倒虹吸设计

引 言 4

设计依据文件和规范 . ......................................................... 4 设计基本资料及主要参数 . .................................................... 4

4 设计一般原则 . .................................................................... 9 5. 6. 7. 8. 9.

布置要求与优化设计 . ..................................................... 9 水力计算 . ................................................................. 11 结构设计 . ................................................................. 12 有关构造、细部结构 . ..................................................... 16 观测设计 . ................................................................. 16

10. 技术专题研究 . ............................................................. 17 11. 工程量计算 . ............................................................. 17 12. 应提供的设计成果 . ......................................................... 17

1引言

格节河 倒虹吸管是 引汤 灌区（电站或其他工程）的 引汤 引水渠上（桩号33 + 800〜36+ 466）的输水（引水）建筑物，位于 黑龙江 省汤原 县（市） 胜利 乡 的 格节河 ，对外交通为 公路，距 哈尔滨—罗北 公路里程约2 km。

按初步设计报告，本倒虹吸管经审定为：设计流量 结构，设计最大水头 长 242 m。

2 设计依据文件和规范

2.1

有关本工程主要文件

（1） 初步设计文件（包括补充文件）； 一、 概况

引汤灌区位于汤旺河下游松花江的北岸， 黑龙江省汤原县境内，引汤灌区近期灌区范围，西 起引汤渠首，东至乌龙河合阿凌达河，南起汤旺河、松花江交界，北至阶地的夹长条状，区内 地形西北、东南低，地面坡度在 1/5000左右。近期灌区面积26.87万亩。

二、 工程地质

引汤灌区的总干渠和干渠均布设在阶地的边缘。粘性土较厚，一般在2-4m左右,其下层为中 砂和砂砾石，除沟谷外地下水位较深，一般在 较大，休止角为水上35.5 °、水下34°。

据《中国地震动参数区划图》（GB18306--2001）,该区地震动峰值加速度 0.05g，相当于地 震基本烈度为VI度，地震动反应谱特征周期为 0.35s。属区域构造稳定区。依据《水工建筑物 抗震设计规范》SL203-1997,采用基本烈度作为设计烈度，不进行抗震设计。

三、 总干渠36+466倒虹吸工程的格节河洪水按 20年一遇洪水标准设计。按 50年一遇洪水 标准校核。

工程级别为3级。抗滑稳定安全系数：基本组合 1.25，特殊组合1.10. 四、 水利要素：

上下游水位、渠道比降、渠底高程、渠道边坡、渠道底宽、地面高程、设计流量等见表 （2） 初步设计审批文件（包括对本工程的其他文件）； （3） 技术设计任务书； （4） 其它有关文件及资料。 2.2

主要设计规范

（1） SDJ12 — 78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准和补充规定（山区、丘陵区部分）

（试行）;

（2） SDJ217 — 87水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、滨海部分）（试行）; （3） SDJ10 — 78① 水工建筑物抗震设计规范（试行）; （4） SDJ20-78②水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）; （5） （6） 2.3

主要参考资料

[1] 《水工建筑物》第三版天津大学

SDJ207-82 水工混凝土施工规范；

SD303-88 水电站进水口设计规范（试行）；

X

4-6m,大部分建筑物基础坐落在砂层上。根据地

0.0865厘米/秒，渗透损失

质剖面图显示从上而下4-8米均为含壤土的细砾层，垂直渗透系数

17.31 m3/s,采用 方 形过水断

面，管径（宽X高） 2.8x 3_m，根数二 __________ 条，进出口设计水位差 0. m。管体采用

0.57m，由进口段、管道、出口段及管道支承结构等建筑物组成，全

[2] 《水力学》(上下册)高速水力学国家重点实验室 吴持恭 第三版 [3] 《结构力学》高等教育出版社龙驭球 [4] 《钢筋混凝土结构学》 [5] AutoCAD2002中文版应用教程

[6] 《灌溉与排水工程设计规范 GB50288-99〉等

3设计基本资料及主要参数

3.1 工程等别与建筑物级别

(1) 工程等别：根据本工程规模及SDJ12-78或SDJ217- 87规范，确定本工程为 ________ 等工程。 (2) 建筑物级别：管道、支承结构及管道进出口段等各部建筑物的设计级别应按有关规范确 ^定。 3.2 地震烈度

(1)

基本地震烈度：根据《中国地震动参数区划图》(GB18306--2001),该区地震动峰值加速 度，其地震基本烈度为_VI ____ 度。

SL203-1997规定，本工程设计地震烈度

0.05g

⑵设计地震烈度：按《水工建筑物抗震设计规划》

为_VI ___ 度。

3.3 输水流量及允许水头损失

(1) 输水流量(见表1)。

表1输水流量

序号 1 2 3 4 名称 设计流量 加大流量 最小设计流量 常见的中小流量 数量，m3/s 41.11 47.28 41.11 44.81 备注 或校核流量 (2) 允许水头损失：根据渠系水面线要求，通过设计流量时，本倒虹吸管允许最大水头损失 值为m。 3.4 输水水质

引汤灌区的总干渠和干渠均布设在阶地的边缘。粘性土较厚，一般在2-4m左右,其下层为中 砂和砂砾石，除沟谷外地下水位较深，一般在 止角为水上35.5 °、水下34°。 3.5 进出口渠道要素(见表2)

表2进出口渠道要素表

序 号 2 3 4 5 4-6m,大部分建筑物基础坐落在砂层上。根据地

质剖面图显示从上而下4-8米均为含壤土的细砾层，垂直渗透系数 0.0865厘米/秒，渗透损失 较大，休

名 称 进口渠道 出口渠道 备 注 土质类别 断面形式 渠道边坡 断面尺寸，mix m 底坡i 糙率n 6 7 8 9 10 11 12

渠底咼程，m 设计流量（Q=m/s）时 水面咼程，m 加大流量（Q= m/s）时 水面咼程，m 取小流量（Q= m/s）时 水面咼程，m 常见中小流量（Q=m/s） 时 水顶高程,m 或校核流 量 3.6 管线区的地形资料（见表3）

表3地形资料

序 名称 号 平面地 1 形图 2 3 施测范围与要求 比例尺 1. 包括进出口段的渠道 左右一般米用 1 : 200〜1 : 2. 地形图宽度应视布置要 求500，若管线太长（大于 拟定：一般在管轴线 两侧1000m）可 采用 1 : 1000〜1 : 各100m 2000（指管道段部分） 同，水平与垂直比例尺可以不纵剖面 图 沿拟定的轴线施测 视具体情况定 横剖面 根据具体情况选在各控制 视具体情况定 管2区的地质资料上 线 ⑴管线区的综合地质平面图（1 : 200〜1 : 500,管线长于1000m时1 : 1000〜1 : 2000）; ⑵管线纵、

横地质剖面图（1 : 200〜1 : 500）;

（3） 管线区不良地质构造处及特殊地段（如跨越河溪、道路等）的平面图、剖面图（1 : 200〜 1 : 500）及有关专题报告；

（4） 建筑材料产地、贮量及质量分布图；

（5） 地基及回填土的物理力学指标（见表 4、表5,包括不同的管段区）； （6） 地质报告或说明书。

表4地基物理力学指标

管段区名：

序 项目名称 单位 部位 指标 备注 1 地基岩性 2 地基允许承载能力 3 地基变形模量 4 建筑物与地基间的摩擦系数 5 建筑物与地基间的凝聚力C 6 地基内部滑动面的摩擦系数 7 地基内部滑动面的凝聚力 C' MPa MPa MPa MPa 8 临时开挖边坡1 : m 水上 水下 水上 水下 9 永久开挖边坡1 : m …

表5回填土的物理力学指标 管段区名： _____

序 号 2 3 4

项目名称 回填土的名称 回填土的容重 丫 回填土的内摩擦角 回填土的粘着力 单位 部位 指标 备注 kN/ m © C (°) MPa … 3.8 水文气象资料

表6多年月平均气温与水温资料

月份 平均气: 平均水 单位：C

8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 全年 (1) 气温及水温：多年实测的日平均气温及水温，或月平均资料(见表 6);

(2温极端最高气温C (发生在年月日)； (3) 极端最低气温C (发生在年月日)； (4) 多年平均最大风速 rn/s (风向)；

(5) 冰冻期为月，结冰厚度m,持续最长时间d,冻土层厚度m; (6) 地下水埋深； (7) 冰凌资料。 3.9 专题资料

提示：当倒虹吸管通过或跨越河溪、道路等时，需要有下列内容的专题 资料。 (1) 跨越河溪：查清楚河溪该处的最高洪水位、一般河水位、 最低河水位，相应的流量、流速，以及通航和冲刷等情况； (2) 跨越铁路、公路：要了解该路段的交通运输，今后发展及对本 工程的要求等有关情况。 3.10 材料特性 3.10.1 混凝土

(1) 混凝土设计强度与弹性模量见表 7。

表7混凝土设计强度与弹性模量表

位：MPa 混凝 土 单

弹性模量 抗裂Rf 轴心抗压Ra 设计强 度 弯曲抗压RW 1 抗拉RI

⑵混凝土的其它参数见表8 表8混凝土其他参数

单位 数值 r kN/ m kN/ m 序号 名 称 1 r素混凝土容重 2 钢筋混凝土容重 3 混凝土抗渗标号 4 r混凝土抗冻标号 5 混凝土线膨胀系数a C-1 3.10.2 钢筋设计强度及弹性模量，见表

备 注 9 设计强度，Mpa 受拉Rg 受压R'g 表9钢筋设计强度及弹性模量

弹性模量 EgGPa 钢筋品种 符号 直径 mm 3.10.3 其他 3.11 安全系数

(1)

混凝土结构构件强度安全系数见表 10。

表10混凝土结构构件强度安全系数

建筑物级别 何载组合 按抗压强度计算的受压构件、局 部承压强度计算的受压、受拉、

基本 特殊 基本 特殊 基 特 本 ~殊~ 受弯构件昆凝土结构构件强度安全系数见表~11 表11钢筋混凝土结构构件强度安全系数

建筑物级别 何载组合 轴心受压构件、偏心受压构件、 局部承压 冷y截面受受扭 轴心受拉、受弯、偏心受拉构件 基本 特殊 基本 特殊 基 本 特 殊 (3)钢筋混凝土结构构件使用中不允许出现裂缝的抗裂安全系数

建筑物级别 何载组合 轴心受拉、小偏心受拉构件 受弯、偏心受压、大偏心受拉构

(Kf)，见表

Kf

12

表12钢筋混凝土结构构件抗裂安全系数

基本 特殊 基本 :特殊 基 :特 本 殊 件)建筑物稳定安全系数见表 13 表13建筑物稳定安全系数

序号 1 2 3 4 建筑物名称 管道与管座 管座与地基 镇墩与地基 边墙与地基 抗滑 基本 抗倾 特殊 基本 特殊 3.12 其他系数

(1) 管节搬运、吊装等动力系数：Kn= ________ : (2) 管体与管座之间的摩擦系数：f二 ________ 。

4设计一般原则

4.1倒虹吸管设计除执行本大纲外，还应符合有关标准、规程和规范的规定。 4.2 4.3 响。 4.4 4.5

混凝土收缩的影响在设计上一般不进行计算，只提请施工部门采取措施，应控制均匀收缩 在允许地震力为特殊荷载，设计中一般可不考虑，应着重采取抗震结构及工程措施。只有对7度

SDJ10-78的要求进行设计。

范围之内，并应尽量避免非均匀收缩。

以上地震区的大型倒虹吸管，且是露天铺设时，应按

倒虹吸管是引水建筑物，其工作情况及设计要求必须满足整个引水工程规划设计的要求。 鉴于温度荷载对管道应力影响较大，又难于准确计算，因此，在管道设计中，应采取适当 的构造

措施，尤其要注重隔温措施，一般尽量采用掩埋式或其它隔温结构，以减小温度荷载对 管道应力的影

4.6 倒虹吸管主要是承受较大的内水压力荷载，因此，钢筋混凝土管道结构应按不允许开裂的 要求进行设计。

4.7因混凝土具有易裂性，对混凝土水管，尤其是高压管，应从结构构造、布筋、施工等方面 注重采取抗裂防渗措施。

4.8 在结构设计中，应充分考虑施工中(如用顶管法、盾构法施工，或管道通过河谷道路等)的 一些特殊要求。

4.9 在寒冷地区，应按防冻要求设计，采取必要的防冻措施。

5布置要求与优化设计

5.1 一般规定

提示：(1)管线布置应根据地形、地质条件，工程规模和工程总体布置要求，经技术经济比 较后确定。一般要求线路宜短而直，使水流平顺、水头损失小、工程量少、造 价低，并且应充分考虑施工、运行管理与维修的方便和安全。 (2) 管线应选择在地形、地质条件优越地区，应避开滑坡、崩塌或受地下水危害等地 段。 (3) 管线在立面上，应力求避免上凸现象。若不能避开时，应在管道适当部位设置通 气阀。 (4) 管线布置时，要注意布置冲砂、放空及进人检修等设施。对吊装管道还应布置便 于拆换管节的活动接头。 (5) 管道及进岀口段应尽可能布置在挖方地基上，以减少沉陷、渗漏及塌方等现象。 (6) 园形管道的转弯半径不宜小于3倍管径。 位置相近的平面转弯和立面转弯宜合并 为空间转弯。位置相近的弯管和渐变段宜合并为渐变弯管段。 (7) 埋管的掩埋深度： 保温：管顶埋入土内 0.5m ~ 0.8m； 防冻：管顶埋入冻土层以下 0.5m (黄河以南地区)，1.0m (华北地区)，1.5m (东北、内蒙、地区)； 防冲：管顶至少应低于冲刷线以下 0.5m; 1.0m； 0.6m〜1.0m); 道路或沟渠下的埋管：管顶应低于道路面或渠底以下 耕作层：管顶应在耕作层以下(一般机耕的耕作层深度为 地震区：埋深不得小于 1.5m ~ 2.0m。 5.2 进出口段 提示：(1)进出口段应根据工程具体情况要求布设沉砂池、拦沙坎、冲砂 闸、泄水闸、控制闸、消力池、拦污栅、喇叭口、渐变段等结构 物。 (2) 进出口各结构物的型式及高程应保证在通过不同流量时， 管 道进出口处的水流为淹没流，防止产生水跃及漏斗式涡流带入空 气。边界力求圆滑平顺，以减少水头损失。进水口布置应参照 SD303-88有关章节条款的要求。 (3) 一般情况下，进出口是按设计流量为淹没流进行设计的。但在 其他流量时，可能出现非淹没的急流，因此为了改善此种水流状 态，在进出口处可设置消力池、控制闸等建筑物连接。 5.3 管道段

5.3.1 _管道的断面形式及尺寸、根数、材料及支承结构选择 ___________________

提示：一般应根据工程规模及工程的具体条件， 经技术经济比较后确定。

5.3.2 管座形式选择 提示：园形管座的形式有素土平基、弧形土基、刚性弧形管座、内园外 城门型、梁式支承、两点式支承、中空式刚性弧形管座等多种。管 座形式对管道应力影响较大，应根据工程具体情况慎重选择，或经 技术经济比较后确定。 5.3.3

镇墩布置

(1) 管道转弯处应设置镇墩； (2) 镇墩在管道直段上的设置。

提示：管道布置在一般坡度上时，每 50va- 100m设一个镇墩。当布置在 坡度陡、长度大的斜坡上时，还应在斜坡管道中间加设镇墩，以防 止管体下滑。镇墩间距应根据地形地质条件，经计算确定。 当管道的平直段较长时，一般每隔150m-200m或更长距离设置镇 墩。 5.3.4

管节长度与伸缩沉陷缝

提示：(1)管节与管节之间设伸缩沉陷缝。因此，管节长度也就是管道伸 缩沉陷缝的间距。 (2) 管节与管节之间接头型式：对现浇钢筋混凝土管主要有平接和 套接，前者用于水头比较低的管道；预制管和预应力管大多采用 承插式接头。 (3) 管节长度一般应根据不同管材、地基、施工工艺及温度等条件 拟定。现浇混凝土管：管节长度在土基上一般为 15n— 20m在 岩基上为10n— 15n。若采取适当措施，如在管身与管座之间设 置油毛毡垫层，且管身又采用分段间隔浇筑，对管径小于或等于 1.5m的管道则管节长度(伸缩缝间距)可增大至30m预制混凝 土管：管节长度一般在 5m以内，个别的也有长达 8n。 5.3.5

专题设计

提示：专题设计的项目可能有：桥式支承结构~~(拱、排架、梁)，较大的 基础处理，露天式管道的保温结构以及跨越河溪、路障等，应根据 具体情况与需要进行专题设计。 6水力计算

6.1 计算任务

提示：倒虹吸管是有压的输水建筑物，一般由进口段、管道段和岀口段组成，其水力计算的主 要任务： (1) 确定管道过水断面尺寸和管道根数； (2) 确定进出口段布置、尺寸及各部位高程； (3) 校核过水能力、水头损失及水面衔接是否满足设计要求。 6.2 管道流速

倒虹吸管内流速应根据允许水头损失值，经技术经济比较和管内不淤条件选定。

提示：根据经验： (1) 混凝土管：当通过设计流量时，管内平均流速一般为 1.5m/s〜3.0m/s，最大可达4m/s； 最小流速按通过最小流量时，管内流速应大于挟砂流速； (2) 钢管：糙率小，造价又较高，流速可取大些，一般为 4m/s~6m/s。 6.3水头损失计算

提示：倒虹吸管水头损失包括局部水头损失和沿程水头损失两大部分。 其中局部水头损失包括拦污栅、进口、门槽、渐变段、弯头、管节 接头、出口等。各类水头损失的计算可参照 SD303-88附录四公式 计算。 6.4

管道过水能力的核算

倒虹吸管内的水流为压力管流，故其管道内的过水能力按压力管流公式计算。

提示：计算步骤及公式参照《水工手册》第8卷第40章及武汉水利电力 学院编《水力计算手册》中有关章节。 6.5 进出口水面衔接的验算

提示：倒虹吸管进岀口一般先按设计流量以淹没流型式进行设计，然后验算以下两种工况： (1) 通过中小流量时，进出口是否仍为淹没流。 (2) 校核通过加大流量时，进出口渠道水位高程、渠堤顶部是否满足安全运行要求。 当管道岀口流速较大时，尚应验算加大流量时的水面衔接情况。如岀现远驱式水跃时， 须设置岀口消力池连接结构。 当通过中小流量时，若进岀口渠道水头差值 (Z)大于管道总水头损失(h °)时，进口水面 可能在管内出现跌落而产生水跃，引起脉动和掺气，影响安全运行。这时应根据总水头 损失大小，对进岀口设计进行修正，其修正方法见《水工手册》第 8卷第40章。 7结构设计

7.1荷载及其组合 7.1.1 7.1.1.1

荷载 基本荷载

(1) 自重(包括管道隔温结构的自重)； (2) 满管水重； (3) 设计内水压力； (4) 外水压力；

(5) 管道弯曲段水流的离心力； ⑹土压力； (7) 地面荷载； (8) 支座反力； (9) 温度荷载； (10) 雪荷载。 7.1.1.2

特殊荷载 (1) 校核内水压力； (2) 地震力。

提示：各类荷载计算公式及方法，参见主要参考资料中有关章节。 7.1.2

荷载组合

— 提示：设计倒虹吸管时，荷载组合应根据工程布置型式及运用期间可能 出现的最不利的情况进行全面考虑。一般荷载组合分为基本组合 和特殊组合两大类。基本组合由基本荷载所组成；特殊组合除相 应的基本荷载外，尚应包括一种或几种特殊荷载。 荷载组合一般应按表14〜16采用，但有时还要考虑其它可能的荷载及可能的最不利组合。 (1)管道横向计算的荷载组合，见表14。

表14管道横向计算的荷载组合表

管

荷载组合

基本荷载 特殊荷 载 备 注 --道 类 型 自 满 设 外 土 地 重 管 计 水 压 面 水 内 压 力 荷 重 水 力 载 压 力 V V V V V V 温雪 支度荷 座荷载 反载力 校 地 核 震 内 力 水 压 力 基本组合 露 天 特殊组合(I) 管 特殊组合(n) 掩 基本组合(I) 埋 基本组合(n) 管 特殊组合 V 'V V V V V V ，V ，V V V V V / V V V ，V V ，V ，V V ，V V ，V ，V V ，V V ，V ，V 空管 > V / 河 基本组合(I) V V 'V V V 床 基本组合(n) V V V / 埋 V V V V 特殊组合 管 (2)管道纵向计算的荷载组合，见表15

V V V 管道检修期 V /

表15管道纵向计算的荷载组合

自 满 设重 管 计水 内水重 压力基本荷载 外 土 地 温雪 支水 压 面 度荷 座压 力 荷 荷载 反载力力 载 管 道 类 型 荷载组合 特殊荷 校载 核震 内水力 压力 备注 露 天 管 掩 埋 管 河 床 埋 管 基本组合 特殊组合(I) 特殊组合(n) 基本组合(I) 基本组合(n) 特殊组合 基本组合(I) 基本组合(n) 特殊组合 V V V V V V V V V V V V V V V / V V V V V V V V V V V V V V V V V V 空管 V V V V V V V / V V V V V V V V V V V V V V V 管道检修期 V / (3) 镇墩计算的荷载组合，见表16。

表16镇墩计算的荷载组合

管 荷载组合 基本荷载 特殊荷 备注 道 类 型 露 天 管 基本组合 特殊组合(I) 特殊组合(n) 基本组合 特殊组合 基本组合 自 水 设 外 水 土 重 重 计 水 流 压 内 压 离 力 水 力 心 压 力 力 V V 'V V / 地 一雪 面 管荷 荷 道载 作载 用力 校 地 核 震 内 力 水 压 力 V V V / V V V V V V V V / V / / V / V 'V V 'V V / V V \\~V ，V V ，V V VV / V / V V V V / 特殊组合 V V V / V / V / 注：表14〜16中，外水压力值应取各荷载组合中最不到状况的水位进行计

7.2 管身内力计算

7.2.1 设计一般规定

提示：(1)管身的应力分析属弹性理论空间问题，计算复杂，为了简化计算工作，一般作为平面 问题考虑。即横向用结构力学方法按封闭的环(箱)形结构计算，纵向按环(箱) 形截面梁考虑。 (2)强度计算及抗裂度验算，均按现行 SDJ20-78规定的理论及公式进行计算(验算)< 7.2.2 7.2.2.1

横向计算 圆形管计算原则

提示： (1) 横向计算：通常取1m长管段作为计算单元，按平面问题计算，当管壁厚度(6)

一

与平均半径(ro)之比值

ro

1

1 /

8

时为薄壁管，反之为厚壁管。

(2) 薄壁管为三次超静定结构，可按弹性中心法求解内力。

(3) 厚壁管：在均匀内(外)水压力作用时，按惮性力学方法计算，对其它荷载引起的内 力仍用结构力学的

弹性中心法求解内力。

(4) 横向截面内力计算，一般只计算在各种荷载作用下断面的顶、

力(M N)。然后按最不利荷载组合作用下的内力(工 件计算截面尺寸及钢筋用量，并验算其抗裂稳定性。 (5) 在计算弯矩产生的应力时，应考虑横截面曲率的影响。

腰、底三个控制点的内

M 2 N)，按偏心受拉(压)构

7.2.2.2 箱形管计算原则

提示：(1)箱形管横断面为闭合框架，取截面中心线为计算轴线。当内角加腋尺寸不大于该计算跨度 的1/10时，可不考虑加腋的影响，仍按等截面计算。 (2) 大型箱形管，尤其当加腋尺寸较大时，除用弹性地基上的框架分析外，还应考虑节点的刚 度和剪切变形的影响。 (3) 中小型工程，可用查表图弯矩公式或用迭代法求内力，当用前者时，其先假定的刚度比与 计算所得的刚度比之差一般不应超过 20 %。 (4) 对中小型管的地基反力，为了简化计算，一般多假定为直线分布，对软弱地基这个假定更 接近实际情况，且偏安全。对于大型管尤其是在较硬的地基上，则应按弹性地基梁计算。 7.2.2.3 计算步骤及公式

提示：计算步骤一般分为基本资料、荷载计算及组合、内力计算、强 度验算、配筋计算、抗裂验算等，见主要参考资料中有关章节。 723 7.231 纵向计算 计算原则 提示：(1)纵向计算一般将一个管节作为计算单元, 取最不利荷载组合作用下的内力__(2 M2 N), 按环(箱)形截面偏心构件，计算其强度、抗裂及配筋量。 (2) 预制吊装管道(节)应对其运输和安装时的纵向强度进行验算。 (3) 倒虹吸管一般应进行纵向计算。但对某些中小型工程，若管道分节处设置伸缩沉陷缝， 且用的是连续式刚性管座(设沥青油毡垫层)，基础又经过处理(承载能力满足要求)， 根据经验可以不进行纵向计算。 7.2.3.2 计算步骤及公式 提示：同横向计算。 _______________________________________________ 7.3 镇墩结构设计 7.3.1 设计一般要求 7.3.1.1 镇墩稳定设计 提示：倒虹吸管镇墩一般属重力式结构,它利用自身重力维持其稳定， 且它的变位不能影响管道的安全。 ____________________________________________________ 7.3.1.2 镇墩结构计算内容 (1) 抗滑与抗倾覆稳定性校核； (2) 结构强度验算；

(3) 地基承载能力验算，必要时进行沉陷验算。 7.3.1.3 镇墩建筑材料

提示：镇墩一般用标号不低于~~100号的混凝土建造。在寒冷地区，墩

底应深埋在冻土线以下。对中小型工程经论证后，可以用浆砌块

石与混凝土混合结构。 ________________________________________

7.3.1.4~~镇墩基础 提示：(1) 土基上的镇墩基底面一般都做成矩形， 而且是水平的(或略向内倾一点)。在各种荷载 组合作用下，基础面上不宜产生拉应力，且其压应力最大值与最小值之比一般不宜 大于2。 (2)岩基上的镇墩因其承载能力大，建基面通常可开挖成倾斜的阶梯形， 接近垂直镇墩上的合力方向。其具体尺寸一般应通过计算确定。 并使斜底面尽量 7.3.1.5 镇墩内管道段强度及配筋 提示：镇墩内管道段的混凝土强度及配筋量一般与镇墩外直管道段相 同，以防因内水压力及温度作用产生裂缝。 ______________________ 7.3.1.6 镇墩的周围，尤其是上部，宜配置适量温度钢筋，以防开裂，损坏整体性。 7.3.2 镇墩的稳定性验算

(1) 镇墩沿建基面的抗滑与抗倾覆稳定性验算。

提示：为使地基受力均匀，一般都要求合力作用点在基础底面的中三 分点之内，故可不进行抗倾覆验算，只验算抗滑稳定即可。 ________ (2) 斜坡上的镇墩应论证或验算地基是否稳定。

提示：土坡上：分析土体沿某一滑弧滑动或崩塌的可能性；

岩坡上：应研究沿岩石的层理或断层面的滑动或崩塌的可能性。

7.3.3 镇墩的强度验算

(1)镇墩的强度验算一般按重力式挡土墙计算方法进行，可选几个与墩底面平行的危险面用 材料力学方法计算截面应力，使之满足材料的设计要求。

提示：弯管凸向上方的镇墩，其内水压合力指向上方，应在管轴线附 近选择最弱的截面验算其强度。如不满足要求，则应增加其上部 墩身的体积压重，或加设锚筋。 (2)镇墩的地基强度验算。

镇墩的地基应力用材料力学中偏心受压构件公式进行计算。 提示：计算方法及公式见主要参考资料中有关部分。

7.4 进出口段设计

提示：参见SD303-88及主要参考资料中的有关部分。 8有关构造、细部结构

提示：主要内容有： (1) 进岀口段各建筑物； (2) 管段长度、管节接头及止水、管道安装的活动连接件； (3) 泄水、冲砂、排气、进人、清淤、检修等孔口； (4) 管道的支撑结构及铺设； (5) 保温结构。 参见《水工手册》第 7卷第34章第5节和第8卷第40章第3节及《倒虹吸管》第 2 章等。 9观测设计

提示：工程结构的强度、裂缝、变形以及水力要素等观测项目，应根 据需要进行设计。 10技术专题研究(必要时)

11工程量计算

11.1

计算说明

提示：应说明计算的规定、依据和方法等。 11.2 工程量计算

提示：分部位、分项进行计算：土石方开挖、土方回填、干砌石、浆 砌石、混凝土、钢筋混凝土、钢筋、水泥、止水材料等。 12应提供的设计成果

12.1

设计文件

主要文件有： (1)设计报告； ⑵计算书；

(3) 专题文件(如：试验报告、专题研究报告等)。 12.2

设计图纸

主要图纸有： (1) 布置图； (2) 结构图； (3) 钢筋图。 12.3

工程量汇总表

表17工程量汇总表

项目 开挖 3 m 回填 3 m 浆砌块 混凝土 及 石 钢一钢筋… 材水 泥 止 水 一 钢筋混 凝土 土 方 石 方 土 方 石 方 进口段 出口段 管身 管座 镇墩 支承结 构 3 m t t t 材 料 m 3