發展。

2.1 上水干渠渡槽。上水干渡槽主要包括有廣平渡槽、水錦渡槽、上水渡槽等。其中水錦渡槽與上水渡槽的設計較為合理，適合學習。以下主要對上水井渡槽和楊柳渡槽結構設計進行簡單的闡述。

2.1.1 上水井渡槽。上水渡槽于上水總干渠樁號。+710—+778米處，根據地形地質情況決定，采用排架式。下伏基巖于茅口組灰色中厚層到厚層含有隧石團塊灰巖。因為覆蓋層較厚（0.34.5米），避免較大開挖，覆蓋層采用C20孔樁進行基礎處理，排架最大高度為5.2米，渡槽總長68米，排架單跨8.0米，設計流量2.004米每秒，加大流量2.610立方米每秒槽身及排架采用C25鋼筋混凝土。渡槽槽身總寬3.35米，凈寬2.0米槽身高2.35米，設計水深1.222米，加大水深1.495米。

2.1.2 楊柳渡槽。楊柳渡槽于總干渠樁號1+024—1+123米處，依據其地理位置來看，可以采用排式。由于其覆蓋的下基巖厚度為（0.3-4.5米），為了避免大量的開挖下基巖，覆蓋的下基巖可采用強度為c20的混凝土，排架最大高度14米，其總體長度71米，排架單跨8.2米，渡槽的設計流量為2.0米每秒，為了加大其流水量，渡槽的長度的強度都應有所提高。渡槽的槽身總寬3.30米，凈寬1.8米，槽身高2.5米。

2.2 五龍井干渠渡槽。五龍井干渡槽位于五龍總渠樁號3+412—3+484.5m處，依據其地理位置，可采用排架式和拱式復合渡槽。因為其地形的單跨較大（最大60m），單單采用拱式，已不合適，所以采用拱式與排式相復合使用，根據其地理位置的情況來看，單跨的為65米而拱式排架為85米。由于下基層的承載能力非常的薄弱，因此下基層的強度應有所提高，以提高其整個渡槽的承載能力，提高其混凝土的強度與任性，使得下基層的混凝土受力較為均勻，承載力同樣均勻，不至于下沉巖受到承載力不同而破裂。采用排架與拱式相復合的好處在于能夠適應其較差的地理環境，但也要相應的提高排架與拱式的承載力來提高渡槽的耐久性。在排式與拱式復合使用中應特別考慮其抗震的效果，而排式與拱式復合抗震設計中較為復雜。

3、水工渡槽的減隔震設計

在相對于實際的工程來看，提出了渡槽減震的設計，根據其設計的原則。目前在對槽墩的減震設計中，還沒有查到正規的依據，因為渡槽的設計復雜的程度來看其減震的設計非常的困難。減震其中最為重要的是防止地震所帶來的破壞，所以在設計中必須跟據其地理位置的地震情況來設計。常規的設計構件其減震設計，首先滿足它的使用要求，在根據它的構造形式，并最后設計出屬于它的減震構件。當不滿足其減震的要求時，也可以增加其減震構件的數量來達到減震的效果，以滿足規范的要求。在減震的設計構想中，很難到達即滿足設計的要求又滿足經濟的效果。減震的設計是一種減少上部構件以降低底部的承載來達到不止使得構件承載力不足而達到的破裂。

從動力學結構性原理來進行分析，渡槽的槽底因地基的類別不同、槽墩在高度的差值上的各異，槽墩的基礎減震性能與其承載的力學性能上的協調程度，在槽墩的設計中應一起綜合起來考慮。選擇多個槽墩的模型復合來考慮，有的時候這樣做并不能達到理想的目標，而且減震支座設計的不合理影響其性能，和剛強度的不適應，導致其力學能性能不協調，有些部位承載力過大，非常容易導致其先破損，導致其影響了整個渡槽的強度。所以渡槽的設計盡可能的使其剛度均勻，受力均勻才能有效提高其承載能力，避免各個渡槽槽墩的受力不均，受力不均會導致其中某個先與其他破壞，使得整個渡槽崩塌。渡槽的橫跨盡可能的一致，以避免其壓力不一致導致的破壞，對其承力的作用都是不利的。

4、結語

綜上所述，再水工建筑灌區設計中中，渡槽的設計尤為重要。在渡槽的設計過程中，必須嚴格按照計劃進行，結合實際用用的情況，嚴格計算，以保證渡槽的合理性與嚴密性。

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