[摘要]渡槽是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。本文首先论述了渡槽设计的一般步骤，进而从渡槽的位置选择、渡槽选型及计算、槽身布置、进出口的布置、渡槽的基础及相关计算进行简要阐述，以供参考。
[关键词]水利工程；渡槽；设计
1.前言
渡槽又称高架渠，是一组由桥梁，隧道或沟渠构成的输水系统。用来把远处的水引到水量不足的城镇、农村以供饮用和灌溉。是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等障碍的架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。文章阐述了渡槽设计中的应该注意的几个地方。
2.渡槽设计的一般步骤
2.1收集整理基本资料，确定渡槽的安全级别和有关设计标准。
2.2选择槽址和槽型，并进行平面布置和纵剖面的布置。
2.3进行水力设计，确定槽底纵坡和槽身的过水断面形状、尺寸及进出口高程。
2.4进行纵剖面布置，选定各组成部分的结构型式和材料、分跨，拟定各部分的布置尺寸及高程，绘制平面图、纵横剖面图。计算挖填工程量。
2.5通过方案比较，选出较优的总体布置方案。
2.6进行结构计算及构造设计，绘制设计图，并计算工程概算和总投资。
3.渡槽的位置选择
渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、型式选择、进出口布置、基础布置。
渡槽总体布置的基本要求是；流量、水位满足灌区需要；槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田，交通方便，就地取材等。
总体布置的步骤，一般是先根据规划阶段初选槽址和设计任务，在一定范围内进行调查和勘探工作，取得较为全面的地形、地质、水文气象、建筑材料、交通要求、施工条件、运用管理要求等基本资料，然后在全面分析基本资料的基础上，按照总体布置的基本要求，提出几个布置方案，经过技术经济比较，选择最优方案。
选择槽址时，一般须考虑以下几个方面：
3.1应结合渠道线路布置，尽量利用有利的地形、地质条件，以便缩短槽身长度，减少基础程量、降低墩架高度。
3.2槽轴线力求短直，进出口要避免急转弯并力求布置在挖方渠道上。
3.3跨越河流的渡槽，槽轴线应与河道水流方向正交，槽址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段，避免选在河流转弯处。
3.4根据渡槽的规模及结构形式，要求渡槽的地质条件应具有良好的承载能力，且岸坡及河床要有很好的稳定性。
3.5少占耕地，少拆迁民房，并尽可能有较宽敞的施工场地，争取靠近建筑材料产地，以便就地取材。
3.6交通方便，水电供应条件较好，有利于管理维修。
4.渡槽选型及计算
4.1渡槽的选型
长度不大的中小型渡槽，可采用一种类型的单跨或等跨渡槽。对于地形、地质条件复杂而长度较大的大中型渡槽，可根据具体情况，选用一种或两种类型和不同跨度的布置方式，但变化不宜过多，否则将增加施工难度和影响槽墩受力状况。具体选择渡槽形式时，主要应考虑以下几个方面：
4.1.1地形、地质条件
地形平坦、槽高不大时，一般采用梁式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的山谷地形，当两岸地质件较好，有足够的强度与稳定性时，宜建大跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩架；地形、地质条件比较复杂时，应作具体分析。例如，跨越河道的渡槽，当河道水深流急、槽底距河床高度大、水下施工较困难，而滩地部分槽底距地面不高且渡槽较长时，可在河床部分采用大跨度的拱式渡槽，在滩地采用梁式或中小跨度的拱式渡槽，当地基承载能力较低时，可采用轻型结构的渡槽。
4.1.2建筑材料
建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原则，结合地形地质及施工等其它条件，采用经济合理的结构型式。
4.1.3施工条件
应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以加快施工速度，节省劳力。同一渠系有几个渡槽时，应尽量采用同一种结构型式，以便利用同一套吊装设备，便于设计施工定型化。
4.2渡槽的计算方法
对于不同横断面形式、不同支承位置以及不同跨宽比与跨高比的槽身，其荷载作用下的应力状态不同，为了使计算成果有较好的精度，应采用不同的计算方法。
4.2.1对于跨宽比大于4.0的梁式渡槽槽身，可按梁理论进行计算，即沿渡槽水流方向按简支梁、双悬臂梁、单悬臂梁或连续梁计算纵向内力，在垂直水流方向截取1m长槽身按平面问题计算横向内力。
4.2.2对于跨宽比小于4.0的梁式渡槽槽身，应按空间问题求解内力与应力。跨宽比小于3～4的U形槽身一般属于中长壳，用有限元法计算。
4.2.3如跨高比小于或等于5.0，属于深受弯构件。根据SL/T191―96《水工混凝土结构设计规范》规定：“简支深受弯构件的内力可按一般简支梁计算。连续深受弯构件的内力当L/H1 5.槽身布置
渡槽的总体布置，应在全面掌握地形、地质和水文气象、交通情况、建筑材料、施工条件等一手资料的基础上，综合考虑各项技术、经济指标、通过反复比较，最后选定最优的方案。其基本原则是：①尽可能选择最短的长度和较好的工程地质基础；②有利渡槽的选型。地域条件、建筑材料在平面布置上，渡槽的进出口应尽可能与渠道顺直连接；③在我国南方还要考虑通航条件。
6.进出口的布置
为了使渠道水流平顺地进入渡槽，避免冲刷和减小水头损失，布置渡槽的进出口段时，应注意以下几个方面： 6.1进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。渡槽进出口渠道的直线段与槽身连接，在平面布置上要避免急剧转弯，防止水流条件恶化，影响正常输水，造成冲刷现象，对于流量较大、坡度较陡的渡槽，尤其要注意这一问题。
6.2设置渐变段。渠道与渡槽的过水断面，在形状和尺寸上均不相同，为使水流平顺衔接，渡槽进出口均需设置渐变段。渐变段的形状以扭曲面形式水流条件较好，应用较多；八字墙式施工简单，小型渡槽使用较多。
6.3设置护底与护坡，防止冲刷。
7.渡槽的基础及相关计算
7.1渡槽的基础可分为浅基础和深基础两种。埋置深度小于5m的为浅基础，大于5m的为深基础。浅基础常采用刚性基础或整体板式基础（柔性基础）；深基础一般采用桩基础或沉井基础。但在一些复杂地质条件大荷载情况下，基础设计不要局限于考虑深基础和浅基础，可综合考虑采用深挖方扩大基础，也是可行的方案。
当然，在采用深挖方扩大基础时，基础底面积并不是无限制地可以加大，在加大基础底面积时须考虑以下几个因素：（1）基础长度宽度要满足混凝土的分缝要求，不能超过规范允许值；（2）基础底面积要与渡槽的上部槽身宽度和渡槽跨度一致。
7.2渡槽基底应力的计算。基底应力按照（GB50007-2002）《建筑地基基础设计规范》中的规定进行计算，轴心荷载作用时即：
Pk=（Fk+Gk）/A
式中：Fk――上部结构传至基础顶面的竖向力值；
Gk――基础自重及基础上土重；
A――基础底面面积。
7.3渡槽基础沉降量计算。渡槽基础沉降量计算根据（GB50007-2002）《建筑地基基础设计规范》公式基础沉降量计算：
式中：Ψs-沉降计算经验系数；n-地基计算深度范围内所划分的土层数；P0-对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（kPa）；ESI-基础底面下第I层土的压缩模量，应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；zi，zi-1-基础底面至第i层土、第i-1层土的距离； 、 -基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可按本规范附录K采用。
参考文献
[1]李世平，谢三鸿，唐清华.南水北调中线工程某大型渡槽设计[J].人民长江，2011，（20）.
[2]张晓燕，张学朋，赵顺波.预应力混凝土渡槽温度影响及设计研究[J].长江科学院院报，2012，（1）.
[3]夏富洲，王长德，曹为民，姚雄.大流量预应力渡槽设计和施工技术研究[J].南水北调与水利科技，2009，（6）.
[摘要]渡槽是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。本文首先论述了渡槽设计的一般步骤，进而从渡槽的位置选择、渡槽选型及计算、槽身布置、进出口的布置、渡槽的基础及相关计算进行简要阐述，以供参考。
[关键词]水利工程；渡槽；设计
1.前言
渡槽又称高架渠，是一组由桥梁，隧道或沟渠构成的输水系统。用来把远处的水引到水量不足的城镇、农村以供饮用和灌溉。是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等障碍的架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。文章阐述了渡槽设计中的应该注意的几个地方。
2.渡槽设计的一般步骤
2.1收集整理基本资料，确定渡槽的安全级别和有关设计标准。
2.2选择槽址和槽型，并进行平面布置和纵剖面的布置。
2.3进行水力设计，确定槽底纵坡和槽身的过水断面形状、尺寸及进出口高程。
2.4进行纵剖面布置，选定各组成部分的结构型式和材料、分跨，拟定各部分的布置尺寸及高程，绘制平面图、纵横剖面图。计算挖填工程量。
2.5通过方案比较，选出较优的总体布置方案。
2.6进行结构计算及构造设计，绘制设计图，并计算工程概算和总投资。
3.渡槽的位置选择
渡槽总体布置的主要内容包括槽址选择、型式选择、进出口布置、基础布置。
渡槽总体布置的基本要求是；流量、水位满足灌区需要；槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理；进出口顺直通畅，避免填方接头；少占农田，交通方便，就地取材等。
总体布置的步骤，一般是先根据规划阶段初选槽址和设计任务，在一定范围内进行调查和勘探工作，取得较为全面的地形、地质、水文气象、建筑材料、交通要求、施工条件、运用管理要求等基本资料，然后在全面分析基本资料的基础上，按照总体布置的基本要求，提出几个布置方案，经过技术经济比较，选择最优方案。
选择槽址时，一般须考虑以下几个方面：
3.1应结合渠道线路布置，尽量利用有利的地形、地质条件，以便缩短槽身长度，减少基础程量、降低墩架高度。
3.2槽轴线力求短直，进出口要避免急转弯并力求布置在挖方渠道上。
3.3跨越河流的渡槽，槽轴线应与河道水流方向正交，槽址应位于河床及岸坡稳定、水流顺直的地段，避免选在河流转弯处。
3.4根据渡槽的规模及结构形式，要求渡槽的地质条件应具有良好的承载能力，且岸坡及河床要有很好的稳定性。
3.5少占耕地，少拆迁民房，并尽可能有较宽敞的施工场地，争取靠近建筑材料产地，以便就地取材。
3.6交通方便，水电供应条件较好，有利于管理维修。
4.渡槽选型及计算
4.1渡槽的选型
长度不大的中小型渡槽，可采用一种类型的单跨或等跨渡槽。对于地形、地质条件复杂而长度较大的大中型渡槽，可根据具体情况，选用一种或两种类型和不同跨度的布置方式，但变化不宜过多，否则将增加施工难度和影响槽墩受力状况。具体选择渡槽形式时，主要应考虑以下几个方面：
4.1.1地形、地质条件
地形平坦、槽高不大时，一般采用梁式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的山谷地形，当两岸地质件较好，有足够的强度与稳定性时，宜建大跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩架；地形、地质条件比较复杂时，应作具体分析。例如，跨越河道的渡槽，当河道水深流急、槽底距河床高度大、水下施工较困难，而滩地部分槽底距地面不高且渡槽较长时，可在河床部分采用大跨度的拱式渡槽，在滩地采用梁式或中小跨度的拱式渡槽，当地基承载能力较低时，可采用轻型结构的渡槽。
4.1.2建筑材料
建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原则，结合地形地质及施工等其它条件，采用经济合理的结构型式。
4.1.3施工条件
应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以加快施工速度，节省劳力。同一渠系有几个渡槽时，应尽量采用同一种结构型式，以便利用同一套吊装设备，便于设计施工定型化。
4.2渡槽的计算方法
对于不同横断面形式、不同支承位置以及不同跨宽比与跨高比的槽身，其荷载作用下的应力状态不同，为了使计算成果有较好的精度，应采用不同的计算方法。
4.2.1对于跨宽比大于4.0的梁式渡槽槽身，可按梁理论进行计算，即沿渡槽水流方向按简支梁、双悬臂梁、单悬臂梁或连续梁计算纵向内力，在垂直水流方向截取1m长槽身按平面问题计算横向内力。
4.2.2对于跨宽比小于4.0的梁式渡槽槽身，应按空间问题求解内力与应力。跨宽比小于3～4的U形槽身一般属于中长壳，用有限元法计算。
4.2.3如跨高比小于或等于5.0，属于深受弯构件。根据SL/T191―96《水工混凝土结构设计规范》规定：“简支深受弯构件的内力可按一般简支梁计算。连续深受弯构件的内力当L/H1 5.槽身布置
渡槽的总体布置，应在全面掌握地形、地质和水文气象、交通情况、建筑材料、施工条件等一手资料的基础上，综合考虑各项技术、经济指标、通过反复比较，最后选定最优的方案。其基本原则是：①尽可能选择最短的长度和较好的工程地质基础；②有利渡槽的选型。地域条件、建筑材料在平面布置上，渡槽的进出口应尽可能与渠道顺直连接；③在我国南方还要考虑通航条件。
6.进出口的布置
为了使渠道水流平顺地进入渡槽，避免冲刷和减小水头损失，布置渡槽的进出口段时，应注意以下几个方面： 6.1进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。渡槽进出口渠道的直线段与槽身连接，在平面布置上要避免急剧转弯，防止水流条件恶化，影响正常输水，造成冲刷现象，对于流量较大、坡度较陡的渡槽，尤其要注意这一问题。
6.2设置渐变段。渠道与渡槽的过水断面，在形状和尺寸上均不相同，为使水流平顺衔接，渡槽进出口均需设置渐变段。渐变段的形状以扭曲面形式水流条件较好，应用较多；八字墙式施工简单，小型渡槽使用较多。
6.3设置护底与护坡，防止冲刷。
7.渡槽的基础及相关计算
7.1渡槽的基础可分为浅基础和深基础两种。埋置深度小于5m的为浅基础，大于5m的为深基础。浅基础常采用刚性基础或整体板式基础（柔性基础）；深基础一般采用桩基础或沉井基础。但在一些复杂地质条件大荷载情况下，基础设计不要局限于考虑深基础和浅基础，可综合考虑采用深挖方扩大基础，也是可行的方案。
当然，在采用深挖方扩大基础时，基础底面积并不是无限制地可以加大，在加大基础底面积时须考虑以下几个因素：（1）基础长度宽度要满足混凝土的分缝要求，不能超过规范允许值；（2）基础底面积要与渡槽的上部槽身宽度和渡槽跨度一致。
7.2渡槽基底应力的计算。基底应力按照（GB50007-2002）《建筑地基基础设计规范》中的规定进行计算，轴心荷载作用时即：
Pk=（Fk+Gk）/A
式中：Fk――上部结构传至基础顶面的竖向力值；
Gk――基础自重及基础上土重；
A――基础底面面积。
7.3渡槽基础沉降量计算。渡槽基础沉降量计算根据（GB50007-2002）《建筑地基基础设计规范》公式基础沉降量计算：
式中：Ψs-沉降计算经验系数；n-地基计算深度范围内所划分的土层数；P0-对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（kPa）；ESI-基础底面下第I层土的压缩模量，应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；zi，zi-1-基础底面至第i层土、第i-1层土的距离； 、 -基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可按本规范附录K采用。
参考文献
[1]李世平，谢三鸿，唐清华.南水北调中线工程某大型渡槽设计[J].人民长江，2011，（20）.
[2]张晓燕，张学朋，赵顺波.预应力混凝土渡槽温度影响及设计研究[J].长江科学院院报，2012，（1）.
[3]夏富洲，王长德，曹为民，姚雄.大流量预应力渡槽设计和施工技术研究[J].南水北调与水利科技，2009，（6）.