取水水工建筑物進(jìn)水閘設(shè)計(jì)方案[優(yōu)秀工程方案]

1、1工程概況1.1 基本資料本閘位于某中型灌區(qū)干渠渠首,為渠首取水水工建筑物.1.2 建筑物級別根據(jù)水閘設(shè)計(jì)過水流量和水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL-265-2001)的 平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo)知本工程規(guī)模屬于小 (1)型,水閘級別為IV級,其建筑物級別為1級.1.3 孔口設(shè)計(jì)水位孔口設(shè)計(jì)水位組合見表1-1表1-1閘孔設(shè)計(jì)時(shí)水位及流量組合外河水位(米)干渠水位(米)引水流量(米3/s)6.005.60601.4 消能防沖設(shè)計(jì)水位 消能防沖設(shè)計(jì)水位組合見表1-2表1-2 消能防沖設(shè)計(jì)水位組合表外河水位(米)干渠水位(米)引水流量(米3/s)7.04.0601.5 閘室穩(wěn)定計(jì)算閘室穩(wěn)定計(jì)算水位組合見表1-3

2、表1-3 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位組合表工況外河水位(米)干渠水位(米)設(shè)計(jì)情況8.153.00校核情況8.503.00地震情況7.804.501.6 地質(zhì)資料建筑物底板下土層為粉質(zhì)粘土,土層物理力學(xué)指標(biāo)為:凝聚力,擦角,地基土允許承載力.1.7 回填土資料 回填土采用砂壤土,假設(shè)其內(nèi)摩擦角,C=0,濕容重18kN/米3,飽和容重為20 kN/米3,浮容重10 kN/米3.1.8 地震設(shè)計(jì)烈度 地震設(shè)計(jì)烈度 :7,設(shè)計(jì)基本地震加速度 值為0.10g.1.9 其他上下游河道斷面相同均為梯形,河底寬20.0米,河底高程3.0米,邊坡1:2.5,外河堤頂高程10.5米,干渠渠頂高程6.0米.兩岸路面高程10

3、.5米.交通橋荷載標(biāo)準(zhǔn):公路級,交通橋總寬8.0米,凈寬7.0米.2 孔口寬度 設(shè)計(jì)2.1 閘孔形式的 確定 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL-265-2001),當(dāng)閘檻高程較低,擋水高度 較大 ,擋水水位高于泄水運(yùn)用水位或閘上水位變幅較大 且有限制過閘單寬流量要求時(shí)選用胸墻式水閘.本工程河底高程3.0米, 擋水最高水位為8.5米,則擋水高度 為5.5米較大 .綜上,本工程選用胸墻式水閘.2.2 孔口設(shè)計(jì)水位組合孔口設(shè)計(jì)水位見表2-1表2-1 孔口設(shè)計(jì)水位組合表外河水位(米)干渠水位(米)引水流量(米3/s)6.005.60602.3 堰型及堰頂高程的 確定2.3.1 堰型的 確定 本工程的 主要任務(wù)是

4、攔蓄上游河水,確保灌溉用水,應(yīng)具有較大 的 泄水能力,在洪水時(shí)期還應(yīng)擔(dān)負(fù)著泄洪的 任務(wù),對于灌溉水質(zhì)有一定的 要求,便于排砂排淤,所以采用無底坎寬頂堰孔口.2.3.2 堰頂高程的 確定本水閘將堰頂高程定的 與河底同高,高程為3.0米.2.4 閘孔寬度 的 確定2.4.1 過水?dāng)嗝娲_定 根據(jù)資料,上下游河道斷面為河底寬20.0米,邊坡1:2.5,河底高程3.0米,外河堤頂高程10.5米,干渠渠頂高程6.0米,畫出過水?dāng)嗝嫒鐖D2-1所示:圖2-1 a、b為上、下游河道斷面圖 (單位:米) 故過水?dāng)嗝婷娣e為: 2.4.2 閘孔凈寬確定(1)、上游行進(jìn)流速: 計(jì)入行進(jìn)流速的 上游水深: 式中:H上游水

5、深,為6.0-3.0=3.0米;流速系數(shù),取1.0; (2)、由于水閘閘檻高程較低、擋水高度 較大 ,閘上水位變幅較大 ,所以閘式結(jié)構(gòu)選用胸墻式.設(shè)置胸墻底高程為5.80.由于閘孔設(shè)計(jì)時(shí)外河水位6.00,高于胸墻底高程,所以為孔流.根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范,采用下列公式計(jì)算: 式中:孔口高度 ,為5.8-3.0=2.8米; r胸墻底圓弧半徑,取0.2米; 計(jì)算系數(shù),計(jì)算得0.128; 孔流垂直收縮系數(shù),計(jì)算得0.886; 孔流流速系數(shù),可采用0.951.0,本設(shè)計(jì)取0.95; 孔流流量系數(shù),計(jì)算得0.350; 淹沒系數(shù).由于孔流淹沒系數(shù)和都是未知的 ,不能直接求得,需要用迭代的 方法試算.先假設(shè)=0.

6、50,具體計(jì)算見表2-2.表2-2 閘空總凈寬計(jì)算表迭代次數(shù)淹沒系數(shù)閘孔總凈寬(米)單寬流量q()躍前水深(米)躍后水深(米)淹沒系數(shù)10.50 17.11 3.51 0.50 2.00 0.60 0.5220.53 16.14 3.72 0.53 2.06 0.57 0.5430.55 15.56 3.86 0.55 2.09 0.56 0.55注:q=Q/B0, ,由查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表A.0.3-2得.躍前水深的 迭代公式為,迭代計(jì)算見表2-3.表2-3 躍前水深計(jì)算表qE迭代13.513.030.50 0.50 迭代23.723.030.50 0.53 3.723.030.53 0.53

7、迭代33.863.030.50 0.55 3.863.030.55 0.55 2.4.3 水閘閘孔數(shù)確定為了 保證閘門對稱開啟,防止不良水流形態(tài),選用3孔閘,取中墩厚1米,邊墩厚0.8米.則單個(gè)閘空凈寬為:,取凈寬=5米閘孔實(shí)際總凈寬為:閘孔總寬為:2.4.4 水閘實(shí)際流量確定水閘實(shí)際流量: 檢驗(yàn)是否滿足要求: ,滿足要求.2.4.5 閘孔布置圖閘孔布置如圖2-2所示 圖2-2 閘孔布置圖 (單位:厘米)3 消能防沖設(shè)計(jì)3.1 消能防沖水位組合消能防沖水位組合見表3-1表3-1 消能防沖設(shè)計(jì)水位組合表外河水位(米)干渠水位(米)引水流量(米3/s)7.04.0603.2 消力池設(shè)計(jì)3.2.1

8、消力池形式的 選定根據(jù)規(guī)范4.4.3條規(guī)定:當(dāng)水閘閘下尾水深度 較深、且變化深度 較小 ,河床及岸坡抗沖能力較強(qiáng)時(shí),可采用面流式消能.本工程躍后水深最高為2.09米,下游水深為2.6米,為淹沒式水躍,并且工程中常采用下挖式消力池,因此,本工程采用下挖式消力池.3.2.2 消力池池深的 計(jì)算計(jì)算方法a、先假設(shè)d=0.5米,計(jì)算、;b、由公式,試算.其中為流速系數(shù),取=0.98;c、由公式,計(jì)算;d、由公式,計(jì)算.其中:出池落差;出池河床水深;e、由公式,計(jì)算;f、若由e計(jì)算出的 d 0.5米,則取d=0.5米;若d0.5米,則重新計(jì)算d值,直至試算出結(jié)果.具體計(jì)算見表3-2表3-2 消力池深度

9、計(jì)算表AvqKd1200.50 4.0130.500 4.5133.530.7040.4141.944 0.369 0.673 1200.50 4.0130.680 4.6933.530.7040.4051.972 0.372 0.698 1200.50 4.0130.700 4.7133.530.7040.4041.975 0.373 0.701 1200.50 4.0130.701 4.7143.530.7040.4041.975 0.373 0.701 注:;.式中:假設(shè)的 消力池深度 ,米;d消力池深度 ,米;水躍淹沒深度 系數(shù),取;躍后水深,米;收縮水深,米;水流動能校正系數(shù),取1.

10、0;q過閘單寬流量,;消力池首端寬度 ,米;消力池末端寬度 ,米; 由消力池底板頂面算起的 總勢能,米; 出水池落差,米;出水池河床水深,米;流速系數(shù),取0.95.根據(jù)表3-2的 計(jì)算結(jié)果,消力池深度 取為0.8米.3.2.3 消力池長度 的 計(jì)算(1)水躍計(jì)算根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范出閘水流的 躍前水深、躍后水深,按以下公式計(jì)算:具體計(jì)算見表3-3.表3-3 水躍計(jì)算表AQvqK120600.54.0130.84.8133.530.70417200.402.24(2)水躍長度 計(jì)算(3)消力池長度 計(jì)算 斜坡段采用1:4的 坡度 ,平臺寬度 為1.0米,式中:消力池斜坡段水平投影長度 (米);水躍長

11、度 校正系數(shù),取0.8.故取=15米.3.2.4 消力池地板厚度 的 計(jì)算消力池底板又稱護(hù)坦,確定它的 厚度 要從抗沖和抗浮方面考慮,因?yàn)樵谙Τ啬┒嗽O(shè)置冒水孔,所以只要滿足抗沖要求就行了 .根據(jù)抗沖要求,按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式(B.1.3-1)計(jì)算,即式中:消力池底板始端厚度 (米);閘孔泄流時(shí)的 上、下游水位差(米),=7.0-4.0=3.0米; 消力池底板計(jì)算系數(shù),可采用0.150.20取0.20;過閘單寬流量(米2/s).表3-4 消力池底板厚度 計(jì)算表q(米2/s)k1(米)t (米)3.530.203.00.494根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,現(xiàn)確定消力池底板的 厚度 為0.5米,末端設(shè)尾坎高度

12、為0.8米.3.2.5 消力池構(gòu)造的 確定本次工程采用下挖式消力池,為了 便于施工,消力池底板做成等厚,為了 降低護(hù)坦底部的 滲透壓力,可在護(hù)坦下設(shè)鉛直排水孔,并在護(hù)坦底部鋪設(shè)反濾層,排水孔設(shè)在水平底板的 后半部,排水孔直徑為6厘米,間距為1.5米,按梅花形排列,反濾層厚為30厘米,分三層,從上到下依次為10厘米碎石子,10厘米中砂,10厘米細(xì)砂.消力池構(gòu)造如圖3-1所示.圖3-1 消力池尺寸構(gòu)造圖 (單位:高程米;尺寸厘米)3.3海漫設(shè)計(jì)3.3.1 海漫長度 的 計(jì)算 海漫長度 ,按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范,對于=19,且消能擴(kuò)散良好時(shí),海漫長度 可按公式計(jì)算.式中海漫長度 (米); 消力池末端單寬流量

13、(米3/s.米); 閘孔泄水時(shí)上下游水位差(米); 海漫長度 計(jì)算系數(shù),按下表查得取為10;河床土質(zhì)粉砂、細(xì)沙中砂、粗砂粉質(zhì)壤土粉質(zhì)粘土堅(jiān)硬粘土1413121110987具體計(jì)算見表3-5表3-5 海漫長度 計(jì)算表Q()(米)( 米2/s)(米)(米)60203.03.0102.2822.8根據(jù)表3-5的 計(jì)算結(jié)果,取海漫長度 為23米.3.3.2 海漫構(gòu)造對于海漫要求表面有一定的 粗糙度 ,以利于進(jìn)一步消能,具有一定的 透水性,以便使?jié)B透水自由排出,降低揚(yáng)壓力,具有一定的 柔性,以適應(yīng)下游河床可能的 沖刷變形,所以在海漫的 起始段為8米長的 漿砌石水平段,因?yàn)闈{砌石的 抗沖性能較好,其頂面高

14、程與護(hù)坦齊平,后15米為干砌石段,保護(hù)河床不受沖刷,海漫厚度 取為0.4米,下鋪設(shè)10厘米的 碎石,10厘米的 黃砂.3.4 防沖槽設(shè)計(jì)3.4.1 河床沖刷深度 計(jì)算海漫末端的 河床沖刷深度 可按公式計(jì)算,式中:海漫末端河床沖刷深度 (米);海漫末端單寬流量(米2/s);河床土質(zhì)允許不沖流速(米/s)由高教版水力學(xué)上冊表5.3查得 ;海漫末端河床水深(米);具體計(jì)算見表3-6,表3-6 沖刷坑深度 的 計(jì)算表Q()b(米)( 米2/s)( 米/s)(米)(米)6022.52.670.912.263.4.2 防沖槽尺寸的 確定由計(jì)算結(jié)果可知沖刷深度 為2.26米,如按此值作為防沖槽深度 不經(jīng)濟(jì),

15、施工非常困難.一般取防沖槽深度 為1.52.0米,本設(shè)計(jì)取1.5米.槽底寬約為12倍槽深,取1.5米.上游坡度 系數(shù)1:2,下游坡度 系數(shù)1:2.防沖槽的 構(gòu)造圖見圖3-2.圖3-2 防沖槽的 構(gòu)造圖 (單位:高程米;尺寸厘米)4 閘基滲流計(jì)算4.1 滲流計(jì)算水位組合 滲流計(jì)算水位組合見表4-1表4-1 滲流計(jì)算水位組合表工況外河水位(米)干渠水位(米)設(shè)計(jì)情況8.153.00校核情況8.503.00地震情況7.804.504.2 地下輪廓線布置,驗(yàn)算防滲長度 4.2.1防滲長度 的 擬定防滲長度 初擬值按下式計(jì)算 L=C式中:L閘基防滲長度 ,包括水平段、鉛直段及傾斜段 上、下游最大 水位差

16、(米) C允許滲徑系數(shù),按表4-2,即為水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL 265-2001表4.3.2選用.表4-2 允許滲徑系數(shù)地基 類別排水條件粉砂細(xì)砂中砂粗砂中礫細(xì)礫粗礫夾卵石輕粉質(zhì)砂壤土輕砂壤土壤土粘土有濾層1399775544332.5117955332無濾層7443 設(shè)計(jì)與校核情況下的 最大 水位差發(fā)生在校核情況時(shí).=8.5-3.0=5.5米本水閘持力層為粉質(zhì)粘土.由表4-2查得允許滲徑系數(shù)C=3.則 =C=35.5=16.5米4.2.2地下輪廓線布置(1)本設(shè)計(jì)中的 土是粉質(zhì)粘土,上游采用混凝土鋪蓋,鋪蓋長度 取為15米.鋪蓋的 最小 厚度 不宜小 于0.4米,這里取0.5米.鋪蓋在順?biāo)鞣较蛟O(shè)

17、置永久縫,減少地基不均勻沉降和溫度 變化的 影響.(2)底板長度 的 初擬a、滿足閘室上部結(jié)構(gòu)布置的 要求: 交通橋?qū)挾?取8米,工作橋?qū)挾?取3.5米,工作便橋?qū)挾?1.5米,則L=13米.b、閘底板順?biāo)鞣较虻?長度 應(yīng)滿足閘室整體穩(wěn)定性和地基允許承載力的 要求, L=(1.54.5),為上下游最大 水位差,所以L為(8.2524.75)米.綜上,底板長度 取16米.(3)閘底板厚度 ,為閘孔凈寬,所以t=(0.63-0.83)米,取1.0米.(4)齒墻深度 取0.5米,齒墻底寬取1.0米,斜坡比取1:1.(5)地下輪廓線布置圖:圖4-1 地下輪廓線布置圖 (單位:尺寸厘米;高程米)由布置

18、圖計(jì)算防滲長度 : =34.12米 4.3 閘基滲流計(jì)算4.3.1 簡化地下輪廓線 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL265-2001),采用改進(jìn)阻力系數(shù)法,將原地下輪廓線簡化如下:圖4-2 地下輪廓線簡化圖 (單位:尺寸厘米;高程米)4.3.2 確定地基計(jì)算深度 地下輪廓線水平投影:=20+16=36米;地下輪廓線垂直投影:=1.5米;因?yàn)?故地基有效深度 ,取.4.3.3 計(jì)算各段阻力系數(shù)各段阻力系數(shù)的 具體計(jì)算見表4-3.表4-3 各滲流區(qū)段阻力系數(shù)計(jì)算表段段別S(米)T(米)L(米)系數(shù)注(1)進(jìn)口段1.0 18.0 0.461 (2)內(nèi)部鉛直段0.5 17.5 0.029 (3)水平段0.5 1

19、.0 17.5 201.080 (4)內(nèi)部鉛直段1.0 17.5 0.057 (5)內(nèi)部鉛直段0.5 17.0 0.029 (6)水平段0.5 0.5 17.0 160.900 (7)內(nèi)部鉛直段0.5 17.0 0.029 (8)出口段0.5 17.0 0.449 共3.022 4.3.4 計(jì)算各典型段的 滲壓水頭損失(1)各典型段的 滲壓水頭損失計(jì)算對于不同的 典型段,值是不同的 ,而根據(jù)水流連續(xù)條件,各段的 單寬流量相同,所以,各段的 q/K值相等,而總水頭應(yīng)為各段水頭損失的 總和.式中:; ; K.由上式便可得各段水頭損失為各典型段的 滲壓水頭損失的 具體計(jì)算見表4-4.表4-4 各區(qū)段

20、滲壓水頭損失計(jì)算表滲壓水頭損失設(shè)計(jì)0.863 0.054 1.492 0.107 0.054 1.685 0.054 0.841 5.150 校核0.922 0.058 1.593 0.114 0.058 1.799 0.058 0.898 5.500 地震0.553 0.035 0.956 0.068 0.035 1.080 0.035 0.538 3.300 (2)進(jìn)、出口段修正按下式: 其中: 其中:進(jìn)、出口水頭損失(米);修正后的 進(jìn)出后損失值(米);阻力修正系數(shù),當(dāng)1時(shí),取=1.0;底板埋深與板樁入土深度 之和,或?yàn)辇X墻外側(cè)埋深(米);板樁另一側(cè)地基透水層深度 ,或?yàn)辇X墻底部至計(jì)算深

21、度 線的 垂直距離(米);地基透水層深度 (米);修正后水頭損失的 減小 值(米);(3)各區(qū)段滲壓水頭損失調(diào)整對進(jìn)出口進(jìn)行修正,具體修正見表4-5.表4-5 進(jìn)出口修正計(jì)算表計(jì)算情況T設(shè)計(jì)情況進(jìn)口段1.017.018.00.5230.8630.4510.412出口段0.516.717.20.3570.8410.3000.541校核情況進(jìn)口段1.017.018.00.5230.9220.4390.400出口段0.516.717.20.3570.8980.3210.577地震情況進(jìn)口段1.017.018.00.5230.5530.2890.264出口段0.516.717.20.3570.5380

22、.1920.346(4)各區(qū)段滲壓水頭損失調(diào)整各區(qū)段滲壓水頭損失調(diào)整具體計(jì)算見表4-6.表4-6 各區(qū)段滲壓水頭損失調(diào)整計(jì)算表滲壓水頭損失(米)設(shè)計(jì)情況修正前0.863 0.054 1.492 0.107 0.054 1.685 0.054 0.841 5.15 修正后0.451 0.466 1.492 0.107 0.054 1.685 0.595 0.300 5.15 校核情況修正前0.922 0.058 1.593 0.114 0.058 1.799 0.058 0.898 5.50 修正后0.482 0.498 1.593 0.114 0.058 1.799 0.635 0.321 5

23、.50 地震情況修正前0.553 0.035 0.956 0.068 0.035 1.080 0.035 0.538 3.30 修正后0.289 0.299 0.956 0.068 0.035 1.080 0.381 0.192 3.30 4.3.5 計(jì)算各滲流角點(diǎn)處的 滲壓水頭,并畫出閘底滲透壓力分布圖(1)各滲流角點(diǎn)處的 滲壓水頭計(jì)算見表4-7.表4-7 各角點(diǎn)滲壓水頭計(jì)算匯總表滲壓水頭(米)設(shè)計(jì)情況5.150 4.699 4.233 2.741 2.634 2.580 0.895 0.300 0.000 校核情況5.500 5.018 4.520 2.927 2.813 2.755 0.

24、956 0.321 0.000 地震情況3.300 3.011 2.712 1.756 1.688 1.653 0.573 0.192 0.000 (2)閘底滲透壓力分布圖:圖4-3 閘底滲透壓力分布圖 (單位:米)4.3.6 底板所承受滲透壓力計(jì)算 根據(jù)圖4-3計(jì)算滲透壓力,底板總寬度 為18.6米.具體計(jì)算見表4-8.表4-8 滲透壓力計(jì)算表(力矩以底板中心為矩心)計(jì)算工況算式滲透壓力()力臂(米)力矩()設(shè)計(jì)情況4583.251.295912.39校核情況4893.851.296313.07地震情況2936.901.293788.60注:力矩以逆時(shí)針為正.4.3.7 計(jì)算滲透坡降出口坡降

25、計(jì)算公式: 水平坡降計(jì)算公式: 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(米); 底板埋深于板樁入土深度 之和(米); 水平段水頭損失值(米); 水平段長度 (米).底板下土層為粉質(zhì)粘土,由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001表6.0.4查得:=0.300.40,=0.600.70滲透坡降具體計(jì)算見表4-9.表4-9 滲透坡降計(jì)算表部位出口段出口段鋪蓋水平段閘室地板水平段水平段結(jié)論設(shè)計(jì)情況0.600 0.600.700.099 0.1050.300.40安全校核情況0.642 0.600.700.106 0.1120.300.40安全地震情況0.384 0.600.

26、700.064 0.0680.300.40安全5 閘室結(jié)構(gòu)布置5.1 底板布置5.1.1 底板的 作用閘底板是閘室的 基礎(chǔ),承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的 全部荷載,并較均勻地傳給地基,還有防沖,防滲等作用.5.1.2 底板的 形式本次設(shè)計(jì)閘室底板采用整體式平底板.5.1.3 底板長度 的 確定根據(jù)前面設(shè)計(jì),知閘底板長度 為16米.5.1.4 底板厚度 的 確定根據(jù)前面設(shè)計(jì),知閘底板厚度 為1.0米.5.1.5 底板齒墻的 確定底板齒墻深為0.5米,寬度 1.0米,齒墻可以增加閘室穩(wěn)定性和延長防滲長度 .5.2 閘墩的 布置5.2.1 閘墩的 作用分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu),使水流順利通過閘門

27、.5.2.2 閘墩的 外形輪廓應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小 ,過流能力大 的 要求,上游墩頭采用半圓形,閘墩長度 取決于上部結(jié)構(gòu)布置及閘孔形式,一般與底板同長或者稍短一些,本次設(shè)計(jì)取與閘底板同長為16米.5.2.3 閘墩厚度 的 確定閘墩厚度 必須滿足穩(wěn)定要求和強(qiáng)度 要求,閘墩在門槽處的 厚度 不小 于0.4米.本水閘的 中墩厚度 為1.0米,邊墩厚度 為0.8米,上下游墩頭采用半圓形.平面閘門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的 尺寸確定,檢修門槽深0.2米,寬0.30米,主門槽深0.30米,寬0.5米.檢修門槽和工作門槽之間留2.0米的 凈距,以便工作人員檢修.5.2.4 閘墩高度 的 確定(1)安全超

28、高確定 因本水閘級別IV級,根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001表4.2.4,安全超高為0.3米,風(fēng)浪爬高取0.7米.(2)閘墩頂高程確定設(shè)計(jì)情況:閘墩頂高程=設(shè)計(jì)上游水深+安全超高+風(fēng)浪爬高=8.15+0.3+0.7=9.15米校核情況:閘墩頂高程=校核上游水深+安全超高+風(fēng)浪爬高=8.5+0.3+0.7=9.5米經(jīng)比較,選用閘墩墩頂高程為10米,略低于兩岸堤頂高程.即閘墩高7米.5.2.5 閘墩具體平面尺寸確定中墩的 平面布置圖見圖5-1;圖5-1 中墩的 平面布置圖 (單位:厘米)邊墩的 平面布置圖見圖5-2;圖5-2 邊墩的 平面布置圖 (單位:厘米)5.3 胸墻的 布置由于該水閘的

29、擋水高度 較大 ,故設(shè)置胸墻代替一部分閘門高度 .胸墻頂高程與閘墩頂高程相同,胸墻底高程為5.8米.根據(jù) 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001,孔徑小 于6米,故胸墻采用等厚的 板式結(jié)構(gòu),用鋼筋混凝土材料,厚度 取30厘米,采用簡支形式.布置在上游.胸墻結(jié)構(gòu)尺寸見圖5-3.圖5-3 胸墻結(jié)構(gòu)示意圖 (單位:厘米)5.4 閘門與啟閉機(jī)的 設(shè)計(jì)5.4.1 閘門的 設(shè)計(jì)取閘門高度 3.2米,寬度 為5米,雙吊點(diǎn)平板鋼閘門.平面閘門自重的 估算,取3-4 kN/.則閘門自重為: 考慮其它因素取閘門自重為50kN.5.4.2 啟閉機(jī)計(jì)算(1)啟閉力的 計(jì)算據(jù)閘門與啟閉機(jī)估算公式:式中: 啟門力(kN);總水

30、壓力(kN),估算的 閘門自重(kN);閉門力(kN).具體計(jì)算見表5-1.表5-1 閘門啟閉所需的 啟門力和閉門力計(jì)算表(米)(米)b(米)()()()()3.02.6 5.0 54.885066.59-38.41由計(jì)算結(jié)果可以看出0所以閘門在關(guān)閉時(shí)不需要增加配重塊. (2)初步擬定啟閉設(shè)備查閘門設(shè)計(jì)手冊選用電動卷揚(yáng)式啟閉機(jī)型號為QPQ-28,啟閉力160kN,啟閉機(jī)自重1.9t.地腳螺栓的 間距G=1320米米 、 啟閉機(jī)的 寬度 為J=1380米米.5.5 工作橋的 布置(1) 工作橋的 設(shè)計(jì)原則 工作橋是為了 安裝啟閉機(jī)和便于工作人員操作而設(shè)置的 橋,若工作橋較高可在閘墩上設(shè)置排架支承

31、.工作橋設(shè)置高程與閘門尺寸及形式有關(guān).由于是平面鋼閘門,采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī),閘門提升后不能影響泄放最大 流量,并保留一定的 富裕度 .(2) 工作橋的 構(gòu)造啟閉機(jī)最大 寬度 為1.38米,兩邊需同時(shí)留出0.61.2米的 富裕寬度 以供工作人員操作及設(shè)置欄桿之用,還要配置管理用房,初步擬定橋面總寬度 為3.4米.縱梁高度 取0.8米,寬度 0.4米.橫梁截面為矩形,高度 為縱梁的 2/33/4,寬度 為高度 的 1/31/2,初步擬定橫梁的 高度 為0.60米,寬度 為0.30米.(3)工作橋的 高程工作橋高度 視閘門的 形式、閘孔水面線而定.對平面閘門采用固定式啟閉機(jī)時(shí)上游設(shè)有胸墻,則工作橋

32、橫梁底部高程=閘墩高程+閘門高+(1.01.5)米=10.0+3.2+1.0=14.2米,則縱梁底高程=14.0米,工作橋排架高為14.010.0=4米.工作橋具體尺寸如圖5-4所示.圖5-4 工作橋構(gòu)造圖 (單位:厘米)5.6 交通橋的 布置交通橋采用空心板結(jié)構(gòu),按公路,雙車道設(shè)計(jì),橋面高程10.5米.則欄桿柱厚度 為0.25米,欄桿的 厚度 取0.12米,交通橋凈寬7米,總寬度 為8米.交通橋的 具體尺寸見圖5-5.圖5-5 交通橋布置圖 (單位:高程米;尺寸:厘米)5.7 工作便橋的 布置檢修橋的 作用為放置檢修閘門,觀測上游水流情況,設(shè)置在閘墩的 上游.具體尺寸見圖5-6.5.8 分縫

33、和止水5.8.1 分縫閘室在垂直水流方向,每隔一段距離需要用縫分開,以免閘室因地基不均勻沉降及溫度 變化而產(chǎn)生裂縫.因本設(shè)計(jì)閘室地基為粘土,地基承載力比較好,地質(zhì)較好,且閘孔較少,僅為三孔,閘墩可不設(shè)縫.除了 上述閘室本身要分縫以外,凡是相鄰結(jié)構(gòu)荷重相差懸殊或結(jié)構(gòu)較長、面積較大 的 地方,都要用沉降縫分開,如鋪蓋與閘室底板、翼墻連接處,消力池與閘室底板.翼墻較長時(shí)也要設(shè)縫.混凝土鋪蓋及消力池的 護(hù)坦面積較大 時(shí)也需設(shè)縫.5.8.2 止水水閘設(shè)縫后,凡是具有防滲要求的 縫都須設(shè)止水設(shè)備.對于止水設(shè)備,除應(yīng)滿足防滲要求外,還應(yīng)能適應(yīng)混凝土收縮及地基不均勻沉降的 變形;同時(shí),也要構(gòu)造簡單,易于施工.

34、止水按其位置不同可分為鉛直止水及水平止水兩大 類.必須處理好兩個(gè)止水交叉處的 構(gòu)造.5.9 閘室段總體布置圖圖5-6 閘室結(jié)構(gòu)布置圖 (單位:高程米;尺寸厘米)6 閘室穩(wěn)定計(jì)算水閘在使用過程中,可能會出現(xiàn)各種不利情況,完建無水期是水閘建好尚未投入使用之前,豎向荷載最大 ,容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷.本次設(shè)計(jì)穩(wěn)定計(jì)算需要考慮設(shè)計(jì)水位組合、校核水位組合和地震情況,本次設(shè)計(jì)地震烈度 為7度 ,需要考慮地震情況.完建無水期和設(shè)計(jì)水位組合為基本荷載組合,校核水位情況和地震水位情況為特殊組合,取整個(gè)底板驗(yàn)算其穩(wěn)定.荷載計(jì)算情況見表6-1.表6-1荷載組合荷載組合計(jì)算情況荷載自重靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力地震力浪

35、壓力基本組合完建無水期正常擋水期特殊組合校核水位情況地震水位情況閘室穩(wěn)定水位組合見表6-2.表6-2 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位組合工況外河水位(米)干渠水位(米)設(shè)計(jì)情況8.153.00校核情況8.503.00地震情況7.804.506.1 完建無水期荷載計(jì)算及地基承載力驗(yàn)算6.1.1 閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范7.3.1取閘室作為計(jì)算對象,底板順?biāo)鞣较蜷L度 16.0米,底板寬度 18.6米.閘室荷載計(jì)算如下.取鋼筋混凝土重25 ,閘室底板的 寬度 為18.6米,完建無水期的 荷載分布見圖6-1,閘室結(jié)構(gòu)自重具體計(jì)算見表6-3.圖6-1 完建無水期荷載分布圖表6-3 閘室自重計(jì)算表(以底板地面

36、中心點(diǎn)為矩心)構(gòu)件名稱算式重力()力臂(米)力矩()底板8021.25 0.00 0.00 中墩5377.75 0.21 -1129.33邊墩4406.50 0.11 -484.72胸墻472.50 4.70 2220.75 工作橋和排架1151.09 3.95 4546.81交通橋1971.85 3.00 -5915.55工作便橋160.90 7.00 1126.3閘門150.00 3.95 592.5啟閉設(shè)備55.86 3.95 220.65合計(jì)21767.70 1177.41 注:力矩以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正.6.1.2 地基承載力驗(yàn)算根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果,進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算,由設(shè)計(jì)資料可知地基承載

37、力為,則:地基應(yīng)力平均值:地基不均勻系數(shù):根據(jù)計(jì)算結(jié)果,可得出結(jié)論為:完建期的 地基承載力能夠滿足要求,地基也不會發(fā)生不均勻沉降.6.2 閘室有水情況下的 荷載計(jì)算閘室有水期荷載除閘室自重外,還有靜水壓力、水重和閘底板所受的 揚(yáng)壓力.閘室有水情況下的 荷載分布圖見圖6-2.圖6-2 有水情況荷載分布圖6.2.1 水重根據(jù)上下游水深分別計(jì)算其水重,閘室水重具體計(jì)算見表6-4.表6-4 水重計(jì)算表(矩心同表6-3)計(jì)算情況算式水重(kN)力臂(米)力矩(kN. 米)設(shè)計(jì)情況上游水重2876.79 6.10 17548.42 下游水重0.00 2.15 0.00 校核情況上游水重3072.30 6.

38、10 18741.03 下游水重0.00 2.15 0.00 地震情況上游水重2681.28 6.10 16355.81 下游水重2579.85 2.15 -5546.68 注:力矩以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正.6.2.2 浮托力的 計(jì)算根據(jù)靜水力學(xué)原理和較低側(cè)水位確定閘底板所承受浮托力強(qiáng)度 ,其值計(jì)算見表6-5.表6-5 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()力臂(米)力矩()設(shè)計(jì)情況3189.90 00校核情況3189.90 00地震情況7564.62 006.2.3 滲透壓力的 計(jì)算滲透壓力分布圖在滲流計(jì)算時(shí)已經(jīng)畫出,滲透壓力具體計(jì)算見表6-6.表6-6 滲透壓力計(jì)算表(力矩以

39、底板中心為矩心)計(jì)算工況算式滲透壓力()力臂(米)力矩()設(shè)計(jì)情況4583.251.29-5912.39校核情況4893.851.29-6313.07地震情況2936.901.29-3788.60注:力矩以逆時(shí)針為正.6.2.4 水平水壓力的 計(jì)算上、下游水平水壓力與上下游水位有關(guān),其大 小 分布見圖6-3、6-4、6-5,具體計(jì)算見表6-7.圖6-3 設(shè)計(jì)情況水平水壓力分布圖圖6-4 校核情況水平水壓力分布圖圖6-5 地震情況水平水壓力分布圖表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)算情況算式水平水壓力()力臂(米)力矩()設(shè)計(jì)情況上游0.554.315.4518.62707.0

40、9 2.520 -6821.87 0.5(27.02+38)1.218.6725.62 0.066 -47.89 下游0.514.71.518.6205.07 0.000 0.00 校核情況上游0.556.845.818.63065.95 2.630 -8063.45 0.5(28.66+39.62)1.218.6762.00 0.068 -51.82 下游0.514.71.518.6205.07 0.000 0.00 地震情況上游0.549.985.118.6948.22 2.400 -2275.73 0.5(33.08+44.35)1.218.6864.12 0.071 -61.35 下游

41、0.529.4318.6820.26 0.500 410.13 注:力矩以逆時(shí)針為正.6.2.5 地震作用根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范7.1.4,7度 及7度 以上地震區(qū)的 水閘應(yīng)認(rèn)真分析地震作用,本水閘地震設(shè)計(jì)烈度 為7度 ,需要分析地震作用.根據(jù)水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,水工建筑物只考慮水平向地震作用.計(jì)算中采用擬靜力法,根據(jù)水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范公式Fi 計(jì)算.具體計(jì)算見表6-8.表6-8 地震慣性力計(jì)算表構(gòu)件名稱地震慣性力()力臂(米)力矩()閘墩381.59 4.89 1865.98 閘頂機(jī)架242.81 10.67 2590.78 6.2.6閘室荷載匯總 閘室荷載匯總見表6-9.表6-9 閘室荷

42、載匯總表荷載名稱垂直力()水平力()力矩()(+)(-)(+)(-)(+)(-)設(shè)計(jì)情況自重21767.701177.41上游水重2876.7917548.42下游水重0.000.00浮托力3189.900.00滲透壓力4583.255912.39水平水壓力3227.646869.76合計(jì)16871.343227.645943.68校核情況自重21767.701177.41上游水重3072.3018741.03下游水重0.000.00浮托力3189.900.00滲透壓力4893.856313.07水平水壓力3622.888115.27合計(jì)16756.253622.885490.10地震情況自重

43、21767.701177.41上游水重2681.2816355.81下游水重2579.855546.68浮托力7564.620.00滲透壓力2936.903788.60水平水壓力992.081926.95地震慣性力624.404456.76合計(jì)16527.31 1616.481814.23注:表中豎向力以向下為+,水平力以向右為+,力矩以逆時(shí)針向?yàn)?.6.2.7基底壓力不均勻系數(shù)計(jì)算 根據(jù)偏心受壓公式計(jì)算基底壓力和基底壓力不均勻系數(shù),具體計(jì)算見表6-10.表6-10 基底壓力不均勻系數(shù)計(jì)算表計(jì)算情況G米結(jié)論設(shè)計(jì)情況16871.34 5943.68 49.20 64.18 1.30 2.00 滿

44、足要求校核情況16756.25 5490.10 49.39 63.22 1.28 2.50 滿足要求地震情況16527.31 1814.23 53.25 57.82 1.092.50 滿足要求注:不均勻系數(shù),.式中:G為作用于基底的 所有豎向力的 總和,kN;為所有力對底板底面中心點(diǎn)的 力矩總和,以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正,;b為閘室寬度 ,米;L為底板長度 ,米.6.2.8 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算閘室各工況抗滑穩(wěn)定具體計(jì)算見表6-11.表6-11 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算表計(jì)算情況WHfKcKc結(jié)論設(shè)計(jì)情況16871.34 3227.64 0.35 1.83 1.20 滿足要求校核情況16756.25 3622.8

45、8 0.35 1.62 1.05 滿足要求地震情況16527.31 1616.48 0.35 3.58 1.00 滿足要求 注:閘基抗滑穩(wěn)定按公式 Kc=計(jì)算.Kc為沿閘室基底面的 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);閘室基底面與地基之間的 摩擦系數(shù),本工程為0.35;為作用在閘室上的 全部豎向荷載(kN);為作用在閘室上的 全部水平向荷載(kN).附件：工程施工現(xiàn)場應(yīng)急預(yù)案及安全保證措施一、編制原則1、以人為本,安全第一原則。把保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,最大限度地預(yù)防和減少突發(fā)事件所造成的損失作為首要任務(wù)。 2、統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),分級負(fù)責(zé)原則。在本項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一組織下,發(fā)揮各職能部門作用,逐級落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任,建立完

46、善的突發(fā)事件應(yīng)急管理機(jī)制。 3、依靠科學(xué),依法規(guī)范原則?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),發(fā)揮專業(yè)技術(shù)人員作用,依照行業(yè)安全生產(chǎn)法規(guī),規(guī)范應(yīng)急救援工作。 4、預(yù)防為主,防止結(jié)合原則。認(rèn)真貫徹安全第一,預(yù)防為主,綜合治理的基本方針,堅(jiān)持突發(fā)事件應(yīng)急與預(yù)防工作相結(jié)合,重點(diǎn)做好預(yù)防、預(yù)測、預(yù)警、預(yù)報(bào)和常態(tài)下風(fēng)險(xiǎn)評估、應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急隊(duì)伍建設(shè)、應(yīng)急演練等項(xiàng)工作。確保應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性、權(quán)威性、規(guī)范性和可操作性。二、編制目的1、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)針對那些可能造成企業(yè)、系統(tǒng)人員死亡或嚴(yán)重傷害、設(shè)備和環(huán)境受到嚴(yán)重破壞的突發(fā)性災(zāi)害,如觸電事故、泥石流災(zāi)害、火災(zāi)、環(huán)境破壞等。2、應(yīng)急預(yù)案是對日常安全管理工作的必要補(bǔ)充

47、,應(yīng)急預(yù)案應(yīng)以完善的預(yù)防措施為基礎(chǔ),體現(xiàn)“安全第一、預(yù)防為主”的方針。3、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)以努力保護(hù)人身安全、防止人員傷害為第一目的,同時(shí)兼顧設(shè)備和環(huán)境的防護(hù),盡量減少災(zāi)害的損失程度。4、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)結(jié)合實(shí)際,措施明確具體,具有很強(qiáng)的可操作性。5、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)經(jīng)常檢查修訂,以保證先進(jìn)科學(xué)的防災(zāi)、減災(zāi)設(shè)備和措施被采用。三、應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)1、應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)為加強(qiáng)安全領(lǐng)導(dǎo),進(jìn)行系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化管理,項(xiàng)目部成立應(yīng)急預(yù)案管理領(lǐng)導(dǎo)小組,項(xiàng)目經(jīng)理任組長,項(xiàng)目總工程師、常務(wù)副經(jīng)理、安全總監(jiān)、項(xiàng)目副經(jīng)理為副組長,各職能部門負(fù)責(zé)人、安全環(huán)保部安全員、各施工隊(duì)專職安全員、施工隊(duì)隊(duì)長為組員,負(fù)責(zé)日常的安全管理工作。(見應(yīng)急預(yù)案組織機(jī)構(gòu)圖)項(xiàng)目經(jīng)理 常務(wù)副經(jīng)理 項(xiàng)目副經(jīng)理安全環(huán)保部總工程師安全總監(jiān)施工技術(shù)部財(cái)務(wù)管理部計(jì)劃合同部物資設(shè)備部綜合辦公室應(yīng)急預(yù)案組織機(jī)構(gòu)圖2、應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組職責(zé)負(fù)責(zé)重、特大事故的現(xiàn)場應(yīng)急搶險(xiǎn)救援指揮,對施工現(xiàn)場突發(fā)性情況進(jìn)行技術(shù)、資金和設(shè)備支持,在施工現(xiàn)場發(fā)生重特大事故時(shí)以最快的時(shí)間達(dá)到現(xiàn)場,分析緊急狀態(tài)和確定風(fēng)險(xiǎn)事故級別,負(fù)責(zé)分部和有關(guān)地方管理部門、組織、機(jī)構(gòu)聯(lián)絡(luò)和報(bào)告事故情況,制定搶險(xiǎn)救援的方案措施,領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場應(yīng)急搶險(xiǎn)救援工作,確定緊急狀態(tài)的解除,協(xié)助事故原因的調(diào)查和處