孟良河倒虹吸預(yù)應(yīng)力混凝土箱型涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　孟良河倒虹吸預(yù)應(yīng)力混凝土箱型涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：在南水北調(diào)京石段應(yīng)急供水工程中，僅孟良河倒虹吸和界河倒虹吸兩座大型建筑物箱型涵管采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，文中以孟良河倒虹吸為例詳細(xì)介紹了箱型涵管結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算方法及封錨措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：倒虹吸；箱型管涵；預(yù)應(yīng)力；結(jié)構(gòu)計(jì)算；封錨 </p><p>　　中圖分類號(hào)：

2、TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　孟良河渠道倒虹吸為京石段應(yīng)急供水工程上的一座大型河渠交叉建筑物之一，位于河北省曲陽(yáng)縣燕趙鄉(xiāng)中管頭村南1km處，建筑物級(jí)別為1級(jí)，設(shè)計(jì)流量為155m3／s，加大設(shè)計(jì)流量為180m3／s，地震設(shè)計(jì)烈度為6度；建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，300年一遇洪水校

3、核，建筑物總長(zhǎng)475 m，由進(jìn)出口漸變段、進(jìn)出口閘室段、管身段及附屬建筑物組成，其中管身段為三孔一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　2 管身結(jié)構(gòu)計(jì)算 </b></p><p><b>　　2.1計(jì)算工況 </b></p><p>　　管身結(jié)構(gòu)計(jì)算分別進(jìn)行了承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)計(jì)算。 <

4、/p><p>　　2.1.1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)持久狀況： </b></p><p>　　工況一：管身過(guò)設(shè)計(jì)流量，河道無(wú)水； </p><p><b>　　短暫狀況： </b></p><p>　　工況二：管身過(guò)設(shè)計(jì)流量，河道100年一遇

5、設(shè)計(jì)洪水； </p><p>　　工況三：建成無(wú)水，河道無(wú)水； </p><p>　　工況四：建成無(wú)水，河道20年一遇洪水； </p><p>　　工況五：管身過(guò)加大流量，河道無(wú)水； </p><p>　　工況六：兩鄰孔檢修，一邊孔過(guò)水； </p><p>　　工況七：一邊孔檢修，鄰孔過(guò)水； </p>&

6、lt;p><b>　　偶然狀況為： </b></p><p>　　工況八：管身過(guò)設(shè)計(jì)流量，河道300年一遇校核洪水； </p><p>　　工況九：管身過(guò)加大流量，河道100年一遇設(shè)計(jì)洪水； </p><p>　　工況十：管身過(guò)設(shè)計(jì)流量，管頂埋土被沖，河道無(wú)水； </p><p>　　2.1.2 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)

7、算 </p><p>　　作用（荷載）長(zhǎng)期組合： </p><p>　　工況一：管身過(guò)設(shè)計(jì)流量，河道無(wú)水； </p><p>　　作用（荷載）短期組合： </p><p>　　工況二：管身過(guò)設(shè)計(jì)流量，河道100年一遇設(shè)計(jì)洪水； </p><p>　　工況三：建成無(wú)水，河道無(wú)水； </p><p>

8、;　　工況四：建成無(wú)水，河道20年一遇洪水； </p><p>　　工況五：管身過(guò)加大流量，河道無(wú)水； </p><p>　　工況六：兩鄰孔檢修，一邊孔過(guò)水 </p><p>　　工況七：一邊孔檢修，鄰孔過(guò)水； </p><p>　　2.2 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 </p><p>　　孟良河為一深溝式河槽，河底高程67.50

9、m，兩岸平地高程73.00 m，與之相鄰的沙河總干渠渠底高程69.50m，堤頂高程74.00m。孟良河倒虹吸為穿河、渠建筑物，管頂高程60.74 m。以最大的埋深斷面作為控制斷面，荷載計(jì)算按埋深12.26m考慮。管上填土為施工開(kāi)挖土回填，濕容重19.1kN／m3，浮容重10.5kN／m3，內(nèi)摩擦角18°，上埋式回填土豎向壓力系數(shù)1.1，地震設(shè)防烈度為6度。側(cè)向土壓力計(jì)算采用朗肯靜止土壓力公式。 </p><

10、p>　　2.3 荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算 </p><p>　　荷載設(shè)計(jì)值等于荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘荷載分項(xiàng)系數(shù)。倒虹吸管所受荷載主要是混凝土管自重、土壓力、水壓力。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)自重為永久荷載，分項(xiàng)系數(shù)取1.05； </p><p>　　垂直土壓力、側(cè)向土壓力分項(xiàng)系數(shù)取1.1； </p><p>　　地下水壓力分項(xiàng)系數(shù)取1.0； </

11、p><p>　　洪水壓力分項(xiàng)系數(shù)取1.1； </p><p><b>　　2.4 內(nèi)力計(jì)算 </b></p><p>　　倒虹吸內(nèi)力計(jì)算采用《水利水電工程微機(jī)通用程序集》（v1.0）中“多孔涵洞內(nèi)力及配筋計(jì)算程序”。計(jì)算時(shí)取單位管長(zhǎng)，應(yīng)用桿件系統(tǒng)有限元法，側(cè)墻和底板視為彈性地基梁，采用文克爾假定，初參數(shù)法求解。 </p><p&

12、gt;　　管身為三孔一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表1。 </p><p>　　表1孟良河倒虹吸管身結(jié)構(gòu)尺寸表 </p><p><b>　　3 配筋計(jì)算 </b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T191-96規(guī)定，倒虹吸管需要進(jìn)行承載能力計(jì)算，正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。管身結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為1級(jí)，所處環(huán)境條件為二

13、類。管身預(yù)應(yīng)力混凝土采用直線孔道真空灌漿后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝。管身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，頂板和底板采用直線預(yù)應(yīng)力筋，材料選用270級(jí)低松弛鋼絞線，邊墻和中墻內(nèi)采用低松弛鋼絞線φj15.2，固定端（倒虹吸底板處）采用HVM鋼絞線梨形自錨頭的H型錨固體系，張拉端采用HVM夾片式錨具。 </p><p>　　3.1 承載能力計(jì)算 </p><p>　　根據(jù)規(guī)范，承載能力計(jì)算按建筑物承受設(shè)計(jì)荷載計(jì)

14、算，計(jì)算工況1～10工況，內(nèi)力設(shè)計(jì)值見(jiàn)表2，每延米配筋結(jié)果見(jiàn)表3。 </p><p>　　表2預(yù)應(yīng)力混凝土管涵內(nèi)力設(shè)計(jì)值 </p><p>　　表3預(yù)應(yīng)力混凝土管涵承載能力計(jì)算配筋表 </p><p><b>　　3.2 抗裂驗(yàn)算 </b></p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，由水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（SL/T 1

15、91-96） 計(jì)算初步確定孟良河倒虹吸結(jié)構(gòu)普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼絞線的布置如圖1所示，單寬1米所需鋼筋及鋼絞線數(shù)量見(jiàn)表4。 </p><p>　　圖1 管涵預(yù)應(yīng)力鋼絞線布置圖 </p><p>　　表4預(yù)應(yīng)力混凝土管涵正常使用計(jì)算配筋表 </p><p><b>　　4 封錨措施 </b></p><p>　　壓漿后應(yīng)將多余

16、鋼絞線切除后保留鋼絞線頭長(zhǎng)30mm，在相關(guān)部位進(jìn)行鑿毛處理和化學(xué)植筋；將錨頭及周邊鑿毛處混凝土沖洗干凈，之后在錨板及錨墊板之間的縫隙處涂抹環(huán)氧樹(shù)脂，然后安裝保護(hù)罩。保護(hù)罩內(nèi)填滿預(yù)應(yīng)力混凝土封錨專用脂，用螺栓將保護(hù)罩固定在錨墊板上，最后澆筑C40封錨（二期）混凝土。張拉端封錨大樣圖見(jiàn)圖2。 </p><p>　　圖2張拉端封錨大樣圖 </p><p><b>　　5 結(jié)論 <

17、/b></p><p>　　孟良河倒虹吸箱型管涵采用預(yù)應(yīng)力混凝土方案，工程總投資與普通鋼筋方案相比略有減少，且箱型管涵在鋼絞線張拉及通水運(yùn)行過(guò)程中均未出現(xiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)安全可靠，工程運(yùn)行良好，也為類似工程設(shè)計(jì)提供了參考的依據(jù)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) ： </b></p><p>　　SL/T191-96，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)