XX河樞紐工程初步設(shè)計(jì)

1、1.工程概況1.1工程概況 XX市XX河樞紐工程位于XX市XX鎮(zhèn)XX河，距長(zhǎng)江400m，樞紐工程包括6.5m3的節(jié)制閘一座，21400ZLB灌排兩用泵站一座。其主要作用是排澇、灌溉和擋潮。1.2水位資料 根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB-50201-94）、水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）、水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（SL265-2001）相關(guān)規(guī)定，XX河閘工程按2級(jí)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)水位組合見(jiàn)表1.1。表1.1 XX河閘設(shè)計(jì)水位組合計(jì)算情況上游水位(m)下游水位(m)說(shuō)明穩(wěn)定計(jì)算設(shè)計(jì)正向3.80.49上游為內(nèi)河側(cè)下游為長(zhǎng)江側(cè)反向3.07.25校核正向3.80.4反向3.07.6消能計(jì)算正向3.

2、82.3反向2.64.1孔徑計(jì)算正向3.83.7Q=110m/s反向3.84.1Q=185m/s1.3地質(zhì)資料 根據(jù)江蘇省工程勘測(cè)研究院2001年6月和2002年8月提供的XX市XX河樞紐工程地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告資料，在場(chǎng)地區(qū)鉆探范圍內(nèi)所揭示的圖層均為第四紀(jì)全新世沖幾層，根據(jù)其土質(zhì)性狀、力學(xué)強(qiáng)度自上而下可分為6層，僅詳述第一層。 ：灰色淤泥質(zhì)重、中粉質(zhì)粘土，夾青灰色粉砂，局部互層。流塑，局部軟塑狀態(tài)，中高壓縮性。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)17擊。場(chǎng)地區(qū)普遍分布，厚8.110.2m。1.4回填土資料 回填土采用粉砂土，濕容重19.4kN/m，飽和容重為20.1 kN/m。1.5地震設(shè)計(jì)烈度 地震基本烈度6度。1.6其

3、它資料 閘址處多年年平均最大風(fēng)速20m/s，吹程為1km。 交通橋按公路級(jí)設(shè)計(jì)，橋面凈寬7.0m，擬采用鋼筋混凝土鉸接板橋。 上下游河道斷面為底寬25m，邊坡1:2.5，河底高程-0.0m，堤頂高程9.0m。2.水力設(shè)計(jì)2.1孔徑計(jì)算2.1.1確定閘孔型式堰型也就是水閘的底板形式中，以寬頂堰應(yīng)用較廣，因?yàn)槠渚哂凶杂蓪缌鞣秶?、泄流能力較大而且比較穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但是流量系數(shù)較小。低堰型底板是在底板上設(shè)置曲線或或梯形的低堰，曲線型包括實(shí)用堰和駝峰堰，這種低堰的流量系數(shù)較大，但其泄流能力受下游水位變化的影響比較顯著。 XX河閘在平原地區(qū)，水頭差較小，上下游水位變幅不大，要求泄流能力穩(wěn)定，從而排除低實(shí)用

4、堰型和胸墻孔口型，采用寬頂堰型。2.1.2確定閘底板的高程 一般情況下，節(jié)制閘的底板頂面可與河床齊平?？紤]經(jīng)濟(jì)條件，本設(shè)計(jì)采取底板頂面與河床齊平。2.1.3確定孔口尺寸及前沿寬度表2.1孔口設(shè)計(jì)水位組合表計(jì)算情況上游水位(m)下游水位(m)過(guò)水流量(m/s)正向3.83.7110 m/s反向3.84.1185 m/s*正向情況。閘底板高程為-0.0m,閘上水位為3.8m，閘下水位為3.7m,過(guò)水流量為110m/s。具體計(jì)算見(jiàn)表2.2。河道底寬25.0m,邊坡1:2.5。河道斷面示意圖見(jiàn)圖21。圖21 河道斷面示意圖 （單位：m） A=(b+mh)h=(25+2.53.8) 3.8=131.1

5、v=m/s H0=H1+=3.8+=3.84m 式中： H1上游水深，為3.8m；流速系數(shù)，取1.0； 上游行進(jìn)流速，0.84m/ s。 表2.2渠道斷面面積A()行近流速v(m/s)下游水深hs(m)計(jì)入行近流速的上游水深H0(m)流態(tài)131.10.843.73.840.964高淹沒(méi)出流由于0.9，故用下式計(jì)算過(guò)流能力： 其中,閘孔總凈寬m*反向情況。閘底板高程為-0.0m,閘上水位為4.1m，閘下水位為3.8m,過(guò)水流量為185m/s。具體計(jì)算見(jiàn)表2.3。河道底寬25.0m,邊坡1:2.5。河道斷面示意圖見(jiàn)圖22。圖22 河道斷面示意圖 （單位：m） A=(b+mh)h=(25+2.54.

6、1) 4.1=144.5 v=m/s H0=H1+=4.1+=4.18m 式中： H1上游水深，為4.1m；流速系數(shù)，取1.0； 上游行進(jìn)流速，1.28m/ s。 表2.3渠道斷面面積A()行近流速v(m/s)下游水深hs(m)計(jì)入行近流速的上游水深H0(m)流態(tài)144.51.283.84.180.909高淹沒(méi)出流 閘孔總凈寬m 取兩種情況下的最大值，即=19m。根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件，選用3孔閘，每孔寬度為6.5m,中墩厚為1m，邊墩厚取0.8m（三孔不必分縫）。則閘孔總寬為：B=36.5+20.8+21=23.1m實(shí)際過(guò)水能力m/s 滿足要求。閘孔布置簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-3： 圖2-3 閘孔寬度布置圖

7、（單位：高程，m；尺寸，cm）3消能計(jì)算3.1消力池的設(shè)計(jì)3.1.1消力池形式的選定消力池有三種類(lèi)型：1、下挖式消力池，適用于閘下尾水深度小于躍后水深的情況。2、突檻式消力池，適用于閘下尾水深度略小于躍后水深的情況。3、綜合式消力池，當(dāng)閘下尾水深度遠(yuǎn)小于躍后水深，且計(jì)算出的消力池的深度又較深時(shí)，可采用下挖式消力池和突檻式消力池相結(jié)合的綜合式消力池。 本閘采用下挖式消力池。3.1.2消力池深度計(jì)算 閘門(mén)開(kāi)度分為5級(jí)，正向時(shí)e0.38m,反向時(shí)e0.41m。分別進(jìn)行初始流量計(jì)算。正向時(shí)，下游水深為2.3m，反向時(shí)下游水深為2.6m，具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表3.1。 表3.1工況eHQ 正 向0.573.8

8、0.1553.610.57360.953.80.2586.610.5561.333.80.35117.420.53841.93.80.5159.510.5122.473.80.65196.670.4856 反 向0.6154.10.1560.110.57361.0254.10.2597.120.5561.4354.10.35131.660.53842.054.10.5178.860.5122.6654.10.65220.530.4856 (b=19.5m) 初始流量具體取值見(jiàn)表3.2。 表3.2計(jì)算工況閘孔開(kāi)度e(m)初始流量Q(m/s)正向1.33117.42反向2.05178.86 表3.

9、3 消能防沖設(shè)計(jì)水位組合表計(jì)算工況上游水位(m)下游水位(m)初始流量(m/s)正向3.82.3117.42反向2.64.1178.86 計(jì)算方法： 先假設(shè)d=0.5m,計(jì)算H0、T0； 由公式試算hc。其中為流速系數(shù)，取=0.98，取1.05； 由公式，計(jì)算； 由公式，計(jì)算。 其中：出池落差； 出池河床水深。 由公式d=,計(jì)算d。 若由計(jì)算出來(lái)的d0.5m，則取d=0.5m；若d0.5m,則另d為該值重新計(jì)算，直至試算出結(jié)果。 具體計(jì)算見(jiàn)表3.4計(jì)算工況Avqd正向131.10.8963.8410.54.3416.020.7512.8660.1460.56131.10.8963.8410.5

10、64.4016.020.7452.8820.1490.58131.10.8963.8410.584.4216.180.7422.8900.1500.58反向144.51.2384.1780.54.6789.171.1553.4180.3090.68144.51.2384.1780.684.8589.171.1213.4910.3250.74144.51.2384.1780.744.9189.411.1113.5140.3300.76144.51.2384.1780.764.9389.411.1083.5200.3320.763.1.3消力池長(zhǎng)度計(jì)算i.水躍長(zhǎng)度計(jì)算 正向：m 反向：mIi.消力

11、池長(zhǎng)度計(jì)算 正向：m取=14.2m，消力池長(zhǎng)度采用1:4的斜坡，平臺(tái)寬度定為1m,長(zhǎng)定為1m，故消力池長(zhǎng)為L(zhǎng)=14.2+1=15.2m 反向：m取=16.4m，消力池長(zhǎng)度采用1:4的斜坡，平臺(tái)寬度定為1m,長(zhǎng)定為1m，故消力池長(zhǎng)為L(zhǎng)=16.4+1=17.4m。3.1.4消力池底板厚度計(jì)算 消力池底板厚度，按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算。正向時(shí)的上游水深3.8m,下游水深2.3m，流量Q1=117.42m/s；反向時(shí)上游水深4.1m/s，下游水深2.6m，流量Q2=178.86m/s。消力池首端寬度b1=21.5m。 1）根據(jù)抗沖要求，消力池底板始端厚度t= 取0.2 表3.5計(jì)算工況過(guò)閘單寬流量q(/s)

12、閘孔泄水時(shí)的上下游水位差H（m）消力池底板厚度t(m)正向5.461.50.517反向8.321.50.6382）當(dāng)消力池底板下有揚(yáng)壓力作用時(shí)，根據(jù)抗浮要求， 取1.1 表3.6 計(jì)算情況揚(yáng)壓力U(kPa)水重W(kPa)飽和容重rb(kN/m)消力池底板厚(m)正向上游49.4244.720.10.26下游45.7428.220.10.96反向上游55.847.620.10.45下游42.7231.220.10.63 綜上考慮，消力池底板厚度取為1m。 消力池的構(gòu)造，正向過(guò)水時(shí)首端寬度為21.5m，末端寬度為25.0m。反向過(guò)水時(shí)，首端寬度為21.5m,末端寬度為25.0m。內(nèi)河側(cè)翼墻的擴(kuò)散

13、角為5.7，長(zhǎng)江側(cè)翼墻的擴(kuò)散角為6.6。3.2海漫與防沖槽設(shè)計(jì)3.2.1海漫計(jì)算1） 海漫長(zhǎng)度 （取10，屬粉質(zhì)黏土） 正向：m 取24m, 反向：m 取30m。2） 海漫構(gòu)造 正向：海漫起始段設(shè)8m長(zhǎng)漿砌塊石水平段（設(shè)排水孔，間距2m，梅花型），后16m設(shè)干砌塊石。在漿砌石段和干砌石段的連接處設(shè)置0.4m0.4m的混凝土格梗。海漫厚度取為40cm，下鋪設(shè)20cm的砌石層，10cm厚的卵石，10cm厚的毛砂。 反向：海漫起始段設(shè)10m長(zhǎng)漿砌塊石水平段（設(shè)排水孔，間距2m，梅花型），后20m設(shè)干砌塊石。在漿砌石段和干砌石段的連接處設(shè)置0.4m0.4m的混凝土格梗。海漫厚度取為40cm，下鋪設(shè)20

14、cm的砌石層，10cm厚的卵石，10cm厚的毛砂。3.2.2防沖槽計(jì)算海漫末端單寬流量 圖3-1 下游海漫末端斷面圖 （單位：m） 圖3-2 上游海漫末端斷面圖 （單位：m）正向：/s反向：/s 表3.7海漫末端計(jì)算參數(shù)計(jì)算工況單寬流量(/s)河床水深(m)允許不沖流速(m/s)河床沖刷深度（m）正向3.972.30.575.36反向5.922.60.578.82其中 一般取防沖槽深度t=1.52.0m，此時(shí)槽頂高程與海漫末端齊平，而防沖槽底寬約為（12）t，上游坡度系數(shù)n=24,下游坡度系數(shù)m視施工開(kāi)挖情況而定。 因此，防沖槽深度取值為2.0m，防沖槽底寬4.0m，上游坡度系數(shù)n=2，石塊坍

15、塌在沖刷坑上游坡面所需要的面積。防沖槽下游的坡度系數(shù)m取為2，則防沖槽面積為（4+12）2/2=169.86。因此防沖槽設(shè)計(jì)符合要求。 正向情況 反向情況 圖3-3 防沖槽構(gòu)造 （單位：高程，m；尺寸，cm） 4閘基滲流計(jì)算4.1地下輪廓線布置及防滲長(zhǎng)度確定滲流計(jì)算水位組合見(jiàn)表4.1 表4.1 滲流計(jì)算水位組合表計(jì)算情況擋水方向上游水位（m）下游水位(m)設(shè)計(jì)情況正向擋水3.80.49反向擋水3.07.25校核情況正向擋水3.80.4反向擋水3.07.61）防滲長(zhǎng)度的擬定 防滲長(zhǎng)度初擬值按下式計(jì)算 =C=84.6=36.8m式中：閘基防滲長(zhǎng)度，包括水平段、鉛直段及傾斜段上、下游最大水位差(m)

16、 C允許滲徑系數(shù)，按表6（水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL 265-2001表4.3.2）選用。本水閘為中粉質(zhì)粘土。由表6查得允許滲徑系數(shù)C=8。2)閘底板長(zhǎng)度的初擬 滿足閘室上部結(jié)構(gòu)布置的要求：m L應(yīng)為最大水深的1.52.5倍，則L為（11.4m19m） L應(yīng)為上下游最大水位差的45倍，則L為（18.4m23m） 綜上，底板的長(zhǎng)度取為20m。 底板的厚度取1/51/8的閘孔凈寬，閘孔凈寬為6.5m,則底板厚度取1m。 齒墻深度取為0.5m，順?biāo)鞣较虻膶挾热?m。4.2閘基滲流計(jì)算 地下輪廓線布置圖如圖4-1。 圖4-1 地下輪廓線布置圖 （單位：m） 由布置圖計(jì)算防滲長(zhǎng)度：L=0.4+0.5+0.8+

17、10+1+0.5+1+0.5+18+0.5+1+0.5+1+8+0.5+4=52.02m=36.8m 簡(jiǎn)化地下輪廓線并劃分典型段如圖4-2 圖4-2 典型段劃分圖（單位：m）A. 有效深度的確定 地下輪廓線水平投影：=48.3m 地下輪廓線垂直投影：=1.76m 因5，則m 由于不透水層無(wú)限深，故取有限深度作為計(jì)算深度，則m。B.計(jì)算各段阻力系數(shù)及水頭損失 表4.2段段別(m)T(m)L(m)各典型段阻尼系數(shù)計(jì)算公式：進(jìn)、出口段內(nèi)部垂直段內(nèi)部水平段進(jìn)口段0.421.840.445內(nèi)部水平段0021.440.50.0625內(nèi)部垂直段0.822.240.036內(nèi)部水平段0.9022.24150.6

18、57內(nèi)部垂直段0.2622.50.0116內(nèi)部水平段0.26022.510.0519內(nèi)部垂直段0.5230.0217內(nèi)部水平段0.50.52380.317內(nèi)部垂直段0.5230.0217內(nèi)部水平段00.0822.510.0575內(nèi)部垂直段0.0822.50.0036內(nèi)部水平段00.822.4212.30.526內(nèi)部垂直段0.822.420.0357內(nèi)部水平段0021.620.50.062出口段0.422.020.445 各典型段的滲壓水頭損失按公式計(jì)算,具體計(jì)算見(jiàn)表4.3 表4.3各典型段滲壓水頭損失計(jì)算表（m）計(jì)算情況h1H2h3h4h5h6h7h8h9h10h11h12h13h14h15(

19、m)設(shè)計(jì)情況正向0.5350.0750.0430.7900.0140.0620.0260.3810.0260.0690.0040.6320.0430.0750.5353.31反向0.6870.0960.0561.0140.0180.0800.0330.4890.0330.0890.0060.8120.0550.0960.6874.25設(shè)計(jì)情況正向0.5490.0770.0440.8110.0140.0640.0270.3910.0270.0710.0040.6490.0440.0770.5493.4反向0.7430.1040.0601.0970.0190.0870.0360.5290.0360

20、.0960.0060.8790.0600.1040.7434.6 表4.3C.對(duì)出口處水頭損失值進(jìn)行修正，具體見(jiàn)表4.4 表4.4計(jì)算工況T設(shè)計(jì)正出0.421.6222.020.2550.1360.399反出0.421.4421.840.2560.1760.511校核正出0.421.6222.020.2550.1400.409反出0.421.4421.840.2560.1900.553各滲流角點(diǎn)處的滲壓水頭的計(jì)算見(jiàn)表4.5 表4.5各角點(diǎn)水頭H1H2H3H4H5H6H7H8H9H10H11H12H13H14H15H16設(shè)計(jì)情況正向3.312.6762.6012.5581.6691.6551.5

21、921.5661.0861.06 0.990.9860.2550.2120.1360反向00.1760.2720.3281.5121.531.611.643 2.3022.335 2.4252.4313.4133.4683.5634.25設(shè)計(jì)情況正向3.42.7492.6722.6281.7171.7031.6391.6121.1211.0941.0141.010.2610.2170.140反向00.1900.2950.3551.6361.6551.7421.7782.4912.5272.6232.6293.6923.7523.8564.6閘底滲透壓力分布圖 根據(jù)各角點(diǎn)處的滲壓水頭，作閘底滲壓

22、水頭力分布圖如下圖所示 圖4-3 設(shè)計(jì)正向擋水時(shí)閘底透壓水頭分布圖 （單位：m） 圖4-3 設(shè)計(jì)反向擋水時(shí)閘底透壓水頭分布圖 （單位：m） 圖4-3 校核正向擋水時(shí)閘底透壓水頭分布圖 （單位：m） 圖4-3 校核反向擋水時(shí)閘底透壓水頭分布圖 （單位：m） 計(jì)算滲透坡降和底板承受的滲透壓力滲流坡降的計(jì)算 出口坡降按公式： 計(jì)算 水平坡降按公式： 計(jì)算 式中: 出口段滲流坡降值 水平段滲流坡降值 出口段修正后的水頭損失值(m)； 底板埋深于板樁入土深度之和(m)； 水平段水頭損失值(m)； 水平段長(zhǎng)度(m)；具體結(jié)果如表4.6所示 表4.6部位名稱計(jì)算情況上游消力池水平段閘室水平段下游消力池水平段

23、出口段設(shè)計(jì)情況正向0.0650.0330.0660.34反向0.0880.0450.0860.44校核情況正向0.0670.0340.0680.35反向0.0930.0480.0960.475允許坡降J0.250.250.250.50注：允許滲流坡降值由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001，表6.0.4 水平段和出口段允許滲流坡降值 查得 由出口坡降與水平段坡降的計(jì)算表可知：實(shí)際滲流坡降都小于允許滲流坡降，故滲流出口穩(wěn)定,產(chǎn)生滲透變形的可能性很小。4.3底板所承受的滲透壓力的計(jì)算 根據(jù)以上4個(gè)滲透壓力分布圖計(jì)算滲透壓力，閘底板總寬度為23.1m，以底板中心為矩心.具體計(jì)算見(jiàn)表4.7 表4.7 滲透

24、壓力計(jì)算表計(jì)算情況算式滲透壓力(kN)力臂(m)力矩(kNm)設(shè)計(jì)情況正9.8（0.99+1.655）200.523.15987.750.8385017.73反9.8（1.53+2.425）200.523.18953.330.7546750.81校核情況正9.8（1.703+1.014）200.523.16150.740.8455197.38反9.8（1.655+2.623）200.523.19684.540.7547302.145 閘室結(jié)構(gòu)布置5.1 閘室底板 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001實(shí)施指南 4.2.9條規(guī)定：對(duì)于大、中型水閘，閘室平底板厚度可取閘孔凈寬的1/61/8,其值約為

25、1.02.0m，最小厚度不宜小于0.7m。4.3.9條規(guī)定齒墻深度采用0.51.5m初步擬定：閘室底板厚度取1.0m，順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度取=20m，齒墻深度取0.5m，齒墻底寬取1.0m，斜坡比取1:1。5.2 閘墩5.2.1 閘墩順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度、閘墩高度閘墩長(zhǎng)度的選定應(yīng)滿足兩個(gè)因素： 閘墩長(zhǎng)度應(yīng)滿足上部結(jié)構(gòu)布置要要使閘室基底荷載強(qiáng)度順?biāo)鞣较虻姆植荚诟鞣N工作條件下都比較均勻，避免閘室上下端產(chǎn)求，生過(guò)大的不均勻沉降而傾斜。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下該值等于底板長(zhǎng)度，也可以大于底板長(zhǎng)度，但伸出的閘墩懸臂長(zhǎng)度一般不宜超過(guò)閘墩底板厚度的1倍。 初步擬定本擋潮閘閘墩的順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度與閘底長(zhǎng)度相同，為20

26、m。閘墩高度根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表4.2.4，擋水時(shí)水閘的安全超高取0.4m。閘墩頂部高程=設(shè)計(jì)水位+浪高+波浪中心至靜水面距離+安全超高閘墩頂部高程=校核水位+浪高+波浪中心至靜水面距離+安全超高取兩者中的大值（規(guī)范實(shí)施指南4.2.4） 浪高和波浪中心至靜水面距離的計(jì)算： 設(shè)計(jì)正向：計(jì)算風(fēng)速=201.5=30m/s；風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D=1km,=3.8m,水閘級(jí)別為2級(jí)對(duì)應(yīng)的波列累積頻率為2% 設(shè)計(jì)反向：計(jì)算風(fēng)速=201.5=30m/s；風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D=1km,=7.25m,水閘級(jí)別為2級(jí)對(duì)應(yīng)的波列累積頻率為2% 校核正向：計(jì)算風(fēng)速=201.5=30m/s；風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D=1km,=3.8m,水閘級(jí)別為2級(jí)對(duì)應(yīng)

27、的波列累積頻率為2% 校核反向：計(jì)算風(fēng)速=201.5=30m/s；風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D=1km,=7.6m,水閘級(jí)別為2級(jí)對(duì)應(yīng)的波列累積頻率為2%平均波高和平均波周期按莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算，平均波長(zhǎng)和波浪中心線超出計(jì)算水位的高度分別按下式計(jì)算 式中 平均波高； 計(jì)算風(fēng)速（m/s）； 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度（m）； 風(fēng)區(qū)內(nèi)平均水深（m）； 平均波周期(s)。 平均波長(zhǎng)（m） 閘前水深（m）； 波浪中心線超出計(jì)算水位的高度(m）)； 設(shè)計(jì)正向：平均波高=0.442m；波高=0.83m；平均波周期s；平均波長(zhǎng)=13.264m；波浪中心線超出計(jì)算水位的高度=0.172m。因此，墩頂高程=3.8+0.83+0.172+0.4=5

28、.202m 設(shè)計(jì)反向：平均波高=0.466m；波高=1.00m；平均波周期s；平均波長(zhǎng)=14.334m；波浪中心線超出計(jì)算水位的高度=0.220m。因此，墩頂高程=7.25+1.00+0.220+0.4=8.87m 校核正向：平均波高=0.442m；波高=0.83m；平均波周期s；平均波長(zhǎng)=13.264m；波浪中心線超出計(jì)算水位的高度=0.172m。因此，墩頂高程=3.8+0.83+0.172+0.4=5.202m 校核反向：平均波高=0.467m；波高=1.00m；平均波周期s；平均波長(zhǎng)=14.326m；波浪中心線超出計(jì)算水位的高度=0.220m。因此，墩頂高程=7.6+1.00+0.220

29、+0.4=9.22m 綜合以上計(jì)算結(jié)果：閘墩頂高程取9.3m。5.2.2閘墩厚度、門(mén)槽位置和尺寸的擬定（1）根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001實(shí)施指南 4.2.13條規(guī)定：閘墩厚度應(yīng)根據(jù)閘孔孔徑、受力條件、結(jié)構(gòu)工程和施工方法確定，平面閘門(mén)閘墩門(mén)槽處最小厚度不宜小于0.4m。兼做岸墻的邊墩還應(yīng)考慮承受側(cè)向土壓力的作用，其厚度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需要計(jì)算確定?；炷梁蜕俳罨炷灵l墩的厚度約為0.91.4m。4.2.12條規(guī)定：閘墩的外形輪廓設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足過(guò)閘水流平順、側(cè)向收縮小、過(guò)流能力大的要求。上游墩頭可采用半圓形，下游墩頭采用流線形。 根據(jù)以上要求初步擬定：中墩厚度為1.0m，邊墩

30、厚度為0.8m。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線形。（2）根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001實(shí)施指南4.2.14條規(guī)定：工作閘門(mén)門(mén)槽應(yīng)設(shè)在閘墩水流較平順部位，其寬深比取1.61.8。根據(jù)管理維修需要設(shè)置的檢修閘門(mén)門(mén)槽，其與工作閘門(mén)門(mén)槽之間的凈距離不宜小于1.5m。當(dāng)設(shè)有兩道檢修閘門(mén)門(mén)槽時(shí)，閘墩和底板必須滿足檢修期的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。 初步擬定工作閘門(mén)的門(mén)槽深度取0.3m，寬度取0.5m。檢修門(mén)槽深度取0.2m，寬度取0.3m。具體尺寸如圖5-1所示邊墩布置圖及5-2所示中墩布置圖。圖51 邊墩的平面布置圖 （單位：mm）圖52 中墩的平面布置圖 （單位：mm）5.3 閘門(mén)5.3.1閘門(mén)高度與

31、形式與胸墻（1）閘門(mén)的高度取8m，故閘門(mén)頂?shù)母叱虨?.0m,寬度為6.5m。（2）采用平面鋼閘門(mén)，雙吊點(diǎn)，配卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，滾輪式支承。（3）閘門(mén)的具體結(jié)構(gòu)及重力等見(jiàn)平面鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)。5.3.2閘門(mén)重量與啟閉機(jī)的估算根據(jù)閘門(mén)與啟閉機(jī) 露頂式平面閘門(mén)自重的估算經(jīng)驗(yàn)公式：閘門(mén)自重 式中： H、B分別為孔口高度（m）及寬度（m）； 閘門(mén)行走支承系數(shù)；對(duì)滾動(dòng)支承=0.81；材料系數(shù)：閘門(mén)用普通低合金結(jié)構(gòu)鋼材料時(shí)=0.8；當(dāng)閘門(mén)高度5mH8m，=0.13則閘門(mén)自重為：閘門(mén)啟閉所需的啟門(mén)力的估算閘門(mén)啟閉所需的啟門(mén)力有近似公式式中： 啟門(mén)力（kN）；閘門(mén)上的總水壓力（kN）；閘門(mén)自重（kN）；計(jì)算結(jié)果如表5.1

32、所示 表5.1 閘門(mén)啟閉所需的啟門(mén)力和閉門(mén)力計(jì)算表計(jì)算情況(m)(m)b(m)(kN)(kN)(kN)校核反向3.07.66.51554.59.7510.566168.135.4 啟閉機(jī)與工作橋5.4.1 啟閉設(shè)備的初步選定 根據(jù)閘門(mén)與啟閉機(jī)選定啟閉機(jī)型號(hào)如下：閘門(mén)啟閉機(jī)型號(hào)：QPQ-212.5雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)、啟門(mén)力25T 、自重2.57T、地腳螺栓的間距G=1455mm 、 吊點(diǎn)距1.87m。5.4.2 工作橋 本閘工作橋采用裝配式結(jié)構(gòu)，橋面置于兩根縱梁上，縱梁凈距取決于啟閉機(jī)的活動(dòng)范圍約1.22.0m。此處取為1.4m。 橫梁主要為安裝啟閉機(jī)而設(shè)置，其位置決定于啟閉機(jī)的安裝位置。啟閉機(jī)最大寬

33、度為2m兩邊需同時(shí)留出0.61.2m的富裕寬度以供工作人員操作及設(shè)置欄桿之用,各0.3m的墻厚及預(yù)留。初步擬定橋面總寬度為3.5m。 工作橋高度視閘門(mén)型式、閘孔水面線而定。對(duì)平面閘門(mén)采用固定式啟閉機(jī)時(shí)（不設(shè)胸墻）橋高=2倍門(mén)高+（1.01.5）m,富余高度。則工作橋主梁底緣高程=9.3+8+1=18.3m 具體尺寸如圖5-3所示圖5-3 工作橋構(gòu)造圖 （單位：高程，m；尺寸，cm；）5.5 交通橋 交通橋?yàn)镃25鋼筋混凝土鉸接板橋，由于交通橋的標(biāo)準(zhǔn)是公路，雙車(chē)道。則公路橋面寬度定為7m，兩邊人行道各為1m,欄桿的厚度取0.15m,交通橋總寬度為9m。橋面高程為9.8m，板厚0.5m。 圖5-4

34、 交通橋構(gòu)造圖 （單位：高程，m；尺寸，cm；） 交通橋的具體尺寸如圖5-4所示。5.6 工作便橋 本工程設(shè)置工作便橋的目的是為了閘門(mén)啟閉時(shí)放下工作閘門(mén)，擋住上游來(lái)水，方便閘門(mén)吊出閘室進(jìn)行檢修。工作便橋取為1.2m，厚度取為0.3m，工作便橋的面板高程為9.3m。5.7 分縫與止水 本水閘孔數(shù)為3，可不設(shè)分縫。5.8 閘室布置圖 閘室具體布置見(jiàn)圖5-5所示 圖5-5 閘室結(jié)構(gòu)布置圖 （單位：高程，m；尺寸，cm；）6 閘室穩(wěn)定計(jì)算 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范取閘室的沉降縫之間的典型段作為計(jì)算對(duì)象，底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度20m，底板計(jì)算寬度23.1m。閘室荷載主要有閘室自重、水重、浮托力、滲透壓力、水平水壓力

35、、浪壓力。具體荷載計(jì)算如下。6.1 自重取混凝土重度為25kN/m3，閘室結(jié)構(gòu)自重具體計(jì)算見(jiàn)表6.1表6.1 閘室結(jié)構(gòu)自重計(jì)算表（以底板底面中心點(diǎn)為矩心）構(gòu)件名稱算式重力（kN）力臂（m）力矩（kNm）底板201+20.5（1+1.5）0.523.12512271.900閘墩（3.140.52+191-20.30.2-20.50.3）9.3225+（3.140.820.5+18.40.8-0.30.2-0.50.3）9.322516219.10.13-2108.5交通橋（23.10.57+20.1521.222）2520513.5-7178.5工作橋（0.1+0.2）0.80.5+0.30.7

36、223.125+0.30.51.461225+1.460.580.12225+0.1521.222225459.33.451584.6排架2（290.4）+2（290.5）258103.452795工作便橋（1.20.323.1+20.1521.222）25237.66.61568.2閘門(mén)10.569.813310.83.451072.3啟閉設(shè)備2.5739.8175.63.45260.8合計(jì)32435.3-2006.1（*力矩以逆時(shí)針為正）6.2 水重（1）水位組合水重計(jì)算水位組合見(jiàn)表6.2 表6.2 穩(wěn)定計(jì)算水位組合表計(jì)算情況擋水方向閘上水位閘下水位設(shè)計(jì)情況正向擋水3.8m0.49m反向擋

37、水3.0m7.25m校核情況正向擋水3.8m0.4m反向擋水3.0m7.6m(2)根據(jù)上下游水深分別計(jì)算其水重，該水閘的底板高程為0.0m，閘室水重具體計(jì)算見(jiàn)表6.3 表6.3 閘室水重計(jì)算表（以底板底面中心點(diǎn)為矩心）計(jì)算情況算式水重（kN）力臂（m）力矩（kNm）設(shè)計(jì)正向上游水重103.819.56.34668.36.8531978下游水重100.4919.513.21261.263.40-4288設(shè)計(jì)反向上游水重103.019.56.33685.56.8525246下游水重107.2519.513.218661.53.40-63449校核正向上游水重103.819.56.34668.36.

38、8531978下游水重100.419.513.21029.63.40-3501校核反向上游水重103.019.56.33685.56.8525246下游水重107.619.513.219562.43.40-66512（*力矩以逆時(shí)針為正）6.3 浮托力計(jì)算（1） 浮托力的計(jì)算 根據(jù)水力學(xué)原理計(jì)算浮托力，該水閘的底板高程為0.0m，底板底面高程為-1.0m。計(jì)算寬度為23.1m。具體計(jì)算見(jiàn)表6.4。 表6.4浮托力計(jì)算表（以底板底面中心點(diǎn)為矩心）計(jì)算情況算式浮托力(kN)力臂(m)力矩（kNm)設(shè)計(jì)正向14.92023.1+(1+1.5)50.5223.17172.5500設(shè)計(jì)反向402023.

39、1+(1+1.5)50.5223.118768.7500校核正向142023.1+(1+1.5)50.5223.16756.7500校核反向402023.1+(1+1.5)50.5223.118768.7500（*力矩以逆時(shí)針為正） （a） （b） （c） （d） (a)設(shè)計(jì)正向 (b)設(shè)計(jì)反向 (c)校核正向 (d)校核反向 圖6-1 各種工況的浮托力分布圖 （單位：m）（2） 滲透壓力的計(jì)算 滲透壓力分布圖在滲流計(jì)算時(shí)已畫(huà)出，根據(jù)滲透壓力分布圖計(jì)算閘底板的滲透壓力，該水閘的計(jì)算寬度為23.1m。滲透壓力的具體計(jì)算見(jiàn)表6.5。 表6.5計(jì)算情況算式滲透壓力(kN)力臂(m)力矩(kNm)設(shè)計(jì)

40、情況正10（0.99+1.655）200.523.16109.950.84-5132反10（1.53+2.425）200.523.19136.050.756852校核情況正10（1.703+1.014）200.523.16276.270.85-5335反10（1.655+2.623）200.523.19882.180.7574126.4 水平水壓力（1）水位組合 水平水壓力水位組合見(jiàn)表6.6 表6.6 穩(wěn)定計(jì)算水位組合表計(jì)算情況擋水方向閘上水位閘下水位設(shè)計(jì)情況正向擋水3.8m0.49m反向擋水3.0m7.25m校核情況正向擋水3.8m0.4m反向擋水3.0m7.6m（2）上、下游水平水壓力與上

41、下游水位有關(guān)，其大小分布見(jiàn)圖。 圖6-2 水平水壓力分布圖（設(shè)計(jì)正向，單位：m） m mw 圖6-3 水平水壓力分布圖（設(shè)計(jì)反向，單位：m） m 圖6-4 水平水壓力分布圖（校核正向，單位：m） m 圖6-5 水平水壓力分布圖（校核反向，單位：m） m m 表6.7 水平水壓力計(jì)算表（以底板底面中心點(diǎn)為矩心）計(jì)算情況水平水壓力（kN）力臂（m）力矩(kNm)設(shè)計(jì)正向P11941.6-2.07-4019P21002.1-0.07-70P372.10.9669P4622.30.0531反向P11257.8-1.8-2264P21466.4-0.08-117P36583.83.2221200P419

42、54.30.08156校核正向P11941.6-2.07-4019P2993.8-0.07-70P356.60.9353P4605.70.0424反向P11257.8-1.8-2264P21498.3-0.08-120P37208.43.3324004P42024.90.08162（*力矩以逆時(shí)針為正）6.5 浪壓力波浪要素計(jì)算：表6.8 波浪要素計(jì)算（先前已算得）計(jì)算情況(m)(s)(m)(m)(m)設(shè)計(jì)情況正向3.82.9500.8313.2640.172反向7.253.0301.0014.3340.220校核情況正向3.82.9500.8313.2640.172反向7.63.0331.0

43、014.3260.220由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范其他波浪要素與浪壓力按以下公式計(jì)算：（一）臨界水深：（二）當(dāng)且時(shí)，為深水波，此時(shí)單位長(zhǎng)度上的浪壓力為： H擋水建筑物迎水面的水深（m）（三）當(dāng)且時(shí)，為淺水波，此時(shí)單位長(zhǎng)度上的浪壓力為： 建筑物底面處的剩余浪壓力強(qiáng)度()深水波計(jì)算（反向擋水）（1） 設(shè)計(jì)反向 圖6-6 浪壓力分布圖（設(shè)計(jì)反向，單位：m）kN/mkN e=0.22+7.25+1=8.47m（2）校核反向 圖6-7 浪壓力分布圖（校核反向，單位：m）kN/mkN e=0.22+7.16+1=8.38m淺水波計(jì)算（正向擋水）（1）設(shè)計(jì)正向 圖6-8 浪壓力分布圖（設(shè)計(jì)正向，單位：m）kN/kN/

44、e=0.172+3.8+1=4.972mkN（1)校核正向 圖6-9 浪壓力分布圖（校核正向，單位：m）kN/kN/ e=0.172+3.8+1=4.972mkN6.6 地震力 地震區(qū)水閘設(shè)計(jì)烈度為6不超過(guò)7，無(wú)需進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。6.7 閘室荷載匯總閘室荷載匯總見(jiàn)表6.9 表6.9 閘室荷載匯總表閘室擋水方向荷載名稱正向擋水反向擋水豎向力(kN)水平向力(kN)力矩(kNm)豎向力(kN)水平向力(kN)力矩(kNm)設(shè)計(jì)情況自重32435.3-2006.132435.3-2006.1水重5929.562769022347-38203浮托力-7172.550-18768.750滲透壓力-6109.95-5132-9136.056852水平水壓力2249.3-3989-5813.918975浪壓力587-2918.6-10108554.7合計(jì)25082.362836.313644.326877.5-6823