水閘課程設計

1、目錄水閘課程設計任務書. .一工程任務. .二基本資料. .三設計內(nèi)容. .四設計成果. .五時間安排. .水閘課程設計計算書. .第一章閘室布置 . .一閘型選擇及水閘級別. .二閘室基本尺寸的確定. .三泄流能力校核. .第二章消能與防沖設計. .一 . 消能計算的控制情況. .二 . 消力池長度的計算. .三 . 護坦構(gòu)造 . .四 . 海漫的長度和型式. .五防沖槽設計. .第三章防滲設計 . .一選擇地下輪廓線. .二 . 滲透壓力計算. .第四章閘室抗滑穩(wěn)定計算. .錯誤 ! 未定義書簽。錯誤 ! 未定義書簽。錯誤 ! 未定義書簽。錯誤 ! 未定義書簽。錯誤 ! 未定義書簽。錯誤

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3、設計任務書一工程任務本樞紐位于某河下游，主要任務是雍高河道水位，以滿足河道兩岸引水灌溉要求，并適當照顧到工業(yè)給水、陸路交通等。樞紐由泄洪閘、灌區(qū)進水閘等組成。樞紐建成后可灌溉農(nóng)田完畝。要求閘頂公路凈寬。二基本資料120 米，邊坡 1：。泄洪閘設計過閘流量為100 m3/s ，相. 上下游河道底寬應上游水位米，下游水位米。校核流量為130 m3/s ，相應上游水位為米。2. 河道上游正常蓄水位為米，最高蓄水位為米，下游水位為米。泄洪閘下游河道水位流量關系如表1：水位（ m）流量（ m3/s） 1020 30 40507080水位（ m）流量（ m3/s）901001101201303. 泄洪閘上

4、下游地高程米，閘底板高程與河底齊平。4. 閘址處地形平緩，堤頂高程米左右。5. 閘址持力層中細砂加粉土，地基承載能力為280KN / m. 混凝土與地基間摩檫系數(shù)f= ， C=0。6. 閘址附近多年平均最大風速為 12m/s，沿水面從水閘上游面到對岸的最大垂直距離為 2Km。7. 回填土料閘底板下砂墊層C=0,= 30 0干 =15KN/m 3 . 兩岸翼墻后回填土C=0，= 26 0，干 =15KN/m 3 ， 濕 =18KN/m 3 ， 飽 =19KN/m 3 。8. 閘頂公路橋汽車荷載 10 級，行車路面凈寬米，兩側(cè)各加米寬人行道。9. 工作閘門可用鋼或鋼筋混凝土平面閘門，檢修門可選用疊

5、梁門。啟閉機用螺桿或卷揚機式固定啟閉機。三設計內(nèi)容1. 水閘型式選擇。2. 確定閘孔尺寸，校核過流能力。3. 效能防沖設計。4. 地下輪廓線設計及防滲排水布置。5. 閘室穩(wěn)定校核及基地壓力驗算（完建機蓄水期）。6 兩岸鏈接建筑物布置。四設計成果1. 圖紙： 1 號圖幅一張。內(nèi)容包括：泄洪閘半平面圖、縱剖面圖、上游立視圖、閘室橫剖面圖，其他個主要斷面的剖視圖、細部結(jié)構(gòu)圖及止水等。2. 設計說明書及設計計算書的編寫。五時間安排本次課程設計時間為一周。水閘課程設計計算書第一章閘室布置一閘型選擇及水閘級別根據(jù)一系列的數(shù)據(jù)可以確定該閘為開敞式無胸墻、整體式平底板。查表得：該水閘的工程等別為等，建筑物等級

6、為3 級。二閘室基本尺寸的確定1. 閘底板高程泄洪閘上下游地高程米，閘底板高程與河底齊平。所以，閘底板高程也為米。2. 閘底板順水流方向長在砂性土及砂壤土地基上，底板長度為（）H。所以，底板長度為（）（）= 14m，故，閘底板尺寸可取12m。3 閘底板厚度可取閘孔凈寬的1/7 1/5 ，一般為，最薄不小于。初步擬定底板厚。4. 閘墩基本尺寸及樣式（ 1）、閘墩頂部高程波浪計算高度的確定：因為， gD9.8 2000136.1 此值在 20 250 范圍內(nèi)， 為累計頻vo212 211ghgD3率 5%的波高h5%0.0076v012h，然，所以，用公式v02即可求出v02后再乘以即為波浪的計算

7、高度。帶入數(shù)據(jù)得h=，波浪的計算高度 =。當為擋水時：正常蓄水位 +波浪計算高度 +安全超高 =5+=；最高檔水位 +波浪計算高度 +安全超高 =6+=；當為泄水時：設計洪水位 +安全超高 =+=；校核洪水位 +安全超高 =+=；最后考慮到交通橋的布置和兩岸邊坡的影響最終確定閘墩頂部高程為。（ 2）、墩頭型式中墩的墩頭部及尾部均采用半圓型。邊墩采用矩形墩。（ 3）、閘墩厚度及門槽尺寸一般混凝土閘墩厚，最小厚度不小于。工作門槽一般不小于，寬，最優(yōu)寬深比一般為。檢修門槽深一般為。檢修門槽與工作門槽之間應留凈距，以便安裝和檢修。工作門門槽深度取，寬度?。粰z修門門槽深度取，寬度??；中墩厚度?。贿叾蘸穸?/p>

8、??；檢修門槽與工作門槽之間的凈距取。（ 4）、閘門高度閘門高度 =最高水深 +安全超高 =+=;近似的取6m ，最終確定閘門頂部高程為7m。（ 5）、工作橋高程及尺寸采用固定式啟閉機械，橋高約為門高的2 倍加上的額外高度。工作橋的寬度為啟閉機外輪廓尺寸每側(cè)不小于，一般約為35m。所以，工作橋高程=1+6 2+2=15m；寬度取。（ 6）、交通橋高程及尺寸行車路面凈寬米，兩側(cè)各加米寬人行道。高程與堤頂高程齊平取；交通橋?qū)?m。閘室剖面圖如下圖所示：三泄流能力校核1. 估算閘孔總凈寬水閘過流時為寬頂堰式， 首先應判別其流態(tài)是屬于淹沒出流或者是自由出流。判別方法是：當 hs0.8 時，為淹沒出流；H

9、 0當 hs0.8 時，為自由出流；H 0公式為BQhs / H 0 0.9 ）是，也可按，當處于高淹沒度（02gH03/2公式 BQ計算。00 hs2g ( H 0 hs )首先，計算行進流速：河道里過水斷面面積A=(20+2m行進流速v0Q設1000.71m / sA141計入行進水頭的堰上水深H 0v025.10.712H25.13m2g9.8判斷流態(tài)： hs / H 05 / 5.130.97 ，查表得00.979且此流態(tài)屬于高淹沒故采用第二個公式Q10012.8mB0hs)0.979 52 9.80hs 2g(H 05.13 5則取三孔，每孔閘寬，調(diào)整后B04.3312.9m其次是過

10、流能力的校核在設計水位下：Q0.979 5 12.929.85.135100.8m3 / s符合要求。Q校130在校核水位下： v00.92 m / sA141H 0 Hv020.92 25.355.39m2g2 9.8hs / H 05.25 / 5.390.97 查表得 0 0.979所以在上述條件下Q0.9795 12.92 9.8 5.395.25104.6m3 / s130.經(jīng)過調(diào)節(jié)試算閘孔凈寬為15m時，Q0.9795.251529.85.395.25127.7m3 / s在 5%的范圍內(nèi)，符合要求。最終確定閘孔為三孔，每孔凈寬5m。2. 閘室總寬度 =15+2=18m。第二章消能

11、與防沖設計一 . 消能計算的控制情況根據(jù)本閘規(guī)劃要求，雖然過閘設計流量和校核流量很大，但此時全部閘門均開啟，上下游水位差很小，且下游水深較大，故將產(chǎn)生淹沒式水躍，不是消能計算的控制情況。而當上游為河道正常蓄水位時，部分閘門局部開啟，此時流量雖小，但下游水位較低，因此會出現(xiàn)消能計算的控制情況。為此，應先擬定閘門開啟孔數(shù)及閘門局部開啟時的流量Q，然后由水利計算的躍后水深 hc. 與下游實際水深ht 比較，判別水躍形式， 選取最不利的情況作為消能計算的控制情況。1. 閘門局部開啟時，開啟度e 與泄量 Q的關系可由自由出流公式計算：Q,enb 2g H 0, e在計算單孔閘門開啟時，開啟度 e 與泄量

12、 Qde關系。為安全起見最大開度計算到，計算可列入下表：開啟計 算開 啟Ho- 泄 量 Q孔數(shù)e/H e選 用n度（m）e （m3/s）流量1141281402. 控制消能計算條件根據(jù)單孔閘門局部開啟，泄量分別為Q1 、 Q2 、 Q3 時，計算躍后水深，與其相應的下游水深進行比較，選取hc,ht 最大值的情況，作為效力吃的計算條件。在選用下游水深ht時，為安全起見，h t可選用上一次閘門開度時與下泄流量相應的下游水位。計算成果如圖所示開啟孔Qqhkhch水躍形ht hc-htc數(shù)式114遠驅(qū)式128遠驅(qū)式14083遠驅(qū)式3. 計算消力池深取 hc =， ht= ，時 hc -ht= 時最不利

13、。在建消力池前：dhc,hs,1.052.1 1.50.705m而建消力池后：H 0,H 0d5.130.705 5.835mq2hc2g2。帶入數(shù)據(jù)后 hc0.443經(jīng)過試算最終 hc 0.28 mH ohc5.835 hc20.25hc8gb1hc,131帶入數(shù)據(jù)得 hc,2.19m2ghcb2Zq211帶入數(shù)據(jù)得Z2g2hc,2hsd hsZ0.7051.50.111.06 mhc,2.19在時符合要求，而規(guī)范規(guī)定，消力池的最小深度為，故把消力池深度調(diào)整為。二 . 消力池長度的計算閘室與消力池之間用1： 3 的坡度鏈接，則Ls1.50.82.4m在流量為130 m3 / s 時，單寬流量

14、： q= Q1307.2m3 / ( ms.)B18q2hc2g2hc2.95hc。帶入數(shù)據(jù)后5.13經(jīng)過試算最終 hc 0.83 mH ohchc8g2b10.251帶入數(shù)據(jù)得 hc,3.1mhc,31b22ghcL j6.9 hc,hc =（） =則LsjLsL j =+=最終確定池長Lsj =15m。三 . 護坦構(gòu)造1護坦厚度由于消力池內(nèi)水流高度紊流轉(zhuǎn)臺，脈動壓力情況復雜，可按經(jīng)驗公式：t0.2 qH也可以參照規(guī)范設計，一般大、中型水閘為，長消力池也可以自上而下，采用不同的厚度，末端厚度為t/2 ，但不宜小于。在本次設計中，護坦厚度采用，且厚度均勻。2. 護坦的材料和細部構(gòu)造護坦地板采用

15、鋼筋混凝土，混凝土為C20，在護坦的中后部設置排水孔，孔徑 5cm，間距 2m，梅花形排列，在平行于水流方向設有沉降縫，縫的位置與閘墩對齊，護坦下面設有反濾層，卵石20cm，砂礫石15cm。細紗 15cm。四 . 海漫的長度和型式1. 海漫的長度海漫的長度可按經(jīng)驗公式：LK sqsH (K s 可取 11)在流量為130 m3 / s 時，（可參照上面的數(shù)據(jù)）LK sqsH117.20.116.6m為了方便施工L=17m。2. 海漫的型式采用漿砌石加干砌石海漫，前五米是水平段采用漿砌石，后半段是1： 24的斜坡采用干砌石， 厚度為 60cm。砌石下面有砂和碎石墊層，厚度各為10cm。五防沖槽設

16、計防沖槽斷面呈梯形，深度一般約為，梯形的坡度一般取1： 21： 4以內(nèi)，梯形的底部長度在2 6m左右。所以，防沖槽靠近上游坡度取1： 4，靠近下游的坡度取1：3，底 L 取4m，深度為2m。第三章防滲設計一選擇地下輪廓線1選擇地下輪廓線長度上游鋪蓋長度取12m，材料為混凝土，厚度為，鋪蓋段的具體形狀如圖所示：L實 =1+10+1+9+=此滲徑系數(shù)C=6，作用水頭H=，L=CH= 6=21m所以， L實 大于 L，閘基防滲長度滿足要求。二 . 滲透壓力計算由于水閘水頭較低，可利用直線比例法計算閘底板的滲透壓力。滲透壓力可按此公式計算：U=1H-h s（L1+L ）B采用0.25U= 12H-hs

17、（L 1+L ） B= 1/2 10 12 20=1050KN2第四章閘室抗滑穩(wěn)定計算一，荷載計算閘墩自重 =（ 2+2） 12 25=9750KN閘底自重 =（ 182+） 20 25=6375KN左邊水平水壓力=1/2 10 5 5 15=1875KN右邊水平水壓力=1/2 10 15=左邊垂直水壓力=15 5 10=2850KN右邊垂直水壓力=15 10=1665KN浮托力 =（25 12+） 20=6050KN土重 =2010（ 15-5 ） 20=500KN荷載計算表荷載類型代大小力臂力矩（）（KN）（m）號檢修橋重W1420 下2016(+)工作橋及小閘墩W260 下108(+)閘身自重W3540 下31620(-)公路橋閘門重W4180 下324(+)啟閉機重W590 下162(+)閘墩重W69750 下00閘底重W76375 下00揚壓力浮托力U16050 上00滲透壓力U21050 上22100（- ）上游水壓PI1875 右23750（- ）水平水壓力力下游水壓P2112. 左（+）力上游水壓Q12850 下11685（ +）垂直水壓力力下游水壓Q21665 下（- ）力土重土重M500 下00二抗滑穩(wěn)定計算取齒墻最下面的那個面抗滑破裂面，計算在最帶蓄水位時期閘室抗滑穩(wěn)定fG安全系數(shù)，計算公式為： K cH由上表得G