拱式渡槽1 拱式渡槽的拱圈

拱圈兩端支承在槽墩、拱座或槽臺上。各徑向截面重心的連線稱拱軸線。拱軸線有圓弧線、懸鏈線、拋物線和折線等形式。合理設(shè)計拱軸線， 可使拱圈在豎向荷載作用下主要承受軸向壓力而彎矩較小， 以充分發(fā)揮拱圈圬工材料的抗壓能力。 由于拱圈具有這種優(yōu)越性能， 拱式渡槽不僅適用于中、 小跨度， 也適用于百米以上的大跨度。 中國廣西壯族自治區(qū)的萬龍渡槽，拱跨已達126米。拱圈因設(shè)鉸數(shù)目不同而有無鉸拱、雙鉸拱和三鉸拱之分。無鉸拱的穩(wěn)定性最高，雙鉸拱次之，三鉸拱最低，所以拱式渡槽一般采用無鉸拱。但雙鉸拱渡槽不致因兩拱腳產(chǎn)生微小豎向相對變位而明顯改變拱圈等的受力條件和應(yīng)力狀態(tài);三鉸拱渡槽不致因兩拱腳產(chǎn)生微小相對線變位、角變位以及拱圈的均勻溫度變化、彈性壓縮等而明顯改變拱圈等的受力條件和應(yīng)力狀態(tài)。因此，有鉸拱對地基條件等的要求可適當降低，在一定條件下也應(yīng)考慮選用。

按主拱圈的結(jié)構(gòu)形式，將拱式渡槽分為板拱、雙曲拱、肋拱渡槽等。

（1）板拱渡槽：拱圈徑向截面為矩形，可用磚、石、混凝土等材料建造。拱上結(jié)構(gòu)有實腹式與空腹式兩類。實腹式的槽身和拱圈之間的腹部是實體結(jié)構(gòu)，用料多而荷重大，一般用于小跨度的圓弧形拱圈。（2）雙曲拱渡槽：拱上結(jié)構(gòu)同空腹式板拱渡槽，但主拱圈為縱向及橫向均呈拱形的雙曲拱，由縱向拱肋、預(yù)制拱波、現(xiàn)澆拱板及橫系梁4部分組成。

（3）肋拱渡槽：主拱圈為肋拱框架結(jié)構(gòu)，中小流量的渡槽多采用雙肋，大流量時采用多肋。

（4）拱管渡槽：拱上結(jié)構(gòu)與輸水槽身兩者結(jié)合成一整體，稱為連拱形有壓輸水管道，造型簡單。

按結(jié)構(gòu)特征和槽身位置，桁架拱渡槽分為上承式、下承式、中承式和復(fù)拱式4種。

世界上最早的渡槽誕生于中東和西亞地區(qū)。公元前700余年，亞美尼亞已有渡槽。公元前703年，亞述國一西拿基立下令建一條483公里長的渡槽引水到國都尼尼微。渡槽建在石墻上，跨越澤溫的山谷。石墻寬21米，高9米，共用了200多萬塊石頭。渡槽下有5個小橋拱，讓溪水流過。

古希臘的許多城市建有良好的渡槽，但古羅馬人最為認真，把供水系統(tǒng)看作是公共衛(wèi)生設(shè)施的重要部分。羅馬第一條供水渡槽是建于公元前312年的阿庇渡槽；第十條也是最后一條則是公元226年建成的阿歷山大渡槽；最長最壯觀的是建于公元前114年的馬西亞渡槽，雖然水源離羅馬僅37公里，但渡槽本身長達92公里。這是因為渡槽要保持一定坡度，依地形蜿蜒曲折地修建。

中國修建渡槽也有悠久的歷史。古代人們鑿木為槽，引水跨越河谷、洼地。據(jù)記載，西漢時修渠所建渡槽稱為“飛渠”。中華人民共和國成立初期所建渡槽多采用木、砌石及鋼筋混凝土等材料，槽身過水斷面多為矩形，支撐結(jié)構(gòu)多為重力式槽墩，跨度和流量一般不大，施工方法多為現(xiàn)場澆筑。20世紀60年代以后，施工方法向預(yù)制裝配化發(fā)展。各種類型的排架結(jié)構(gòu)、空心墩、鋼筋混凝土U形薄殼渡槽及預(yù)應(yīng)力混凝土渡槽相繼出現(xiàn)。隨著大型灌區(qū)工程的發(fā)展，又促使采用各種拱式與梁式結(jié)構(gòu)渡槽以適應(yīng)大流量、大跨度、便于預(yù)制吊裝等要求，并且開始應(yīng)用跨越能力大的斜拉結(jié)構(gòu)形式。

許多水利工程、引水工程等大量地使用著渡槽，創(chuàng)造出很多富有特色的新式渡槽、現(xiàn)代化渡槽。二十世紀中期的中國，由于水利設(shè)施落后，直接影響了農(nóng)村的發(fā)展。為了擺脫這種困境，引水灌溉就成為一項突出的民生工程。渡槽作為一種水利設(shè)施，就在這種背景下在全國各地開始大規(guī)模興建，它見證了近代中國農(nóng)業(yè)、水利發(fā)展的起承轉(zhuǎn)合。

南水北調(diào)工程中，40余座引水跨越山谷和江河的渡槽，將成為世界最大的引水渡槽。日前，由武漢大學(xué)王長德教授帶頭的該項目通過專家評審，成功解決了在我國建設(shè)世界最大渡槽的技術(shù)難關(guān)。

渡槽有悠久的歷史。公元前690年,在今蘇聯(lián)的戈梅利河向特比圖河引水，曾架設(shè)一座拱形渡槽，長274.3m、高9.1m，并用砂漿勾縫防滲。公元前19年在今法國境內(nèi)修建了蓬迪加爾渡槽。該渡槽長274m、高49m,為塊石干砌拱形結(jié)構(gòu)。中國最古老的渡槽，距今已有2000余年。早期修建的渡槽多為木石結(jié)構(gòu)。20世紀30年代出現(xiàn)了鋼筋混凝土渡槽。60年代以后，隨著大型灌區(qū)工程的發(fā)展，各種輕型結(jié)構(gòu)渡槽、大跨度拱式渡槽被廣泛采用，預(yù)制裝配式施工方法也得到推廣。結(jié)構(gòu)形式優(yōu)選理論、新型材料、電子計算機技術(shù)及先進施工技術(shù)等已開始應(yīng)用。

渡槽由進出口段、槽身、支承結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)等部分組成。①進出口：包括進出口漸變段、與兩岸渠道連接的槽臺、擋土墻等。其作用是使槽內(nèi)水流與渠道水流平順銜接，減小水頭損失并防止沖刷。②槽身:主要起輸水作用,對于梁式、拱上結(jié)構(gòu)為排架式的拱式渡槽，槽身還起縱向梁的作用。槽身橫斷面形式有矩形、梯形、U形、半橢圓形和拋物線形等,常用矩形與 U形。橫斷面的形式與尺寸主要根據(jù)水力計算、材料、施工方法及支承結(jié)構(gòu)形式等條件選定。也有的渡槽將槽身與支承結(jié)構(gòu)結(jié)合為一體。③支承結(jié)構(gòu)：其作用是將支承結(jié)構(gòu)以上的荷載通過它傳給基礎(chǔ)，再傳至地基。按支承結(jié)構(gòu)形式的不同,可將渡槽分為梁式、拱式、梁型桁架式及桁架拱（或梁）式以及斜拉式等。梁式渡槽的支承結(jié)構(gòu)有重力式槽墩、鋼筋混凝土排架（圖a）及樁柱式排架等。拱式渡槽的支承結(jié)構(gòu)由墩臺、主拱圈及拱上結(jié)構(gòu)組成。槽身荷載通過拱上結(jié)構(gòu)傳給主拱圈，再由主拱圈傳給墩臺。根據(jù)拱上結(jié)構(gòu)形式的不同，拱式渡槽又可分為實腹式及空腹式兩類。桁架拱式渡槽按結(jié)構(gòu)特征和槽身在桁架拱上位置的不同，可分為上承式、下承式、中承式和復(fù)拱式四種。斜拉式渡槽支承結(jié)構(gòu)由塔架與塔墩（或承臺）組成，并由固定在塔架上的斜拉索懸吊槽身。④基礎(chǔ)：為渡槽下部結(jié)構(gòu)，其作用是將渡槽全部重量傳給地基。