簡介： 華寧縣盤溪矣則河水庫，自1995年5月蓄水以來，盤溪大溝發(fā)揮了灌溉效益，在保證率Ｐ=７５％的情況下，每年尚多余水量５００多萬m3。而南盤江東岸片區(qū)冒洞溝以上林場等地尚有６３７５畝肥沃土地面積嚴重缺水。為充分利用水資源，擬建過江倒虹吸管跨越南盤江，“西水東調(diào)”解決江東片的灌溉問題。
關(guān)鍵字：矣則河水庫 跨南盤江 倒虹吸 拱管 設(shè)計

ｌ 前言

華寧縣盤溪矣則河水庫，自1995年5月蓄水以來，盤溪大溝發(fā)揮了灌溉效益，在保證率Ｐ=７５％的情況下，每年尚多余水量５００多萬m³。而南盤江東岸片區(qū)冒洞溝以上林場等地尚有６３７５畝肥沃土地面積嚴重缺水。為充分利用水資源，擬建過江倒虹吸管跨越南盤江，“西水東調(diào)”解決江東片的灌溉問題。

“西水東調(diào)”工程主要建筑物有：渠道１０.５２ｋm、渡槽44ｍ、倒虹吸1.836ｋm，總長12.4ｋm。其中，過江倒虹吸管長746.407ｍ，管徑500mm和500ｍｍ，流量０.５ｍ³／s、落差１１.１５ｍ、最大工作水頭１０５ｍ。過江橋段采用拱管型式布置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有新穎的特點。

２ 工程布置

把水從江西跨越南盤江輸送到江東的工程方案較多。根據(jù)工程實際，結(jié)合多次踏勘，并經(jīng)水文分析、地質(zhì)勘察后，確定“西水東調(diào)”工程線路選擇在南盤江兩岸工程地質(zhì)條件較好、跨度相對較窄處（江面寬68ｍ），采用拱形管道代橋輸水。利用拱管本身的強度來跨越南盤江，中間不需另架橋支承，從而，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、造價經(jīng)濟。

過江倒虹吸管設(shè)計通過流量０.5m^３／ｓ。經(jīng)水力計算，江西、江東兩岸采用φ500mm的鋼管。為加強側(cè)向穩(wěn)定，跨江拱管采用兩根φ400mm鋼管，兩管軸間距１.5m，其間設(shè)２０^#槽鋼聯(lián)系梁穩(wěn)固。拱管中段管壁厚１０mm，向兩端逐漸增厚到１６mm。拱管矢跨比１／８矢高９.0ｍ、半徑76.5m、半圓心角２８^°04′21″、弧長７４.９６４ｍ、跨度７２.0ｍ。布置草圖如下：

拱形跨江管道布置示意圖

３ 荷載組合及計算指標

３.ｌ荷載組合

3.1.1作用于拱平面內(nèi)沿拱軸均布的垂直荷載，包括管重、水重及均化為線荷載的聯(lián)系梁自重ｑ＝０.３（t/m）。

3.1.2垂直于拱平面沿拱軸均布的水平風(fēng)荷載ｐ＝0.008（t/m）。

3.1.3溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力。

根據(jù)《不良條件管道工程設(shè)計與施工手冊》，在一般情況下，拱形管道采用以上三項荷載作為計算荷載。

3.2計算指標

工程區(qū)域的基本風(fēng)壓值取W₀=30（kg/m²），則水平風(fēng)線荷載Ｐ=Ｋ·Ｋ₂·W₀·ｄ=16（kg/ｍ）。其中：Ｋ＝1.02、Ｋ₂=1.2分別為風(fēng)載體型系數(shù)和風(fēng)壓高度變化系數(shù)。即作用于單管的P=8（kg/m）=0.008（t/m）。

考慮溫差變化為△ｔ=20（⁰C），對于A₃鋼，計算溫度下的彈性模量E=2.05×0⁷（t/m）；線膨脹系數(shù)α＝1.18×10^-5（m／ｍ·C^ｏ）；使用溫度下的屈服強度σ_t＝233.5MPa，允許計算強度σ_c=ｍ·ｍ₁·σ_t＝189MPa。其中：ｍ=0.9，ｍ₁＝0.9分別為工作條件系數(shù)和材料勻質(zhì)系數(shù)。

拱趾處管壁厚16mm，其截面積F＝0.021m^２，截面軸慣矩J=4.53×10^-4ｍ^４,截面模量Ｗ＝2.1×10^-3m^３，回轉(zhuǎn)半徑i=0.15ｍ。

４ 強度計算

4.1在拱趾處力的計算簡圖