水工建筑物課程設(shè)計-水閘設(shè)計.doc

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY水利與環(huán)境工程學(xué)院水利水電工程專業(yè)水工建筑物課程設(shè)計（12-13年度第 學(xué)期）設(shè)計題目： _ _學(xué)院名稱： _專業(yè)名稱： _班級名稱： _ 學(xué) 號： _姓 名： _指導(dǎo)教師： _長春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院水 工 教 研 室2012年 月 日目 錄1.設(shè)計任務(wù)12.設(shè)計基本資料12.1 概述12.1.1 防洪12.1.2 灌溉22.1.3 引水沖淤22.2 規(guī)劃數(shù)據(jù)22.2.1 孔口設(shè)計水位、流量22.2.2 閘室穩(wěn)定計算水位組合22.2.3 消能防沖設(shè)計水位組合22.3 地質(zhì)資料32.3.1 閘基土質(zhì)分布情況32.3.2 閘基土工試驗(yàn)資料32.4 閘的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)32.5其它有關(guān)資料32.5.1 閘上交通32.5.2 該地區(qū)“三材”供應(yīng)充足。42.5.3 閘門采用平面鋼閘門，尺寸自定，由于廠設(shè)計加工制造。42.5.4 該地區(qū)地震烈度設(shè)計為6度，故可不考慮地震影響。42.5.5 該地區(qū)風(fēng)速資料不全，在進(jìn)行浪壓力設(shè)計時，建議取Ll=10hl計算。43.樞紐布置43.1 防沙設(shè)施43.2 引水渠的布置53.3 進(jìn)水閘布置53.3.1 閘室段布置53.3.2 上游連接段布置53.3.3 下游連接段布置64.水力計算64.1閘孔設(shè)計64.1.1 閘室結(jié)構(gòu)形式64.1.2 堰型選擇及堰頂高程的確定64.1.3 孔口尺寸的確定64.2 消能防沖設(shè)計94.2.1 消力池的設(shè)計94.2.2 海漫的設(shè)計114.2.3 防沖槽的設(shè)計115.防滲排水設(shè)計125.1 地下輪廓設(shè)計125.1.1 底板125.1.2 鋪蓋135.1.3側(cè)向防滲135.1.4 排水、止水135.1.5 防滲長度驗(yàn)算135.2 滲流計算145.2.1 地下輪廓線的簡化145.2.2 確定地基的有效深度155.2.3 滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計算155.2.4 滲透壓力計算：155.2.5 抗?jié)B穩(wěn)定驗(yàn)算186.閘室布置與穩(wěn)定計算196.1 閘室結(jié)構(gòu)布置196.1.1 底板196.1.2 閘墩196.1.3 胸墻196.1.4 工作橋206.1.5 檢修便橋216.1.6 交通橋216.2 閘室穩(wěn)定計算216.2.1 荷載計算226.2.2 穩(wěn)定計算277.閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計297.1 閘墩設(shè)計297.2 底板結(jié)構(gòu)計算307.2.1 閘基的地基反力計算307.2.2 不平衡剪力及剪力分配327.2.3板條上荷載的計算337.2.4 彎矩計算358.兩岸連接建筑物389.水閘細(xì)部構(gòu)造設(shè)計3910.基礎(chǔ)處理3911.總結(jié)39參考文獻(xiàn)40 31 /40水閘課程設(shè)計計算說明書1. 設(shè)計任務(wù)興化閘為無壩引水進(jìn)水閘，該樞紐主要由引水渠、防沙設(shè)施和進(jìn)水閘組成，本次設(shè)計主要任務(wù)是確定興化閘的型式、尺寸及樞紐布置方案；并進(jìn)行水力計算、防滲排水設(shè)計、閘室布置與穩(wěn)定計算、閘室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計等，繪出樞紐平面布置圖及上下游立視圖。2. 設(shè)計基本資料2.1 概述興化閘建在興化鎮(zhèn)以北的興化渠上，閘址地理位置見圖2-2-1。該閘的主要作用有防洪、灌溉和引水沖淤。 7.0 北 至大成港 9.0 渠 化 11.0 興 閘管所 興化閘 興 化 河 興 化 鎮(zhèn) 圖2-2-1 閘址位置示意圖（單位：m）2.1.1 防洪當(dāng)興化河水位較高時，關(guān)閘擋水，以防止興化河水入侵興化渠下游兩岸農(nóng)田，保護(hù)下游的農(nóng)田和村鎮(zhèn)。2.1.2 灌溉灌溉期引興化河水北調(diào)，以灌溉興化渠兩岸的農(nóng)田。2.1.3 引水沖淤 在枯水季節(jié)，引興化河水北上至下游的大成港，以沖淤保港。2.2 規(guī)劃數(shù)據(jù)興化渠為人工渠道，其剖面尺寸如圖2-2所示。渠底高程為0.5m，底寬50.0m，兩岸邊坡均為1:2。該閘的主要設(shè)計組合有以下幾方面： 11.8 0.5 50.0 圖2-2 興化渠剖面示意圖（單位：m）2.2.1 孔口設(shè)計水位、流量 根據(jù)規(guī)劃要求，在灌溉期由興化閘自流引興化河水灌溉，引水流量為300m3/s，此時閘上游水位為7.83m，閘下游水位為7.78m；在冬季枯水季節(jié)由興化閘自流引水送至下游大成港沖淤保港，引水流量為100m3/s，此時相應(yīng)的閘上游水位為7.44m，下游為7.38m。2.2.2 閘室穩(wěn)定計算水位組合（1）設(shè)計情況：上游水位10.3m，浪高0.8m，下游水位7.0m。（2）校核情況：上游水位10.7m，浪高0.5m，下游水位7.0m。 2.2.3 消能防沖設(shè)計水位組合（1）消能防沖的不利水位組合：引水流量為300m3/s，相應(yīng)的上游水位10.7m，下游水位為7.78m。（2）下游水位流量關(guān)系下游水位流量關(guān)系見表2-2-1。表2-2-1 下游水位流量關(guān)系Q（m3/s）0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0H下（m）7.07.207.387.547.667.747.782.3 地質(zhì)資料2.3.1 閘基土質(zhì)分布情況根據(jù)鉆探報告，閘基土質(zhì)分布情況見表2-3-1。 表2-3-1 閘基土層分布層序高程（m）土質(zhì)情況標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（擊）11.752.40重粉質(zhì)壤土9132.400.7散粉質(zhì)壤土80.7-16.7堅硬粉質(zhì)粘土（局部含鐵錳結(jié)核）15212.3.2 閘基土工試驗(yàn)資料根據(jù)土工試驗(yàn)資料，閘基持力層為堅硬粉質(zhì)粘土，其內(nèi)摩擦角=190，凝聚力C=60.0Kpa；天然孔隙比e=0.69，天然容重=20.3KN/m3，比重G=2.74，變形模量E0=4.0104KPa；建閘所用回填土為砂壤土，其內(nèi)摩擦角=260，凝聚力C=0，天然容重=18KN/m3；混凝土的彈性模量Eh=2.3107KPa。 2.4 閘的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范SL265-2001，興化閘按級建筑物設(shè)計。 2.5其它有關(guān)資料 2.5.1 閘上交通根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ú块T建議，閘上交通橋?yàn)閱诬嚨拦窐颍雌?10設(shè)計，履帶-50校核。橋面凈寬為4.5m，總寬 5.5m，采用板梁式結(jié)構(gòu)，見圖2-5-1，每米橋長約重80KN。 10.0 15.0 450.0 15.0 10.0 110.0 2 2 10.0 15.0 55.0 70.0 45.0 137.50 45.0 137.50 45.0 70.0 550.0 圖 2-5-1 交通橋剖面圖 （單位：cm） 2.5.2 該地區(qū)“三材”供應(yīng)充足。2.5.3 閘門采用平面鋼閘門，尺寸自定，由于廠設(shè)計加工制造。 2.5.4 該地區(qū)地震烈度設(shè)計為6度，故可不考慮地震影響。2.5.5 該地區(qū)風(fēng)速資料不全，在進(jìn)行浪壓力設(shè)計時，建議取Ll=10hl計算。3. 樞紐布置興化閘為無壩引水進(jìn)水閘。整個樞紐主要由引水渠、防沙設(shè)施和進(jìn)水閘等組成。3.1 防沙設(shè)施閘所在河流為少泥沙河道，故防沙要求不高，僅在引水口設(shè)攔沙坎一道即可。攔沙坎高0.8m，底部高程0.5m，頂高程1.3m，迎水面直立，背流坡為1:1的斜坡，其斷面見圖3-1： 圖3-1 樞紐布置圖 1-1 剖面3.2 引水渠的布置興化河河岸比較堅穩(wěn)，引水渠可以盡量短（大約65m），使興化閘靠近興化河河岸。為了保證有較好的引水效果，引水角取35，并將引水口布置在興化河凹岸頂點(diǎn)偏下游水深較大的地方。為了減輕引水口處的回流，使水流平順的進(jìn)入引水口，引水口上、下游邊角修成圓弧形。引水渠在平面上布置成不對稱的向下游收縮的喇叭狀，見圖3-1。3.3 進(jìn)水閘布置進(jìn)水閘（興化閘）為帶胸墻的開敞式水閘。共5孔，每孔凈寬5.0m。胸墻底部高程為8.1m，閘頂高程為11.8m，閘門頂高程為8.3m。3.3.1 閘室段布置閘底板為倒型鋼筋混凝平底板，縫設(shè)在底板中央。底板頂面高程為0.5m，厚1.0m，其順?biāo)鞣较蜷L16m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L和底板相等，中墩厚1.1m，邊墩與岸墻結(jié)合布置，為重力式邊墻，既擋水，又擋土，墻后填土高程為11.8m。閘墩上設(shè)有工作門槽和檢修門槽。檢修門槽距閘墩上游邊緣1.7m，工作門槽距閘墩上游邊緣5.49m，胸墻與檢修門槽之間凈距為2.79m。閘門采用平面滾輪鋼閘門，尺寸為5.4m7.8m。啟閉設(shè)備選用QPQ-225卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。工作橋支承為實(shí)體排架，由閘墩縮窄而成。其順?biāo)鏖L2.3m，厚0.5m,底面高程11.8m，頂面高程16.5m，排架上設(shè)有活動門槽。公路橋設(shè)在下游側(cè)，為板梁式結(jié)構(gòu)，其總寬為5.5m。公路橋支承在排架上，排架底部高程8.5m。3.3.2 上游連接段布置鋪蓋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其順?biāo)鞣较蜷L25m,厚0.4m。鋪蓋上游為塊石護(hù)底，一直護(hù)至引水口。上游翼墻為漿砌石重力式反翼墻，迎水面直立，墻背為1:0.5的斜坡，收縮角為15，圓弧半徑為6.6m。墻頂高程為11.0m，其上設(shè)0.85m高的混凝土擋浪板。墻后填土高程為10.8m。翼墻底板為0.6m厚的鋼筋混凝土板，前趾長1.2m，后趾長0.2m。翼墻上游與鋪蓋頭部齊平。翼墻上游為干砌塊石護(hù)坡，每隔12m設(shè)一道漿砌石格埂。塊石底部設(shè)15cm的砂墊層。護(hù)坡一直延伸到興化渠的入口處。3.3.3 下游連接段布置閘室下游采用挖深式消力池。其長為23.5m,深為0.5m。消力池的底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其厚度為0.8m。消力池與閘室連接處有1m寬的小平臺，后以1:4的斜坡連接。消力池底板下按過濾的要求鋪蓋鋪設(shè)厚0.3m的砂、碎石墊層，既起反濾、過渡作用，又起排水作用。海漫長26m，水平設(shè)置。前10m為漿砌塊石，后16m為干砌塊石，并每隔8m設(shè)一道漿砌石格埂。海漫末端設(shè)一構(gòu)造防沖槽。其深為1.0m，邊坡為1:2。槽內(nèi)填以塊石。由于土質(zhì)條件較好，防沖槽下游不再設(shè)護(hù)底。下游翼墻亦為漿砌石重力式反翼墻。迎水面直立，墻背坡度為1:0.5，其擴(kuò)散角為10，圓弧半徑為4.8m。墻頂高程為8.5m，其上設(shè)高0.8m的擋浪板，墻后填土高程為8.0m。下游翼墻底板亦厚0.6m鋼筋混凝土板，其前趾長1.2m，后趾長0.2m。翼墻下游端與消力池末端齊平。下游亦采用干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡至9.8m高程處。每隔8m設(shè)一道漿砌石格埂。護(hù)坡延伸至與防沖槽下游端部齊平。4. 水力計算水力設(shè)計主要包括兩方面的內(nèi)容,即閘孔設(shè)計和消能設(shè)計。4.1閘孔設(shè)計閘孔設(shè)計的主要任務(wù):確定閘室結(jié)構(gòu)形式、選擇堰型、確定堰頂高程及孔口尺寸。4.1.1 閘室結(jié)構(gòu)形式該閘建在人工渠道上,故宜采用開敞式閘室結(jié)構(gòu)。在運(yùn)行中，該閘的擋水位達(dá)10.3m10.7m,而泄水時上游水位為7.44m7.83m,擋水位時上游最高水位比下游最高水位高出2.87m，故擬設(shè)設(shè)置胸腔代替閘門擋水，以減小閘門高度，減小作用在閘門上的水壓力，減小啟門力，并降低工作橋的高度，從而減少工程費(fèi)用。綜上所述：該閘采用帶胸墻的開敞式閘室結(jié)構(gòu)。4.1.2 堰型選擇及堰頂高程的確定該閘建在少泥沙的人工渠道上,宜采用結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,自由出流范圍較大的平底板寬頂堰。考慮到閘基持力層是堅硬粉質(zhì)粘土,土質(zhì)良好,承載能力大,并參考該地區(qū)已建在工程的經(jīng)驗(yàn),擬取閘底板頂面與興化渠渠底齊平，高程為0.5m。4.1.3 孔口尺寸的確定（1）初擬閘孔尺寸。該閘的孔口必須滿足引水灌溉和引水沖淤保港的要求。1）引水灌溉上游水深 H=7.83-0.5=7.33m下游水深 hs=7.78-0.5=7.28m引水流量 Q=300m/s上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+27.33)7.33=473.96m2 V=300/473.96=0.633 H0=H+V0/2g (取=1.0) =7.33+0.6332/29.8=7.35m hS /H0=7.28/7.35=0.990.8,故屬淹沒出流。查SL265-2001表A01-2，淹沒系數(shù)S=0.36由寬頂堰淹沒出流公式 對無坎寬頂堰，取m=0.385，假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)=0.96，則 2）引水沖淤保港 上游水深 H=7.44-0.5=6.94m 下游水深 h=7.38-0.5=6.88m 引水流量 Q=100 上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+26.94)6.94=443.3m3/s V0=Q/A=100/443.3=0.23m/s0.8, 故屬淹沒出流。 查 SL265-2001表A01-2，得淹沒系數(shù)s=0.36 同樣取m=0.385，假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)=0.96，則得 B02= =9.23m 比較1）、2）的計算結(jié)果，B02 B01，可見引水灌溉情況是確定閘孔尺寸的控制情況，故閘孔凈寬B0宜采用較大值25.54m。擬將閘孔分為5孔，取每孔凈寬為5.0m,則閘孔實(shí)際總凈寬為B0=55.0=25.0m。由于閘基土質(zhì)條件較好，不僅承載能力較大，而且堅硬、緊密。為了減少閘孔總寬度，節(jié)省工作量，閘底板宜采用整體式平底板。擬將分縫設(shè)在各孔底板的中間位置，形成倒型底板。中墩采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.1m，墩頭、墩尾均采用半圓形，半徑為0.55m。（2）復(fù)核過閘流量。根據(jù)初擬的閘孔尺寸，對于中孔，b0=5.0m，bs=b0+ =5.0+1.1=6.1m，b0/bs=5.0/6.1=0.819，查 SL265-2001表，得 對于邊孔，b0=5.0m，bs=40.26m，bo/bs=1.12, 查 SL265-2001表，得,則 =(0.968(5-1)+0.909)/5 =0.959根據(jù) SL265-2001表，對無坎寬頂堰，取m=0.385，則 =0.360.3850.95925 =293.3 則有： 實(shí)際過流能力滿足引水灌溉的設(shè)計要求。因此，該閘的孔口尺寸確定為：共分5孔，每孔凈寬5.0m，2個中墩各厚1.1m，閘孔總凈寬為25.0m，閘室總寬度為29.4m。4.2 消能防沖設(shè)計消能防沖設(shè)計包括消力池、海漫及防沖槽等三部分。4.2.1 消力池的設(shè)計1）上下游水位連接形態(tài)的判別,閘門從關(guān)閉狀態(tài)到泄流量為300往是分級開啟的。為了節(jié)省計算工作量,閘門的開度擬分三級,流量50;待下游的水位穩(wěn)定后,增大開度至150，待下游的水位穩(wěn)定后,增大開度至300。當(dāng)泄流量為50時:上游水深H=10.7-0.5=10.2m; 下游水深可采用前一級開度(即Q=0)時的下游水深t=7.0-0.5=6.5m; 上游行進(jìn)流速=50/718.1=0.069m/s(0.5m/s),可以忽略不計。 假設(shè)閘門的開度e=0.47m. =0.47/10.2=0.0460.65,為孔流。查水力學(xué)(華東水利學(xué)院編)，由表10.7（采用插值法）：得=0.6128，則： hc=e=0.61280.47=0.288m ,故為淹沒出流。由(t)/(H-)=0.585,查SL265-2001表A03-2（采用插值法），得孔流淹沒系數(shù)=0.53，所以有 1=0.6-0.176 =0.592 式中1孔流流量系數(shù)。因此,該值與要求的流量50十分的接近，才所假定的閘門開度e=0.47正確。此時，躍后水深1.29t=6.5m,故發(fā)生淹沒水躍。以同樣的步2驟可求得泄水量150、300時的閘門開度、躍后水深，并可判別不同泄水量時的水面連接情況，結(jié)果列如下表：表4-2 水面連接計算序號Q（）e(m) (m)t (m)水面連接情況150.00.470.61280.2881.296.50淹沒水躍2150.01.350.6170.8332.1426.70淹沒水躍3300.03.000.6251.8752.5557.04淹沒水躍2）消力池的設(shè)計a)、消力池池深：由表4-2可見，在消能計算中，躍后水深均小于相應(yīng)的下游水深，出閘水流已發(fā)生了淹沒水躍，故從理論上講可以不必建消力池。但是為了穩(wěn)定水躍，通常需建一構(gòu)造消力池。取池深d=0.5m。b)、消力池長度：根據(jù)前面的計算 ，以泄流量300作為確定消力池長度的計算依據(jù)。略去行進(jìn)流速V0，則：T0= H+d=10.2+0.5=10.7m=q/2g ，q=10.20， =0.95=5.88 h=0.77= =4.88m水躍長度 L=6.9（- ）=6.9（4.88-0.77）=28.4m消力池與閘底板以1：4的斜坡段相連接，LS=dp=0.54=2.0m,則消力池長度LSJ為 Lsj= Lj+Lj=2.0+0.7528.4=23.3m 長度校正系數(shù)（0.70.8) 取消力池長度為23.5m。c)、消力池底板厚度計算：t=K1= 式中K消力池底板厚度計算系數(shù),可采用（ 0.150.20） K取0.175Q=300/（25+4.4）=10.2 H=10.7-7.78=2.92mt=0.73m由于消力池的池底板厚范圍（0.51.2）所以取消力池的池底板厚為0.8m,前后等厚。在消力池底板的后半部設(shè)排水孔,孔徑10cm,間距2m，呈梅花行布置,孔內(nèi)填以砂，碎石。消力池與閘底板連接處留有1米的平臺,以便更好地促成出閘水流在池中產(chǎn)生水躍。消力池在平面上呈擴(kuò)散狀，擴(kuò)散角度10。4.2.2 海漫的設(shè)計1）海漫的長度為：L= q=300/25.0+4.4+tg10(23.5+1)2=7.88 H=10.77.78=2.92m為海漫長度計算系數(shù)，取為7.0= =25.69m取海漫的長度為26.0m。2）海漫的布置和結(jié)構(gòu)。由于下游水深較大,為了節(jié)省開挖量,海漫布置成水平的.海漫使用厚度40cm的塊石材料,前10m用漿砌塊石,后16m采用干砌塊石。漿砌塊石海漫上社排水孔,干砌塊石上社漿砌塊石格梗,格梗斷面尺寸為40cm60cm。海漫底部鋪設(shè)15cm厚的砂粒墊層。4.2.3 防沖槽的設(shè)計1）海漫末端河床沖刷深度為海漫末端的平均寬度=1/2(50+50+227.04)=64.08m=300/64.08=4.68對比較緊密的黏土地基，且水深大于3m，可取為1.1m/s, =7.04m,則：=-2.36mL，滿足要求。2）繞流防滲長度。必須的防滲長度為L=CHH=3.7m,C=7（回填土為砂土，且無反濾），因此L=25.9m實(shí)際防滲長度=+16=41.9mL,滿足防滲要求其地下輪廓布置見下圖5-1-1：圖5-1-1 地下輪廓布置 （單位：m）5.2 滲流計算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計算。5.2.1 地下輪廓線的簡化為了便于計算，將復(fù)雜的地下輪廓進(jìn)行簡化。由于鋪蓋頭部及底板上下游兩端的齒墻均淺，簡化后的形式如下圖5-2-1：圖5-2-1 地下輪廓簡化圖 （單位：m）5.2.2 確定地基的有效深度根據(jù)鉆探資料，閘基透水層深度很大。故在滲流計算中必須取一有效深度，代替實(shí)際深度。由地下輪廓線簡化圖知：地下輪廓的水平投影長度L0=16+20=36m;地下輪廓的垂直投影長度S0=1.3m。 L0/ S0=41/1.3=31.55,故地基的有效深度Te=0.5 L0=20.5 m(圖5-2-1)。5.2.3 滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計算過地下輪廓的角點(diǎn)、尖點(diǎn)，將滲流區(qū)域分成十個典型段。1、8段為進(jìn)出口段，3、6、二段為內(nèi)部水平段，2、4、5、7則為內(nèi)部垂直段。表5-2-1 各流段阻力系數(shù)為流段阻力系數(shù)為段號ST進(jìn)口段和出口段=1.5（）+0.44110.420.40.44580.7200.450內(nèi)部垂直段=lnctg(1-)20.520.50.02441.320.50.06450.519.70.02570.520.50.025內(nèi)部水平段=3S1=0.5S2=1.3T=20.5L=25.01.1606S1=0.5S2=0.5T=19.7L=16.00.778則=2.9715.2.4 滲透壓力計算：1）設(shè)計洪水位時：H=10.3-7.0=3.3m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的單寬滲流流量均應(yīng)相等。a）任一流段的水頭損失h=,則h1 =0.50mh2 =0.03mh3 =1.16mh4 =0.07mh5 =0.03mh6 =0.98mh7 =0.03mh8 =0.50mb）進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)為T=20.5m T=20.4m S=0.4m則=0.311.0 應(yīng)予修正h=h1=0.16m進(jìn)口段水頭損失的修正量為h=0.490.17=0.32修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段h=0.03+0.03=0.06h=1.16+（0.320.03）=1.45m同樣對出口段修正如下=1.21-T=19.9m T=19.7m S=0.7m則=0.441.0,故亦需修正。出口段的水頭損失修正為H8=h=0.22m修正量h=0.500.22=0.28mH7=0.03+0.03=0.06mH6=0.98+(0.280.03)=1.23mc）計算各角隅點(diǎn)的滲壓水頭：由上游出口段開始，逐次向下游從作用水頭值h中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值H1 = 3.3m H2 = 3.3-h1=3.3-0.16=3.14m H3 = H2- h2m =3.14-0.06=3.08m H4 = H3- h3m =3.08-1.45=1.63mH5 = H4- h4m =1.63-0.07=1.56mH6 = H5- h5m =1.56-0.03=1.53mH7 = H6- h6m =1.53-1.23=0.30mH8 = H7- h7m =0.30-0.06=0.24mH9 = H8- h8m =0.24-0.24=0.00md）作出滲透壓力分布圖：根據(jù)以上算得滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段水頭損失呈線形變化，則其滲透壓力分布圖，如圖5-2-2:圖5-2-2 設(shè)計洪水位是滲透壓力分布圖 （單位：m）單位寬度底板所受滲透壓力：P1= ( H6+ H7)161=14.16t=138.80 KN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：P2= ( H3+ H4)201=46.8t=458.70 KN2）同樣的步驟可計算出校核情況下的滲透壓力分布，即 H=10.7-7.0=3.7mH1 =3.70m H2 =3.51m H3 =3.45m H4 =1.81m H5 =1.74m H6 =1.70m H7 =0.30m H8 =0.22m H9 =0.00m 根據(jù)以上計算作出滲透壓力分布圖,如圖5-2-3：圖5-2-3 校核洪水位是滲透壓力分布圖 （單位： m）單位寬度底板所受滲透壓力：P1= ( H6+ H7)161=(1.70+0.30)161=16.0t=156.7 KN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：P2= ( H3+ H4)201=(3.45+1.81)201=52.6t=515.5 KN 5.2.5 抗?jié)B穩(wěn)定驗(yàn)算閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降閘底板水平段的平均滲透坡降為Jx=0.081Jx=0.40.5滲流出口處的平均逸出坡降J為J0=0.45J0=0.700.80閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。6. 閘室布置與穩(wěn)定計算6.1 閘室結(jié)構(gòu)布置閘室結(jié)構(gòu)布置主要包括底板、閘墩、閘門、工作橋和交通橋等部分結(jié)構(gòu)的布置和尺寸的擬定。6.1.1 底板 底板的結(jié)構(gòu)、布置、構(gòu)造與上面的相同。6.1.2 閘墩 順?biāo)较虻拈L度取與底板相同，取16m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中墩厚均為1.1m。邊緣與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。閘墩上游部分的頂部高程在泄洪時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加安全超高；關(guān)門時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加波浪計算高度加安全超高。設(shè)計洪水位的超高計算：=10.3+0.8+0.7=11.8m校核洪水位的超高計算：=10.7+0.5+0.5=11.7m取上述二者中的較大者，取為11.8m。閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可?？纱蟠蟮陀谏嫌尾糠值母叨龋渖显O(shè)有排架擱置公路橋。初擬定閘墩下游部分頂部高程為8.5m，其上設(shè)3根0.7m0.67m，高1.8m的柱子，柱頂設(shè)0.7m0.7m，長4.7m的小橫梁，梁頂高程即為8.5+1.8+0.7=11.0。下游閘墩上擱置公路橋，橋面高程為11.8m，與兩岸大堤齊平。閘墩上設(shè)檢修門槽和工作門槽，檢修門槽在上游，槽深為0.3m，寬0.2m，工作槽槽深為0.3m，寬0.6m。具體位置見圖。閘墩上下游均為半圓形，其半徑為0.55m。6.1.3 胸墻為了保證啟吊閘門的鋼絲繩不浸在水中，胸墻設(shè)在工作閘門的上游側(cè)。胸墻頂與閘墩上游部分頂部同高取11.8m。胸墻底部高程應(yīng)以不影響引水為準(zhǔn)。=堰頂高程+堰頂下游水深+=0.5+7.28+0.3=8.08m，取胸墻底部高程為8.1m。則胸墻高度為11.8-8.1=3.7m。胸墻采用鋼筋混凝土板梁式結(jié)構(gòu)，簡支于閘墩上。上梁尺寸為0.3m0.5m,下梁尺寸為0.4m0.8m，板厚20cm。下梁下端的上游面做成圓弧形，以利過水。6.1.4 工作橋啟閉機(jī)選型。閘門采用平面滾輪鋼閘門，為滑動式，門頂高程應(yīng)高出胸墻0.2m，即其高程為8.3m，門高8.3 - 0.5 = 7.8m, 門寬5.0+20.2=5.4m。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：G=0.073K1K2K3A0.93HS0.79, 初估閘門自重。A=42.12m2;HS=10.2m；對于工作閘門，K1=1.0，H/B=7.8/5.6=1.4, 1H/B2，K2=1.0;HS=10.260m，K3=1.0。則門重G=14.87t=145.2KN，取門自重G=200KN。初擬啟門力FQ=（0.10.2）P+1.2G，閉門力FW（0.10.2）P-0.9G。其中G為閘門自重，P為作用在門上的總水壓力，不計浪壓力的影響，作用在每米寬門上游面的水壓力，作用在每米寬門上游面的水壓力和門上總的水壓力為：P上=1/29.8(2.6+10.2) 7.6=476.7kN;P下=1/26.56.5 9.8=207.0kN，P=（P上-P下）5.0=1363.5kNFQ=0.101363.5+1.2200=376.4kNFW=0.101363.5-0.9200=-43.65kN FW0表示閘門能靠自重關(guān)閉，不需加重塊幫助關(guān)閉。 則根據(jù)計算所需的啟門力FQ=376.4kN，初選雙調(diào)點(diǎn)手搖電動兩用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)QPQ-225。其機(jī)架外輪廓寬J=1962mm。2）工作橋的尺寸及構(gòu)造。（見圖6-1-2）工作橋的寬度不僅要滿足啟閉機(jī)布置的要求，且兩側(cè)應(yīng)留有足夠的操作寬度。B=啟閉機(jī)寬度+2欄桿柱寬+2欄桿外富裕寬度1.962+20.8+20.15+20.05=3.962m。故取工作橋凈寬4.0m。工作橋?yàn)榘辶菏浇Y(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配。兩根主梁高0.8m，寬0.35m，中間活動鋪板厚6cm。為了保證啟閉機(jī)的機(jī)腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為1.5m。在啟閉機(jī)機(jī)腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁。其寬30cm，高50cm。工作橋設(shè)在實(shí)體排架上，排架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為50cm，排架順?biāo)较虻膶挾葹?.3m。排架的高程為：胸墻壁底緣高程+門高+富裕高度=8.1+7.8+0.6=16.5m。在工作橋的下游側(cè)布置公路橋，橋身結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)，橋面總寬為4.0m。6.1.5 檢修便橋?yàn)榱吮阌跈z修、觀測、在檢修門槽處設(shè)置有檢修便橋。橋?qū)?.5m。橋身結(jié)構(gòu)僅為兩根嵌置于閘墩內(nèi)的鋼筋混凝土簡支輛。梁高40cm，寬25cm。梁中間鋪設(shè)厚6cm的鋼筋混凝土板。6.1.6 交通橋 在工作橋餓下游側(cè)布置單車道公路橋，橋身結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)，橋面凈寬4.5m,總寬5.5m。其結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸見本章第一節(jié)。6.2 閘室穩(wěn)定計算 取中間的一個獨(dú)立的閘室單元分析，閘室結(jié)構(gòu)布置見圖6-2-1：圖6-2-1 閘室結(jié)構(gòu)布置圖 （單位：m）6.2.1 荷載計算1）完建期的荷載.完建期的荷載主要包括閘地板重力、G1閘墩重力G2閘、門重力G3、胸墻壁重力G4工、作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力G5、公路橋重力G6和檢修便橋重力G7、取混凝土、鋼筋混凝土的容重為25KN/m3。底板重力為：G1= 161.012.225 + 1/2（1+1.5）0.512.2252 = 5261.3KN閘墩重力：每個中墩重G2=（0.53.140.55211.325）+（0.53.140.5528.025）+(4.21.111.325)+(2.31.111.325)+（2.34.725）+（8.41.1825）+（30.670.71.825）+（4.70.70.725）-(20.30.211.325)-(20.30.611.325)=4217.6KN每個閘室單元有兩個中墩，則：G2=2G2=8435.2KN閘門重力為：G3=2002=400.0KN胸墻重力為：G4=0.30.51025 + 0.40.81025 +0.2(3.7-0.4-0.3)1025=267.5KN 工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力如下工作橋重力：G5=20.920.3512.225+0.5(0.08+0.12)0.912.2225+0.150.1212.2225+0.061.312.225=286.1KN考慮到欄桿及橫梁重力等，取: G5=350.0KNQPQ啟閉機(jī)機(jī)身重40.7KN混凝土及電機(jī)重，每臺啟閉機(jī)重48.0KN,啟閉機(jī)重力 G5=248.0KN=96.0KN G5= G5+ G5=350.0+96.0=446KN公路橋重力:公路橋每米重約80KN,考慮到欄桿重,則公路橋重為: G6=8012.2+50=1026.0KN檢修便橋重力：G7=0.250.410.0252+0.061.51025=72.5KN考慮到欄桿及橫梁重力等，取: G7=100.0KN完建情況下作用荷載和力矩計算見下表6-2-1：表6-2-1 完建情況下作用荷載和力矩計算表 (對底板上端B點(diǎn)求力矩)部位重力(KN)力臂(m)力矩(KNm)底板5261.38.042090.4閘墩（1）268.40.3285.89（2）2542.62.656737.9（3）1496.25.908827.6（4）3938.011.2544302.5（5）190.015.682979.2工作閘門400.05.792316.0工作橋350.05.902065.0啟閉機(jī)96.05.90566.40公路橋1026.012.2512568.5檢修便橋100.01.80180.0胸墻267.54.791281.3合62）設(shè)計洪水情況下的荷載。在設(shè)計洪水情況下,閘室的荷載除此之外,還有閘室內(nèi)水的重力、水壓力、揚(yáng)壓力等。閘室內(nèi)水重:W1=4.699.8109.8+7.60.8109.8+6.5109.919.8 =4504.3+595.8+6312.7 =11412.8 KN水平水壓力:首先計算波浪要素。有設(shè)計資料知：ht=0.8m，Ll/hl=10，上游=9.8m，則上游波浪線壅高為： 波浪破碎