H江水利樞紐工程畢業(yè)設(shè)計

1、目 錄 1 綜合說明綜合說明.3 1.1 工程概況.3 1.2 設(shè)計依據(jù).3 1.3 畢業(yè)設(shè)計成果（泄水閘）.4 2 水文水文.8 2.1 流域概況.8 2.2 氣象.8 2.3 洪水.8 3 工程地形、地質(zhì)工程地形、地質(zhì).9 3.1 閘址地形.9 3.2 閘址地質(zhì).9 3.3 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?9 3.4 地震烈度.9 4 工程布置及建筑物工程布置及建筑物.10 4.1 設(shè)計依據(jù).10 4.1.1 工程等級及建筑物級別.10 4.1.2 設(shè)計基本資料.10 4.2 工程總體布置.11 4.2.1 船閘的布置.12 4.2.2 水電站的布置.12 4.2.3 泄水閘的布置.12 4.3 主要建筑物

2、（泄水閘）.13 4.3.1 閘孔設(shè)計.13 4.3.2 消能防沖設(shè)計.15 4.3.3 防滲排水設(shè)計.19 4.3.4 閘室的布置.22 4.3.5 閘室穩(wěn)定計算.25 4.3.6 閘室底板結(jié)構(gòu)計算.28 4.3.7 兩岸連接建筑物設(shè)計.32 附圖附圖： 圖圖 0101 樞紐平面布置圖樞紐平面布置圖 圖圖 0202 水閘平面圖及剖面圖水閘平面圖及剖面圖 圖圖 0303 水閘上游立視圖水閘上游立視圖 圖圖 0404 水閘底板配筋圖水閘底板配筋圖 圖圖 0505 上下游翼墻剖面圖上下游翼墻剖面圖 1 1 綜合說明綜合說明 1.11.1 工程概況工程概況 函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長

3、 375km，流域面積 176 萬 km2， 是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。 該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的航 運具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地 700 多萬畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè) 較發(fā)達(dá)，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)的建材輕工。原材料及銷 售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運的條件十分優(yōu)越。 流域梯級開發(fā)后，將建成一條長 340km 通航千噸級駁船的航道和另一條長 50km 通航 300 噸級駁船的航道，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個江河直達(dá)的上游 水路運輸網(wǎng)。同時也為沿江各縣市擴(kuò)大直流灌溉創(chuàng)造

4、有利條件。對促進(jìn)沿河地區(qū)的 工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，社會和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。 本工程以航運為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)戰(zhàn)備需要的綜合開 發(fā)工程。 本次畢業(yè)設(shè)計主要對樞紐總體布置方案進(jìn)行定性的論證和對樞紐中的泄水閘進(jìn) 行全面的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計。 1.21.2 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 1、函江樞紐畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書； 2、水閘設(shè)計規(guī)范(sl2652001)； 3、水力計算手冊（武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室編） 4、水工設(shè)計手冊第6冊過壩與泄水建筑物； 5、水工鋼筋混凝土設(shè)計手冊1999年； 6、水利水電鋼閘門設(shè)計規(guī)范dl/t 5039-95； 7、水利水電工程初步設(shè)計報告編制規(guī)程（dl5021-9

5、3） 1.31.3 畢業(yè)設(shè)計成果（泄水閘）畢業(yè)設(shè)計成果（泄水閘） 1.3.11.3.1 樞紐總體布置樞紐總體布置 根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范sl265-2001 第 4.1.6 條規(guī)定：水閘樞紐中的船閘、泵站 或水電站宜靠岸布置，但船閘不宜與泵站或水電站布置在同一岸側(cè)，船閘、泵站或 水電站與水閘的相對位置，應(yīng)能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運行的要求。 因此，本設(shè)計在樞紐布置時，將泄水閘布置在河床中間，船閘布置在左岸，水電站 布置在右岸。其中： 泄水閘每孔凈寬 10m，共 35 孔，高 12m，直升式平板鋼閘門控制，閉閘時攔截 江流，穩(wěn)定上游水位，開閘時泄水，排沙防淤。設(shè)計流量 9540m3/s，校

6、核流量 12350m3/s。 船閘 1 座，閘室有效長度為 135m，凈寬 12m，檻上水深 2.5m，閘室頂高程 24.0m，底高程 10.5m。閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端。 水電站廠房寬 15m(順流向)，長 36.2m。廠房地面高程 24.5m，水輪機(jī)安裝高程 10.5m。水電站設(shè)計水頭 3.5m，最高水頭 7.0m，最大引用流量 225m3/s，總裝機(jī) 32200kw。站上公路橋設(shè)在廠房的上游端。 具體布置見附圖一：總平面布置圖。 1.3.21.3.2 水閘設(shè)計水閘設(shè)計 1、水閘水力設(shè)計、水閘水力設(shè)計 1)、堰型、堰頂高程 閘孔采用結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的無坎平底寬頂堰（平底水閘屬無坎寬

7、頂堰） 。 擬定閘底板頂高程為 13.0m。 2)、水閘總寬度 閘室總寬度：1035+361.6=407.6m。 2、水閘消能防沖設(shè)計、水閘消能防沖設(shè)計 1)、消力池 消力池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，深 1.45m，消力池長 l=20.8m，厚度 0.8m。 2)、海漫 海漫長度 l=40m，海漫水平段長 15m，采用 60cm 厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長 25m，1:10 放坡，采用 60cm 厚漿砌塊石砌筑。 3)、防沖槽 防沖槽采用梯形斷面，槽深 2.5m，槽底寬 10m，上游設(shè) c20 鋼筋砼齒槽，厚 50cm，下游坡比為 1：2.0，單寬體積為 37.5m2，沖刷坑采用拋石合金鋼網(wǎng)石兜拋石 處

8、理。 3、閘室布置、閘室布置 1)、閘室結(jié)構(gòu) 閘室采用開敞式布置，鋼筋砼 u 型結(jié)構(gòu)，閘門選擇直升式平板鋼閘門，液壓啟 閉，閘上布置凈 7m 交通橋，兩側(cè)人行道 21.0m，總寬 9.0m、寬 4m 工作橋和啟閉 房，啟閉房寬 11.0m，底板長度取 20m。 底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長度為 20m，頂高程為 13.0m，閘底板厚 1.5m 。 閘墩長度采用與底板同長 20m， 。檢修門槽深 25cm，寬 30m；工作門槽深 40cm，寬 60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭。 閘墩頂高程為 25.0m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小厚度為 50cm，中墩厚度取 1.6m，

9、縫墩厚度為 20.8m，邊墩厚度為 1.6m。 公路橋布置在閘門上游側(cè)，公路橋載重按汽-20 設(shè)計，掛 100 校核，雙車道橋面 凈寬 7.0m，兩側(cè)人行道 11.0m，總寬 9.0m。公路橋采用 t 型結(jié)構(gòu)，梁底高程為 25.0m，梁高 1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬 1.6m，用 5 根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸 壁式。 2)、上下游翼墻 上游連接采用扶壁式翼墻，圓弧連接，半徑為 20m，下游翼墻采用扶壁式八字 型翼墻加圓弧型翼墻連接，擴(kuò)散角為 8，圓弧半徑為 20m。上游翼墻頂標(biāo)高為 25.0m，下游翼墻頂標(biāo)高為 25.0m。 4、閘基防滲排水設(shè)計、閘基防滲排水設(shè)計 由于本工程閘址地基

10、主要由砂礫卵石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故在采用水平防 滲措施的同時還必須采取垂直防滲措施。 鋪蓋采用 c25 鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長 20m。鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。 在消力池水平段前端與閘底板連接處設(shè)置水平止水；消力池末端依次鋪設(shè)碎石 墊層和無紡?fù)凉げ挤礊V，排水孔孔徑 15cm，間距 1.5m，呈梅花形布置，順?biāo)鞣较?長度為 7.5m。 5、閘門及啟閉機(jī)設(shè)計、閘門及啟閉機(jī)設(shè)計 1)、閘門 根據(jù)門頂高程及閘底標(biāo)高，確定平面鋼閘門高為 7m，閘門凈寬 10m，毛寬 10.6m。 2)、啟閉機(jī) 啟閉機(jī)型號：qpq2300 6、閘室穩(wěn)定計算、閘室穩(wěn)定計算 1)、閘室整體穩(wěn)定 水閘整體穩(wěn)定分別對完建期、正

11、常運用期及非常運用期三種工況進(jìn)行閘室的偏 心距、基底應(yīng)力、基底應(yīng)力的不均勻系數(shù)及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算，均滿 足規(guī)范要求。 2)、閘室沉降計算 經(jīng)分析，本次不必計算閘室的沉降量。 7、閘底板配筋、閘底板配筋 經(jīng)計算，面、底層鋼筋均按 25200 配置。 8、兩岸連接建筑物設(shè)計、兩岸連接建筑物設(shè)計 采用扶壁式擋土墻，上游翼墻頂高程 25.00m，底高程 12.00m。下游翼墻頂高程 25.00m，底高程 10.5512.00m。上游擋墻高 13.0m，擋墻壁厚 1.0m，墻身垂直，墻 身高 12m，墻底板厚 1.0m。下游擋墻高 1314.45m，擋墻壁厚 1.0m，墻身高度 1213.4

12、5m，底板厚度 1.0 m。翼墻兩側(cè)設(shè)置 1.01.0m 腋角，兩側(cè)懸挑 4m，底板 總寬 11m。上游翼墻長 30m，下游翼墻長 36.8m。翼墻采用 c25 鋼筋砼澆筑。 上游護(hù)坡，頂高程為 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比為 1:3，40cm 厚漿砌塊石 護(hù)坡。 下游護(hù)坡，頂高程為 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比為 1:3，40cm 厚漿砌塊石 護(hù)坡。 9、水閘特性表、水閘特性表 綜上所述，水閘特性表如下： 水閘特性表水閘特性表 工程級別等工程 主要建筑物 3 級 次要建筑物 4 級建筑物級別 臨時建筑物 5 級 設(shè)計洪水 p=2% 設(shè)計依據(jù) 校核洪水 p=0.33%

13、正常水位 19.00 灌溉水位 19.50 設(shè)計流量 9540m3/s 設(shè)計洪水位 23.40m 校核流量 12350m3/s 基 礎(chǔ) 資 料 水文條件 校核水位 23.80m 凈寬 1035m 總寬 407.6m 閘底板長 20m,厚 1.5m 閘室底高程 13.0 閘室頂高程 25.0 中墩厚 1.6m 縫墩厚 20.8m 邊墩厚 1.6m 閘墩 頂高程為 25.0 工作橋 4.5m 交通橋 7m+12m 水閘閘室 閘門板鋼,凈寬 10m,高 7m 上游護(hù)底厚 60cm,l=10m 鋪蓋厚 60cm,l=20m 消力池 d=1.45m,l=15m 海漫厚 60cm,l=40m 主 要 建

14、筑 物 上下游 連接段 防沖槽深 2.5m,底寬 10m 上游翼墻圓弧連接,頂高 25.0m 下游翼墻八字型,頂高 25.0m 上游護(hù)坡底高 13.0m,頂高 25.0m 下游護(hù)坡底高 13.0m,頂高 25.0m 2 2 水文水文 2.12.1 流域概況流域概況 函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長 375km，流域面積 176 萬 km2， 是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和， 水量充沛，水面平緩，含砂量小。 2.22.2 氣象氣象 本流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，雨水充沛。洪水期多年平 均最大風(fēng)速為 20.7m/s。 2.32.3

15、 洪水洪水 經(jīng)計算，各設(shè)計頻率洪水流量及相應(yīng)壩下水位見表 2-1。 洪峰流量及相應(yīng)壩下水位表洪峰流量及相應(yīng)壩下水位表 表 2-1 設(shè)計頻率（%） 0.33220 洪峰流量 q（m3/s） 1235095405730 壩下水位 h下（m） 23.8023.4022.25 水位流量關(guān)系曲線見表 2-2。 水位流量關(guān)系水位流量關(guān)系 表 2-2 水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s） 145020320016650225340 171200237700 1818002413800 192480 3 3 工程地形、地質(zhì)工程地形、地質(zhì) 3.13.1 閘址地形閘址地形

16、 閘址左岸與一座山頭相接，山體順?biāo)鞣较蜷L 700 米，垂直水流方向長 2000 米， 山頂主峰標(biāo)高 110 米，靠岸邊山頂標(biāo)高 65 米；山體周圍是河漫灘沖擊平原，灘面標(biāo) 高 18.520.0 米；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬 4 米，堤頂標(biāo)高 24.5 米；閘址 處河寬 700 米，主河槽寬 500 米，深泓區(qū)偏右，河床底標(biāo)高 13.013.0 米，右岸灘 地標(biāo)高 18.5 米。 3.23.2 閘址地質(zhì)閘址地質(zhì) 閘址河床土質(zhì)，主要由砂礫卵石層組成，表層為中細(xì)砂層，層厚 25 米，左厚 右薄并逐漸消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量 30%50%，粒徑 213 厘 米，層厚 1020 米

17、，屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù) k=1.8410-1510-2（cm/s） ，允 許坡降 j=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標(biāo)高從左標(biāo)高 10 米向右標(biāo)高 15 米以 下，其巖性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質(zhì)巖。 河床土質(zhì)資料如下： 中砂：dr0.6，e0=310kg/cm2，n63.5=20； 砂礫石：dr0.66，e0=360kg/cm2； 3.33.3 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧袭?dāng)?shù)亟ㄖ牧?塊石料：在閘址左岸的山頭上有符合質(zhì)量要求的塊石料場，其儲量 50 萬立方米， 平均運距 1.0 公里。 砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地，有大量的砂、礫料，可滿足混凝 土的粗、細(xì)骨料之用，運距 35 公里

18、，且水運極為便利。 土料：閘址上游約 2 公里有劉家、八圩土料場，儲量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量 要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。 3.43.4 地震烈度地震烈度 根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖，本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設(shè)防。 4 4 工程布置及建筑物工程布置及建筑物 4.14.1 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 4.1.14.1.1 工程等級及建筑物級別工程等級及建筑物級別 函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力， 按照五級航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。水電站總裝機(jī)為 6600kw，設(shè)計水頭為 3.5m，水閘的泄 洪能力為 13000m3/s。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，本工程為

19、三等工程，主要建筑物按3級建筑物設(shè)計， 次要建筑物按4級建筑物設(shè)計。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 ，泄水閘的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為 50 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn) 為 300 年一遇，最大通航洪水標(biāo)準(zhǔn)為 5 年一遇。 4.1.24.1.2 設(shè)計基本資料設(shè)計基本資料 一、水位一、水位 正常蓄水位：19.0m 灌溉水位：19.5m 設(shè)計洪水 q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.4m 校核洪水 q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.8m 二、計算水位組合二、計算水位組合 1、閘孔凈寬計算水位 設(shè)計洪水 q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.4m； 設(shè)計水位差h0.25m

20、（h上23.65m） ； 校核洪水 q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.8m； 計算閘上雍高水位 h上（供墩頂高程用） ； 2、消能計算水位 閘上水位 h上19.5m； 閘下水位 h下14.5m； 下泄流量：以閘門開啟度 e0.5m、e1.0m 以及全開時的泄量。 3、閘室穩(wěn)定計算水位（關(guān)門） 閘上設(shè)計水位 h上19.5m，h下14.5m； 閘上校核水位 h上20.0m，h下14.5m； 三、地震設(shè)防烈度三、地震設(shè)防烈度 本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設(shè)防。 四、安全系數(shù)四、安全系數(shù) 1、安全超高 水閘為3級混凝土建筑物，根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范（sl 2652001）安全超

21、高下 限值： 泄洪時 0.7m(設(shè)計洪水位)，0.5m(校核洪水位)； 關(guān)門時 0.4m(設(shè)計洪水位)，0.3m(校核洪水位)。 2、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 土基上的3級混凝土建筑物，基本組合（設(shè)計）為1.25；特殊組合（核校）為 1.1。 五、其它資料五、其它資料 1、單孔凈寬：812m； 2、門型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門； 3、閘門類型：直升門； 4、底板與中砂的摩擦系數(shù) f0.4； 5、閘孔的允許單寬流量 q30m3/s/m； 六、公路橋六、公路橋 公路橋載重按汽-20 設(shè)計，掛-100 校核，雙車道橋面凈寬 7.0m，兩側(cè)人行道 21.0m，總寬 9.0m，采用 t 型結(jié)構(gòu)。梁高 1.0m，梁腹寬

22、0.2m，梁翼寬 1.60m，用 5 根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每米延長重量按 8t/m 計。 4.24.2 工程總體布置工程總體布置 函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力， 按照五級航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。水電站總裝機(jī)為 6600kw，設(shè)計水頭為 3.5m，水閘的泄 洪能力為 13000m3/s。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的地形地質(zhì)資料，以及功能要求，樞紐總 體布置如下： 4.2.14.2.1 船閘的布置船閘的布置 船閘的通航能力，按照五級航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。 船閘布置在函江的左岸，船閘本身由三部分組成：上游引航道、閘室和下游引 航道。 上游引航道：長度不小于 5 倍設(shè)

23、計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計 船隊的長度為 91m，故上游引航道的長度為 455m，設(shè)計時取為 500m；上游引航道的 底寬度為 35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用 1：2.5；上游引航道的底高程為 15.0m。 下游引航道：長度不小于 5 倍設(shè)計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計 船隊的長度為 91m，故下游引航道的長度為 455m，設(shè)計時取為 600m；下游引航道的 底寬度為 35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用 1：2.5；下游引航道的底高程為 11.0m。 閘室：閘室的長度為 135m，寬度為 12.0m；閘室的頂高程為 24.0m，底高程為 10.50m。上下閘首控

24、制船只的進(jìn)出。 4.2.24.2.2 水電站的布置水電站的布置 考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可能提高水 電站的出力，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在函江的右岸。 水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長度為 48.0 米，上下游方向的寬度為 36.20 米，主廠房總高度為 32.0 米。 水輪機(jī)的型號為：ge(f02)-wp-380 發(fā)電機(jī)的型號為：sfg200-70/3960 總裝機(jī)：32200kw 設(shè)計水頭：3.5m 最高水頭：7.0m 最小水頭：2.0m 最大引用流量 225m3/s。 4.2.34.2.3 泄水閘的布置泄水閘的布置 泄水閘布置在水電站和船閘之間。

25、 泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。 4.34.3 主要建筑物（泄水閘）主要建筑物（泄水閘） 4.3.14.3.1 閘孔設(shè)計閘孔設(shè)計 水閘閘孔設(shè)計主要是確定閘孔型式、尺寸河設(shè)置高程，以保證水閘在設(shè)計水位 組合情況下有足夠的過流能力。 一、堰型和堰頂高程確定一、堰型和堰頂高程確定 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少，本水閘的主 要功能為擋水灌溉和泄水，故本次設(shè)計采用堰流式閘室，堰型采用無檻寬頂堰。這 種型式閘室對于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而不會阻塞閘孔 而影響泄洪。 根據(jù)資料提供的地形圖，考慮水閘的運行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬

26、流 量和工程造價等因素，本次設(shè)計取堰頂高程與河床底高程齊平為 13.0m。 二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核 1 1、水位、水位 q2%9540m3/s，h上23.65m，h下23.40m； q0.33%12350m3/s，h上待算，h下23.80m； 2 2、閘孔凈寬計算、閘孔凈寬計算 閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個問題：一個是過閘單寬流量的大?。涣硪粋€ 是閘室總寬度與河道總寬度的關(guān)系。如果采用的閘孔總凈寬過小，使過閘單寬流量 過大，將增加閘下游消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果采用 的閘孔總凈寬過大，使過閘單寬流量過小，工程量加大，造成浪費。 根

27、據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，閘孔允許單寬流量不大于 30m3/s，初步擬定閘孔總凈寬為 0.7 倍主河槽寬為 350m，閘孔分成 35 孔，每孔寬 10m，中墩厚 1.6m，縫墩厚 0.8m。 水閘底板為無檻寬頂堰，閘孔泄流能力計算公式如下： (水閘設(shè)計規(guī)范以下簡稱規(guī)范附 a） 2 3 00 2 hgmbq 式中： q過閘流量（m3/s） ； 淹沒系數(shù)，根據(jù)上下游的堰上水深查得； 側(cè)收縮系數(shù)； m流量系數(shù)； b0閘孔總凈寬（m） ； h0堰頂以上上游總水頭（m） 。 堰上總水頭 h0 h1（上游水頭）=23.6513.00=10.65m hs（下游水頭）=23.4013.00=10.40m 行近流速 v0

28、=q/a=9540/700(23.6513.00)1.28m/s h0=h1+v2/2g=10.65+1.282/(29.81)=10.73m 淹沒系數(shù) hs/h0=10.4/10.73=0.969 查規(guī)范附表 a.0.1-2， 得 0.556； 流量系數(shù) m 按 p/h0=0 查表得 m0.385； 側(cè)收縮系數(shù) 水閘中墩厚度取為 1.6m，縫墩取 0.8m，根據(jù)規(guī)范附錄 a.0.1-3 公式 計算得 =0.860 根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬 =9540/(0.5560.8600.3854.42910.733/2)=333m 2 3 0 0 2 hgm q b 一般來說，采用的閘孔總凈寬

29、要略大于計算值，本次設(shè)計閘孔總凈寬取 350m， 相應(yīng)單寬流量為 27.26m3/s/m，小于閘孔允許單寬流量 30 m3/s/m，滿足要求。 但校核工況下，水閘單寬流量為 35.28m3/s/m，大于閘孔允許單寬流量q =30m3/s/m，若本次設(shè)計水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制，水閘 規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價比較而言，會造成浪費。校核工況稍大于 允許單寬流量，可能會出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設(shè)施得當(dāng)，個人認(rèn)為是 能滿足工程安全運行要求。 因此，經(jīng)綜合考慮本次設(shè)計水閘總凈寬取 350m，閘孔總數(shù)為 35 孔，單孔凈寬為 10m。根據(jù)規(guī)范的要求，中墩厚取 1.

30、6m，縫墩厚取 0.8m。因此水閘總寬度為： b=350+361.6=407.6m 3 3、校核工況上游水位、校核工況上游水位 根據(jù)水閘泄流能力計算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。 設(shè)h0.3m，則 h上23.80+0.324.1m； hs=23.8013.00=10.80m； 行近流速 v0=q/a=12350/700(24.1013.00)1.59m/s； h0=h+v2/2g=(24.113.0)+1.592/(29.81)=11.23m； hs/h0=10.80/11.23=0.9617，查規(guī)范附表 a.0.1-2 得 0.600； 按 p/h0=0 查表 2.1 得 m0.38

31、5； 0.860； q試bm(2g)0.5h3/2 =3500.6000.8600.385(29.81)0.511.233/2 =11589m3/s q0.33%12350m3/s； 假設(shè)不符，重新假設(shè)試算。 經(jīng)試算，當(dāng)h0.40m 時，q試q0.33%12350m3/s。 相應(yīng)上游洪水位 h上=24.20m。 4.3.24.3.2 消能防沖設(shè)計消能防沖設(shè)計 消能防沖設(shè)計主要包括消能防沖設(shè)備形式的選擇、以及各種消能設(shè)施尺寸設(shè)計 和上下游兩岸護(hù)坡的設(shè)計。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長 度的海漫，海漫末端設(shè)置柔性防沖槽。 一、消力池尺寸擬定一、消力池尺寸擬定 1 1、消能水力計算

32、、消能水力計算 消能計算水位：h上19.5m，h下14.5m； 1）單寬流量計算 ae=0.5m e/h=0.5/6.5=0.0770.65，為孔口出流。 根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。 根據(jù)孔流公式：q=0e(2gh0)1/2 其中 0.600.176e/h （水計算手冊3-3-6 水利出版社） 0.600.1760.5/6.5=0.586； 因孔流狀態(tài) e 很小，行近流速 v0較小，在計算時可不計入，即 h0h，因此， q=0e(2gh)1/20.5860.5(29.816.5)1/2 3.31m3/s/m； be1.0m e/h=1.0/6.5=0.154ht，說明都發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍銜

33、接，故需修建消力池。 當(dāng) q=6.47m3/s/m 時，(h”-ht)值最大。因此，應(yīng)按該流量設(shè)計消力池。 2 2、消力池深度計算、消力池深度計算 e1.0m，q6.47m3/s/m，hc=0.60m，hc”=3.48m，ht=2.07m； 按近似公式估算池深 d，即 d=hc”-ht=1.053.48-2.07=1.58m 設(shè) d1.58m，則上游總水頭為 t0=6.5+1.58=8.08m； 由公式=8.08 試算 22 2 0 2 c c hg q ht 求得 hc=0.53m； hc”=(1+8q2/(qhc3)1/21) hc/2 水躍方程 =(1+86.472/(9.810.533

34、)1/21)1.62/2 =3.75m； 消力池的流速系數(shù) =0.95，則池中水流得水面降落 z 為 z=q21/(ht)21/(ht”)2/2g 水力學(xué)教材11-11 =6.472/1/(0.952.07)21/(1.053.48)2/2/9.81 =0.414m 將該值代入公式 d=hc”-（ht+z） 水力學(xué)教材11-9 =1.053.69-(2.07+0.414)=1.455m 與假設(shè)數(shù)據(jù)不符，故需重新試算。 經(jīng)試算，假設(shè) d=1.44m 時,d試=1.434m，兩者數(shù)據(jù)接近， 故取消力池深度 d=1.45m。 3 3、消力池長度計算、消力池長度計算 水躍長度按公式：lj=6.9（hc

35、” hc）計算 規(guī)范b.1.2-2 lj=6.9（3.480.6）=19.87m； 消力池長度按公式：lsjlslj計算 規(guī)范b.1.2-1 水平長度 lj0.7519.87=14.9m，取 lj=15m 斜坡段 ls按 1：4 放坡，取 5.8m。 4 4、消力池底板厚度計算、消力池底板厚度計算 t=k1(qh0.5)0.5 0.2(6.47(19.5-15.07)0.5)0.50.74m； 取消力池底板厚度為 0.8m。 二、海漫長度計算二、海漫長度計算 lp= ks (qsh0.5)0.5 規(guī)范b.2.1 =11.5(5.74(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m； 取 l

36、p=40m； 式中 ks=1112；qs6.4750/56.4=5.74m3/s/m；h下=15.07m 海漫水平段長 15m，采用 60cm 厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長 25m，1:10 放坡， 采用 60cm 厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設(shè) 350g/m2土工布一層和 20cm 厚碎石層。 海漫每 1.5m 設(shè) 50 排水孔。 三、防沖槽設(shè)計三、防沖槽設(shè)計 1 1、沖刷坑深度計算、沖刷坑深度計算 hp=0.164(kq/(d0.5(ht/d)1/6) 水工設(shè)計手冊25-3-17 =0.164(1.35.74/(0.00050.5(2.07/0.0005)1/6) =13.66m 則沖刷坑

37、底高程15.4513.66=1.79m w=ahd 水閘設(shè)計公式 6-32 =4（13.02.01.79） 36.8m2 故取防沖槽頂高程 10.5m，深 2.5m，底寬 10m，上下游邊坡取 1:2，單寬體積為 37.5m2w36.8m2。沖刷坑采用拋合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。 4.3.34.3.3 防滲排水設(shè)計防滲排水設(shè)計 一、地下輪廓線設(shè)計一、地下輪廓線設(shè)計 由設(shè)計任務(wù)書提供資料表明，本工程閘址地基主要由砂礫石層組成，為強(qiáng)透水 土質(zhì)，故必須采取水平與垂直相結(jié)合的防滲措施。水平向采用鋪蓋防滲，垂直向采 用防滲板樁防滲。 鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長 20m，鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。 采用鋼筋

38、砼板樁，布置在閘底板上游一側(cè)。由于閘址位置不透水層距底板約有 16m，為便于施工和降低造價，采用“懸掛式板樁” 。板樁入土深度為 6m，厚 20cm。 （根據(jù)江蘇省大型水閘實踐經(jīng)驗，鋼筋砼板樁長度多數(shù)采用 57m。-水閘 設(shè)計規(guī)范sl265-2001 第 162 頁） 。 在消力池水平段排水孔，排水孔孔徑150，間距1.5m，呈梅花形布置，底部鋪 設(shè)土工布反濾。 閘基防滲長度：所需的最小地下輪廓線l=ch=75.5=38.5m（根據(jù)地質(zhì)資料 取c=7） 實際布置滲徑長度：l=(20+62+20+6.8) =58.8m（上游鋪蓋長20m，閘底板長 20m，垂直防滲墻深6m，下游消力池不設(shè)排水孔段

39、長6.8m），ll，滿足規(guī)范要求。 二、滲流計算二、滲流計算 1、計算水位組合： 設(shè)計工況：上游擋水位19.5m，下游相應(yīng)水位14.5m，h=5.0m。 校核工況：上游擋水位20.0m，下游相應(yīng)水位14.5m，h=5.5m。 在上閘地下輪廓線所在的巖土為高滲水的砂礫石，查相關(guān)規(guī)范規(guī)定，允許坡降 值為： 水平段允許坡降值為 0.150.25 出口段允許坡降值為 0.400.50 （1）有效深度計算 l0=46.8m，s0=7.5m； l0/s0=46.8/7.5=6.245.0 ；計算有效深度=0.546.5=23.25m16m 0 5 . 0 lte 地基實際透水深度； a t =16m 水工

40、建筑物第225頁 aec ttt,min （2）簡化地下輪廓 將地下輪廓劃分成7個段，計算簡圖見下圖。 19.50（上游設(shè)計高擋水位） 14.5（下游設(shè)計低水位） -16（計算地基相對不透水底板） （3）阻力系數(shù)計算 進(jìn)口段：011.5(s/t)3/2+0.4411.182， t=16m，s=10m； 內(nèi)部垂直段：022/(ctg(/4)(1-s/t)0.191， t=16m，s=7.5m； 水平段1：03l0.7(s1+s2)/t=0.506, t=16m，l=20m，s1=7.5m ，s2=1.9m； 內(nèi)部垂直段2：042/(ctg(/4)(1-s/t)0.027， t=16m，s=1.9

41、m； 水平段2：05l0.7(s1+s2)/t0.754, t=16m，l=20m，s1=1.9m ，s2=1.9m； 內(nèi)部垂直段3：062/(ctg(/4)(1-s/t)0.037, t=16m，s=1.3m； 水平段3：07l0.7(s1+s2)/t=0.220, t=15.8m，l=6.8m，s1=1.3m ，s2=0m； 出口段：081.5(s/t)3/2+0.4410.451, t=15.8m，s=0.8m； 式中: s-齒墻或板樁的入土深度； t-地基有效深度或?qū)嶋H深度； （4）各分段水頭損失計算 i3.37, h20.514.5=5.5m； 各分段水頭損失：hi=(i/i)h h

42、1=1.1825.5/3.37=1.929m; h2=0.1915.5/3.37=0.312m; h3=0.5065.5/3.37=0.826m; h4=0.0275.5/3.37=0.044m; h5=0.7545.5/3.37=1.231m; h6=0.0375.5/3.37=0.060m; h7=0.2205.5/3.37=0.359m; h8=0.4515.5/3.37=0.736m; 計算列表如下： 改進(jìn)阻力系數(shù)法滲流計算表 分段名 稱 s(m)s1(m) s2(m)t(m)l(m)ihi(m) 1 進(jìn)口段 1016.01.1821.929 2 內(nèi)部垂直段 7.516.00.1910

43、.312 3 水平段 7.51.916.0200.5060.826 4 內(nèi)部垂直段 1.916.00.0270.044 5 水平段 1.91.916.0200.7541.231 6 內(nèi)部垂直段 1.316.00.0370.060 7 水平段 1.3015.86.80.2200.359 8 出口段 0.815.80.4510.736 =3.368h=5.5m （5）進(jìn)出口段水頭損失修正 a. 進(jìn)口段修正系數(shù) 11.211/(12(t/t)2+2)(s/t+0.059) 1.211/(12(15/16)2+2)(10/16+0.059) 1.090，取11.0,無需修正。 式中: s-底板（包括齒

44、墻）的埋深與板樁入土深度之和； t-板樁另一側(cè)的地基深度； b. 出口段修正系數(shù) 21.211/(12(t/t)2+2)(s/t+0.059) 1.211/(12(15.8/16)2+2)(0.8/16+0.059) 0.5401，2應(yīng)予修正。 出口段水頭損失應(yīng)修正為： h8 （1-2 ） h80.460.736=0.338m; 三、地基土的抗?jié)B穩(wěn)定性驗算三、地基土的抗?jié)B穩(wěn)定性驗算 水平滲透坡降jxh5/l5=1.929/20 =0.0100，需設(shè)加重塊 gj100kn； 啟門力 fq= nt(tzdtsd)+ ps+ g+gj+ws =1.2(95.00+2.94)+60+1.1128+14

45、0+291 =749.3kn； nt-摩阻力安全系數(shù)，取 1.2； ng-計算閉門力時的閘門自重修正系數(shù)，取 1.1； ng-計算啟門力時的閘門自重修正系數(shù)，取 1.1； g-閘門自重，為 128kn； ws-作用在閘門上的水柱壓力，kn； gj-加重塊重量，kn； pt-上托力，kn； px-下吸力，kn； tzd-支承摩阻力，kn； tsd-止水摩阻力，kn； b啟閉機(jī)選型 根據(jù)啟門力 fq =679.5kn，閘門高度為 7m，選用啟閉機(jī)型號為 qpq-240，主要 參數(shù)如下： 啟閉力 240t，啟門高度 9m，啟門速度 1.34m/min，吊距 3.19m。 c選擇工作橋主橫梁平面尺寸位

46、置 工作橋主梁采用兩根 t 形梁，梁高 1.0m，翼板寬 1.2m，工作橋總寬 4.5m，t 形梁上布置橫向格梁，以布置啟閉機(jī)平臺。 七、下游護(hù)坡七、下游護(hù)坡 下游護(hù)坡同上游護(hù)坡。 4.3.54.3.5 閘室穩(wěn)定計算閘室穩(wěn)定計算 4.3.5.14.3.5.1 完建工況完建工況 水閘內(nèi)無水，計算恒載情況下基底應(yīng)力與基底應(yīng)力不均勻系數(shù)。 一、自重計算一、自重計算 自重彎矩 (knm) 長度寬度(kn) （+）（-） 向下游向上游 啟閉機(jī)房160010160000 交通橋板23.2911819-5.50-10004 檢修橋23.260.5909-200 閘墩203.211979204.5356400

47、 閘墩203.220812800000 閘底板23.2201.517400000 啟閉機(jī)80 閘門9500.54750 合計434787.552115-10004 總計42111 荷載名稱高度 荷載到 底板中心 距 二、基底壓力計算二、基底壓力計算 g=43478kn()；h=0kn()；m=42111knm。 壓應(yīng)力 p=g/(bl)+6m/(bl2) pmin=66.3(kn/m2)，pmax95.5(kn/m2)； pr =230 kn/m2，滿足規(guī)范要求。 應(yīng)力不均勻系數(shù) pmax/pmin=95.5/66.3=1.44kc=1.25，滿足規(guī)范要求。 四、基底壓力計算四、基底壓力計算

48、g=49368kn()；h=6322kn()；m=9446knm。 壓應(yīng)力 p=g/(bl)+6m/(bl2) pmin=76.4(kn/m2)，pmax110.6(kn/m2)； pr =230 kn/m2，滿足規(guī)范要求。 應(yīng)力不均勻系數(shù) pmax/pmin=110.6/76.4=1.45kc=1.25 滿足規(guī)范要求。 四、基底壓力計算四、基底壓力計算 g=50381kn()；h=5742kn()；m=6025knm。 壓應(yīng)力 p=g/(bl)+6m/(bl2) pmin=81.4(kn/m2)，pmax118.9(kn/m2)； pr =230 kn/m2，滿足規(guī)范要求。 應(yīng)力不均勻系數(shù)

49、pmax/pmin=118.9/81.4=1.462.0，滿足規(guī)范要求。 4.3.64.3.6 閘室底板結(jié)構(gòu)計算閘室底板結(jié)構(gòu)計算 底板結(jié)構(gòu)計算以閘門為分界點，分上游段和下游段，本設(shè)計只作了上游段的計 算。 一、計算荷載一、計算荷載 a.底板 w1=1523.21.52.5=1305t； b.閘墩 g1=1512（1.6+0.8+0.8）25=1440t； c.上部結(jié)構(gòu) g2-1（公路橋）823.5=188.0t； g2-2（工作橋）2.2223.52.4=125.21t； g2=354.21t； d.水重 w2=15206.51.0=1950t； e.浮托力 u1=1523.52.01.0=705t； f.滲透壓力 u2=0.5（1.36+2.04）1523.51.0=599.3t； g.地基反力 r=9.061523.5=3193t； 二、總不平衡剪力二、總不平衡剪力 q=r+u