函江水利樞紐工程

1、第一章 工 程 概 述一、興建緣由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1.76萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運(yùn)輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含沙量小，對(duì)充分開展這一地區(qū)的水路運(yùn)輸具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地700多萬畝，土地肥沃，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)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、電力等工業(yè)部門和十多個(gè)糧食基地。原料及銷售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)。利用水運(yùn)的條件十分優(yōu)越。二、工程效益流域梯級(jí)開發(fā)后，將建成一條長340km通航千噸級(jí)駁船的航道和另一條長50km通航300噸級(jí)駁船的航道

2、，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個(gè)江河直達(dá)的內(nèi)河水路運(yùn)輸網(wǎng)。同時(shí)也為沿江各縣市擴(kuò)大自流灌溉創(chuàng)造條件。對(duì)促進(jìn)沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用。該工程是以航運(yùn)為主體，兼有泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程，它在經(jīng)濟(jì)上將會(huì)具有非常顯著的效益。第二章 樞紐工程設(shè)計(jì)資料一、工程等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1、工程等級(jí)本樞紐定為三等工程,主要建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì),次要建筑物按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。2、洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪水按50年一遇標(biāo)準(zhǔn),校核洪水按300年一遇標(biāo)準(zhǔn),最大通航洪水按5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。二、樞紐地形、地質(zhì)及當(dāng)?shù)夭牧?、閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順流向長700m，垂直向長2000m，山頂主峰

3、標(biāo)高110m，靠岸邊山頂標(biāo)高65m，山體周圍是河漫灘沖積平原，灘面標(biāo)高（18.520.0）m,主河槽寬500m，深泓區(qū)偏右。河床底標(biāo)高（13.014.0）m，右岸灘地標(biāo)高18.5m。2、閘址地質(zhì)（見閘軸線地質(zhì)剖面圖）閘址河床土質(zhì)，主要由砂礫石層組成，表層為中細(xì)砂層，層厚卵石含量3050%，粒徑2-13cm，層厚（1020）m，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米向右增深至標(biāo)高15米以下，其巖性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅巖。河床土質(zhì)有關(guān)資料如下：中 砂：Dr=0.6，E0=310kg/cm2，N63

4、.5=2.0，砂礫石：Dr=0.66，E0=360kg/cm2，3、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧蠅K石料：在閘址左岸的山頭上，有符合質(zhì)量要求的塊石料場(chǎng)，其儲(chǔ)量50萬方。平均運(yùn)距1.0km。砂石料:閘址上下游均有寬闊的沖積臺(tái)地,在上下游(3-5)km的沙灘臺(tái)地上。均有大量的砂礫料,可滿足混凝土的粗細(xì)骨料之用,且水運(yùn)方便。土料:閘址上游約2km有劉家、八圩土料場(chǎng)，儲(chǔ)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。三、其它資料1、地形：:5000地形圖一張；2、地質(zhì)：閘軸線地質(zhì)剖面圖一張；3、氣象：洪水期多年平均最大風(fēng)速：20.7m/s;風(fēng)向:按垂直壩軸線考慮,吹程:3km。4、水文1）設(shè)計(jì)洪

5、水各設(shè)計(jì)頻率洪水流量及相應(yīng)壩下水位表2）水位流量關(guān)系曲線(參見曲線)5、地震本地區(qū)地震基本烈度為6度。6、回填土回填土力學(xué)性質(zhì)四、建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)（一）船閘（五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)）1、水位：最高通航水位22.32m，最低通航水位19.0m;正常蓄水位19.0m,下游最低水位14.25m。2、船型、船隊(duì)：船型300噸駁船，單駁尺度359.21.3m(長*寬*吃水深)；船隊(duì)300馬力+2300噸，船隊(duì)尺度919.21.3m(長*寬*吃水深)。3、船閘。引航道尺寸及高程：閘室有效尺寸庫室頂高程24.0m，室底高程10.5m；長寬檻上水深=135122.5m。上閘首平面尺寸長寬=1824m；墩頂高程25.0m

6、 (注：該高程控制公路橋面高程)，門檻高程16.5m，基底高程8.5m。下閘首平面尺寸長寬=1724m，墩頂高程24.5m。門底高程10.5m，基底高程7.0m。上、下游導(dǎo)墻段長度50m。上、下游引航道直線段長度應(yīng)滿足倍設(shè)計(jì)船隊(duì)長度，引航道底寬35m；邊坡1：2.5；引航道底高程：上游15.0m，下游11.0m，引航道轉(zhuǎn)彎半徑R5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)長度；進(jìn)出口軸線與主河流基本流向的交角。4、閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端。（二）電站（不要求計(jì)算）1、機(jī)型水輪機(jī)型號(hào)：GE（F02）-WP-380機(jī)型；發(fā)電機(jī)型號(hào)：SFG200-70/3960；總裝機(jī)：32200KW。2、水頭：設(shè)計(jì)水頭3.5米，最高水頭7.

7、0米，最小水頭2.0米，最大引用流量225m3/s。3、主廠房平面尺寸及高程主廠房底板長度48m，總寬36.2m，機(jī)組進(jìn)水室寬7.6m，中墩厚3.4米m，邊墩厚2.8m，進(jìn)口高程7.5m，出口高程7.8m，基底平均開挖高程5.0m，進(jìn)水口前砼鋪蓋長10m，并以1：5反坡向上游與原河床高程銜接，并在上游端應(yīng)設(shè)攔沙檻，尾水出口后設(shè)砼護(hù)坦，護(hù)坦水平段15m，并用1：5的倒坡段與尾水渠相連。上部廠房寬15米（順流向），長36.2米，廠房地面高程24.5m，水輪機(jī)安裝高程10.5m，廠房屋頂高程37.0m，廠房邊墻距底板上游端15米。4、站上的公路橋設(shè)在廠房的上游端。（三）泄水閘1、水位：正常蓄水位19

8、.0m，灌溉水位19.5m；設(shè)計(jì)洪水=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位=23.4m；校核洪水=12350m3/s，相應(yīng)閘下水位=23.8m；2、計(jì)算水位組合閘孔凈寬計(jì)算水位設(shè)計(jì)流量=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位=23.4m設(shè)計(jì)水位差H：H=0.25m(=23.65m)(單號(hào)學(xué)生用)校核洪水=12350m3/s，相應(yīng)閘下水位=23.8m,計(jì)算閘上壅高水位(供墩頂高程用)。消能計(jì)算水位閘上水位=19.5m;閘下水位=14.5m。下泄流量：以閘門開啟度= 0.5m、1.0m，以及全開時(shí)的泄量。 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位（關(guān)門）閘上設(shè)計(jì)水位=19.5米，=14.5m；閘上校核水位=20米（與門頂齊平），=14

9、.5m。3、其它參數(shù)單孔凈寬：（812）m；門型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門；閘門類型：直升門底板與中砂的摩擦系數(shù)f=0.4；閘孔的允許單寬流量=30m3/s/m。（四）公路橋公路橋載重按汽-20設(shè)計(jì)，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0米，兩側(cè)人行道21.0m，總寬9米，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2寬，梁翼寬1.6m，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(jì)。（五）附圖1、下游水位流量關(guān)系曲線一張；2、閘軸線地質(zhì)剖面圖一張；3、閘址地形圖1：5000一張。六）參考文獻(xiàn)1、水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SD133-84；2、水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SD133-2000編制說明；3、水閘設(shè)計(jì)（上、下）華東水

10、利學(xué)院編，上?？茖W(xué)出版社；4、水閘設(shè)計(jì) 談松曦編 水利電力出版社；5、水閘 張世儒編 水利出版社；6、水力計(jì)算手冊(cè) 武漢水利電力學(xué)院編 水利出版社；7、閘門與啟閉機(jī) 水利出版社；8、升臥式平面閘門 水利電力出版社；9、有限度彈性基礎(chǔ)梁計(jì)算用表 張?jiān)ｂ?水利出版社；10、水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（下） 華東水利學(xué)院、大連工學(xué)院、西北農(nóng)學(xué)院編 水利電力出版社；11、水工建筑物（下）（農(nóng)水專業(yè)用） 武水編 水利出版社；12、水力學(xué)（下）第二版 華東水利學(xué)院編 科學(xué)出版社；13、水工設(shè)計(jì)手冊(cè)(6) 泄水與過壩建筑物 水力電力出版社；14、小型水利水電工程設(shè)計(jì)圖集 水閘分冊(cè)；15、計(jì)算語言（BASIC等）。

11、第三章 樞 紐 布 置一、樞紐建筑物的組成及布置樞紐由船閘、電站、泄水閘三部分組成。布置方法為：在左岸布置電站，中間布置泄水閘，右岸臺(tái)地布置船閘，連結(jié)用土壩。此外，左右岸的防洪堤須整治。二、建筑物的型式及主要尺寸詳見基本資料，其中泄水閘的具體尺寸由后續(xù)計(jì)算確定。第四章泄 水 閘 設(shè) 計(jì)一、設(shè)計(jì)參數(shù)閘址河床土質(zhì)，主要由砂礫石層組成，表層為中細(xì)砂層，層厚卵石含量30-50%，粒徑2-13cm，層厚（10-20）m，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。閘門選采用812米平面鋼閘門。閘室底板與中砂摩擦系數(shù)f=0.4，閘孔允許單寬流量q=30.0

12、m3/s。正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.5m；設(shè)計(jì)流量Q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.4m設(shè)計(jì)水位差H：H=0.25m(H上=23.65m)(單號(hào)學(xué)生用)校核洪水Q0.33%=12350m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.8m,計(jì)算閘上壅高水位H上。二、閘孔設(shè)計(jì)(一)確定堰型、堰頂高程閘孔設(shè)計(jì)水位設(shè)計(jì)洪水Q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位23.4m，上游水位23.65m；校核洪水Q0.33%=12350m3/s，相應(yīng)閘下水位23.8m；閘孔采用結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、泄流能力比較穩(wěn)定的平底寬頂堰。根據(jù)閘址處河床底高程為13.014.0m,為協(xié)調(diào)降低堰頂高程和減少開挖量的關(guān)

13、系，暫選堰頂高程為13.0m。（二）閘孔凈寬及孔數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)洪水流量Q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位23.4m，上游水位23.65m,相應(yīng)水深為10.4m、10.65m上游河寬700m ,主河槽500m ,上游行進(jìn)流速=10.65+1.01.242/(29.8)=10.73m(取為1.0)下游水深：=23.40-13.0=10.4m=10.4/10.73=0.970.8,系淹沒出流閘孔總凈寬計(jì)算由水力學(xué)公式： 推導(dǎo)得 淹沒系數(shù)由，水力學(xué)表9.11得=0.51，假設(shè)m=0.385，=0.98，進(jìn)行試算取 孔，確定 n=32孔擬將閘孔分為32孔，每孔凈寬10m，則閘孔總凈寬320m，為了減少閘

14、孔總寬度、節(jié)省工程造價(jià)；閘底板宜采用整體式平底板擬將分縫設(shè)在閘墩上，墩頭、墩尾均采用半圓形，初步設(shè)計(jì)閘墩寬度可參考水工建筑物邊墩厚1.0,不分縫中墩厚1.2m,分縫中墩厚20.8m,中間縫寬2cm。校核過閘流量（9540m3/s）根據(jù)初步擬定閘孔尺寸，對(duì)于中孔， 查表,對(duì)于邊孔，, 查SD84表2-2，則 根據(jù)SD133-84表2-1對(duì)于無坎平底堰則 滿足要求 =30m3/s具體計(jì)算結(jié)果如下：=9540m3/s=12350m3/sNb(m)計(jì)算Q(m3/s)單寬q(m3/s)上游壅高（m）上下游水位差（m）3210956129.911.170.37三、消能防沖設(shè)計(jì)消能防沖設(shè)施包括消力池、海漫及

15、防沖槽等三個(gè)部分。（一）消力池設(shè)計(jì)1、 判別流態(tài)，選擇相應(yīng)流量公式采用閘上水位于19.50m，閘下水位于14.50m，以閘門開啟度=0.5、1.0以及全開時(shí)的泄量進(jìn)行設(shè)計(jì)。簡圖如右=0.5m時(shí)，閘上水頭H=19.50-13.0=6.50，出流方式為孔流，根據(jù)查平板閘門垂直收縮系數(shù)=0.6095,收縮斷面水深O.6095O.5=O.305收縮斷面流速式中為流速系數(shù),無坎平底寬頂堰=0.951.00,取=0.95計(jì)入行進(jìn)水頭的堰上水頭,取=6.50m則m/s,佛汝德數(shù)躍后水深 =14.5-13.0=1.5m, 因產(chǎn)生遠(yuǎn)離式水躍需要設(shè)置消力池孔流的計(jì)算公式 (水閘設(shè)計(jì)規(guī)范附22式)式中孔口高程（m）

16、 =0.5m寬頂堰上孔流淹沒系數(shù)查附表2.5=0.569寬頂堰上孔流淹沒系數(shù)查附表2.6hs下游河道水深 取1.00閘孔總凈寬3210=320m單寬流量消力池池深出池落差:Z=（水閘設(shè)計(jì)規(guī)范附25） 式中水流動(dòng)能校正系數(shù)，取=1.05流速系數(shù)，取=0.95Z=水躍淹沒系數(shù)取取 消力池長度由于消力池深度的存在，造成護(hù)坦高程低于閘門底板高程，為了防止出閘水流速過大，水流脫離地面產(chǎn)生真空，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，消力池斜坡段采用1：4坡，斜坡段投影長度=1.044=4.16m池長 (SD133-84 附28式)水躍長度校正系數(shù)取0.8取 消力池底板厚度始端A根據(jù)抗沖要求，消力池底板始端厚度按下式計(jì)算 =19.

17、5-14.5=5m-消力池底板計(jì)算系數(shù)取0.20末端t/2=0.54/2=0.27m根據(jù)抗浮要求：t為了減小揚(yáng)壓力要設(shè)置板樁和排水孔，這里不進(jìn)行計(jì)算，最終消力池厚度0.5m。2、時(shí)判別流態(tài)： 孔流計(jì)算流量：根據(jù)e/H查平板閘門垂直收縮系數(shù)（水力學(xué)表86） 0.609 收縮斷面水深 佛汝德數(shù) 因產(chǎn)生遠(yuǎn)離式水躍，需設(shè)消力池流量： -寬頂堰上孔流淹沒系數(shù)查表2.6 取=1.00-寬頂堰上孔流流量系數(shù) 查附表2.5 過閘流量單寬流量查曲線圖 因，閘孔產(chǎn)生淹沒出流，不需設(shè)消力池。3、全開時(shí)判別流態(tài)：閘門全開時(shí)出流方式為堰流計(jì)算流量 流量 單寬流量： 收縮斷面水深 （SD133-84）式中-總勢(shì)能 =6.

18、5m-水流動(dòng)能校正系數(shù) 取=1.0-流速系數(shù) 取=0.95躍后水深 查查曲線圖曲線因 閘孔產(chǎn)生淹沒出流，不需設(shè)消力池（二）海漫設(shè)計(jì)海漫長度公式 式中 消力池末端單寬流量（m3/s/m） 海曼度度計(jì)算系數(shù)查附表2.7=11 上下游水位差1、當(dāng)e=0.5m時(shí)2、當(dāng)e=1.0m時(shí)3、當(dāng)全開時(shí) 從以上1、2、3三個(gè)閘門開啟不同的狀態(tài)下所得到的海漫長度中，選取最大者作為海漫設(shè)計(jì)長度，即=84.26m，取=84.3m。論：本水閘設(shè)計(jì)中，從計(jì)算中知消能防沖設(shè)施要設(shè)消力池和海漫，消力池長16m，池深1.10m，護(hù)坦厚0.5m，底板采用C20砼澆筑，按20300mm布置鋼筋。由于出池水流的流速成和紊動(dòng)較大，在前

19、20m的海漫用水平的漿砌石砌筑，在后64.3m采用向下游頃斜的干砌石砌筑，坡比為1：20。為了限制海漫末端的沖刷向上游發(fā)展，保護(hù)海漫的安全，在海漫末端設(shè)拋石防沖槽，防沖槽結(jié)構(gòu)為深2.0m，底寬4m，上下游坡率為1：2，簡圖如下：四、防滲排水設(shè)計(jì)（一）防滲排水布置防滲排水設(shè)施的布置，又稱地下輪廓線布置，是圍繞如何減少閘室底板揚(yáng)壓力提高閘室抗滑穩(wěn)定性，防止閘基土壤發(fā)生滲透變形開展的，根據(jù)本例設(shè)計(jì)要求的地基土壤特性，選用的防滲排水布置為：（自閘室上游開始）砼鋪蓋、板樁、閘室底板、排水孔（如下圖）（二）防滲排水設(shè)施尺寸擬定1、底板長度a、上部結(jié)構(gòu)的公路橋加欄桿總寬9m，工作橋?qū)挾乳l門啟閉機(jī)安置場(chǎng)地尺寸

20、決定為4.0m，檢修橋置于檢修門槽之上，寬度2.0m，底板長度可按經(jīng)驗(yàn)公式估算。 設(shè)計(jì)水位 取滿足上部的結(jié)構(gòu)要求 9+4+2=15b、底板厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：底板厚度為（1/51/7）單孔凈寬為1.42.0m之間初擬為1.8m。c、底板構(gòu)造底板采用C20鋼筋砼，上下游兩端容設(shè)1.0m齒墻嵌入地基。2、鋪蓋鋪蓋材料選用砼，厚度為60cm，長度20m，縱縫縫距22.8m，造近兩岸翼墻處，縫距為10.6m，鋪蓋與翼墻及底板間設(shè)沉陷縫，采用銅片“V”形止水。3、板樁長度采用鋼筋砼板樁，由于閘址位置不透水層距底板約有16之多，限于施工條件，采用“懸掛式板樁”板樁入土深度4.4m，厚度20cm。4、排水設(shè)施本例

21、將排水設(shè)施盡量向上游布置，既將其置于底板之后，護(hù)坦下面，首部緊接下游齒墻。根據(jù)上述14，確定的尺寸，設(shè)計(jì)防滲長度為54.8m。5、驗(yàn)算防滲長度LL=CH （SD133-84，附1.1式）式中 H上下游水位差 C滲徑系數(shù)表附表1.1，C=4水位組合 設(shè)計(jì)水位： 校核水位： 取最大者 H=5.5m設(shè)計(jì)防滲長度為20+4.42+20=48.8m22m設(shè)計(jì)防滲長度大于校核水位下的計(jì)算值，衩擬值可行。（三）閘基滲流計(jì)算閘基滲透壓力計(jì)算方法采用水閘設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的改進(jìn)陰力系數(shù)法。1、擬定地下輪廓線確定地基的有效深度地下輪廓的水平、投影長度地下輪廓的鉛直投影長度 （SD133-84，3.1式） 地基有效深度地

22、下輪廓線圖示如下：2、滲流計(jì)算水位組合：設(shè)計(jì)水位 校核水位 當(dāng)在設(shè)計(jì)水位時(shí)，即 a分段并計(jì)算阻力系數(shù)-進(jìn)口段 , m(-底層透水層深度) =1.5（）+0.441=0.449-水平段 S=0 S=6.6m T= 19.4m L=20m （SD133-84 附3-4式） =0.793-內(nèi)部鉛直段 S=6.6m T= 19.4m （SD133-84 附3-3式） =0.358-內(nèi)部鉛直段 S=4.4m T= 17.2m =0.263-內(nèi)部水平段 S=4.4 S=0m T= 17.2m L=1.0m =-0.121 -內(nèi)部鉛直段 S=1.0m T= 18.2m =0.055-內(nèi)部水平段 S=1.0m

23、 S=1.0m T= 18.2m L=18m =0.912-內(nèi)部鉛直段 S=1.0m T= 18.2m =0.055-水平段 S=0m S=0m T= 17.2m L=1.0m =0.058-出口段 S=2.8m T= 20m=0.52+=3.463b水頭損失=1.4438 （SD133-84 附3-5式） =1.4438.449=0.648c繪制閘基滲透壓力分布圖如下:d進(jìn)出口段的修正阻力修正系數(shù) (SD133-84 附3-7式)式中：-地板埋深與板樁入土深度之和（m） 進(jìn)出口段地基透水層深度（m） -板樁另一側(cè)地基透水層深度（m）進(jìn)口段：=0.6m T=20m =19.40m 修正后進(jìn)口段

24、水頭損失值修正后進(jìn)口段水頭損失減少值 (SD133-84 附3-8式)因相鄰水平段水頭損失 (SD133-84 附3-10式)水力坡降呈急變形式的長度e進(jìn)出口段的修正進(jìn)口段：阻力系數(shù)=0.365（同設(shè)計(jì)水位）修正后進(jìn)口段水頭損失值修正后進(jìn)口段水頭損失減少值因相鄰水平段水頭損失水力坡降是急變形式的長度出口段： 修正后出口段水頭損失值修正后出口段水頭損失減少值4因相鄰水平段水頭損失 f.出逸坡降 （SD133-84 附表3.1）g.水平坡降2）當(dāng)在校核水位時(shí)，即 （同設(shè)計(jì)水位）水頭損失3）出口段修正阻力修正系數(shù) （同設(shè)計(jì)水位）修正后出口段水頭損失值 修正后出口段水頭損失減少值因相鄰水平段水頭損失4

25、）出逸坡降 5）水平坡降 （四）反濾層的構(gòu)造和布置根據(jù)閘址河床表層土質(zhì)為中卵砂層情況，護(hù)坦下面的反濾層結(jié)構(gòu)為三層，由下至上分別為粗砂厚20cm，粒徑1-2cm；礦石厚20cm，粒徑2-4cm；礫石厚30cm。簡圖如右：求校核流量時(shí)的上游水深（壅高）當(dāng)水閘通過校核流量時(shí)，閘門全開，屬無坎寬頂堰流，計(jì)算公式無坎寬頂堰流,側(cè)收縮系數(shù)為，因未知，不能確定，需假設(shè)一系列值計(jì)算查，代入求。若與相等，此值即為所求。計(jì)算成果列于下表11.10.9730.47927211.60.9310.7361551111.40.9470.6651365411.30.9560.6141244111.270.9580.6021

26、285011.280.9570.60812286由上表可見 =11.28因此 五、閘室設(shè)計(jì) （一）確定閘底板長度和門槽位置按底板與閘墩連接方式的不同，底板有整體式和分離式兩種；按底板結(jié)構(gòu)形式劃分，底板又有平底式、低堰式、折線式和反拱式之分。本例選擇應(yīng)用較廣的平底板。底板尺寸定為：長度20m，頂高程13.0m，厚度1.8m，齒墻深1.0m，上游齒墻底寬1.0m，下游齒墻底垂直水流方向長度太大，為對(duì)應(yīng)閘基不均勻沉陷，設(shè)沉陷縫如下圖。（二）閘墩1、閘墩頭部采用半圓形，尾部采用尖圓形，長度20m2、墩頂高程的計(jì)算浪高計(jì)算上游設(shè)計(jì)洪水位：上游校核洪水位：設(shè)計(jì)情況時(shí) 則解得 本水閘為大一級(jí)水利工程，查附表

27、4.1得 查附表4.2 校核情況時(shí) 得 墩頂高程設(shè)計(jì)：墩頂高度 10.65+0.525+1.5=12.68m校核：墩頂高度 11.24+0.523+1.0=12.76m取墩頂高程為 13.00+12.76=25.76m，擬定閘墩高程為26.0m3、閘墩厚度根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，閘門槽處最小厚度為0.5m，主門槽深0.3m，寬0.6m，檢修門槽深0.2m，寬0.3m，閘墩厚度分別為邊墩厚1.0m門槽布置檢修門槽布置于閘墩上下游，距墩頭1.0m,檢修門槽與主門槽間留2.0m間距，以方便檢修，閘墩采用C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)，閘墩構(gòu)造見圖紙。 4、胸墻(鋼筋砼) 胸墻布置于閘門上游，本水閘設(shè)計(jì)過流能力以堰流為準(zhǔn)，孔

28、流與堰流分界點(diǎn)： 胸墻底高程為20.0m。 胸墻結(jié)構(gòu)采用梁式結(jié)構(gòu)，厚為12cm,頂梁高為跨度的即83cm66cm.取75cm,頂梁高為跨度的即1.11m1.66m.1.5m，寬取1.0m，胸墻迎水面底緣為圓弧形，胸墻與閘墩連接采用鉸支式。如下圖5、閘門啟閉機(jī)選擇本設(shè)計(jì)閘門采用直升式平面鋼閘門閘門尺寸閘門高選：（20-13）+0.57.5m閘門寬:10+0.22=10.4m啟閉機(jī)采用與閘門相配套6、工作橋結(jié)構(gòu)形式為砼梁式結(jié)構(gòu)寬度4m高程： 工作橋底板高度27.51+1.0=16m 高程為13+16=29m7、交通橋交通橋按汽-20設(shè)計(jì)，掛100校核。雙車道橋面寬7.0m,兩側(cè)人行道21.0m,總

29、寬9.0m，采用T型結(jié)構(gòu)，梁高1.0m,梁腹寬0.2m,翼寬1.8米，由五組梁組成，梁底高程取決于兩側(cè)防洪堤,高程定為24.8m。8、上下游連接布置上下游翼墻采用原弧形翼墻,圓弧半徑為20m,中心角90度,上游翼墻自閘門室向上游布置,下游翼墻采用直線與圓弧組合成自閘室下游延伸到護(hù)坦末端。平均擴(kuò)散角。每側(cè)采用10度以免墻前出現(xiàn)回流旋渦等不利流態(tài)。上游墻頂高程取24.5m；下游墻頂高程為23.8m岸墻采用輕型岸墻與河岸連接,上下游的長度與閘墩相同,與邊墩之間以沉陷縫相隔開。六、閘室的穩(wěn)定計(jì)算土基上閘室的穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)滿足下列要求:各種計(jì)算情況下要求閘室基底壓力小于地基容許壓力.基底壓力的最大值與最小值

30、之比小于規(guī)定的容許值.抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于容許值.本設(shè)計(jì)水閘為三等工程，主要建筑物以級(jí)建筑物設(shè)計(jì)河床土質(zhì)貫入基數(shù)=2015可以不進(jìn)行沉陷設(shè)計(jì)由50/33-84知三級(jí)水閘荷載基本組合情況下 附表5.1知 地基土質(zhì)在中等堅(jiān)強(qiáng)基本荷載組合下,不均勻系數(shù)容許值 =2.0附表6.3知 標(biāo)準(zhǔn)貫入基數(shù)=20時(shí),砂性土基底容許壓力R=24T/m2=235kp附表5-2知=0.45對(duì)本設(shè)計(jì)水閘的完建期、設(shè)計(jì)水位、校核水位三種狀態(tài)下的閘室穩(wěn)定分別進(jìn)行計(jì)算約定: 砼容重25KN/m3 ，=10。 取本設(shè)計(jì)分縫底板一塊進(jìn)行計(jì)算,分縫間長22.8m,水閘受力情況如下圖示:（一）荷載計(jì)算1、閘室及上部結(jié)構(gòu)自重計(jì)算閘底板自

31、重G1KN啟閉機(jī)重G2根據(jù)啟閉機(jī)的迭理.每臺(tái)啟閉機(jī)重20KN.故KN工作橋、排架重工作橋、排架尺寸如右圖:工作橋斷面尺寸為40.4m =(40.52+30.5+30.3)0.4325+0.44822.825 =1104KN胸墻重=(0.126+0.7550.5+1.51.0)2025 =1297.5KN閘墩重:閘墩考慮一個(gè)不分縫中墩及兩個(gè)半個(gè)的縫中墩=(8.5*13+11.5*11.8)*2.8*25-3*0.3*13+0.6*0.3*13+0.3*0.3*11.8)*4*25-(0.8*1.6-*0.82)*13*25-0.6*1.2-*0.62) *13*25-(1.2*0.3*1/3*2

32、-0.6*1*1/3*2)825*11.8=16448.25KN閘門重:閘門取定型閘門兩扇,單扇重282KN,則=2282=564KN通橋重=10.3*1.8+0.2*0.7*5+9*0.2+0.3*22.8*25=3049.5KN綜上所述,閘室自重G為: KN（二）設(shè)計(jì)情況下水力的計(jì)算:設(shè)計(jì)情況=19.5m,=14.5m1、上游水重=6.53.42010=4420KN2、下游水重=1.5162010=4800KN3、浮托力: 浮托力包括閘墩及底版所受浮力KNKN KN4、滲透壓力:底版以下滲透壓力分布如下圖示 5、側(cè)向水壓力(如右圖) =1/26.5106.522.8=4816.5KN =1

33、/2(6.5+22.73)2.822.8=2800.34 KN =1/24.3104.322.8=2107.86 KN（三）校核情況水力的計(jì)算1、上游水重 KN2、下游水重W2 KN3、浮托力 KN KN KN4、滲透壓力（如下圖） =7677.44 KN5、側(cè)向水壓力 KN KN KN（四）閘市基底壓力的計(jì)算用公式 (SD133-84式6.2.2)式作用在閘室上的全部豎向荷載在完建期,設(shè)計(jì)情況校核情況完建期: =44773.25Kn設(shè)計(jì)情況: =44773.25+4420+4800-1041.22-6975.43=36604.6 KN校核情況: =44773.25+4760+4800-104

34、67.47-7677.44=36188.34 KNA基礎(chǔ)底面面積: A=22.8*10=456m2W閘室基礎(chǔ)底面對(duì)于該底面垂直水流方向形心軸的截面矩 M作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對(duì)于基礎(chǔ)底面垂直于水流方向的形心軸的力矩. m= KN.M設(shè)胸墻形心距胸墻迎水面邊緣X=10.5*0.75*0.495+1.5*1*0.87+6*0.12*0.067*22.8*25/1291.5=0.59 m=10-1.88-0.59=7.53 m= KN.M= KN.M=5646.3=3553.2 KN.M= KN.M完建期 =16044.43 KN.M設(shè)計(jì)水位組合M的計(jì)算=3.552.8108.25-0.63.32.86.210 =3698.77 KN.M=設(shè)滲透壓力形心距底板上游側(cè)為=2.27310.5+0.8761810+1/2181.324(18/3+1)+0.554119.5+0.1661/2（19+1/3）/30594=8.32 M所以L=10-8.32=1.68m=6915.431.68=11718.72KN.M從側(cè)向水壓力= =6.51/3+1.8=3.97m =(2