【摘　要】　结合漕河渡槽现场地形地质条件， 论述了板梁式结构和拱式结构等各种型式采用的可能性及优缺点。通过多种结构方案的具体工程布置、
大量的工程量计算和技术经济综合比较，推荐采用20m跨（旱渡槽段）和30m跨（主河槽段）单联3槽多侧墙结构方案。
【关键词】　漕河渡槽；结构方案；论证；方案选择；南水北调中线工程
中图分类号：TV672.3（222）           文献标识码：B         文章编号：1000-0860（2005）04-0041-03

                         Selection and demonstration for structure of Caohe River Aqueduct
                                      NIU Gui-lin, YUAN Hao, WANG Zhi-gang
         (Hebei Research Institute of Investigation and Design of Water Conservancy and Hydropower, Tianjin 300250, China)
Abstract:  In accordance with the topographic and geologic condition of Caohe River Aqueduct, the feasibility and both the advantage
and disadvantage of various types including the slab-gird structure and the arch structure for the aqueduct are discussed herein. The
design alternative  plan  of the approach sections (on both the banks) of the aqueduct with the spans of 30m and  the  main section(
across the main channel) of the aqueduct with the structure of single connection of three flumes with multi-side walls is recommended 
based on the comprehensive  comparison made on various project layouts, an amount of calculations on the construction amount and  the 
relevant technical and economic comparison as well.  
Key words: Caohe River Aqueduct; structure alternative plan;  demonstration; alternative select;  Mid-route of South-to-North Water 
Transfer Project
1  工程概况
    河北省漕河渡槽全长2300m，设计流量125m3/s，加大流量150m3/s，进、出口底高程为62.24～61.53m，建筑物等级Ⅰ级， 防洪标准100年一遇设计；
300年一遇校核。漕河交叉断面以上流域面积588km2，100年一遇设计洪水流量3031m3/s， 相应洪水位46.07m；300年一遇校核洪水流量4485m3/s，相应洪
水位46.50m。
    建筑物区域地貌形态以满易公路（桩号376+410）为界划分为东西两部分。公路以西为河道右岸一、二阶地（简称旱渡槽段），地面高程43.00～62.
00m， 第四系覆盖层厚7～28.5m。公路以东为河道宽谷（简称主河槽段）， 河床高程一般42.10～44.50m，第四系覆盖层厚10～29.9m。建筑物区域次级
构造发育， 有两条规模较大的构造破碎带。基岩隐节理发育，有规模不等的溶洞及溶隙。地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。地下水位高程在
38.00～41.00m，对混凝土无腐蚀性。
2  渡槽结构型式分类和选择原则
    从受力情况看渡槽可分为两大类，第一类是利用渡槽本身作为纵向承重结构。第二类槽身不承受纵向内力，输水槽架立在独立的纵向支承结构之上。
    根据漕河交叉断面水文水力计算结果，渡槽长度的确定不是以满足河道行洪为控制条件， 而是受地形条件制约。满易公路以西1053m旱渡槽段渠底高
程距地面高差4～8m，渡槽净空高度较小，下部结构投资所占比例小，适于修建较小跨度板梁式渡槽。公路以东1247m主河槽段渠底高程距地面高差15～18
m，渡槽净空高度较大,下部支撑结构投资所占比例较大，适于修建大跨度拱式结构或较大跨度板梁式渡槽。从地质条件看，该段基岩埋藏深度较浅，也有
条件采用端承桩或重力墩等基础型式修建大跨度渡槽。
3  最优跨度的确定
    在初选阶段，结合地质条件对主河槽段曾做9种结构方案比较，每种型式又选择3～4种不同跨度进行分析比较。 下部结构曾选择空心墩、实体墩两种
槽墩和明挖扩大基础、摩擦桩及端承三种基础方案进行分析比较。
    简支多纵梁、简支多侧墙矩形槽、上承式桁架拱矩形槽和中承式桁架拱矩形槽在不同跨度条件下考虑不同下部结构型式单位工程量由计算结果看，当
跨度大于30m时下部结构采用端承桩最经济。在此基础上对主河槽段选择板梁式结构和拱式结构与下部端承桩基础组合做进一步方案比较。
4  板梁式和拱式结构渡槽比较
4.1 板梁式结构方案
    选择双联2槽、单联3槽、双联4槽多侧墙三种结构和15m、20m、25m、30m四种跨度进行组合方案投资比较（见表1）。为选择合理的结构型式和最优的
经济跨度，在上述组合方案比较时，同时考虑8m(台地段)和17m（主槽段）两种墩身高度的影响。
    方案1双联2槽结构。该方案单槽净宽10.0m，侧墙高4.6m，侧墙厚0.6m，底板厚0.5m，加设侧肋和底肋，肋间距3.0m。 为抵抗冰压力设置断面0.4m×
0.4m拉杆，边墙顶设2.6m宽的人行道板。经计算20～30m跨需采用单向预应力结构。本方案结构受力明确,施工简单，缺点是结构横向跨度较大，底板、底
肋跨中弯矩大，端部剪力亦较大。
    方案2单联3槽结构。该方案单槽净宽6.5m，侧墙高5.1m，侧墙厚0.7m,底板厚0.5m,中墙厚0.8m,加设侧肋和底肋,肋间距2.8～2.95m。为抵抗冰压力设
置断面0.3m×0.4m拉杆，边墙顶设2.0m宽的人行道板，中墙顶设2.9m跨人行道板。 经计算20～30m跨需采用单向预应力结构。本方案结构受力明确，施工
简单，各墙受力联合作用，节约材料。缺点是检修工况时，底板承受较大剪力。
    方案3双联4槽结构。该方案单槽净宽5.5m，侧墙高4.9m，侧墙厚0.6m，底板厚0.4m，中墙厚0.7m,加设侧肋和底肋,肋间距2.8～2.95m。为抵抗冰压力
设置断面0.4m×0.3m拉杆，边墙顶设1.9m宽的人行道板，中墙顶设2.8m跨人行道板。 经计算20～30m跨度需采用单向预应力结构。本方案结构受力明确，
施工简单，缺点是槽身和墩身的工程量均相对较大。   
                                      表1  多侧墙矩形槽各方案不同跨度工程量和投资比较

               注：﹡代表墩高17m的工程量，﹟代表墩高8m的工程量。
    通过以上组合方案比较，各有优势，但单联3槽结构每延米投资最小，施工也相对容易。与该方案相应的经济跨度， 主河槽段为30m，旱渡槽段为20
～25m。考虑到旱渡槽段局部弯道渡槽的跨度不宜太大，拟采用20m跨作为该段的跨度。 板梁式渡槽方案推荐旱渡槽段20m跨多侧墙结构接主槽段30m跨多
侧墙结构方案，墩身均采用空心重力墩，基础为端承桩。
4.2  拱式结构方案
    拱式结构按上承式桁架拱和中承式桁架拱分别选取不同跨度进行单位工程量计算来确定拱的经济跨度(见表2)。
                                            表2  拱式渡槽方案的延米工程量比较

    由表2可知，上承式桁架拱矩形槽和中承式桁架拱矩形槽的经济跨度分别为54m和40m。据此，对两种拱式渡槽进行了方案布置。
    上承式桁架拱是拱与刚架的组合结构，兼备二者的优点。在主河槽段布置该型式渡槽18跨，每跨54m。除斜杆外， 其余各杆均以轴向压力为主，可充
分发挥混凝土的受压特性，减少钢筋用量。上部结构拱片吊装重量90t左右,可采用龙门架吊装。该结构可充分利用槽下空间，降低墩台高度。与其他方案
相比，该种结构具有节约投资、功能分明，受力合理等优点。缺点是对墩台要求较高， 规范要求每3～5跨应设一加强墩。 其次上承式桁架拱杆系构造复
杂，结构安全度相对较低，且施工有一定难度。
    中承式桁架拱支承体系是由主拱、倒悬拱刚架、纵梁、端排架、吊杆及拱间构件构成的空间刚架体系。 在主河槽段布置该型式渡槽26跨，每跨40m。
上部结构用自制龙门架，先安装拱片，后安装联系桁架，因起吊高度大，拱片安装难度大。该结构型式输水槽与承重结构分离，功能明确，受力明确。缺
点施工艺复杂，难度较大。
    以上两种方案的工程量、投资比较见表3。

               注：计算渠段由桩号376+253.4～377+597.6,长1344.2m.
    针对主河槽段的具体情况，两种结构型式均适用。但从技术、经济、施工难度等综合因素分析比较，可研阶段曾推荐上承式桁架拱矩形槽结构方案。
该方案的槽身为双联矩形槽，相应地旱渡槽段采用24m简支多纵梁结构方案与之相接。24m的跨度是按照经济跨度和穿越铁路的要求确定的。墩身均采用空
心重力墩，基础为端承桩。
4.3  板梁式和拱式方案的综合比较
    将以上分析结果和推荐方案进行归纳，有两个最优总体布置方案，一是单联3槽20m跨多侧墙接30m跨多侧墙方案，二是双槽24m跨多纵梁结构方案接54
m上承式桁架拱结构方案，分别计算这两个方案的工程量和投资（如表4）。
                                       表4 上承式桁架拱方案与多侧方案工程量和投资比较

    由表4可以看出，多侧墙方案的投资比上承式桁架拱方案多188万元，两者投资相差不大，在技术施工方面各有优势，都是可行的。但多侧墙方案施工
方便，安全度高于上承式桁架拱方案，因此确定采用旱渡槽段20m跨单联3槽多侧墙结构接主河槽段30m跨单联3槽多侧墙结构组合方案。
5  结  语
    （1）渡槽结构选型对工程的投资、工期、工程量，直到建成后安全运行影响较大，故做为重点进行研究。
    （2）漕河渡槽结构选型的原则是：满易公路以西宜采用小跨度板梁式结构；以东宜采用较大跨度板梁式结构或大跨度拱式结构。
    （3）对各种渡槽结构的不同跨度和不同下部结构组合方案比较表明，当渡槽跨度大于30m时下部结构采用端承桩最经济。
    （4）通过对三种多侧墙结构和四种跨度进行组合方案投资比较表明，单联3槽多侧墙结构每延米投资最小，施工也相对容易。与此结构相应的经济跨
         度主河槽段为30m，旱渡槽段为20～25m。
    （5）经上承式桁架拱和中承式桁架拱矩形槽工程布置和跨度优化，主槽段若采用拱式结构,应优先考虑54m跨上承式桁架拱矩形槽方案。
    （6）通过板梁式渡槽方案和拱式渡槽方案技术经济综合比较，渡槽最终推荐20m跨（旱渡槽段）和30m跨（主河槽段）单联3槽多侧墙结构方案。