南水北调中线工程是党中央、国务院根据我国经济社会发展需要，缓解京津及华北平原城市缺水状况作出的重大战略决策，是国家重大战略性基础设施工程。本项目以南水北调特大型调水工程为研究背景，面向引调水工程对大型输水渡槽工程技术的重大需求，针对渡槽断面超大、荷载巨大、受力复杂、性能高要求的特点，依托总长度约9km流量380m3/s的南水北调沙河特大渡槽，河南省水利勘测设计研究有限公司等单位在大流量输水渡槽结构型式、设计理论和方法、千吨级大型渡槽机械化施工工法、成套施工质量控制工艺措施方面开展了全面系统的深入研究，取得了创新和突破。

1. 首次提出了适应大流量输水并利于质量控制的超大断面预应力大跨度U形预制薄壁渡槽结构型式；构建了大型U形渡槽纵向布设直线、沿薄壁环向布设U形大曲率有粘结预应力筋，与渡槽受力状态相匹配的空间预应力体系；研发了大型渡槽粘结加压板新型接缝止水结构。实现了输水梁式渡槽在流量、跨度、输水断面、预制架槽重量等综合技术指标世界领先及应用突破。

2. 创新发展了大型渡槽结构设计理论和方法。提出了渡槽结构局部受压稳定性分析的半解析柱壳有限条元法和整体受压稳定分析的结构侧弯扭稳定性总势能泛函表达式，解决了大断面薄壳渡槽受压稳定关键技术难题；提出了提出基于混合遗传算法渡槽结构优化方法；研发了稳定求解专用程序和渡槽结构优化软件；发明了用于槽身抗裂分析的一种混凝土裂缝扩展仿真方法。

3. 首次提出了千吨级特大型U形渡槽采用地面预制、槽上运槽、架槽机施工的新型工法，成功实现了单榀1200吨U形槽架槽施工工厂化、规模化、标准化、流程化作业，填补了大型渡槽提、运、架机械化装备应用空白。形成了U形槽架设水电行业工法。

4. 系统提出U形预制渡槽施工质量控制成套措施及指标体系，包括高性能混凝土、钢筋笼绑扎吊装、蒸养温控、预应力张拉、测力工艺等，研发了80t钢筋笼绑扎胎具、吊具以及预应力环形试验台、新型测力计，形成了U形槽国家级工法，编制了南水北调预应力设计施工管理技术指南。

2015年12月25日，受河南省科技厅委托，河南省水利厅在郑州组织召开了《特大型U形预制预应力渡槽关键技术研究与应用》成果鉴定会，鉴定委员会由郑守仁院士、王复明院士、高安泽设计大师等9名专家组成，鉴定委员会一致认为，该项研究在结构型式、粘结预应力结构体系、粘接压板新型止水结构等方面，解决了大型U形预制预应力渡槽关键技术难题；首次提出了千吨级特大型U形渡槽采用地面预制、架槽机施工、槽上运槽的新型工法；完善并发展了大型渡槽结构设计理论，研究成果达到国际领先水平。

本项研究成果丰富，授权发明专利6项，授权实用新型专利6项，取得软件著作权8项，编写专著2本，获得国家级工法1项，行业工法1项，发表学术论文30余篇，其中SCI收录1篇，EI收录4篇，核心期刊收录26篇。《特大型U形预制预应力渡槽关键技术研究与应用》于2016年获河南省科技进步二等奖。

研究成果全面系统的应用于南水北调中线沙河渡槽工程中，为渡槽的设计方案、结构分析、施工质量控制提供了坚实的支撑。U形预应力预制槽体质量性能优越，接缝止水效果良好，地面预制、架槽机施工有效保证了工程节点工期。2014年12月12日南水北调中线工程全线正式通水。通水以来，渡槽运行良好。

研究成果在湖北省鄂北地区水资源配置工程孟楼渡槽工程、陕西省宝鸡峡灌区漆水河倒虹改建渡槽工程、河南省小浪底北岸灌区砚瓦河渡槽、砚瓦河支渡槽工程中的应用，保证了渡槽工程设计和施工质量，为区域水资源优化配置、促进区域经济社会可持续发展、发挥灌区效益增加粮食产量、改善区域生态环境发挥了巨大作用。研究成果在引调水工程、供水工程、灌区等工程中具有广阔的推广应用前景，项目研究成果不仅限于水利工程，对相关行业类似结构工程的方案选择、结构分析、试验研究、施工方案以及质量控制，都具有十分重要的的参考及借鉴价值。

渡槽第一榀槽起吊

架槽施工

沙河梁式渡槽全景