新華閘課程設(shè)計(jì)

1、目錄摘要1基本資料 (31.1工程概況 (31.2水文氣象 (31.3工程地質(zhì) (31.3.1地層巖性分布 (31.3.2工程地質(zhì) (41.3.3工程地質(zhì)評(píng)價(jià) (41.3.4結(jié)論 (41.4設(shè)計(jì)依據(jù) (41.4.1工程等別 (41.4.2設(shè)計(jì)指標(biāo) (52樞紐布置 (62.1 樞紐任務(wù)及組成 (62.2 樞紐建筑物選型 (63水力計(jì)算 (73.1 閘址選擇和閘孔設(shè)計(jì) (73.1.1 閘址的選擇 (73.1.2 閘型確定 (73.1.3 閘孔尺寸和閘墩厚度 (73.2 水閘的防沖、消能設(shè)計(jì) (113.2.1 消力池 (113.2.2 海漫 (153.2.3 防沖槽 (164閘室布置 (184.1

2、底板 (184.2 閘墩 (184.2.1 閘墩尺寸及形狀 (184.2.2 閘頂高程 (194.3 閘門及啟閉機(jī) (214.4 工作橋、交通橋 (215地下輪廓布置及防滲排水設(shè)計(jì) (225.1 地下輪廓線布置 (225.1.1 防滲長(zhǎng)度擬定 (225.1.2 地下輪廓布置 (225.2 滲透計(jì)算 (235.3 驗(yàn)算閘基抗?jié)B穩(wěn)定 (265.4 排水設(shè)施設(shè)計(jì) (276閘室穩(wěn)定計(jì)算 (286.1 荷載計(jì)算 (286.2 基底應(yīng)力計(jì)算 (296.3 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算 (317匯總 (32參考文獻(xiàn): (331基本資料1.1工程概況原前進(jìn)二閘樞紐位于臨河城北前進(jìn)干渠上,該樞紐建于1966年,樞紐設(shè)計(jì)流量

3、77.6m3/s,主要任務(wù)是引水灌溉,灌溉面積128萬(wàn)畝。建筑物包括前進(jìn)第二節(jié)制閘、西樂(lè)進(jìn)水閘、新華進(jìn)水閘、甜菜支渠進(jìn)水閘及林場(chǎng)支渠進(jìn)水閘五座建筑物,其中西樂(lè)進(jìn)水閘、新華進(jìn)水閘的分水角均為30,甜菜支渠進(jìn)水閘及林場(chǎng)支渠進(jìn)水閘的分水角均為16。樞紐上游以扭曲面與兩岸連接,各閘室之間采用圓形裹頭連接方式;下游均以隔墻型式與兩岸渠堤連接。前進(jìn)二閘樞紐中的節(jié)制閘、西樂(lè)及新華進(jìn)水閘的設(shè)計(jì)流量分別為28m3/s、22m3/s及23m3/s,閘室結(jié)構(gòu)型式均為開(kāi)敞式,閘下游設(shè)交通橋,橋面凈寬4.5m, 8級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。閘門為鋼筋混凝土平板門,起閉機(jī)為螺桿式起閉機(jī)。汽-該樞紐建成至今已有42年,在工程運(yùn)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了

4、許多問(wèn)題:一是建筑物長(zhǎng)期受凍脹破壞,致使各閘的翼墻、閘前鋪蓋及閘下消力池護(hù)坦等部位存在破損問(wèn)題,漏水現(xiàn)象十分嚴(yán)重,直接威脅建筑物自身的安全;二是工程管理設(shè)施落后,不能滿足工程管理現(xiàn)代化的要求;三是組成樞紐的各建筑物均以超過(guò)經(jīng)濟(jì)使用年限,隱患嚴(yán)重。根據(jù)該樞紐工程現(xiàn)狀及上級(jí)的要求,決定將原前進(jìn)二閘樞紐拆除后重建。1.2水文氣象前進(jìn)二閘樞紐工程處于干旱半干旱地帶,大陸性氣候特征明顯,冬季嚴(yán)寒少雪,夏季高溫干熱。年降水量139222mm,且70%的降雨集中在79月份,年蒸發(fā)量20002300mm,47月份蒸發(fā)量最大,約占全年的40%以上,根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀笳径嗄曩Y料,多年平均氣溫68,最低氣溫在一月份為-

5、33.1,最高氣溫在七月份達(dá)到37.4,每年11月下旬開(kāi)始封凍,直到翌年5月中旬凍層全部消退,封凍期長(zhǎng)達(dá)180天左右,凍土最大深度1.11.3m,無(wú)霜期為135150天。一般冬春兩季為多風(fēng)季節(jié),風(fēng)向多以西北風(fēng)和西風(fēng)為主,冬季風(fēng)力強(qiáng),春季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),多年最大月平均風(fēng)速19.6m/s。1.3工程地質(zhì)1.3.1地層巖性分布閘址區(qū)屬黃河沖積洪積平原,第四紀(jì)沉積較厚,根據(jù)鉆孔揭露,地層主要以灰色粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土和淺灰色細(xì)砂層為主?，F(xiàn)分述如下:粉質(zhì)壤土呈飽和狀態(tài),可塑,沉積厚度0.54.0m,屬中等壓縮性土,內(nèi)摩擦角31.2,滲透系數(shù)4.0110-5cm/s;粉質(zhì)粘土呈飽和狀態(tài),可塑,沉積厚度0.22.

6、0m,屬中等壓縮性土,滲透系數(shù)1.0910-6cm/s;中砂、細(xì)砂層均呈飽和狀態(tài),主要成分石英、長(zhǎng)石、云母、中密,滲透系數(shù)2.6510-31.2210-3cm/s。1.3.2工程地質(zhì)前進(jìn)二閘樞紐地層較為復(fù)雜,主要為中粉質(zhì)土、重粉質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、中砂、細(xì)砂,呈飽和狀態(tài),粘性土多由可塑至軟塑,屬中等壓縮性土;砂土由松散密實(shí),顆粒級(jí)配較為均勻,屬中等壓縮性土;比較適合建筑物的持力層。1.3.3工程地質(zhì)評(píng)價(jià)(1地基承載力的確定根據(jù)土的孔隙比、塑性指數(shù)、液性指數(shù)等指標(biāo)確定粉質(zhì)壤土的允許地基承載力為140Kpa,粘土的允許地基承載力為150Kpa。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)和密實(shí)度,中細(xì)砂的允許承載力為180Kp

7、a。(2砂土的液化評(píng)價(jià)前進(jìn)二閘樞紐位于臨河地區(qū),該區(qū)地震烈度為6,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)判別法和砂土相對(duì)密度判別法,確定在地震力作用下可能發(fā)生液化。由于閘室上、下游存在一定的水力坡降,所以存在滲透破壞的可能,當(dāng)水力坡降超過(guò)0.22時(shí),飽和細(xì)砂將發(fā)生流土破壞。1.3.4結(jié)論(1建議地基土的容許承載力采用150Kpa。(2閘基地層細(xì)砂屬容易產(chǎn)生液化的地層,為避免動(dòng)水壓力造成的滲透液化,建議實(shí)際水力坡降最好控制在允許水力坡降范圍之內(nèi)。閘基存在振動(dòng)液化的可能,需采取防振動(dòng)液化的措施。(3閘基地下水位埋深較淺,建筑物基礎(chǔ)埋置地下水位以下,建議施工時(shí)應(yīng)采取排水措施。1.4設(shè)計(jì)依據(jù)1.4.1工程等別按照水利部水

8、規(guī)總院的審查意見(jiàn),前進(jìn)干渠主要建筑物為3級(jí)建筑物,所以前進(jìn)二閘樞紐按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。1.4.2設(shè)計(jì)指標(biāo)(1樞紐各閘上下游斷面前進(jìn)干渠:渠底寬50m,邊坡m=2,縱坡i=1/12000,糙率n=0.015,渠底高程1035.5m。新華閘:下游渠底寬15m,邊坡m=2,縱坡i=1/8500,糙率n=0.015,吹程0.8km。(2樞紐各閘設(shè)計(jì)指標(biāo)前進(jìn)二閘樞紐建筑物設(shè)計(jì)指標(biāo)表 (3閘基土物理性質(zhì)地基允許承載力:=150Kpa地基土內(nèi)摩擦角31.2 、土層凝聚力15KN/m2。土壤濕容重18 KN/m3 、飽和容重20 KN/m3、土的浮容重10 KN/m3。砼與地基土的摩擦系數(shù):0.3(4邊墩后回填

9、土部分內(nèi)摩擦角14 、土層凝聚力5KN/m2。土壤濕容重18 KN/m3 、飽和容重20 KN/m3、土的浮容重10 KN/m3。(5其他指標(biāo)地震設(shè)計(jì)烈度:62樞紐布置2.1 樞紐任務(wù)及組成前進(jìn)二閘樞紐位于臨河城北前進(jìn)干渠上,樞紐設(shè)計(jì)流量77.6m3/s,主要任務(wù)是引水灌溉,灌溉面積128萬(wàn)畝。建筑物包括前進(jìn)第二節(jié)制閘、西樂(lè)進(jìn)水閘、新華進(jìn)水閘、甜菜支渠進(jìn)水閘及林場(chǎng)支渠進(jìn)水閘五座建筑物,其中西樂(lè)進(jìn)水閘、新華進(jìn)水閘的分水角均為30,甜菜支渠進(jìn)水閘及林場(chǎng)支渠進(jìn)水閘的分水角均為16。樞紐上游以扭曲面與兩岸連接,各閘室之間采用圓形裹頭連接方式;下游均以隔墻型式與兩岸渠堤連接。進(jìn)水閘的作用是從河道、水庫(kù)或

10、湖泊岸邊引水。水閘由閘室、上游連接段和下游連接段三部分組成。閘室是水閘的主體,包括閘門、閘墩、邊墩(岸墻、底板、胸墻、工作橋、交通橋、啟閉機(jī)等。上游連接段包括兩岸的翼墻和護(hù)坡,用以消除過(guò)渠水流的剩余能量,引導(dǎo)入閘水流均勻擴(kuò)散,調(diào)整流速分布和減緩流速,下游連接段包括護(hù)坦、海漫、防沖槽以及兩岸的翼墻和護(hù)坡等。用以消除過(guò)閘水流的剩余能量,引導(dǎo)出閘水流均勻擴(kuò)散,調(diào)整流速分布和減緩流速,防止水流出閘后對(duì)下游的沖刷。2.2 樞紐建筑物選型當(dāng)從天然河道直接取水(即無(wú)壩取水時(shí),為保證能引進(jìn)需要的流量和盡量減少泥沙進(jìn)入引水渠道,進(jìn)水閘宜建于河流彎道凹岸的頂點(diǎn)稍偏下游處;并需慎重研究選定引水渠軸線與河道軸線的交角

11、(即引水角,該角的大小視引水流量與河道來(lái)水流量的比值及泥沙來(lái)量而定。為防止推移質(zhì)泥沙被挾帶入渠,在滿足正常引水要求的前提下,進(jìn)水閘底檻高程應(yīng)比河底高程高一些。水利樞紐中的進(jìn)水閘,是整個(gè)樞紐的一個(gè)組成部分,應(yīng)根據(jù)樞紐工程的性質(zhì)、任務(wù)及綜合利用要求,統(tǒng)一考慮進(jìn)水閘與樞紐其他工程的合理布置。為減少泥沙入渠,進(jìn)水閘前常設(shè)沖沙閘和導(dǎo)沙坎,進(jìn)水閘閘底檻高程要比沖沙閘底檻高程高一些。進(jìn)水閘一般采用開(kāi)敞式,當(dāng)上游水位變幅較大,擋水位高于取水位,為減少閘門高度,也可采用胸墻式或涵洞式,故本次設(shè)計(jì)采用開(kāi)敞式進(jìn)水閘。為便于管理運(yùn)用和當(dāng)引取較小流量時(shí)能對(duì)稱開(kāi)啟閘門而不致產(chǎn)生偏流,進(jìn)水閘閘孔宜布置成三孔。3水力計(jì)算3.

12、1 閘址選擇和閘孔設(shè)計(jì)3.1.1 閘址的選擇閘址、閘軸線的選擇關(guān)系到工程的安全可靠、施工難易、操作運(yùn)用、工程量及投資大小等方面的問(wèn)題。在選擇過(guò)程中首先應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水流、施工管理應(yīng)用及拆遷情況等方面進(jìn)行分析研究,權(quán)衡利弊,經(jīng)全面分析比較,合理確定。本次設(shè)計(jì)是將原前進(jìn)二閘樞紐拆除后重建,故新華閘的閘址不變。 3.1.2 閘型確定本工程主要任務(wù)是引水灌溉,工程位于凍脹劇烈區(qū),應(yīng)具有較強(qiáng)的抗凍脹能力,故采用不設(shè)胸墻的開(kāi)敞式水閘。各閘室之間采用圓形裹頭連接方式,上游以扭曲面與兩岸連接,下游以隔墻型式與兩岸渠堤連接。同時(shí),河床表面覆蓋粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土和中砂,它們都處于飽和狀態(tài)。其中,粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)

13、粘土是中等壓縮性土,其冰凍期凍脹破壞作用大,故閘基清基時(shí)應(yīng)將其挖除。參照閘址地質(zhì)剖面圖,閘基高程應(yīng)低于1027.0m 。由于河槽蓄水,閘前淤積對(duì)洪水位影響較大,為便于排出淤沙,閘底板高程應(yīng)盡可能低。因此,采用無(wú)底坎平頂板寬頂堰,堰頂高程略比河床高一點(diǎn),閘底板高程取1035.75m 。3.1.3 閘孔尺寸和閘墩厚度 3.1.3.1 計(jì)算閘孔總凈寬B 0根據(jù)規(guī)范,堰流式閘孔總凈寬計(jì)算公式為: 0B 閘孔總凈寬,(m ; Q 設(shè)計(jì)過(guò)閘流量,(m 3/s ;0H 計(jì)入行進(jìn)流速水頭的堰上水頭,(m ; g 重力加速度,可采用9.81(m/s 2;m 、分別為堰流的流量系數(shù)、側(cè)收縮系數(shù)和淹沒(méi)系數(shù)。(1淹沒(méi)

14、系數(shù)。根據(jù)0/h H s 值判定淹沒(méi)度,查表得相應(yīng): 當(dāng)h s /H 00.8時(shí),為自由出流=1;當(dāng)h s /H 00.8時(shí),為淹沒(méi)出流,查表求值。0B其中,H 0、h s 分別為上、下游相對(duì)于閘底板高程的總水頭及下游水深。 本次設(shè)計(jì)淹沒(méi)系數(shù)取=1 。(2 側(cè)收縮系數(shù)。與孔口尺寸等因素有關(guān),計(jì)算時(shí)須先假定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)假定取1 。(3 流量系數(shù)m 。假定m=0.385P 1=0.25m , H=上游水位-渠底高程-堰頂超高=1.9-0.25=1.65m 流速 s m A Q V /0.7621.65*2*1.65*21515(2123=+=, m gv H 806.1265.120=+=,mB

15、196.6806.181.92385.011235.10=下游水深h s 由試算-圖解法求得 Q =(b +mhh 1(b +mhh b +2h1+m 22i 表3-1下游水深試算表 由曲線可得到,設(shè)計(jì)情況時(shí),Q=23m 3/s ,下游水深 1.516m ,s =h-P=1.516-0.25=1.266 m 。校核情況時(shí),Q=25m 3/s ,下游水深1.590m ,s =h-P=1.590-0.25=1.389 m 。結(jié)果如下表所示 表3-2 上游水頭計(jì)算及流態(tài)判別 按照閘門總凈寬計(jì)算公式,根據(jù)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種情況分別計(jì)算如下表: 閘孔孔數(shù)n 及單孔凈寬b 0(1單孔寬度b 0根據(jù)水閘

16、使用要求、閘門型式及啟閉機(jī)內(nèi)容等因素,并參照閘門尺寸選定。(2孔數(shù)0n b B =。 根據(jù)閘門設(shè)計(jì)規(guī)范中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn),閘總凈寬選取6m ,同時(shí)為了保證閘門對(duì)稱開(kāi)啟,防止不良水流形態(tài),選用3孔(各2.0m ,閘孔總寬度為:L =12+32.0=8m由于閘基為軟基河床,選用整體式底板,中墩厚1m ,邊墩厚0.8m 。 3.1.3.2 校核泄洪能力根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù):對(duì)于中孔,400001171.01z z x d b b d b b +-= 對(duì)于邊孔40000221171.01bz b z b b d b b b d b b +-= 式中0b -閘孔凈寬(m;x -中閘

17、孔側(cè)收縮系數(shù);z d -中閘墩厚度(m;b -邊閘孔側(cè)收縮系數(shù);b b -邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離(m;對(duì)于中孔,948.0122*122-1*171.0-14=+=(x , 對(duì)于邊孔,941.08.05.022*8.05.022-1*171.0-14=+=(b 941.0=b ,所以949.032948.0941.0n 1-(n x b =+=+=用公式2/302H g mnb Q =計(jì)算設(shè)計(jì)情況下的流量與假定接近,根據(jù)選定的孔口尺寸與上下游水位,進(jìn)一步換算流量如下表所示: 設(shè)計(jì)情況符合規(guī)定5%的要求,說(shuō)明孔口尺寸合理,所以不必進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。3.2 水閘的防沖、消

18、能設(shè)計(jì)水閘泄水時(shí)水流具有較大的動(dòng)能,而土質(zhì)河床的抗沖能力低,必將對(duì)下游河床產(chǎn)生不同程度的沖刷。為了保證水閘的正常運(yùn)行,防止河床沖刷,一方面盡可能消除水流的動(dòng)能,消除波狀水躍,并促使水流橫向擴(kuò)散,防止產(chǎn)生折沖水流;另一方面要保護(hù)河床及河岸,防止剩余動(dòng)能引起的沖刷。水閘消能有方式有底流式、面流式和挑流式等三種,底流式是應(yīng)用比較廣泛的基本消能方式。根據(jù)分水閘實(shí)際情況,可采用底流式消能。這種消能形式由消力池、海漫和防沖槽等三部分組成。 3.2.1 消力池(1判斷下游水躍銜接形式m H E 680.100= 本次設(shè)計(jì)為寬頂堰閘孔出流,查表確定=0.85。88.20.823=q m 3/(sm 當(dāng)q =2

19、.88m 3/(sm時(shí),可求得:92.081.988.23232=g q h k m 826.192.0680.100=k h E 由水力計(jì)算手冊(cè)中躍后水深求解曲線查得19.1=,則10.1=k ch h m 。 同理,可算不同單寬流量下相應(yīng)的h c ,如下表3-5所示: 將表中的h c,及q的對(duì)應(yīng)數(shù)值繪在圖3-1中,得h c,=(q曲線與t=f(q曲線 從圖3-1可以看出,在所討論的流量范圍內(nèi),c,大部分都大于t,即下游會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍銜接,為使下游產(chǎn)生淹沒(méi)水躍銜接,需要修建消力池。(2消力池的結(jié)構(gòu)形式底流式消能布置一般有挖深式消力池、檻式消力池和綜合式消力池,若下游水深不足,用降低護(hù)坦高程

20、形成消力池,是水閘設(shè)計(jì)中常用的型式,當(dāng)下游水深略小于或等于躍后水深時(shí),可采用檻式消力池。如果降低護(hù)坦高程挖方過(guò)大,施工困難較多,增加工程造價(jià)時(shí),可采用淺挖方低檻式綜合式消力池。結(jié)合本工程特點(diǎn),新華進(jìn)水閘采用挖深式消力池。 (3消力池的深度計(jì)算根據(jù)圖3-1的(q h c =曲線和(q f h t =曲線,可求出(t c h h -最大時(shí)q =0.4m 3/(s m。故消力池的設(shè)計(jì)流量0.4m 3/(s m。相應(yīng)于q d =0.4m 3/(s m時(shí),k =0.254m ,0=6.625,c=0.331,c ,=2.45,h c ,=0.622m ,t =0.487m ,c =0.161m 。 根據(jù)

21、水閘設(shè)計(jì)規(guī)范,可得消力池深度: d =0c ,s ,z躍后水深: c,=c 21+8q gc31水面跌落z :z =q 22g 1(t1(c 2式中:d -消力池深度(m;0-水躍淹沒(méi)系數(shù),可采用1.051.10,取1.05; h c ,-躍后水深(m; h c -收縮水深(m;-水流動(dòng)能校正系數(shù),可采用1.01.05,取1.0; q -過(guò)閘單寬流量(m 2/s ; z -出池落差(m; h s ,-出池河床水深(m. 由上述數(shù)據(jù)計(jì)算可得z =0.421(212=0.043md=1.050.6210.4870.043=0.12m,為方便施工,取為0.5m。取最大流量計(jì)算消力池池長(zhǎng):水躍長(zhǎng)度:L

22、 j=6.9(c,c,消力池長(zhǎng)度:L sj=L s+L j L s=mp,取80% 。式中:L sj消力池長(zhǎng)度(m;L j水躍長(zhǎng)度(m;水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)可采用0.70.8,取80%;m消力池斜坡比,取m=5;L j=6.9(0.6220.161=4.42mL s=50.5=2.5mL sj=2.5+0.84.42=6.04m.取消力池長(zhǎng)度為6m。(5消力池底板的厚度水閘泄水時(shí),消力池內(nèi)水流紊亂,消力池底板承受水流沖擊力,水流脈動(dòng)壓力和底部揚(yáng)壓力等作用,受力條件復(fù)雜,一旦破壞就會(huì)影響到水閘的安全.因此,護(hù)坦厚度的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮自身具有足夠重量、強(qiáng)度和抗沖耐磨的能力。根據(jù)抗沖和抗浮要求,根據(jù)SL265

23、2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范抗沖和抗浮兩公式計(jì)算,并取其大值。滿足抗沖要求:t=k1qH,(3-7滿足抗浮要求:t=k2UWP mb(3-8式中q最大單寬流量m3/(ms,q=25/8=3.1m3/(ms;t消力池底板始端厚度(m;H,閘孔泄水時(shí)的上下游水位差(m;K1消力池底板計(jì)算系數(shù),可采用0.150.20,取0.175;K2消力池底板安全系數(shù),可采用1.11.3,取1.2;U作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力(kPa;W作用在消力池底板頂面的水重(kPa;P m作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力(kPa,其值可取躍前收縮斷面流速水頭值50%,計(jì)算消力池底板前半部的脈動(dòng)壓力時(shí)取正,后半部的脈動(dòng)壓力時(shí)取負(fù);d消

24、力池底板的飽和重度(kN/m3;按抗浮要求計(jì)算底板厚度時(shí),因?yàn)橄Τ氐撞吭O(shè)反濾層,中后部設(shè)排水孔,滲透壓力為零,即消力池上作用的揚(yáng)壓力與水重大小相等,相互抵消;而P m的值很小,即消力池底板厚度不必考慮抗浮要求,只需計(jì)算抗沖要求下底板厚度。t=0.1753.11037.51035.7=0.35m,則底板厚度取為0.5m。為了降低護(hù)坦底部的滲透壓力,在護(hù)坦中后部設(shè)鉛直排水孔,孔徑10cm,間距1m;設(shè)置反濾層以保護(hù)地基土,防止土粒被滲流帶入排水,在護(hù)坦底部設(shè)3層粒徑不同的反濾層,層次大體與滲流方向正交,各層厚度依次為10cm、6cm和4cm。3.2.2 海漫(1海漫長(zhǎng)度計(jì)算海漫長(zhǎng)度取決于水流余能

25、大小,消力池末端單寬流量、上下游水位差、水流擴(kuò)散情況及河床土質(zhì)等。根據(jù)SL2652001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式: L P=k Sq SH,。式中L P海漫長(zhǎng)度(m;q s消力池末端單寬流量(m3/s;H,上下游水位差(m;K s海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù),可由表35查得;表3-6 K s表 H,=1037.51035.7=1.8m,q s=25/8=3.1m3/(ms,進(jìn)水閘土質(zhì)主要有粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土、中砂,因此取K s=11,則:L P=k Sq SH,=113.01.8=22.07m。即取海漫長(zhǎng)度為23 m。(2海漫結(jié)構(gòu)一般在海漫起始段做510m的漿砌石水平段;水平段后做成不陡于1:10的干砌石斜坡段,

26、以使水流均勻擴(kuò)散,調(diào)整流速分布,保護(hù)河床不受沖刷。海漫水平段取8m,斜坡段15m,坡度為1:15,厚度為0.5m,下面鋪15cm厚的砂墊層。圖3-3 海漫布置圖 3.2.3 防沖槽水流經(jīng)過(guò)海漫后,能量雖能進(jìn)一步消除,但海漫末端水流仍具有一定的沖刷能力,河床仍受沖刷,故需在海漫末端采取加固措施,即設(shè)計(jì)防沖槽。常見(jiàn)的防沖槽有拋石防沖槽和齒墻或板樁式防沖槽,平原地區(qū)一般采用拋石防沖槽。在海漫末端處挖槽拋石預(yù)留足夠的石塊,當(dāng)水流沖刷河床沖至最深時(shí),預(yù)留在槽內(nèi)的石塊沿斜坡會(huì)陸續(xù)滾下,鋪蓋在沖坑的上游斜坡段,防止沖刷破壞向上游擴(kuò)展,保護(hù)海漫安全。拋石體積可根據(jù)下游河床沖至最深時(shí),石塊坍塌在沖坑上游面所需的

27、方量定。根據(jù)SL2652001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范海漫末端河床沖刷深度為:d m=1.1q m 0m式中d m海漫末端河床沖刷深度(m;q m海漫末端單寬流量m3/(sm;V0河床土質(zhì)允許不沖流速(m/s;h m海漫末端河床水深(m;q m=25/15=1.67 m3/(sm,V0取0.8 m/s,設(shè)h m=2.00m,則:d m=1.1q mV0m=1.11.670.82.00=0.30m13.3m 滿足防滲要求。采用改進(jìn)的阻力系數(shù)法計(jì)算地下輪廓線上各處的滲透壓力。 (1計(jì)算阻力系數(shù) 確定有效深度L 0=8m,S 0=0.5+0.5+3=4m,故L 0/S 0=84=2T =1035.751030=

28、5.75m,(取相對(duì)不透水層高程為1030.0m 故實(shí)際透水層深度按T e =5.75m 計(jì)算。圖5-2 改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算圖(單位:m 表5-2 阻力系數(shù)計(jì)算表(H=1037.41035.5=1.9m (5進(jìn)、出口段水頭損失修正進(jìn)、出口水力坡降呈急變曲線形式,上表得出的水頭損失與實(shí)際情況有較大誤差,需要進(jìn)行必要的修正。依林繼鏞水工建筑物P317,修正公式如下:00h h =, 其中 + -=059.0212121.12TS T T 式中0按i =i Hi公式計(jì)算出的水頭損失,m ;阻力修正系數(shù);S ,底板埋深與地面以下板樁入土深度之和,m ; T ,板狀上游側(cè)底板下的地基透水層深度,m ;對(duì)

29、于進(jìn)口段:T =5.75 m,S , =0.5m ,T , =5.75-0.25=5.5 m ,則=0.6821.0,即取=0.682,可得11h h =0.682*0.387=0.264m ,修正后的水頭損失減少值111h h h -=0.387-0.264=0.123m ;h 2h ,故各段水頭損失需要修正為: 122h h h +=0.188+0.123=0.311m 對(duì)于出口段: T =5.25 m,S , =0.5m ,T , =4.75 m ,則=0.6621.0,可得66h h =0.662*0.392=0.260m ,修正后的水頭損失減少值666h h h -=0.392-0.

30、260=0.132m ,5h 6h 54h h +=0.155m,故各段水頭損失需要修正為:552h h =2*0.077=0.154m 442h h =2*0.078=0.156m (54633-h h h h h +=0.778+0.132-0.155=0.755m (6計(jì)算各角點(diǎn)、尖點(diǎn)的滲壓水頭由上游進(jìn)口段開(kāi)始,逐次向下游從總水頭H =1.9m 減去各分段水頭損失值,即可求得各角點(diǎn)和尖點(diǎn)的滲透壓力值:H1=1.900mH2=1.325mH3=0.570mH4=0.414mH5=0.260mH6=0m繪制滲壓水頭分布圖根據(jù)以上算得的滲壓水頭值,并認(rèn)為沿水平段的水頭損失呈線性變化,即可繪出如

31、圖5-3所示的滲壓水頭分布圖。 圖5-3 滲壓水頭分布圖5.3 驗(yàn)算閘基抗?jié)B穩(wěn)定節(jié)制閘所在位置地層以粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土和中砂層為主,根據(jù)SL2652001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(表5-3水平段和出口段的滲流坡降規(guī)定值分別為:0.10 0.13和0.350.40?？紤]到滲流出口處設(shè)置有反濾層,將上值加大30%為0.130 0.169和0.4550.520。表5-4 水平段和出口段允許滲透坡降值 水平段滲流坡降為101.05.7755.03=L h J 小于規(guī)定值;出口段滲流坡降為13.05.026.06,=S h J 小于規(guī)定值;所以閘基符合滲流穩(wěn)定性要求。5.4 排水設(shè)施設(shè)計(jì)為了減小滲透壓力,增加閘室的抗滑穩(wěn)定性,需要在閘室下游側(cè)設(shè)置排水設(shè)施。水閘的排水設(shè)施一般為平鋪式,通常在地基表面鋪設(shè)反濾層或墊層,設(shè)置反濾層是防止地基土產(chǎn)生滲透變形的關(guān)鍵性措施。在排水與地基接觸處,應(yīng)做好反濾層,反濾層布置與消力池下的反濾層相同。6閘室穩(wěn)定計(jì)算6.1 荷載計(jì)算進(jìn)水閘所在地區(qū)地震烈度為6,地震力相對(duì)較小,可不考慮地震荷載,且渠道波浪壓力可忽略不計(jì),所以作用在水閘結(jié)構(gòu)上的主要荷載有:自重、水重、水平水壓力和揚(yáng)壓力。鋼筋混凝土容重取25 kN/m3,素混凝土容重取24 kN/m3,沙礫石墊層容重取18 kN/m3。計(jì)算各種荷載大小并對(duì)閘底板中心取力矩,荷載按6-1至6-3公式計(jì)算,具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6-1。自