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南水北调中线沙河渡槽工程

来自于:ysy
发布时间:2013/12/6 15:25:35
点击数:7667
 


 沙河前明渠段


 



沙河梁式渡槽


 



 沙河梁式渡槽及出口检修闸


 


 


 沙河梁式渡槽架槽方案


 


 



  梁式渡槽施工方案


 



 鲁山坡落地槽段


 


 1工程概况


南水北调中线沙河渡槽工程为目前综合规模世界第一的渡槽工程,该工程位于河南省鲁山县,渡槽长9.05km。长约9km的沙河渡槽是跨越沙河、大郎河的梁式渡槽(长2166m)、跨越河道间低洼地带的箱基渡槽(长5354m)以及绕鲁山坡的落地槽(长1530m)的统称。渡槽设计流量320m3/s,加大流量380m3/s。渡槽设计水头1.77 m。沙河与渡槽工程交叉断面以上流域面积为1918km2,百年一遇洪峰流量为8190m3/s,三百年一遇洪峰流量为10160m3/s。


沙河梁式渡槽采用双线4槽,上部槽身为U形双向预应力混凝土简支结构,U槽直径8m,壁厚35cm,槽高8.3m9.2m,单跨跨径30m。下部支承采用钢筋砼空心墩、灌注桩。


沙河箱基渡槽为矩形双线双槽,单槽净宽12.5m,槽身侧墙净高7.8m,下部支承结构为箱形涵洞。


沙河落地槽为矩形单槽布置,底宽22.2m,侧墙净高8.1m。。


2 沙河渡槽设计关键技术研究


沙河渡槽工程规模大,结构复杂,河南省水利设计公司从可研、初步设计到施工图阶段开展了众多关键性技术研究工作。


2.1线路分析研究


沙河渡槽段线路总长约12km,对沙河段线路,分析研究了东、中、西三个位置,对于三条线路从安全、投资、对环境影响并结合当地发展规划从线路长度、沿线建筑物数量、沿线地势及工程布置,以及施工条件、工程投资等方面进行对比,经综合论证研究,选择了科学、合理、经济、可行、安全的工程线路。


2.2 水头优化研究


沙河渡槽总水头1.77m,建筑物长,分配水头小,如何实现宝贵的水头科学分配是一个复杂的问题,对渡槽不同槽型段拟定十多种比降方案,进行组合优化,以实现水头利用率最高,工程投资最省。从投资、水头对各类建筑物的敏感性、不同建筑物比降合理性等方面进行了充分分析论证,对水头进行了科学分配。


2.3沙河梁式渡槽结构选型与跨度分析、论证研究


U形梁式渡槽是沙河渡槽段技术难度最为复杂的部分,规模巨大,设计流量320m3/s,加大流量380m3/s,采用何种槽型、何种槽身受力体系、多大跨度等对工程投资、施工、结构性能、安全影响重大,因此沙河渡槽槽型选择了不同槽型、不同跨度、不同施工工法,共组合了八种方案,从结构受力、过流条件、防洪影响、施工技术水平与施工质量、施工工期、经济性、安全性等多方面进行综合对比、论证,最终选定沙河梁式渡槽上部结构采用双线430mU形简支预制架设方案。


2.4 沙河水力学模型试验研究


沙河渡槽总长9.05km,槽型有U形梁槽、箱基矩形渡槽、落地矩形槽段,中间有节制闸、检修闸,槽数有4槽、2槽、单槽,各部位水头损失、过流能力均需试验验证。我公司开展了沙河渡槽水力学模型试验研究,包括物理模型与数学模型研究,相互验证,经深入分析研究,试验表明沙河渡槽过流能力完全满足设计要求。


2.5  U形槽结构分析研究


U型槽身内径8m,高8.3m,属于大断面、薄壁的空间复杂受力结构。不仅承受水压作用,而且承受气温、水温的复杂动态作用。施工期间要考虑复杂的施工过程,包括初张拉后移位、运槽车槽顶运槽活荷载作用、吊装、过孔移位等施工受力状态。设计单位在作了详尽分析计算的基础上,还与武汉大学、中国水利水电科学研究院、华北水利水电学院联合对槽身结构进行了分析。


2.6  U形槽结构优化分析


我公司与华北水利水电学院联合开展了结构尺寸优化分析工作,完成的《大型预应力U形薄壳渡槽结构分析及优化设计》获大禹水利科学技术进步三等奖。


2.7  大型薄壳U形槽结构稳定性分析


我公司对沙河大型薄壳槽身结构的稳定性包括局部受压稳定性与整体侧弯扭稳定性,研究表明,沙河渡槽虽然断面大,壁厚薄处只有35cm,但稳定性是有充分安全保证的。


2.8 施工方案及超大吨位架设技术研究


沙河梁式渡槽设计中研究了常规满堂架施工技术,并考察公路桥梁、高铁桥梁造桥、架桥先进施工技术,对U型槽开展了造槽机施工以及架槽机施工方案研究,从施工技术水平与施工质量、施工工期、经济性、安全性等多方面分析论证。并借鉴高铁架桥机施工先进技术,沙河U形梁式渡槽采用了架槽机施工预制架设方案。沙河渡槽一片槽重达1200t,用架槽机架槽在水利工程首创。


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