王 颖，雷佳颖

(哈尔滨市阿城区给排水管理办公室，哈尔滨 150300)

双丰镇西林塘坝泄洪洞洞身结构设计

王 颖，雷佳颖

(哈尔滨市阿城区给排水管理办公室，哈尔滨 150300)

阐述了哈尔滨阿城区双丰灌区西林塘坝泄洪洞洞身结构设计方法，分析了洞身高度、宽度，底板厚度、进行洞身纵向结构设计，包括荷载设计、截面配筋、抗裂验算和抗裂验算等。

泄洪洞;结构设计;荷载;内力;强度;配筋

1 基本情况

双丰灌区位于哈尔滨阿城区南部，阿什河左岸。西林塘坝位于双丰镇宫家屯。塘坝工程主要由土坝、泄洪洞两部分组成，采用10 a一遇洪水标准设计，20 a一遇洪水标准校核。流域面积0.7 km2，设计总库容1.85万m3，兴利库容1.6万m3，死库容2 730 m3，可满足266.7 hm2耕地的需水量。

2 结构设计

2.1 设计资料

单孔箱涵，内净跨1 m，高1 m，填埋式构筑，顶部填土2 m，回填土密度17.66 kN/m3，内摩擦角20°，地基土为砂质黏土，地面设计荷载汽-10 t(单车行驶)。

2.2 初拟箱涵断面尺寸

顶板、侧墙厚度均为30 cm，底板30 cm。

2.3 荷载计算

2.3.1 垂直土压力

1)由地基土性质取γsa=0.2，平基敷管a0=1.0，则γsa·a0=0.2，H/D=1.5 m，查《涵洞》图4-7得Ch=2.1。

经计算GB为94.94 kN。

2)垂直土压力强度计算公式为：

经计算，qB=59.34 kN/m。

2.3.2 侧向土压力

作用于箱涵顶板厚度中心线处侧向土压力强度计算公式为：

经计算，q1为22.08 kN·m。

作用于箱涵底板厚度中心线处侧向土压力强度计算公式为：

经计算，q2为32.04 kN·m。

2.3.3 汽车荷载产生的垂直压力计算

汽-10 t加重车重力为150 kN，后轮轮压P=50 kN;着地宽度d=0.5 m;着地长度c=0.2 m;轮距1.8 m。

经计算q'B为6.65 kN·m。

2.3.4 顶板自重计算

2.3.5 侧墙自重计算

作用于箱涵顶上的总均布荷载计算公式为：

2.3.6 作用于箱涵底部的地基反力计算

2.4 内力计算

内力计算见图1，图2。单孔箱涵，属于结点无线位移结构，采用查表法计算。

图1 内力计算简图

图2 内力图

2.4.1 各结点杆端弯矩的计算

刚性比K=h/l=1.3/1.3=1。各结点杆端弯矩计算简图见图 3、图 4、图 5。

图3 结点杆端弯矩计算简图

图4 计算简图

图5 计算简图

合计MB=MA=-6.78、MD=MC=-8.44

2.4.2 杆端剪力及各截面剪力计算

AB杆端：

AB杆各截面QX=QAB-q3x

DC杆端：

DC杆各截面QX=QDC-q4x

CA杆端：

2.4.3 杆件各截面弯矩计算

AB杆：

DC杆：

CA杆：

立墙外侧受拉，为最小负弯矩。

2.5 强度计算

2.5.1 正截面配筋计算

2.5.1.1 顶板

跨中最大弯矩M=8.75 k N·m，h0=30-3=27 cm

选用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.5.1.2 底板

跨中最大弯矩M=11.02 kN·m，h0=30-3=27 cm

选用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.5.1.3 侧墙

侧墙端弯矩M=8.44 kN·m，h0=30-3=27 cm

属于大偏心受压构件，按受弯构件计算

ξ=1-0.544满足要求

选用 5φ12@20，Ag=565 mm2。

2.6 抗裂度验算

查《涵洞》表5-6得抗裂安全系数Kf=1.05，查表5-2得混凝土抗裂设计强度Rf=1.75 N/mm2。箱涵以底板跨中弯矩最大M=11.02 kN·m，对此截面进行抗裂计算。跨中截面内侧配受力筋5φ12@20，Ag=565 mm2;外侧配构造筋5φ10@20，Ag'=393 mm2。

受压区高度计算

折算断面惯性矩计算公式为：

受拉区塑性影响系数γ=1.55(1.1-0.1h)=1.66

KM=1.05×9.75=11.57 kN·m ＜45.01 kN·m，满足抗裂要求。

结构设计的目的是使结构能满足各种预定功能要求，需要保证建筑物安全适用，又要做到经济合理。结构的可靠性和经济性常常是相互矛盾的，科学的设计方法就是在两者之间选择一种最佳的方案，使设计结构既经济合理，又有足够的可靠度，保证建筑物的安全运行。

［1］浙江水利水电专科学校，东北水利水电专科学校.水利学［M］.北京：水利电力出版社，1991.

［2］河北水利专科学校，黑龙江水利专科学校.水工建筑物［M］.北京：水利电力出版社，1993.

［3］华东水利学院，大连工学院，陕西机械学校，清华大学.水工钢筋混凝土结构学［M］.北京：水利电力出版社，1987.

TV31

B

1007-7596(2011)06-0091-03

2011-03-03;

2011-10-17

王颖(1981-)，女，黑龙江哈尔滨人，工程师;雷佳颖(1975-)，女，黑龙江哈尔滨人，工程师。