水閘課程設(shè)計(jì).(DOC)

1、水閘課程設(shè)計(jì).（DOC）水閘課程設(shè)計(jì)第一章總述第一節(jié)概述本工程是西通河灌區(qū)第一級(jí)抽水站的攔河閘，其主要任務(wù)是攔蓄西通河的河水，抬高水位滿足抽水灌溉的需要 ；洪水期能夠宣泄洪水，保證兩 岸農(nóng)田不被洪水淹沒(méi)。第二節(jié)基本資料（一）閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范.SD133-84（以下簡(jiǎn)稱SD133-84），該閘按IV級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。（二）水位流量資料運(yùn)用情況上游水位（米）下游流量（m3/s）正常蓄水198.000設(shè)計(jì)洪水198.3661.40校核洪水198.9079.70下游水位流量關(guān)系見(jiàn)表H 下(m)195.0196.0197.0197.5198.0198.1198.5198.600000505Q(m

2、 3/0.008.6327.9641.0755.4061.4073.9879.70水閘課程設(shè)計(jì).（DOC）S)（三）地形資料閘址附近，河道順直，河道橫部面接近梯形，底寬18米，邊坡1:1.5,河底高程195.00米，兩岸地面高程199.20米。（四）閘基土質(zhì)資料閘基河床地質(zhì)資料柱狀圖如圖所示L 1 丄J、/ 1 Q 1 Qrr r a e -r r i上屮 J fc il d i i !i b 10 J d h J J ri I- ti 1 ri i- b'l-l!-4*I 4-. S 1- - - -ih層序高程（M ）土質(zhì)摡況I195.00-191.8細(xì)砂ii191.8 183.3

3、2組砂iii183.32粘土閘址附近缺乏粘性土料，但有足夠數(shù)量的混凝土骨料和砂料。閘基細(xì)砂與墻后回填砂料土工試驗(yàn)資料如下表；天然容重飽和容重內(nèi)摩擦角 凝聚力 不均勻系數(shù) 相對(duì)密實(shí)度細(xì)砂0.4618.6420.6122012砂土料18.2020.21320150.62細(xì)砂允許承載力為150KN/m 2，其與混凝土底板之間的摩擦系數(shù)f=0.35。(五) 其他資料1. 閘上交通為單車道，按汽-10設(shè)計(jì)，帶-50校核。橋面凈寬4.0 m , 總寬為4.4 m。2. 閘門采用平面鋼閘門，有 3米，4米，5米三種規(guī)格閘門。3. 該地區(qū)地震設(shè)計(jì)烈度為 4度。4. 閘址附近河道有干砌石護(hù)坡。5. 多年平均最大

4、風(fēng)速12米/秒，吹程0.15公里。第三節(jié)工程綜合說(shuō)明書(shū)本工程為W級(jí)攔河閘。設(shè)計(jì)采用幵敞式水閘。水閘由上游連接段、閘室段、下游連接段三部分組成。閘室段位于上、下游連接段之間。是水閘工程的主體。其作用是控制水位、調(diào)節(jié)流量。包括閘門、閘墩、邊墩、底板、工作橋、檢修便橋、交 通橋、啟閉機(jī)等。上游連接段的作用是將上游來(lái)水平順地引進(jìn)閘室。包括兩岸的翼墻、水閘課程設(shè)計(jì) .（DOC）護(hù)坡、鋪蓋、護(hù)底和防沖槽。下游連接段的作用是引導(dǎo)過(guò)閘水流均勻擴(kuò)散。通過(guò)消能防沖設(shè)施。以 保證閘后水流不發(fā)生有害的沖刷。包括消力池、海漫、防沖槽以與兩岸的 翼墻和護(hù)坡。第二章 水力計(jì)算第一節(jié) 閘室的結(jié)構(gòu)型式與孔口尺寸確定（一）閘孔型

5、式的選擇該閘建在天然河道上，河道橫部面接近梯形，因此采用開(kāi)敞式閘室結(jié) 構(gòu)。該閘建在天然河道上，為了滿足泄洪、沖沙、排污的要求，宜采用結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，自由出流范圍較大的無(wú)坎寬頂堰，考慮到閘基持力層 是粘細(xì)砂，土質(zhì)一般，承載能力不好，并參考該地區(qū)已建工程的經(jīng)驗(yàn)，根 據(jù)一般情況下， 攔河閘的底板頂面可與河底齊平。 即閘底板頂面 （即堰頂） 與西通河河底齊平，所以高程為 195.00 m 。（二）閘孔尺寸的確定初擬孔口尺寸，該閘的尺寸必須滿足攔洪灌溉以與泄洪的要求。1.計(jì)算閘孔總凈寬 B0 在設(shè)計(jì)情況下： 、上游水 H=198.36-195=3.36 m 、下游水深 hs=198.15-195.

6、00=3.15 m 、下泄流量 Q=61.40 m3/s則上游行近流速：Vo=Q/A根據(jù)和斷面尺寸：A= ( b + mH ) H = ( 18+1.5 X3.36)X3.36 =77.4 m2其中b為河道寬：b=18 m m為邊坡比：m=1:1.5Vo=Q/A =61.40/77.41=0.793m/sH0 = H + aV2/2(取a= 1.0 )=3.36 + 0.793 2/ ( 2 X9.81 )=3.39 m則匹=3.15/3.39=0.929>0.8故屬于淹沒(méi)出流。H。校核情況：、上游水 H=198.9-195=3.9 m 、下游水深 hs=198.65-195=3.65m

7、 、下泄流量 Q=79.70 m3/s則上游行近流速：Vo二Q/A根據(jù)和斷面尺寸：A= ( b + mH ) H = ( 18+1.5 X 3.9 ) X3.9 =93.02m 2其中b為河道寬：b=18 m m 為邊坡比:m=1:1.5Vo二Q/A =79.7/93.02=0.86m/sHo=H + aV2/2g(取 a=1.0)=3.9 + 0.86 2/ ( 2 X9.81)=3.94 m則區(qū)=3.65/3.94=0.93>0.8 , 故屬于淹沒(méi)出流。 H 0(3)確定閘孔寬度由以上結(jié)果可得，則按水流成堰流時(shí)并且為淹沒(méi)出流，計(jì)算根據(jù)水工建筑物，由寬頂堰淹沒(méi)出流公式：Q = gmEB

8、0H根據(jù) 區(qū)，查SL-265-2001,附錄A.01，查得淹沒(méi)系數(shù) =0.74，對(duì)無(wú) H 0坎寬頂堰：m=0.385假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)=0.90在設(shè)計(jì)情況下:由公式所以，在設(shè)計(jì)情況下Q61.420.74 X 0.90 X 0.38 X 3.393/2/2 X 9.S1OT1E：寸加師=8.66 m在校核情況下:=9.0 m整理上述計(jì)算如下表計(jì)算上游下游流量行進(jìn)行進(jìn)淹沒(méi)流量側(cè)收B。情況水深水深Q流速水頭系數(shù)系數(shù)縮系HhsH06m數(shù)£設(shè)計(jì)3.363.1561.400.7933.390.740.3850.908.66情況下校核3.903.6579.700.863.940.740.3850.90

9、9.0情況下2閘孔孔數(shù)n與單孔凈寬bo單孔寬度bo根據(jù)水閘使用要求，閘門型式與啟閉機(jī)容量等因素，并參照閘門尺寸選定。由Boi> B02比較得，取凈寬較大的值，則取Bo =9.0 m以上為Bo的第一次近似值，據(jù)此可計(jì)算 的第二次近似值，按hsfH°=0.93，與閘墩邊形狀，查水力學(xué)，得=0.502 ，=0.70。側(cè)收縮系數(shù)按式計(jì)算為:)X0.502 X3.9/9=0.85凈寬B。的第二次計(jì)算近似值為Q79,7:0.7斗 xx x X943 X=9.5 m再將凈寬B。的第二次近似值代入式中，可得=0.86，再次試算后仍得=0.86，計(jì)算得出B°2=9.4 m,根據(jù)所給閘門

10、的型號(hào)尺寸，則選擇孔數(shù) n=3，每孔凈寬b0=3.2 m，則閘孔總凈寬B0=3.2 X3=9.6 m,3.閘孔泄流能力校核中墩采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001,取中墩厚d=1.5 m,墩首、墩尾均采用尖圓形。邊墩厚度為1.0 m，墩首、尾采用半圓形。根據(jù)擬定的閘孔尺寸凈寬 B0=9.6 m，用設(shè)計(jì)情況進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)堰流水閘課程設(shè)計(jì).（DOC）公式：Q - "''-0-1Q實(shí)0.86 0.74 0.385 .2 9.813/2 9.63=64.28 m /sQ丈-x 10()%則：°=| (64.28-61.40 ) /61.40| X10

11、0 % =4.7 %v5 %實(shí)際過(guò)流能力滿足泄水的設(shè)計(jì)要求由此得該閘的孔口尺寸確定為：選擇孔數(shù)n=3 ,每孔凈寬b0=3.2m，2個(gè)中墩各厚d=1.5 m，邊墩厚度為1.0 m，閘孔總凈寬B0=9.6 m ,閘室 總長(zhǎng)度 B=3 X3.2+2 X1.5=12.6 m。第二節(jié)消能防沖型式水閘閘門幵啟時(shí)，下泄水流具有較高能量，為防止高速水流與波狀水 躍的沖擊等不利作用，閘下應(yīng)采取防沖措施。（一）消能型式水閘上、下游水頭一般較低，下游一般為土基，宜采用底流式消能。 因此，消能設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定下游消力池深度與長(zhǎng)度，護(hù)坦型式與構(gòu) 造、海漫長(zhǎng)度與構(gòu)造一集防沖槽等。（二）消力池設(shè)計(jì)1 .消力池設(shè)計(jì)依據(jù)當(dāng)

12、過(guò)閘流量不變，上游水位較高時(shí)往往是消力池設(shè)計(jì)的依據(jù)，而實(shí)際 運(yùn)行中，流量卻是變化的。因而，消能設(shè)計(jì)依據(jù)應(yīng)是上游為較高水位、下 游為較低水位時(shí)，通過(guò)某一流量，下泄水流能量E= Yq H最大時(shí)，相應(yīng)的 數(shù)據(jù)即為消力池設(shè)計(jì)依據(jù)。為了降低工程造價(jià)、確保水閘安全運(yùn)行，可以 規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè)中孔幵啟。分別幵啟不同高度進(jìn)行計(jì)算，找 出消力池池深和池長(zhǎng)的控制條件。閘門的幵度擬分三級(jí)幵啟。第一級(jí)泄流 量8.63 m3/ s;待下游水位穩(wěn)定后，幵度增大至設(shè)計(jì)流量61.4 m3/ s ;最后待下游水位穩(wěn)定后，再增大幵度至最大下泄流量79.7 m3/s。消力池尺寸計(jì)算表開(kāi) 啟 高 度e垂直收縮系數(shù)泄流量Q單

13、寬流量q收縮 水 深 札躍后 水 深 hc下游水深 m流態(tài)hc1nhc1池深d消 力 池 長(zhǎng) 度Lsj水躍 長(zhǎng)Lj遠(yuǎn)離0.10.618.190.60.10.81.0式0.01.10.7.7.725080水73553躍2.40.6698.57.83.80.63.1淹2662075沒(méi)式水躍3.910.97347.613.783.620.853.65淹沒(méi)式水躍其中按以下公式計(jì)算垂直收縮系數(shù) 與閘孔相對(duì)幵度e/H有關(guān)，查水力學(xué)表9-8 可得。泄流量：Q= eBo 2gH流量系數(shù)：ohchs消力池深度:d收縮水深：忙hci消能計(jì)算公式：T。h出池落差:消力池長(zhǎng)：Lsjhc=LsLj8q2gh；0.25b

14、ib2其中消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接水躍長(zhǎng)度：Lj 6.9 h； hch's是出池河床水深T。是從消力池底板頂面算起的總勢(shì)能為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0。8為水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)取0.75。水躍淹沒(méi)系數(shù)0=1.05。流速系數(shù)0.95 o2 .消力池深度d與消力池長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)論：通過(guò)計(jì)算上述計(jì)算可知，當(dāng)閘孔幵度為0.17 m時(shí)滿足控制條件， 其余兩組都不滿足條件，根據(jù)下列計(jì)算：以下泄流量Q=8.63 m3/s作為確定消力長(zhǎng)度的計(jì)算依據(jù)。(1)消力池力池深依據(jù)SL265-2001,附表B1.1,則計(jì)算出消力池的相關(guān)參數(shù):=0.72 10.72 1= 2 2 22 9.81 112 9.8

15、1 0.91=-0.006 m其中Z為出池落差、hs為出池河床水深、為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0 o貝 yd°h； hsZ=1.05 X0.921-1+0.006=-0.0385 m則計(jì)算出消力池池深 d=-0.0385 m，但為了穩(wěn)定泄流時(shí)的水流，根 據(jù)規(guī)范取池深d=0.5 m。(2)消力池長(zhǎng)度計(jì)算:由前面的計(jì)算，以下泄流量8.63 m3 /s作為確定消力池長(zhǎng)度計(jì)算的依據(jù)。略去行進(jìn)流速vo，貝y：T0 H d =3.9+0.5=4.4 m根據(jù)公式其中：二=0.07 m0.25 bi b2007 1 8。682 3 12、9.81 0.073= 1.13 m水躍長(zhǎng)度：Lj 6.9 hc

16、 hc=6.9(1.13-0.07)=7.3 m消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接，Ls= dp =0.5 X4=2 m，貝U消力池長(zhǎng)度:Lsj = LsLj =2+0.75 X7.3=7.5 m所以取消力池長(zhǎng)度為7.5 m。3 .消力池底板厚度t(1 )消力池底板厚度，為減少作用于底板揚(yáng)壓力，消力池底板可以做成 透水的，始端厚度可按抗沖和抗浮要求確定?？箾_t ki q . H抗浮其中k1為消力池底板計(jì)算系數(shù)取0.18，q為消力池進(jìn)口處的單寬流量，H為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。此結(jié)構(gòu)按抗沖條件計(jì)算得:t k1 . q H消力池底板厚度計(jì)算表流量(m3/ s)上游水深(m)下游水 深hs(

17、m)3q ( m /s m)H(m)t(m)8.633.901.000.682.900.1927.963.902.002.221.900.3141.073.902.503.261.400.3555.403.903.004.400.900.3761.403.903.154.870.750.3773.983.903.505.870.400.3579.703.903.656.320.250.32計(jì)算取最大值t=0.370.5，故取消力池池底厚度取t=0.5 m。(2)消力池構(gòu)造消力池一般可用漿砌石或混凝土建成，下設(shè)0.3 m的卵石墊層，透水底板設(shè)排水孔，孔徑0.2 m，孔距2m，梅花狀布置，底部設(shè)反

18、濾層。為使出 閘水流在池中產(chǎn)生水躍，在消力池與閘底板連接處留一寬為1.5 m的平臺(tái),為了增強(qiáng)護(hù)坦班的抗滑穩(wěn)定性在消力池的末端設(shè)置齒墻，墻深1m,寬為0.6 m(三)防沖加固措施1. 海漫水流經(jīng)過(guò)消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動(dòng)能，后仍需設(shè)置海漫等防沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，并將流速分布逐漸調(diào)整到 接近天然河道的水流形態(tài)。(1 )海漫的長(zhǎng)度計(jì)算由式：Lp Ks qs HKs為海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為河床為細(xì)砂取 Ks = 14.0 ,qs為 消力池出口處的單寬流量。海漫長(zhǎng)度計(jì)算表流量(m3/ s)上游水深(m)下游水 深hs(m)qs(m3/s m )H (m)

19、K'qJ HLp(m)8.633.901.000.482.900.9012.6627.963.902.001.551.901.4620.4641.073.902.502.281.401.6422.9955.403.903.003.080.901.7122.9361.403.903.153.410.751.7224.0673.983.903.504.110.401.6122.5779.703.903.654.430.251.4920.84計(jì)算取表中最大值Lp=24 m，河床寬度為18 m(2)海漫構(gòu)造。海漫使用厚度 45cm的塊石材料，海漫起始段做10m 長(zhǎng) 的水平段漿砌塊石，其頂面高程

20、與護(hù)坦齊平。水平段后做成1: 10的斜坡干砌塊石，以使河流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。漿砌 塊石海漫上設(shè)排水孔，干砌塊石上設(shè)漿砌塊石格埂。海漫底部鋪設(shè)20cm厚的砂粒墊層。2 .防沖槽海漫與下游渠道相交處，應(yīng)設(shè)防沖槽，以保護(hù)海漫免受沖刷。按下列公式：流量Q單寬流qm海漫末端水深hmV。dm設(shè)計(jì)洪水61.403.413.150.801.54校核洪水79.704.433.650.802.44根據(jù)計(jì)算防沖槽的深度太大，如按計(jì)算深度作為防沖槽深度、很不經(jīng)濟(jì)、施工也困難。故取防沖槽深度為2.0 m，槽頂高程與海漫末端齊平，底寬取水閘課程設(shè)計(jì) .（DOC）5m 。上游邊坡系數(shù)為 2 ，下游邊

21、坡系數(shù)為 3。第三章 水閘防滲與排水設(shè)計(jì)第一節(jié) 防滲設(shè)施與閘底輪廓布置水閘的地下輪廓是指水閘底板與地基的接觸部分，由不透水和透水部 分組成，對(duì)于砂土層地基通常采用直板樁和鋪蓋增加防滲長(zhǎng)度，地下輪廓 的設(shè)計(jì)主要包括底板，防滲鋪蓋，板樁等的設(shè)計(jì)。1. 底板底板既是閘室的基礎(chǔ)，又兼有防滲、防沖刷的作用。它既要滿足上部 結(jié)構(gòu)布置的要求，又要滿足穩(wěn)定與本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求。（ 1）底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度L：有經(jīng)驗(yàn)公式：L=3.5H=3.5 X（198.90-195.00）=13.6m為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求， L 必須大于交通橋?qū)挕⒐ぷ鳂?、工作便橋與其之間間隔的總和，即取 L=14.0 m。（ 2）底板

22、厚度 d:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，底板厚度為（1/51/7 ）單孔凈跨，一般為1.02.0 m由此初擬底板厚度 d=1.0 m（ 3 ）底板構(gòu)造：C20 混凝土，上下游兩端各設(shè) 1.0mv”型銅片止水，由于地基為砂性土底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用深的齒墻嵌入地基，底板分縫設(shè)以“ 的細(xì)砂地基，抵抗?jié)B流變形的能力較差，滲流系數(shù)也較大，由此得在底板兩端分別設(shè)置不同深度的板樁，由于一般為水頭的(0.61.0 )倍，由水頭大小可知，上游端設(shè)板樁深為3.0 m，下游端不設(shè)板樁。2. 鋪蓋鋪蓋用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C20，其長(zhǎng)度為上下游最大水位差的(35 )倍，則取鋪蓋 L=12.0 m，鋪蓋厚度為 0.5 m。鋪蓋兩端

23、各設(shè)設(shè)0.5 m深的小齒墻，其頭部不再設(shè)防沖槽，為了防止上游河床的沖刷，鋪蓋上游設(shè)塊石護(hù)底，厚為0.3 m，其下設(shè)0.2 m厚的砂石墊層。順?biāo)鞣较蛟O(shè) 置永縫，縫距為 8m。3. 板樁(1) 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn):用鋼筋混凝土板樁，板樁長(zhǎng)度3m，厚度0.2 m，寬度0.4 m。(2) 板樁的構(gòu)造： 采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制， 樁的兩側(cè)做成舌槽形， 以便相互貼緊， 板樁與閘室的連接形式是把板樁頂嵌入底板面特留的的凹槽內(nèi)，樁頂填塞 可塑性較大的不透水材料4. 其它防滲設(shè)施 側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩，則上游翼墻為曲線形式，從邊墩開(kāi)始向 上游延伸至鋪蓋頭部， 以半徑為 7.0米的圓弧插入岸坡。 閘底板的上、 下游 端

24、均設(shè)置齒墻，用來(lái)增強(qiáng)閘室的抗滑穩(wěn)定，并延長(zhǎng)滲徑，齒墻深 1m。 綜上所述閘基防滲的計(jì)算必須的防滲長(zhǎng)度滿足 :L=C H為上下游最大水位差，則AH=3.9 m,C為允許滲徑系數(shù)值，由于為 砂性土則取C=9.0。得最小允許防滲長(zhǎng)度 L=C - H=3.9 X9.0=35.1 m。則 地下輪廓布置見(jiàn)下圖。實(shí)際閘基防滲長(zhǎng)度L:L=0.5+0.5+0.7+11+0.7+0.5+3+1+1.4+10+1.4+1+1.5=36.0m則L=36.0 m > L=35.1 m閘基防滲長(zhǎng)度滿足要求第二節(jié)防滲和排水設(shè)計(jì)與滲透壓力計(jì)算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算為了便于計(jì)算，將復(fù)雜的地下輪廓進(jìn)行簡(jiǎn)化。由于鋪蓋

25、頭部與底板上下游兩端的齒墻均較淺，可以將它們簡(jiǎn)化成短板的形式如下圖：1.確定地基的有效深度根據(jù)鉆探資料，閘基透水層深度很大。故在滲流計(jì)算中必須取一有效 深度代替實(shí)際深度。由地下輪廓線簡(jiǎn)化圖知：地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度Lo=l2+14=26m;地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度S=195.00-190.00=5m。Lo/S=26/5=5.2 > 5時(shí)，故地基的有效深度 T°=0.5 Lo=13m。而地基的實(shí) 際計(jì)算深度T =195.0-183.32=11.68m, 則T v ,故地基的實(shí)際計(jì)算深度 Te = T =11.68m 。2 .滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計(jì)算過(guò)地下輪廓的角點(diǎn)、尖點(diǎn)，將滲

26、流區(qū)域分成八個(gè)典型段。如上圖，1、8段為進(jìn)出口段，2、4、5、7則為內(nèi)部垂直段，3、6、二段為內(nèi)部水平 段。(1 )設(shè)計(jì)洪水位情況各流段阻力系數(shù)為編號(hào)名稱計(jì)算公式ST Lihihi'進(jìn)0.470.430.291.011.68834出口0.510.460.39段1.510.987870.040.040.080.511.18512內(nèi)0.450.41部垂2, Sln cot 1 4T4.511.18740.370.34直4.010.68段930.090.080.151.010.68125S=0.5T =11.10.760.680.78內(nèi)S2=4.8086部水5L=12平S=4.0T =10.

27、60.980.89段S2=1.8300L=14.0M=198.36-195.00=3.36m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過(guò)各流段的單寬滲流流量均應(yīng)相等。 各流段的水頭損失的計(jì)算，則得m=0.433mh> =0.041mh3 =0.688mh4 =0.414mh5=0.343m館=0.890h7 =0.082mhs =0.468m 進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)為久=1.21 r S 12|) +2 I亍 + 0如|faiT'=11.18m T =11.68m S'=1m則得：I =0.68 v =1.0故需要修正進(jìn)水口段水頭損失的修正為：h1= Xhi=0.68 X0

28、.433=0.294m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：Ah= hi hi =0.434-0.294=0.140m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段h2 + h3=0.73>0.140所以h2=0.0412=0.082mh3 =0.688+(0.139-0.041 ) =0.786m.同樣對(duì)出口段修正如下1P2 = 121 - 一-一 一 (TV S12 (司 + 2 吟+ U(mT =10.68m T =11.68mS =2m則得：=0.849 v =1.0故亦需要修正出口段的水頭損失修正為入=Xh 8=0.397m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：h=館-2=0.467-0.397=0.070m將該修正量轉(zhuǎn)移給

29、相鄰各段，則h； =0.085+0.070=0.155 計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段幵始，逐次向下游 從作用水頭值H中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的 滲壓水頭值：已=3.36mH2 = Hi- hi=3.066mH 3 = H2 - h? =2.984mH4 = H3- h3=2.198mH 5 = H 4 - h<i =1.784mH6= H5- h5=1.441mH7= H 6- hs =0.551mH8 = H7- h7 =0.396mH9 = H8- h8=0 作出滲透壓力分布圖：根據(jù)以上算得滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段 水頭損失呈線形變化，則作出設(shè)計(jì)

30、洪水位是滲透壓力分布圖H = . ijr1 r Ha=二 I H =,!_ IH = ?._ til-l.= . . I-設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲透壓力分布圖單位寬度底板所受滲透壓力：R=0.5 X(h6+ H7 ) X14 X1=0.5 X(1.441+0.551 ) X 14 X1=136.91 kN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：F2=0.5 X(H3+ H4) X12 X1=0.5 X(2.984+2.198 ) X 12 X1=304.49 kN2 .校核洪水位情況各流段阻力系數(shù)為編號(hào)名稱計(jì)算公式ST Lihihi'進(jìn)0.470.500.341.011.68821出口1.510.980.51

31、0.540.46段7310.040.040.090.511.18574內(nèi)0.450.48部垂2ln cot 1 §4T4.511.18700.370.39直4.010.6898段0.090.090.171.010.68168S=0.5T =11.10.760.790.91內(nèi)部S2=4.80935L=12水平S=4.0T =10.60.981.03段S2 =1.8330L=14.0M=198.90-195.00=3.90m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過(guò)各流段的單寬滲流流量均應(yīng)相等各流段的水頭損失的計(jì)算，則得水閘課程設(shè)計(jì).(DOC)h1=0.502mh2=0.047mh3=0.799mh4=

32、0.480mh5=0.398mh5 =1.033hy =0.096mh8=0.343m進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)卩1為Bi = 1.1 -1r 汗¥s1 7 T +2 1 亍一 (冋T =11.18m T=11.68m S =1m則得：I =0.68 v =1.0故需要修正進(jìn)水口段水頭損失的修正為：Xhi=0.68 X0.502=0.341m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：Ah= h1 h1 =0.502-0.341=0.161m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段h2 + 他=0.846>0.047所以h2=0.047 2=0.094mh3 =0.799+( 0.161-0.047

33、)=0.913m.同樣對(duì)出口段修正如下1P2=1J112T' = 10.68mT =11.68mS'=2m則得：=0.849 v =1.0故亦需要修正出口段的水頭損失修正為吐二 Xh 8=0.461m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：h= h$- bfe=0.543-0.461=0.082m將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則h； =0.096+0.082=0.178 計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段幵始，逐次向下游 從作用水頭值H中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的 滲壓水頭值：已=3.9mH2 = Hi- hi =3.559mH3 = H2- h2=3.465mH4

34、= H3- hj=2.552mH 5 = H 4 - h4 =2.072mH 6 = H 5 - hs =1.674mH 7 = H 6-=0.641mH8 = H7- h7 =0.461mH9 = H8- h8=0.000 根據(jù)以上計(jì)算作出校核洪水位是滲透壓力分布圖，如圖校核洪水位時(shí)滲透壓力分布圖單位寬度底板所受滲透壓力：R=0.5 X( H6+ H 7) X14 X1= 158.97 kN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：F2=0.5 X( H3+ H 4)X12 X1=353.87 kN3.抗?jié)B穩(wěn)定驗(yàn)算閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降:(1 )閘底板水平段的平均滲透坡降Jx為：設(shè)

35、計(jì)情況Jx 308900.0636 Jx 0.07 0.10Lx 14校核情況Jx 曲 1003 0.072 Jx0.07 0.10Lx14(2 )滲流出口處的平均逸出坡降為設(shè)計(jì)情況0.265Jo0.3 0.35h80.3970 s 1.5校核情況h80.461s'1.50.3070.3 0.35，所以閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求第三節(jié)排水設(shè)施與細(xì)部構(gòu)造為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反濾層一般是2-3層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層 次的粒徑則按滲流方向逐層增大。反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足被保護(hù)土壤的顆粒不 得穿過(guò)反濾層，各

36、層次的粒不得發(fā)生移動(dòng)，相鄰兩層間，較小一層的顆粒 不得穿過(guò)較粗一層的空隙，反濾層不能被阻塞。應(yīng)具有足夠的透水性，以 保證排水暢通。同時(shí)還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時(shí)間 的推移和環(huán)境的改變而變差。本次設(shè)計(jì)中的反濾層有碎石、中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm厚的碎第四章閘室布置第一節(jié)閘底板、閘墩(1) 閘底板采用整體式平底板。詳細(xì)敘述見(jiàn)第三章第一節(jié)。底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度L=14m，底板厚度d=1.0m 。(2) 閘墩閘墩承受閘門傳來(lái)的水壓力，也是壩頂橋梁的支撐。閘墩順?biāo)较虻拈L(zhǎng)度取與底板相同，取14.0m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中墩厚均為1.5m。邊墩與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。

37、閘墩上 游部分的頂部高程在泄洪時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或校核洪水位加相應(yīng)的安全超高；擋水時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或校核洪水位加波浪計(jì)算高度加安全超高水位高程安全加高波浪計(jì)苗甘壬口 算咼程閘頂咼程閘墩高程擋水時(shí)設(shè)計(jì)洪水位198.360.30.2198.863.86校核洪水位198.900.20.2199.304.30泄水時(shí)設(shè)計(jì)洪水位198.360.50.2199.064.06校核洪水位198.900.40.2199.504.50由已知的多年平均最大風(fēng)速為12m/s，吹程為0.15公里，計(jì)算破浪高：根據(jù)官?gòu)d水庫(kù)公式：h,0.0166v/4D 130.0166 l/40.15130.2 m其安全超高查SL265-2001

38、，表得，泄水時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為0.5m。校核洪水位時(shí)為 0.4m ;擋水時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為0.3m。校核洪水位時(shí)為0.2m。依據(jù)表格得，閘墩高度為 4.5m。閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可。由于校核洪水位時(shí)下游最高水位=198.65m ，由此取閘墩下游部分的頂部高程為 =199.2m，閘墩上設(shè)兩道門槽(檢修門槽和工作門槽)，檢 修門槽在上游，槽深為0.2m，寬0.4m，工作槽槽深為0.40m ，寬0.5m。 兩者相距2.0m。具體位置見(jiàn)下圖。下游不設(shè)檢修門，閘墩下游頭部均為 流線形。199.40m，閘門高第二節(jié)閘門和啟閉機(jī)閘門采用露頂式平面鋼閘門，則閘門頂高程為4

39、.4m，門寬為 4.0m。查SL265-2001和水閘，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:G KzKckgH1.43B0.08初估閘門自重.G為門重，10KN，B墩高度4.5m，B為孔口寬度為3.2m，采用滾輪式支承KZ =1.0， KC采用普通低合金鋼結(jié)構(gòu)KC=0.8，由于H v 5.0m,取Kg=0.156，則得門自重 G 1.0 0.8 0.156 4.51.43 3.20.0811.77kN,為滿足要求則取門G 12.0kN。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，初估計(jì)啟門力Fq 0.1 0.2 P 1.2G，閉門力Fw0.1 0.2 P 0.96G。則P為作用在門上的總水壓力(見(jiàn)圖)，不計(jì)浪壓力的影響，作用在每米寬門上游面的水

40、壓力:P上=1/2 X9.81 X3.9 X3.9=74.60 kN作用在每米寬門上游面的水壓力：P下 =1/2 X3.65 X3.65 X9.81=65.35 kN則門上總的水壓力為：當(dāng)處于幵啟狀態(tài)時(shí)：P = P上 X3.2=238.72 kNFq=0.2 X74.6+1.2 X12.0=62.41 kN水閘課程設(shè)計(jì).（DOC）當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)：P= （ P上-P下）X3.2二（74.6-65.35 ）X3.2=29.6 kNFW=0.2 X29.6-0.9 X15.0=-7.58 kNFw V 0,表示閘門能靠自重關(guān)閉，則不需加壓重塊幫助關(guān)閉，根據(jù)計(jì)算所需的啟門力Fq =62.14 kN，

41、初選單吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī) QPQ-80，機(jī)架外輪廓J=1473mm （查閘門與啟閉設(shè)備 P240-242 ）。第三節(jié) 工作橋、公路橋、檢修便橋（一）工作橋工作橋的寬度不僅要滿足啟閉機(jī)布置的要求，且兩側(cè)應(yīng)留有足夠的操作度，其寬度B=啟閉機(jī)寬度+2 X欄桿柱寬+2 X操作寬度+2 X欄桿外富裕寬度=1.473+2 X1.0+2 X0.2+2 X0.1=4.073m ，故取工作橋凈寬4.0m。工作橋?yàn)榘辶菏浇Y(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配，兩根主梁高0.8m，寬0.4m，中間活動(dòng)鋪板厚0.1m。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖I 1.2m。工作橋結(jié)構(gòu)圖為了保證啟閉機(jī)的機(jī)腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為 在啟閉機(jī)機(jī)腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁 ,其

42、寬 0.3m ，高為 0.5m ，工作橋設(shè)在實(shí) 體排架上，排架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為 0.7m ，排架順?biāo)鞣较虻?長(zhǎng) 度 為 2.2m ， 寬 0.6m 。 則排架 高 = 門 高 + 富裕 高度 + 上游頂 高程 =4.4+0.6+199.4=204.4m 。（二）公路橋在下游閘墩部分?jǐn)R置公路橋，橋面高程為=200.30m，梁的截面尺寸0.4 X0.7m，橋面凈寬為 4.0m，總寬4.4m 。（三）檢修便橋 為了便于對(duì)閘門進(jìn)行檢修、觀測(cè)、在檢修門槽處設(shè)置有檢修便橋。橋?qū)?1.5m 。橋身結(jié)構(gòu)僅為兩根嵌置于閘墩內(nèi)的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，梁高0.4m ，寬 0.2cm 。梁中間鋪設(shè)厚 0.1m

43、 的鋼筋混凝土板。由于檢修閘門使 用頻率低，故不需設(shè)固定啟閉機(jī)，檢修時(shí)可采用臨時(shí)啟閉設(shè)備。第四節(jié) 閘室的分縫和止水設(shè)備水閘沿軸線每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫，兼作溫度縫，以免閘室因 不均勻沉陷與溫度變化產(chǎn)生裂縫。縫距一般為 15-30m 、縫寬為 2-3cm 。 整體式底板閘室沉陷縫。 一般設(shè)在閘墩一孔、 兩孔或三孔一聯(lián)為獨(dú)立單元。 其優(yōu)點(diǎn)是保證在不均勻沉降時(shí)閘孔不變形，閘門仍正常工作。凡是有防滲要求的縫，都應(yīng)該設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平兩種， 前者設(shè) 在閘墩中間，邊墩與翼墻以與上游翼墻本身。后者設(shè)在鋪蓋，消力池與底 板和混凝土鋪蓋，以與消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。本次設(shè)計(jì)縫寬為20mm，橫縫設(shè)

44、在閘墩之間，閘墩與底板連在一起。止水設(shè)備：鉛直止水設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間采用水平止水設(shè)備。第五章閘室穩(wěn)定計(jì)算第一節(jié)荷載與其組合(一)荷載情況水閘承受的荷載主要由：自重、水重、水平水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力、地震等。荷載組合分基本組合和特殊組合?；窘M合按完建無(wú)水期和設(shè)計(jì)洪水位情況，特殊組合按校核洪水位情況荷載組合計(jì)算情況自重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力地震荷載基本組合完建無(wú)水期V設(shè)計(jì)洪水位情況VVVV特殊組合校核洪水位情況VVVV(二)荷載計(jì)算1.完建期的荷載I_iJUJ_ILz1完建期的荷載主要包括閘底板重力 G，閘墩重力G2，閘門重力G3、 工作橋與啟閉機(jī)設(shè)備重力 G4、公路橋重力G5和檢修便橋重

45、力G6、取鋼筋 混凝土的容重為25 kN/m3。底板重力為G :G=14 X1 X9.4 X25+0.5 X(2+1 )X1 X9.4 X25 X2=3995 kN閘墩重力G2：則每個(gè)中墩重：G2 = 1.55 X1.5 X4.5 X25+0.4 X1.1 X4.5 X25+0.7 X0.5 X4.2 X 25+5.95 X1.5 X4.2 X25+2 X1.03 X4.5 X25+2 X1.03 X 4.2 X25+2 X1.5 X4.5 X25=2070.49 kN每個(gè)閘室單元有兩個(gè)中墩，則 :G2 =2 G2 =2 X2070.49=4141 kN 閘門重G3=12 kN，則兩個(gè)閘門重

46、Ga=24.0 kN工作橋重力 G4 :G4= (4.9 X0.6 X0.7+5.2 X0.6 X0.7+0.6 X0.7 X1 ) X 2 X 25+0.4 X0.8 X9.4 X2 X25+0.1 X4 X9.4 X25+9.4 X2 X 0.5X (0.1+0.02 )X1X25+0.7 X0.1X9.4X2X25=516.4 kN考慮到欄桿機(jī)橫梁重等取 G4' =520 kN查閘門與啟閉設(shè)備QPQ-80 啟閉機(jī)機(jī)身重 15.0 kN ，考慮到混凝土與電機(jī)重，每臺(tái)啟閉機(jī)重20 kN，啟閉機(jī)重力 G4=2 X20=40.0 kN公路橋重力 G5 :G5=0.4 X0.7X9.4X2

47、X25+4.4 X0.4X9.4X25+0.2 X1X 9.4X2X25=639.2 kN考慮到欄桿重 ,取公路橋重為 : G5=650 kN檢修便橋重力 G6 ：G6=0.2 X0.5X9.4X25X2+1.1 X0.1X9.4X25 =72.85kN考慮到欄桿與橫梁重力等去檢修橋重 : G6 =85 kN 。 完建情況下作用荷載和力矩計(jì)算表(對(duì)底板上游端 B 點(diǎn)求力矩 )部位重力(KN)力臂(m)力矩(kN m)底板39957.027965閘門123.1337056125.566閘墩41417.028987工作橋5205.52860啟閉機(jī)203.1362.6205.5110公路橋6509.

48、86370檢修便橋853.13266.05合計(jì)9455667242.設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載在設(shè)計(jì)洪水情況下，閘室的荷載除了閘室本身的重力外，還有閘室內(nèi)水的重力、浪壓力、水壓力、揚(yáng)壓力等。閘室內(nèi)水重w :W1=3.36 X6.4 X5.75 X9.81=1212.99 kN水平水壓力:首先計(jì)算波浪要素。由設(shè)計(jì)資料可知:多年平均最大風(fēng)速為12m/s，吹程為0.15公里，計(jì)算破浪高:h10.0166V0 4DJ30.0166 140.151s0.2 mL 10.4廿8 10.4 0.20.82.9m2 2一h1亠2 H 3.14 0.2 亠2hzcothcothLL2.9比業(yè)0.04m2.9則波浪破碎的臨界水深為：H=3.36 > L/2=2.9/2=1.45 故為深水波:則相關(guān)荷載計(jì)算值如下:設(shè)計(jì)洪水位時(shí)荷載圖R =0.5 X 1