水工建筑物水閘設(shè)計(jì)模板

1、 水閘課程設(shè)計(jì)報(bào)告系別： 水利工程系 專業(yè)： 水利水電建筑工程 題目： 水閘課程設(shè)計(jì) 班級(jí)： 10級(jí)水工( )班 姓名: 學(xué)號(hào): 指導(dǎo)教師： 成績(jī)： 湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利系水工專業(yè) 2012年3月26日至3月30日目錄第一章水閘設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)1. 水閘概念及水閘分類12. 水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)23. 閘水利計(jì)算的內(nèi)容34. 水閘防滲排水設(shè)計(jì)內(nèi)容35. 水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容36. 水閘荷載組合37. 水閘地基計(jì)算內(nèi)容48. 全截面直線分布法49. 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范用詞和用語說明5第二章水閘設(shè)計(jì)1. 水閘形式及孔口尺寸擬定62. 消能防沖設(shè)計(jì)113. 滲流分析134. 穩(wěn)定分析13第三章 設(shè)計(jì)總結(jié)

2、1 設(shè)計(jì)過程總結(jié)192 心得體會(huì)20 - 20 - / 22第一章水閘設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)1.1水閘概念及水閘分類水閘：水閘是一種控制水位和調(diào)節(jié)流量的低水頭水工建筑物，具有擋水和泄水的雙重作用。水閘的類型:一、按水閘說承擔(dān)的任務(wù)分類:（1）進(jìn)水閘（取水閘）: 在河、湖、水庫的岸邊興建，常位于引水渠道首部，引取水流。（2）節(jié)制閘: 攔河興建，調(diào)節(jié)水位，控制流量。（3）沖沙閘: 靜水通航，動(dòng)水沖沙，減少含沙量，防止淤積。（4）分洪閘: 在河道的一側(cè)興建，分泄洪水、削減洪峰洪、滯洪。（5）排水閘: 在江河沿岸興建，作用是排水、防止洪水倒灌。（6）擋水閘: 建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。二、按結(jié)構(gòu)的

3、型式分類:（1）開敞式：閘室露天，又分為有胸墻；無胸墻兩種形式（2）涵洞式：閘室后部有洞身段，洞頂有填土覆蓋。（有壓、無壓）1.2水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（1）平原區(qū)水閘樞紐工程，其工程等別按水閘最大過流量及其防護(hù)對(duì)象的重要性劃分成五等，如表1-1.樞紐中的水工建筑物級(jí)別和洪水標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行根據(jù)SL252-200規(guī)定。山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電樞紐工程，其工程等別、水閘級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定依據(jù)水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。表1-1 平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo)工程等別規(guī)模大（1）型大（2）型中型小（1）型小（2）型最大過閘流量（m3/s)5005000-10001000-100100-2020防護(hù)對(duì)象重

4、要性特別重要重要中等一般一般（2）灌排渠系上的水閘，其級(jí)別可按現(xiàn)行的GB50288-99確定，見表1-2，其洪水標(biāo)準(zhǔn)見表1-3.表1-2 灌排渠系建筑物級(jí)別劃分建筑物級(jí)別12345過閘流量（m3/s)300300-100100-202055表13 灌排渠系水閘的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)水閘級(jí)別12345設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期（a)100-5050-3030-20201010（3）為于防洪（檔潮）堤上的水閘，其級(jí)別和防洪標(biāo)準(zhǔn)不的低于防洪（檔潮）堤的級(jí)別和防洪標(biāo)準(zhǔn)。（4）平原區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)與該水閘洪水洪水標(biāo)準(zhǔn)一致，山區(qū)、丘陵區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)見表1-4.表1-4 山區(qū)、丘陵區(qū)水閘閘下消能防沖的

5、洪水標(biāo)準(zhǔn)水閘級(jí)別12345閘下消能防沖的洪水重現(xiàn)期（a)100503020101.3水閘水利計(jì)算的內(nèi)容(1)閘孔總凈寬計(jì)算;(2)消能防沖設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算；(3)閘門控制運(yùn)用方式的擬定1.4水閘防滲排水設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）滲透壓力計(jì)算（2）抗?jié)B穩(wěn)定性計(jì)算（3）滲層計(jì)算（4）防滲帷幕及排水孔設(shè)計(jì)（5）永久縫止水設(shè)計(jì)1.5水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）荷載及其組合（2）閘室和岸墻、翼墻的穩(wěn)定計(jì)算（3）結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析1.6水閘荷載組合 （1）基本荷載主要有下列各項(xiàng)；1) 水閘結(jié)構(gòu)及其上部填料額永久設(shè)備的自重2) 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下閘底板上的水重；3) 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)水位情況下的靜水壓力；4)

6、相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的揚(yáng)壓力（即浮托力與滲透壓力之和）；5) 土壓力；6) 淤沙壓力；7) 風(fēng)壓力；8) 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的浪壓力；9) 冰壓力；10) 土的凍漲力11) 其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多的荷載等；（2）特殊荷載主要有以下各項(xiàng)；1) 相應(yīng)于校核洪水位的情況下水閘底板的水重；2) 相應(yīng)于校核洪水位的情況下的靜水壓力；3) 相應(yīng)于校核洪水位的情況下的揚(yáng)壓力；4) 相應(yīng)于校核洪水位的情況下的浪壓力；5) 地震荷載；6) 其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)較少的荷載等。1.7水閘地基計(jì)算內(nèi)容 （1）地基滲流穩(wěn)定性的計(jì)算；（2）地基整體穩(wěn)定計(jì)算；（3）地基沉降計(jì)算；1.8全截面直線分布法假設(shè)滲

7、流沿地下輪廓線的坡降是均一的，即水頭損失按直線變化。1.9水閘設(shè)計(jì)規(guī)范用詞和用語說明為便于執(zhí)行本規(guī)范，對(duì)要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：表示很嚴(yán)格，非這樣做不可得：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”。表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)該這樣的：正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”“不得”。表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”用語說明如下：條文的“條”、“款”之間承上啟下的鏈接用語常采用“符合下列規(guī)定”，“遵守下列規(guī)定”或“符合下列要求”等。條文中應(yīng)用本規(guī)范中的其他條文是，采用“符合本規(guī)范*條的規(guī)定”或“按

8、本規(guī)范*條的規(guī)定采用”等典型用語。條文中引用本規(guī)范中的其他表、公式時(shí)，分別采用“按本規(guī)范表*的規(guī)定取值”或“按本規(guī)范公式（*）計(jì)算”等典型用語。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用“····，除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”典型用語。第二章水閘設(shè)計(jì)2.1 水閘形式及孔口尺寸擬定2.1.1 水閘形式選擇1. 水閘類型常用的堰型有：寬頂堰和低實(shí)用堰。寬頂堰是水閘中最常用的一種堰型它有利于泄洪、沖沙。排污、排冰，且泄流能力比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，但自由泄流時(shí)流量系數(shù)較小，容易產(chǎn)生波狀水躍。低實(shí)用堰有梯形的、曲線形的和駝峰等型式。2. 選擇本水閘主要任務(wù)是發(fā)電

9、（裝機(jī)容量5000KW，為等水閘）。開敞式及涵洞式兩種基本閘孔型式均可以采用，但若考慮運(yùn)用和檢修方便，則采用開敞式較好，由于該水閘建在巖基上,采用整體式平底板.并采用平板閘門.2.1.2 孔口尺寸擬定1計(jì)算公式泄水閘泄流能力按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001附錄A中公式（A.0.1-1A.0.1-6）計(jì)算，對(duì)于平底閘和翻板閘，當(dāng)為堰流時(shí)，流量計(jì)算公式為：式中Q過閘流量（m3/s）； B閘孔總凈寬（m）；m堰流流量系數(shù)； 堰流側(cè)收縮系數(shù)； 淹沒系數(shù)，由hs/H值查表得 H0計(jì)入行進(jìn)流速的堰上水頭 g重力加速度（m/s2）2計(jì)算條件校核洪水流量(p=5%)=720(m3/s).平底板（即p1=0）

10、則m=0.385由河道斷面圖可知：河底板寬大約40m,河道坡度大約50度。3計(jì)算過程由河寬為40m,擬定為5孔，每孔凈寬7m，擬定中閘墩為半圓墩寬1m，邊墩5m。求流量系數(shù)m。平底板（即p1=0）則m=0.385求側(cè)收縮系數(shù)。按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001附錄A中公式（A.0.1-3A.0.1-5）計(jì)算，多孔閘，閘墩墩頭為圓弧形時(shí)： 由于河道正常蓄水位為3m,則校核洪水位估計(jì)大約有5m,則校核水位對(duì)應(yīng)的bb估計(jì)大約有3m,即假定bb=3m。代入數(shù)據(jù)，得： 確定眼淹沒系數(shù)。在不知上游水頭的情況下無法確定，暫假定為=0.9。校核水位時(shí)：將各系數(shù)帶入式計(jì)算： 則,查表(水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2

11、001附錄A中表A.0.1-2)得 =1.00，與假定的0.9不符合。再假定為=1.00。校核水位時(shí)：將各系數(shù)帶入式計(jì)算： =5.356m則,查表得 =1.00，與假定的符合。且此水位所對(duì)應(yīng)的bb與假定的3m接近，即Ho=5.36m為所求。由河道截面圖可知坡角約為50度.A=H*(39+H) HO =H+V2/2g現(xiàn)用試算法試算，見下表：HAVV2/2gH+V2/2g4.70 205.393.5055260.6263365.3263364.71205.873.4972830.6233945.3333944.72 206.363.4890750.6204715.3404714.73206.843

12、.4809030.6175685.3475684.74 207.333.4727650.6146845.3546844.75207.813.4646620.6118195.3618194.76 208.33.4565930.6089725.3689724.77208.783.4485580.6061445.3761444.78 209.273.4405580.6033355.383335由表可知H=4.74mH校核=227.14+4.74=231.88m同樣設(shè)計(jì)水位時(shí)可求得HO=4.70m,試算過程見下表：HAVV2/2gH+V2/2g4.11 177.18213.3355510.567069

13、4.6770694.12 177.65443.3266840.5640584.6840584.13 178.12693.3178590.561074.691074.14 178.59963.3090780.5581044.6981044.15 179.07253.3003390.555164.705164.16 179.54563.2916430.5522384.712238由表可知H=4.14m ,則 H設(shè)計(jì) =231.24m 4計(jì)算結(jié)果H校核=231.88m H設(shè)計(jì) =231.24m 5.方案選定 選用5孔閘，凈寬：7m,圓形中閘墩1m,邊閘墩5米。鋪蓋8米,閘底板8米，厚1.7米。 2.

14、1.3 閘頂高程確定1設(shè)計(jì)依據(jù)莆田試驗(yàn)站公式，同土石壩2閘頂高程計(jì)算由于正常水位為3.00m,校核水位為5.36m,而風(fēng)雍高度不可能大于2m,則閘高只需在正常蓄水位加0.3m（查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001表4.2.4得）,即正常擋水為時(shí)閘高3.3m。3閘頂高程確定該水閘沒有庫容（很?。?，因此沒有很大的防洪能力。且主要任務(wù)是發(fā)電， 沒有防洪任務(wù)。故閘頂高程為：3+0.3=3.3m 2.2 消能防沖設(shè)計(jì)1計(jì)算方法及公式 按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001附錄B中公式（B.1.1-3B.1.1-4）計(jì)算，2計(jì)算條件上游水頭EO=5.36m,Q校核=720m3/s,(q=20.571m3/s),

15、下游水深ht=3.06m ,取3計(jì)算過程求hc 代如數(shù)據(jù)得,一元三次方程：現(xiàn)進(jìn)行試算，并列表如下： 321.243.0121.291243.0221.341743.0321.39153.0421.440513.0521.488783.0621.536283.0721.583023.0821.62899由表可得hc=3.07m,求臨界水深hk4計(jì)算結(jié)果由于收縮斷面為激流，下游為激流，不會(huì)產(chǎn)生水躍。不必建消力池。5方案選定可不設(shè)消力池，但選定方案：建個(gè)小消力池，且上下游建護(hù)坦，見圖紙。2.3滲流分析1方法選擇選用：直線法2滲流計(jì)算由于該水閘無防洪任務(wù)，即洪水來是為自由泄流，幾乎無上下游水位差，故自

16、需計(jì)算正常水位時(shí)滲流分析。又由于該地基為巖基不需計(jì)算滲流量（同重力壩）。 =2295.5KN3滲壓分布圖2.4穩(wěn)定分析2.4.1抗滑穩(wěn)定分析1計(jì)算依據(jù)及公式按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001中7.3.8公式計(jì)算：2荷載組合及荷載計(jì)算荷載組合：基本荷載組合，正常蓄水位1) 自重w W=8*1.7*39*25+（3.14*0.52+7*1*3.3）*4*25=15648.5KN力劈=0力矩=15648.5*0=02) 平板閘重w1W1=kz*kc*kg*H1.43*B0.08*N =1*1*0.156*3.31.43*(7+0.5)0.08*5 =5.22(10KN)=52.2KN力劈=0力矩=0

17、3) 板上水重wwww=4*3*(7*5)*9.81 =4120.2KN力劈=2m力矩=+4120.2*2=+8240.4(KNm)(逆+，順-，下同)4) 水平向水推力p為方便計(jì)算，現(xiàn)將水平推力當(dāng)4.7m的水深進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)使計(jì)算的偏小，使結(jié)構(gòu)偏安全。=1/2*9.81*4.72*39=4225.7KN 力劈=0.717m 力矩=-4225.7*0.717=-3029.83kN·m5) 揚(yáng)壓力u =2295.5K 力劈=1.33m 力矩=-2295.5*1.33=-3053.02KN·m閘室穩(wěn)定計(jì)算表符號(hào)方向大小力劈力矩自重W15648.50平板閘重量W152.20底板上

18、水重WW4120.228240.4水平向水推力P14225.70.7173029.83水平向水推力P20揚(yáng)壓力U2295.51.33 3053.02泥沙壓力PO0合計(jì)8240.46082.842157.563穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算為安全和計(jì)算簡(jiǎn)便考慮不計(jì)CA(閘基底面與巖基之間的抗剪斷粘結(jié)力kPa)。則帶入數(shù)據(jù)可得， 查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001中表7.3.14巖基上沿閘室基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值得：【k】=1.054成果分析K=4.15【k】=1.05，則抗滑穩(wěn)定安全由于該地基為巖基，只需考慮抗滑穩(wěn)定即可，即此水閘經(jīng)過穩(wěn)定分析，為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。2.4.2基底壓力計(jì)算1計(jì)算依據(jù)及公式對(duì)于結(jié)

19、構(gòu)布置及受力情況對(duì)稱的閘孔,按下式計(jì)算:式中 pmax、 pmin - 閘室基底應(yīng)力的最大值和最小值，kPa；G-作用在閘室上的所有豎向荷載，kN；A-閘室基底面的面積，m2；M-作用在閘室上的所有豎向和水平向荷載對(duì)基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩和，KN·M;W-閘室基底面對(duì)該基底面垂直水流方向的形心軸的面積矩，m3。2基底壓力計(jì)算 Pmax=61.72KN,Pmin=50.98KN3成果分析由表可知壩址巖基飽和抗壓強(qiáng)度60100MPaPmax<60 MPa,且Pmin=50.98KN0。則閘室基底應(yīng)力經(jīng)計(jì)算滿足要求。第三章 設(shè)計(jì)總結(jié)1設(shè)計(jì)過程總結(jié)本次水閘課程設(shè)計(jì)過程大致如下：1) 水閘的基礎(chǔ)知識(shí)回顧；回顧了有關(guān)水閘的概念、水閘的分類、等級(jí)劃分、水力計(jì)算的內(nèi)容、荷載組合及地基計(jì)算內(nèi)容。2) 水閘的等級(jí)劃分；本水閘按其最大過閘流量（720m3/s）應(yīng)分為等（中型），但此水閘無防洪任務(wù)，主要任務(wù)是發(fā)電 ，裝機(jī)容量為5000kw,為等水閘。3) 確定水閘形式和孔口尺寸擬定，校核泄流能力； 水閘形式和孔口尺寸擬定為本次設(shè)計(jì)之重點(diǎn)，水閘形式的選定要中和考慮，孔口尺寸擬定需確定很多系數(shù)，而每一個(gè)系數(shù)都需要經(jīng)過反復(fù)的試算，反復(fù)的驗(yàn)證才可以確定，計(jì)算量很大。