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摘要:
我國作為農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,離不開各類水利工程建設(shè),水利建設(shè)全面促進(jìn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程。在各類水利項(xiàng)目中,涵洞是必不可少的內(nèi)容,良好科學(xué)的設(shè)計(jì),能夠確保涵洞發(fā)揮效能,提高水利通過能力。涵洞在水利工程中的應(yīng)用較為普遍,不同的水利工程有不同的設(shè)計(jì)理念與思路,需要根據(jù)水利工程需求、地質(zhì)和環(huán)境等情況做好調(diào)研,用不同結(jié)構(gòu)和樣式的涵洞體現(xiàn)功能。只有全面保證水利工程中涵洞建設(shè)質(zhì)量,才能確保實(shí)際應(yīng)用科學(xué)合理。文章主要針對水利工程中涵洞設(shè)計(jì)重點(diǎn)問題進(jìn)行分析,全面提出優(yōu)化方案,進(jìn)一步提升水利應(yīng)用能力和水平。
關(guān)鍵詞:
水利工程;涵洞;設(shè)計(jì)要點(diǎn)
引言
農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開水利工程,良好的水利工程能夠進(jìn)一步提高興水利除水害能力,是我國治理水害的重要措施,水利工程設(shè)計(jì)關(guān)系到百年大計(jì),設(shè)計(jì)不合理,則會導(dǎo)致安全事故,減少工程使用年限,只有全面保證水利工程施工質(zhì)量,才能確保整體工程質(zhì)量滿足使用需求,達(dá)到設(shè)計(jì)和使用的良好目的。要想長期保持水利工程穩(wěn)定運(yùn)行,就一定要從設(shè)計(jì)源頭把好關(guān),使水利建筑物設(shè)計(jì)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。涵洞在水利工程建設(shè)中,必不可少,任何水利工程均會出現(xiàn)涵洞建筑,涵洞是水工建筑物的一種,是泄水建筑物,也叫引水建筑物,涵洞的設(shè)計(jì)一定要滿足水利工程需要,其不是獨(dú)立結(jié)構(gòu),是要與整體工程相協(xié)調(diào)一致的,不論是結(jié)構(gòu)還是尺寸,均需要做好合理科學(xué)的構(gòu)思,通過平面布置形成專門的設(shè)計(jì)方案,使涵洞發(fā)揮其應(yīng)有的功能。各類水利工程性質(zhì)功能不一樣,就需要在涵洞建設(shè)中做好整體規(guī)劃,涵洞的建設(shè)數(shù)量要按水利工程量做好規(guī)劃,涵洞工程要想實(shí)現(xiàn)其使用功能,就要科學(xué)全面的考慮水利工程當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況,通過對地質(zhì)的掌握,確保涵洞建筑物級別和類型。當(dāng)一切確認(rèn)后,則需要通過設(shè)計(jì),完成整體構(gòu)思,把握好各個(gè)點(diǎn)位的關(guān)系,確保涵洞建筑與水利工程能夠形成緊密結(jié)合的整體。
1涵洞
1.1涵洞的概念涵洞主要是指橫貫路基或路堤的小型過水建筑物,也叫引水建筑物、泄水建筑物或者排洪構(gòu)建物。大的泛圍看,涵洞也可以當(dāng)做涵渠來理解。涵洞有自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),一般由洞身、端墻、翼墻、出入口鋪墻等部分構(gòu)成。
1.2涵洞的分類按照不同的形態(tài)可以進(jìn)行多種分類,涵洞可以按使用功能、建筑材料、構(gòu)造形式、洞頂填土形式、水力性能五個(gè)方面進(jìn)行類型分類,不同的分類有不同的樣式與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。按使用功能分類主要由引水涵和排洪泄水涵兩類構(gòu)成;按建筑材料分主要由鋼筋混凝土涵、混凝土涵、石涵、磚涵構(gòu)成;按構(gòu)造形式分包括箱涵、管涵、蓋板、拱涵等;按洞頂填土情況分包括明涵和暗涵兩類;按水力性能分包括無壓式涵洞、半壓式涵洞、壓力式涵洞三種類型,根據(jù)不同類型的涵洞結(jié)構(gòu)與樣式,就會使用到不同的工程中,那么公路或者水利工程中,就要按照分類的不同,合理做好選擇與設(shè)計(jì)。水利工程或者公路交叉處,涵洞的功能則是便于公路跨越溝渠、水利工程能穿越公路,通過涵洞的建設(shè),能夠有效保證公路與水利工程的完整性,在洪水期,保證水利工程安全。
2涵洞設(shè)計(jì)
涵洞建設(shè)前,需要根據(jù)實(shí)際情況做好科學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),從整個(gè)建筑角度看,涵洞設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣,不同的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)影響著流程與最終效果,合理科學(xué)的設(shè)計(jì)是涵洞建設(shè)的關(guān)鍵。
2.1涵洞設(shè)計(jì)考慮因素涵洞設(shè)計(jì)采取哪種結(jié)構(gòu)形式和斷面,直接影響到整體工程是否合理,同時(shí)也對工程工藝、材料、技術(shù)的選擇有一定的影響作用。進(jìn)行涵洞設(shè)計(jì)時(shí),需要綜合性考慮到各類影響因素,避開制約因素,使設(shè)計(jì)更加具有可操作性,確保工程順利實(shí)施。涵洞設(shè)計(jì)要對現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)研,需要按照整體工程的材料、地質(zhì)、施工等方面要求,做好類型選擇,滿足施工條件要求。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),更要全面考慮最后的使用效果,如果過于理想化,則不能滿足涵洞泄洪和過水要求。2.2套用標(biāo)準(zhǔn)圖把握要點(diǎn)涵洞有一整套設(shè)計(jì)原理,經(jīng)過實(shí)踐證明了的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是設(shè)計(jì)人員需要參考的,一般情況下,涵洞設(shè)計(jì)時(shí)均使用的是實(shí)踐檢驗(yàn)合理的標(biāo)準(zhǔn)圖,通過實(shí)踐證明設(shè)計(jì)是標(biāo)準(zhǔn)化、合理化的模式,在此基礎(chǔ)上,還要結(jié)合不同工程特點(diǎn)與現(xiàn)場情況,做好適度調(diào)整與改進(jìn),需要良好的經(jīng)驗(yàn)才能完成設(shè)計(jì)構(gòu)想,保證工程合理性科學(xué)性。采取套用標(biāo)準(zhǔn)圖的設(shè)計(jì)思路,不但節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間,提升了工程進(jìn)度,更主要的是其數(shù)據(jù)與參數(shù)是合理化、實(shí)用化、規(guī)范化的。
3水利工程中涵洞設(shè)計(jì)分析
水利工程中涉及到涵洞工程,主要目的就是為了引水或排洪需要,一般情況下,引水涵洞較好設(shè)計(jì),因?yàn)槠渌?shù)較為清楚、荷載要素明確,在設(shè)計(jì)中相對利于科學(xué)的掌握。而排洪泄水涵則相對復(fù)雜一些,進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),一定要全面的做好水力條件對比與分析,明確相關(guān)數(shù)據(jù)與參數(shù),做好標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定,排洪泄水涵主要是洪水侵襲起到作用,如果設(shè)計(jì)不合理,參數(shù)不準(zhǔn)確,則會受到洪水破壞,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)洪水的頻次與季節(jié)特點(diǎn),做好涵洞結(jié)構(gòu)和形式的選擇,特別是進(jìn)行斷面尺寸設(shè)計(jì)時(shí),一定要滿足當(dāng)?shù)丶竟?jié)性的排洪需要,通過高標(biāo)準(zhǔn)的建筑物級別確定,確保遇到超大洪水時(shí),能夠確保工程安全穩(wěn)固。水利工程建設(shè)涵洞有多種類型,根據(jù)常見功能,對不同類型進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。
3.1箱涵設(shè)計(jì)箱涵是較為普遍使用的一種涵洞,特別是在公路和水利工程中,發(fā)揮著巨大的作用。箱涵是引水建筑物,這種建筑結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,相對結(jié)構(gòu)簡單、施工便利,不同類型的環(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu),均能建設(shè),其地區(qū)適應(yīng)性非常強(qiáng)。箱涵為無壓引水建筑物,只要根據(jù)水量體積多少,做好箱涵平面布置和斷面尺寸設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)現(xiàn)場情況,充分考慮到底坡和建筑物連接,確保水面轉(zhuǎn)角和緊密性,設(shè)計(jì)時(shí),做好結(jié)構(gòu)受力公式的計(jì)算,確保各承受力均勻是關(guān)鍵。
3.2圓管涵設(shè)計(jì)圓管涵設(shè)計(jì)是為了提高排洪泄水能力建設(shè)的涵,對涵管承受水力荷載要求較高,不同的洪水流量對管道的壓力不同,具有復(fù)雜多變的不確定因素。為了保證工程質(zhì)量,就需要科學(xué)合理的進(jìn)行測算,計(jì)算荷載選取是否科學(xué),設(shè)計(jì)人員一定要提高責(zé)任心,小心謹(jǐn)慎的考慮周全,特別是對影響使用能力的各種因素,要做到全盤綜合考慮。圓管涵按使用功能劃分,包含壓力過水涵、半壓力過水涵和無壓力過水涵三種,所以說,進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要根據(jù)水位變化能否出現(xiàn)負(fù)壓的現(xiàn)象,全面考慮到圓管涵的承載量。通過科學(xué)合理的計(jì)算,對整體和局部荷載進(jìn)行把握,保證涵洞結(jié)構(gòu)尺寸合理。圓管涵地基基礎(chǔ)的承載力影響到最大涵管承載量,如果地基不穩(wěn)固,則會導(dǎo)致圓管壓力向側(cè)向傳遞,所以說,圓管涵水平面荷載計(jì)算要充分考慮到各種工況下的承受力標(biāo)準(zhǔn),不能單純計(jì)算單向壓力。
3.3蓋板涵設(shè)計(jì)蓋板涵在水利工程中應(yīng)用較廣泛,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),一定要考慮到鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力的情況和計(jì)算涵臺情況,只有做好這兩方面的設(shè)計(jì),才能確保蓋板涵承載能力和應(yīng)用效果。蓋板涵是無壓涵洞,豎向壓力要按涵洞以上地面面積邊緣向上外斜30度分布的,按照各向擴(kuò)散面積進(jìn)行計(jì)算。涵臺內(nèi)力是通過涵洞和涵底重心落點(diǎn)計(jì)算的,上下簡支豎梁承受上部簡支壓力和水平方向作用力,要考慮上部與兩側(cè)作用力,避免出現(xiàn)不利工況影響。
3.4拱涵設(shè)計(jì)要點(diǎn)拱涵在設(shè)計(jì)時(shí),要把握好幾個(gè)重點(diǎn),一是計(jì)算拱涵涵頂填土對涵洞豎向壓力大小,按土柱壓力進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算,得到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù);二是計(jì)算拱圈截面拱數(shù)值。拱涵的外型特征是以弧形拱承擔(dān)拱頂壓力,那么就需要全面考慮到內(nèi)力問題,進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要把握好計(jì)算過程,可以不考慮曲率、剪切變形、彈性壓縮和溫度變形的情況,需要把平方根精力放在填土厚度重力產(chǎn)生的壓力情況,同時(shí)還要做好拱圈內(nèi)分布情況確認(rèn),保證拱圈橫截面壓力精確。
4結(jié)束語
涵洞普遍應(yīng)用到各類水利工程中,起到引水和排洪泄水的作用,只有全面保證設(shè)計(jì)科學(xué)合理,才能確保涵洞工程質(zhì)量,滿足水利建設(shè)需要,推動水利事業(yè)發(fā)展。
作者:周欣 單位:吉安市水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院