水閘設(shè)計(jì)說明書

1、第一節(jié) 設(shè)計(jì)基本資料前進(jìn)閘建在前進(jìn)以北的紅旗渠上，閘址地理位置見圖一所示。該閘的主要作用是：(1)防洪。當(dāng)勝利河水位較高時(shí)，關(guān)閘擋水，以防止勝利河的高水入侵紅旗渠下游兩岸的低田保護(hù)下游的農(nóng)田和村鎮(zhèn)。(2)灌溉。灌溉期引勝利河水北調(diào)，以灌溉紅旗渠兩岸的農(nóng)田。(3)引水沖淤。在枯水季節(jié)，引水北上至下游的紅星港，以沖淤保港。圖 一 閘址位置示意圖規(guī)劃數(shù)據(jù)紅旗渠為人工渠道，其斷面尺寸如圖二所示。渠底高程為-5.5m,底寬50m,兩岸邊坡均為1: 2該閘的主要設(shè)計(jì)水位組合有以下幾方面o圖_- 紅旗渠斷面下'意圖(單位：)尸。町即忘於1：2產(chǎn)1、孔口設(shè)計(jì)水位、流量/-5.5L 50.0_300根據(jù)

2、規(guī)劃要求，在灌溉期前進(jìn)而巨流引勝將河水灌灌,引水流量為 肅/s ,。此時(shí)相應(yīng)的水位為：閘上游水位為 1.83 m ;閘下游水位為1.78 m冬春枯水季節(jié)，由前進(jìn)閘自流引水送至下游的紅星港沖淤保港，引水流量為100 m3/s此時(shí)相應(yīng)的水位為：閘上游水位為 1.44 m；閘下游水位為1.38。2、閘身穩(wěn)定計(jì)算水位組合（1）設(shè)計(jì)情況：上游水位 4.3 m,浪高0.8 m ;下游水位1.0 m。（2）校核情況：上游水位 4.7 m,浪高0.5 m ;下游水位1.0 m。3、消能防沖設(shè)計(jì)水位組合根據(jù)分析，消能防沖的不利水位組合是：引水流量為300 m7s，相應(yīng)的上游水位為4.70 m ,下游水位為1.7

3、8 m。4、下游水位流量關(guān)系下游水位流量關(guān)系見表（1）_3Q(m/s)0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0H 下（R）1.01.201.381.541.661.741.78表（1） 下游水位流量關(guān)系二、地質(zhì)資料1、閘基分布情況根據(jù)鉆探報(bào)告，閘基土質(zhì)分布情況見表（2）表（2）閘基土層分布層序高程（m）土質(zhì)概況標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（擊）I5.75 -3.60重粉質(zhì)壤土913n-3.60 -5.30松散粉質(zhì)土8m-5.30 -21.30堅(jiān)硬粉質(zhì)土（局部含鐵鎰結(jié)核）15 212、閘基土工試驗(yàn)資料根據(jù)土工試驗(yàn)資料，閘基持力層堅(jiān)硬粉質(zhì)黏土的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)為：凝聚力c=60.0Kpa;內(nèi)摩

4、擦角 =19° ;天然孔隙比e =0.69;天然容重丫 =20.3kN/ m3建閘所用回填土為砂壤土，其內(nèi)摩擦角=26° ,凝聚力c=0,天然容重丫 二18三、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）,前進(jìn)閘按田能建 筑物設(shè)計(jì)。四、其它有關(guān)資料（ 1）閘上有交通要求。根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ú块T的建議，閘上交通橋?yàn)閱诬嚨拦窐?，按?10設(shè)計(jì)，履帶-50校核。橋面凈寬為4.5m,總寬為5.5m,采用板梁式結(jié)構(gòu)，見圖三每米橋長(zhǎng)約重80kN。（ 2）該專區(qū)“三材”供應(yīng)充足。閘門采用平面鋼閘門，尺寸自定，由工廠設(shè)計(jì)、加工制造。（ 3）該地區(qū)地震設(shè)計(jì)烈度為6

5、度，故可不考慮地震的影響。（4）該地區(qū)風(fēng)速資料不全，在進(jìn)行浪壓力計(jì)算時(shí)，建議取消2Li/2hi=10計(jì)算。圖 三 交通斷面圖（單位：cm）第二節(jié) 樞紐布置前進(jìn)閘為無壩引水進(jìn)水閘，整個(gè)樞紐主要由引水渠、防沙設(shè)施和進(jìn)水閘等到組成。一、 防沙設(shè)施閘所在河流為少泥沙河道，故防沙要求不高，僅在引水口設(shè)攔沙坎一道即可。攔沙坎高0.8m ,底部高程-5.5m ,頂高程式-4.7m,迎水面直立，背流坡為1: 1的斜坡，其斷面圖示 四勝利河河岸比較堅(jiān)穩(wěn)，引水渠可以盡量短（大約I65mf ,使前進(jìn)閘靠近勝利河河岸。為了保證有較好的引水效果，引水角取得35。，并將引水口布置在勝利河彎道凹岸頂點(diǎn)偏下游水深較大的地方。

6、為了減輕引水口處和回流，使水流平順地進(jìn)入 引水口，引水口的上下游邊角修成圓弧形。引水渠在平面上布置成不對(duì)稱地向下游 收縮的喇叭狀，見圖 四 三、水閘進(jìn)水閘（前進(jìn)閘）為帶胸土S的開敞式水閘。共 3孔。每孔凈寬闊8.5m。胸墻 底部高程為2.1m。閘頂高程為5.8m,閘門高程為2.3m.1、閘室段河底板為倒兀型鋼筋混凝土平底板，縫設(shè)在底板中央。底板頂面高程為-5.5m ,厚0.2m。其順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng) 16nl閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)與底板相等，中墩厚取1.1m, 邊墩與岸墻結(jié)合布置，為重力式邊墻，既擋水，又擋土，墻后填土高程為5.8m。閘墩上設(shè)有工作門槽和檢修門槽。檢修閘門槽距閘墩上游邊緣

7、 1.7m, 工作門槽距閘墩上游邊緣5.49 ，胸墻與檢修門槽之間的凈距離為 2.79m。閘門采用平面滾輪鋼閘門，尺寸為 6.7mX7.8m。啟閉設(shè)備選用 QPQ-2K 25卷 揚(yáng)機(jī)啟閉機(jī)。工作橋支承為實(shí)體排架，由閘墩縮窄而成。其順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)2.3m,厚0.5m,頂面高和5.8m,頂面高程10.5m,排架上設(shè)有活動(dòng)門槽。公路橋設(shè)在下游側(cè)，為板梁式結(jié)構(gòu)，其總寬為 5.5m, 公路橋支承在排架上，排 架底部高程為 2 。 5m。2、上游段鋪蓋為鋼筋混凝土結(jié)其順?biāo)较蜷L(zhǎng) 20m,厚0.4m。鋪蓋上游為塊石護(hù)底， 一直護(hù)至引水口。上游翼墻為漿砌石重力式反翼墻，迎水面直立，墻背為 1 ： 0.5 的斜坡

8、，收縮 角為15° ,圓弧半徑為6.6m。墻頂高程為5.0m,其上設(shè)有0.8m高的混凝土擋浪 板。墻后填土高程為4.8m。翼墻底板為0.6m厚的鋼筋混凝土板，前趾長(zhǎng) 0.2m,翼墻上游與鋪蓋頭部齊平。翼墻壁上面為干砌塊石護(hù)坡，每隔壁12m設(shè)一道漿砌石格境。塊石底部設(shè)防15 cm的砂墊層。護(hù)坡一直延伸到紅旗渠的入口處。3、下游段閘室下游采用挖渠式消力池。其長(zhǎng)為 21.5m,深為0.5m。消力池的底板為鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)，其厚為 0.7 m 。消力池與閘室連接處有1 m 寬的小平臺(tái)，后以 1 ： 4 的斜坡連接。消力池底板下按反濾的要求鋪設(shè)厚 0.3 m 的砂、碎石墊層、既起反濾、 過渡作

9、用，又起排水作用。海漫長(zhǎng)期 24 m 水平設(shè)置。前8 m 為漿砌塊石，后 16 m 為干砌塊石，并每隔 8m設(shè)一道漿砌石格境，海漫末端設(shè)一構(gòu)造防沖槽。其深為 1.0 m,邊坡為1: 2。槽 內(nèi)填以塊石。由于土質(zhì)條件較好，防沖槽下游不再設(shè)護(hù)底。下游翼墻亦為漿砌石重力式反翼墻。其迎水面直立，墻背坡度為 1 ： 0.5 ，其 擴(kuò)散角為10° ,圓弧半徑為4.8 s墻頂高程為2.5 m,其上設(shè)高0.8 m的擋浪板， 墻后填土高程為 2.0 m 。下游翼墻底板亦為厚0.6 m 鋼筋混凝土板，其前趾長(zhǎng)1.2m,后趾長(zhǎng)0.2 m o翼墻下游端與消力池末端齊平。下游亦采用干砌石護(hù)坡， 護(hù)坡至少 3.

10、8 m 高程處。每隔 8 m 設(shè)一道漿砌石略埂。護(hù)坡延伸至與防沖槽下游端部齊平。前進(jìn)閘總體布置見大圖。第三節(jié) 水力設(shè)計(jì)水力設(shè)計(jì)主要包括兩方面的內(nèi)容 , 既閘孔設(shè)計(jì)和消能防沖設(shè)計(jì).一、 閘孔設(shè)計(jì)閘孔設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是: 確定閘室結(jié)構(gòu)形式, 選擇堰型 , 確定堰頂高程及孔口尺寸.1、 閘室結(jié)構(gòu)形式該閘建在人工渠道上，故宜采用開敞式閘室結(jié)構(gòu)。在運(yùn)行中 , 該閘的擋水位達(dá)4.34.7m ，而泄水時(shí)上游水位1.441.83m ，擋水時(shí)上游最高水位比泄水時(shí)上游最高水位高出2.87m,故擬設(shè)置胸墻代替閘門擋水，以減少門高。減少作用在閘門上的水壓力，減少啟門力，并降低工作橋的高度，從而節(jié)省工程費(fèi)用。綜上所述，該

11、閘采用帶胸墻的開敞式閘室結(jié)構(gòu)。2、堰型選擇及堰頂高程的確定該閘建在少泥沙的人工渠道上，宜采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，自由出流范圍較大的平底寬頂堰。考慮到閘基持力層是堅(jiān)硬粉質(zhì)粘土（局部含鐵錳結(jié)核），土質(zhì)良好，承載-5.5m 。上游水深H=1.83+ 5.5=7.33m下游水深h=1.78+ 5.5=7.28m引水流量Q=300 m3/s上游行近流速V 0=Q/A能力大，并參考該地區(qū)已建工程的經(jīng)驗(yàn)，高程可以擬定為3、孔口尺寸的確定(1)初擬閘孔尺寸，該閘的孔口尺寸必須滿足引水灌溉和引水沖淤保港的要求。1)引水灌溉:A=(b+mH)H =(50 + 2X7.33) X7.33=473.96 m 3/sH

12、d=H+ a v2/2g( 取 a =1.0)=7.33+ 0.633 2/2 X9.8=7.35mhs/Ho=7.28/7.35=0.99>0.8,故屬淹沒出流。s 2.31 2(1Ho生)0.4=0.356Ho由寬頂堰沒出流公式 對(duì)無坎寬頂堰，取 m=0.385,假設(shè)收縮系數(shù)£ =0.96 ,則=3000.356 0.385 0.96 、2 9.81 7.353/2=25.83m2)引水沖淤保港上游水位H=1.44+5.5=6.94m下游水位h s =1.38 + 5.5=6.88m引水流量Q=100 m3/s_ 八_2A=(b+mH)H=(50+ 2X6.94) X6.9

13、4=443.3mV0=Q/A=100/443.3=0.23m/s<0.5m/s ,可以忽略不計(jì)，則Hd H=6.94ohs/H0 =6.88/6.94=0.99>0.8,亦屬淹沒出流。s 2.31 匡(1Ho星)0.4 =0.342Ho同樣得m=0.385,并假定e =0.96,則得Bo2=2=9.769m.6.943Q1002 = sm，2gHo3 0.342 0.385 0.96 .2 9.81比較1）、2）的計(jì)算結(jié)果，B02<Bo1,可見引水灌溉情況是確定閘孔尺寸的控制情況，故閘孔寬凈Bo宜采用較大值25.83m擬將閘孔分為3孔，去每孔凈寬為8.5m,則閘孔實(shí)際總凈寬為

14、 Bo =8.5 乂3=25.5m,由于閘基土質(zhì)條件較好，不僅承載能力較大，而且堅(jiān)硬.緊密。為了減小閘孔總寬度，節(jié)省工程量，閘底板宜采用整體式平板，擬將分縫設(shè)在各孔底版的中間位 置，形成倒兀型底版。中墩采用鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)，厚 1.1m。墩頭、墩尾均采用半圓 形，半徑為0.55m。(2)復(fù)核過閘流量。根據(jù)初擬的閘孔尺寸，對(duì)于中孔，bo =8.5m , bs = b o +e =8.5+1.1=9.6m , bo/bs=8.5/9.6=0.885, 查 SD133-84 2-2, z 0.981。對(duì)于邊孔，bo =8.5m , b s=34.31m, b o/b s =0.19 ,查 SD133-

15、84 附表 22, 得 £ b=0.909 ,則- N 1 b b _ 0.981 (3 1) 0.909 n0.95 7N3根據(jù)SD133-84附表21,對(duì)于無坎平底寬頂堰，m=0.385,則3300.19m3/s實(shí)際過流能力滿足引水灌溉的設(shè)計(jì)要求。同樣，可以驗(yàn)證初擬的閘孔尺寸亦符合引水沖淤保港的要求。因此，該閘的孔口尺寸確定為：共分 3孔，每孔凈寬8.5m, 4個(gè)中墩各厚 1.1m,閘空總凈寬為25.5m,閘室總寬度為27.7m。消能防沖設(shè)計(jì)消能防沖設(shè)計(jì)包括消力池、海漫及防沖槽等三部分1、消力池的設(shè)計(jì)(1)上下游水面連接形態(tài)的判別，閘門從關(guān)閉狀態(tài)到泄流量為300肅/s往往是分級(jí)開

16、啟的。為了節(jié)省計(jì)算工作量，閘門的開度擬分三級(jí)。化一級(jí)泄流量 50 mi/s ;待下游水位穩(wěn)定后，增大開度到期 150 m3/s ;待下游水位穩(wěn)定后，再增大開 度至少300 m3/s。當(dāng)泄流量為50 m3/s時(shí)：上游水深 H=5.5+4.7=10.2 m ;下游水深可采用前一級(jí)開度(即Q=0時(shí)的下游水深t=5.5 +1.0=6.5 m ;上游行進(jìn)流速 V0= Q= 50 = 0.069m/s(v 0<0.5m/s),可以忽略不計(jì)。 A 718.1假設(shè)閘門的開度e=0.45 m。 0.033 0.65 ,為孔流。查水力學(xué)(華東水 H利學(xué)院編)表3-17得垂直收縮系數(shù)e '=0.061

17、9一'hc= s e=0.619 X 0.45=0.279m=1.41mhC<6.5m,故為淹沒出流。由 t hc''6.5 1.410.579 查 SD133-84 附表 2-6 得孔流淹沒系數(shù)10.53 ,H h 10.2 1.41 c因此有：式中 1-孔流流量系數(shù)。因止匕 Q 0.54 0.592 0.45 25.52 9.81 10.2 51.89m3/s該值與要求的流量50 m3/s十分的接近，才所假定的閘門開度e=0.45正確。此時(shí)，躍后水深1.23<t=6.5m ,故發(fā)生淹沒水躍。以同樣的步驟可求得泄水量為150n3/s、300n3/s時(shí)水面的

18、連接情況，見表(3)。表(3)水面連接計(jì)算序號(hào)Q(m)e(m)e' (m)hc (m)hc”(m)T(m)水面連接情況150.00.450.6190.281.416.50淹沒水躍2150.01.30.6170.8022.366.70淹沒水躍3300.02.50.6221.5553.227.04淹沒水躍(2)消力池的設(shè)計(jì)1）消力池池深：由表（3）可見，在消能計(jì)算中，躍后水深hc ”均小于相應(yīng)的下游水深，出閘水流已發(fā)生了淹沒水躍，故從理論上講，可以不必建消力池。但為了穩(wěn)定水躍，通常需建一構(gòu)造消力池。取池深d=0.5m。2）消力池長(zhǎng)度：根據(jù)前面的計(jì)算，以泄流量300 m3/s 作為確定消力池

19、長(zhǎng)度的計(jì)算依據(jù)。略去行近流速v0, 則：T0=H d=10.2 0.5=10.7m水躍長(zhǎng)度消力池與閘底板以 1： 4 的斜坡段相連接， Ls dp 0.5 4 2.0m, 則消力池長(zhǎng)度 Lsj 為取消力池長(zhǎng)度為23.5m。3）消力池底板厚度計(jì)算：式中k1- 消力池底板厚度計(jì)算系數(shù)，取k1=0.175 。q=300/（25.5 +2.2）=10.83m 3/（s m） H'=4.7 1.78=2.92mt=0.75m.取消力池底板厚為0.8m,前后等厚。在消力池底板的后半部設(shè)排水孔，孔徑10cm,間距2m,呈梅花形布置，孔內(nèi)填以砂、碎石。消力池與閘底板連接處留一寬為 1.0m 的平臺(tái)，以

20、便更好地促成出閘水流在池中產(chǎn)生水躍。消力池在平面上呈擴(kuò)散狀，擴(kuò)散角取為 10°。2、海漫的設(shè)計(jì)（ 1）海漫的長(zhǎng)度為： H=4.7 1.78=2.92mKs 為海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，取Ks=7.0取海漫的長(zhǎng)度為26m。（ 2）海漫的布置和構(gòu)造。由于下游水深較大，為了節(jié)省開挖量，海漫布置成水平的。海漫使用厚度 40cm的塊石材料，前8m采用漿砌塊石，后18m采用干砌塊石。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，格埂斷面尺寸為40cmX 60cm。海漫底部鋪設(shè)15cm厚的砂粒墊層。3、防沖槽的設(shè)計(jì)（ 1）海漫末端河床沖刷深度為海漫末端的平均寬度B =1/2 （50+50 + 2X 2

21、X 7.04 ） =64.08mQ =300/64.08=4.68（m 3/s m）對(duì)比較緊密的粘土地基，且水深大于3ml vo可取為1.1m/s,h ,s=7.04m,則：d <0,要是海漫出口不形成沖刷坑，理論上可不建防沖槽。但為了保護(hù)海漫頭部，故在海漫末端建一構(gòu)造防沖槽。(2)防沖槽的構(gòu)造。防沖槽為倒梯形斷面(圖<六,)。其底寬1.0m,深1.0m,邊坡1 : 2.槽中拋以塊石。1： 4-6.0排水厚30冒水孔Q/.=t1002001950502400120 100, 2001第四節(jié)滲排水設(shè)計(jì)一、 地下輪廓設(shè)計(jì)對(duì)于粘性土地基，通常不采用垂直板樁防滲。故地下輪廓主要包括底版和防

22、滲鋪蓋。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)定及本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求。(1)底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度 L0 ,為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求，L必須大于 交通橋?qū)?、工作橋?qū)?、工作便橋?qū)捈捌渲g間隔的總和，即 L約為12.0m。從穩(wěn)定和地基承載力的要求考慮，L可按經(jīng)驗(yàn)公式估算L= (H+ 2h+a) (1 +0.1 H)K因?yàn)?H=10.2m, 2h=0.5m, a=0.5m, A H=3.7m, K=1.0, 則L=15.34m綜上所述，取底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度L為16mo(2)底板厚度do根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，底板厚度為(1)單孔凈跨，一般為571.2 1

23、.7m.故初擬 d=1.2m。(3)底板構(gòu)造。底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土為150# o上下游兩端各設(shè)0.5m深的齒墻嵌入地基。底板分縫中設(shè)以“V'型鋼片止水。2、鋪蓋鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度一般為24倍閘上水頭或35倍上下游水位差，擬取20m,鋪蓋厚度為0.4m。鋪蓋上游端設(shè)0.5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 0.3m,其下設(shè)0.2m厚的砂石墊層。3、側(cè)向防滲側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩。上游翼墻為反翼墻，收縮角取為 15° ,延伸至鋪蓋頭部以半徑為 6.6m的圓弧插入岸坡。4、排水、止水為了減小作用于閘底板上的滲透

24、壓力，在整個(gè)消力池底板下布設(shè)砂礫石排水，其首部緊抵閘底板下游齒墻。閘底板與鋪蓋、鋪蓋與上游翼墻、上游翼墻與邊墻之間的永久性縫中，均設(shè)以銅片止水。閘底板與消力池、消力池與下游翼墻、下游翼墻與邊墩之間的永久性分縫，雖然沒有防滲要求，但為了防止閘基土與墻后填土被水流帶出，縫中鋪貼瀝青油毛氈。5、防滲長(zhǎng)度驗(yàn)算（ 1）閘基防滲長(zhǎng)度。必須的防滲長(zhǎng)度為L(zhǎng)=CA H H=3.7mo當(dāng)反濾有效時(shí)，C=3;當(dāng)反濾失效時(shí)，C=4.因此L=11.1 14.8m實(shí)際閘基防滲長(zhǎng)度L=0.4 +0.5 +0.7 + 19+1.3 + 1.0 +0.7 + 13+0.7 + 1.0 + 0.7=39.0mL >L, 滿

25、足要求。（ 2）繞流防滲長(zhǎng)度。必須的防滲長(zhǎng)度為L(zhǎng)=CA H H=3.7m,C=7 （回填土為壤土，且無反濾），因此L=25.9m實(shí)際防滲長(zhǎng)度LL,滿足防滲要求其地下輪廓布置見圖 七。圖 七 地下輪廓布置圖二、滲流計(jì)算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算。1、地下輪廓線的簡(jiǎn)化為了便于計(jì)算，將復(fù)雜的地下輪廓進(jìn)行簡(jiǎn)化。由于鋪蓋頭部及底板上下游兩端的齒 墻均較淺，可以將它們簡(jiǎn)化成短板樁（圖 八）- -5.520.0地下輪廓-簡(jiǎn)化VI16.09'-6.5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=16+2O=36m

26、地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度 So=1.7 0.4=1.3m。Lo/So=36/1.3=27.75，故地基的有效深度Te=O.5Lo =18m （圖 八）。3、滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計(jì)算段為進(jìn)出過地下輪廓的角點(diǎn)、尖點(diǎn)，將滲流區(qū)域分成八個(gè)典型段。I口段，n 、iv、v、即 四段為內(nèi)部垂直段，田 、VI則為內(nèi)部水平段( 1進(jìn)口段阻力系數(shù)為S=0.4m,T=17.9m( 2內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)為S=0.5m, T=18.0m( 3內(nèi)部水平段阻力系數(shù)L=20.0m,S1=0.5m,S2=1.3m,T=18.0m( 4內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)為S=1.3m,T=18m( 5內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)為S=0.5m,T=1

27、7.2m( 6內(nèi)部水平段阻力系數(shù)為L(zhǎng)=16.0m,S1=0.5m,S2=0.5m,T=17.2m( 7內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)為S=0.5m,T=17.2m4、滲透壓力計(jì)算:S=0.7m,T=17.4m8i 2.988i 1(1)設(shè)計(jì)洪水位時(shí):H=4.3-1.0=3.3m 。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的 單寬滲透流量均應(yīng)相等。1)所以任一流段的水頭損失hi= i上i,則hi=0.441 X 3.3/2.988=0.49mhh3=0.1.041 X3.3/2.988=1.15mh5=0.029 X 3.3/2.988=0.03mhh7=0.029 X3.3/2.988=0.03m h2=0.028

28、 X3.3/2.988=0.03mh4=0.072 X3.3/2.988=0.08m6=0.890 X3.3/2.988=0.99m8=0.890 X 3.3/2.988=0.50m2)進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)口處修正系數(shù)1為二18.0mT 2=17.9mS=0.4m則1=0.34<1.0應(yīng)予修正一 '一 一一一 一 一 一h = B 1h1=0.34 X 0.49=0.17m進(jìn)口段后的水頭損失的修正量 h=hi-hi'=0.490.17=0.32m該修正量轉(zhuǎn)移給其它的相鄰各段，則 同理出口段的修正為:T1=17.2m,T 2=17.4m S=0.7m則 p 2=0.4

29、75<1.0亦需修正出口段的水頭損失修正為：., _ h8 = B 2h8=0.475 X 0.50=0.24m修正量 h=0.50-0.24=0.26m該修正量轉(zhuǎn)移給其它的相鄰各段，則3）計(jì)算各角隅點(diǎn)的滲壓水頭：由上游出口段開始，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H1=3.3mH=H-h；=3.3-0.17=3.13m3=H-h2、=3.13-0.06=3.07mH=H3-h3、=3.07-1.44 =1.63m5=H-h4、=1.63-0.08=1.55mH=H5-h5'=1.55-0.03=1.52m7=H-h6、=1.52-

30、1.22=0.30mH=H-h7、=0.30-0.06=0.24m9=H8-h8、=0.24-0.24=0. 0m失呈線形變化，則其滲透壓力分布圖，如圖九H9=0.0m4)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H/=0.30m-凰43m設(shè)計(jì)洪水位HI度2莊力分布圖H3=3.07m單位寬度底梅麻受滲透壓力:單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：(2)同樣的步驟可計(jì)算出校核的滲透壓力分布，即 H=4.7-1.0=3.7mHi=3.7mH 2=3.51mH=3.44m H 4=l.83mIH5=1.74m H 6=l.70mH=0.34m H 8=0.27mH=0.00m根據(jù)以上計(jì)算作

31、出滲透壓力分布圖，如圖十圖 十 校核洪水位滲透壓力分布圖單位寬度底板所受滲透壓力：?jiǎn)挝粚掍伾w所受的滲透壓力5、閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降閘底板水平段的平均滲透坡降為滲流出口處的平均逸出坡降J0 為閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。第五節(jié) 閘室布置與穩(wěn)定計(jì)算一、 閘室結(jié)構(gòu)布置閘室結(jié)構(gòu)布置主要包括底板、 閘墩、胸腔、 閘門、工作橋和交通橋等部分結(jié)構(gòu)的布置和尺寸的擬定。1、底板底板的結(jié)構(gòu)、布置 、構(gòu)造在第四節(jié)已作了介紹，這里不再重復(fù)。2、閘墩順?biāo)较虻拈L(zhǎng)度取與底板相同，為16ml閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中墩厚均為1.1m。邊墩與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)洪水位的超高計(jì)算： =

32、4.3+0.8+0.7=5.8較核洪水位的超高計(jì)算： =4.7+0.5+0.5=5.7m取兩者中較大的一個(gè)，故取 5.8m.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，可大大低于上游部分的高度，而其上設(shè)有排架擱置公路橋。初定閘墩下游部分頂部高程為2.5m,其上放3根柱子(0.7mX0.67m,h=1.8m)，柱頂設(shè)小橫梁(0.7mX0.7m,L=4.7m)，梁頂?shù)母叱虨?.5+1.8+0.7=5.0m。梁上擱置公路橋，橋面局程為5.80m,與兩岸大堤齊平。閘墩上設(shè)檢修門槽和工作門槽，檢修門槽在上游，槽深為0.3m,寬0.2m。工作門槽槽深為0.3m,寬0.6m。具體位置見圖

33、十三,。閘墩上下游均為半圓形，其半徑為 R=0.55m.3、胸墻為了避免啟吊閘門的鋼絲繩浸在水里，胸墻設(shè)在工作閘門的上游側(cè)胸墻頂與閘墩上游部分頂部同高取為5.8m。胸墻底部高程式應(yīng)以不影響引水為準(zhǔn)。 28=堰頂高程+堰頂下游水深+ 6 =-5.5+7.28+0.3=2.08m 。胸墻的底部高程式 為2.1m,則胸墻高度為5.8-2.1=3.7m。胸墻采用的是鋼筋混凝土土板梁式結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)支于閘墩上。 上梁尺寸為0.3mX 0.5m,下游尺寸為 0.4mX 0.8m,板厚20 cm。下梁 下端的上游面做成圓弧形，便于過水。4、工作橋：(1)啟閉機(jī)選型。閘門采 滾輪鋼閘門，為潛孔式。門頂應(yīng) 墻底緣0.

34、2m,即其身程為2.3m, 2.3+5.5=7.8m ,門寬為 8.5+2*0.2=8.9m 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 G 0.073K1K2 K3A0.93H 0.79初估閘r5.84.7用平面高出胸門高門自Ki =1.0; H/B=7.8/9.1=0.857,圖十一 門上的水壓力圖重。其中：A=69.42 m2； HS=10.2m；對(duì)于工作閘門 1<H/B<2,K2=1.0; H s=10.2m<60m, K3=1.0。貝U門自重 G=0.073X 1.0 X 1.0 X 1.0 X69.42 0.93 X 10.2 0.79=23.59t=231.1kN 則取G=250KN根據(jù)經(jīng)

35、驗(yàn)公式，初估啟門力Fq=（0.10.2）P+1.2G,閉門力Fv=（0.10.2）P-0.9G.其中G為閘門自重，P為作用在門上的總水壓力（如圖<十一）。不計(jì)浪壓力的影響，作用在每米寬門上游面的水壓力P上=0.5 X9.8 X （2.6+10.2 ） X7.6=476.7KN ;作用在每米寬門下游面的水壓力P下=0.5 X 8.5 X 8.5 X9.8=207.0KN,則門上總的水壓力為P=P上 X 8.5 -P 下 X 8.5=2292.45KNFq=0.10 X 2292.45+1.2 X 250.0=529.2KNFw=0.10X 2292.45 -0.9 X 250.0= -4.

36、25KNFw< 0 ，表示閘門能靠自重關(guān)閉，不需加壓重塊幫助關(guān)閉。根據(jù)計(jì)算所需的啟門力FQ=529.2kN ，初選雙吊點(diǎn)手搖電動(dòng)兩用卷揚(yáng)式啟閉機(jī) （上海重型機(jī)械廠產(chǎn)品）QPQ2X25。其中機(jī)架外輪廓寬 J=1962mm（ 2）工作橋的尺寸及構(gòu)造。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)留有足夠的操作寬度。B*閉機(jī)寬度+2X欄桿柱寬+2X欄桿外富裕寬度=2X0.8+2 X0.05+1.962=3.962m。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<十二 > 工作橋結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）梁高0.8m寬0.35m,中間活動(dòng)鋪板厚6cm。其結(jié)中見圖 十二

37、。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1.5m。在啟閉機(jī)機(jī)腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁。其寬30cm,高50cm,工作橋設(shè)在實(shí)體排架上，排架的厚度閘墩門槽處的頸厚即為50cm,排架順?biāo)较虻膶挾葹?.3m。排架的高程為=胸墻壁底緣高程+門高+富裕高度 =2.1+7.8+0.6=10.5m 。5、檢修便橋?yàn)榱诉M(jìn)行檢修、觀測(cè)，在檢修門槽處設(shè)置檢修便橋。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 40cm,寬25cm梁中間鋪設(shè)有厚 6cm 的鋼筋混凝土板。6、交通橋在工作橋的下游側(cè)布置公路橋，橋身結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)，橋面總寬5.5m。其結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸見第一

38、節(jié)。二、 閘室穩(wěn)定計(jì)算取中間的一個(gè)獨(dú)立的閘室單元分析，閘室結(jié)構(gòu)布置見圖 十三 十三 閘室結(jié)構(gòu)布置圖（單位：cm）1、 荷載(1)完建期的荷載。完建期的荷載主要包括閘底板重力G、閘墩重力G、閘門重力G、胸墻壁重力G、工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力 G、公路橋重力G和檢修便橋 重力G。取混凝土、鋼筋混凝土的容重為 25KN/n3o底板重力為：-1G=16X1.2 X19.2 X25+ 1X(1 + 1.5) X 0.5 X19.2 X 25X 2=9816.0KN閘墩重力：每個(gè)中墩重G'= 1 X3.14 X0.552X 11.3 X25+ 1 X3.14 X 0.55 2X 8.0 X25 +

39、4.2 X 1.1 X 2211.3 X25-2X 0.2 X 0.3 X 11.3 X 25+2.3 X1.1 X11.3 X 25-2X0.3 X 0.6X11.3 X 25+2.3 X 0.5 X4.7 X 25+8.4 X 1.1 X 8X 25+ 3X0.67 X 0.7 X1.8 X25+ 0.7 X0.7 X4.7 X 25=134.2 +95.0 +1271.3 +748.1 + 1968.9=4217.6KN每個(gè)閘室單元有兩個(gè)中墩，則閘門重力為：G=250.0 X 2=500.0kN胸墻重力為：G=0.3 X0.5 X17X25+0.4 X0.8 X 17X 25+0.2 X

40、 (3.7 0.4 -0.3) X 17X25=454.75KN工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力如下工作橋重力:G' =2X 0.92 X 0.35 X 19.2 X25 + 0.5 X ( 0.08 +0.12 ) X 0.9 X 19.2 X2X25 + 0.15 X0.12 X 19.2 X 2X25+0.06 X 1.3 X 19.2 X 25=450.24KN考慮到欄桿及橫梁重力等，取G' =500.0kNQPQ2 25啟閉機(jī)機(jī)身重40.7kN,考慮到機(jī)架混凝土及電機(jī)重，每臺(tái)啟閉機(jī)重48.0kN,啟閉機(jī)重力G” =2X48.0=96.0kNG=G+ G” =356.4 + 96

41、.0=506KN公路橋重力：公品&橋每米重約80kN,考慮到欄桿重，則公路橋重為G=80X 19.2 +50=1586.0KN檢修便橋重力:G=0.25X0.4 X17X25X2+0.06 X1.5 X17X25=123.85kN考慮到欄桿重力，取G=180kN完建情況下作用荷載和力矩計(jì)算見表（4）表（4）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)求矩）部 位重力（KN）力臂（m）力矩（KN - m）/底 板9816.08.078528閘墩(1)268.40.3285.9(2)2542.62.656737.9(3)1496.25.98827.6(4)3938.011.254430

42、2.5(5)190.015.682979.2閘 門500.05.792895工作橋500.05.902950啟閉機(jī)96.05.90566.4公路橋1586.012.2519428.5檢修便橋180.01.80324胸 墻454.754.792178.3合 計(jì)21567.95147855.5(2)設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載。在設(shè)計(jì)洪水位下，閘室的荷載除此之外，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=4.69 X9.8 X 17X9.8 +7.6 X0.8 X 17X 9.8 +6.5 X 17X9.91 X9.8=19401.7kN水平水壓力：首先要計(jì)算波浪要素。由基本資料知：h

43、i=0.8m,Li/h i=10,上游H 9.8m,則上游波浪中心線的壅高為波浪破碎的臨界水深可見，由于上游平均水深大于L/2,且大于H ,故判斷為深水波。Pi=0.5 X4X9.8 X(4 + 0.25+0.8) X 19.2 +0.5 X (4 X 9.8 +10X9.8) X6X19.2=9803.1KN (f)P2=0.5(8.33 X 9.8 + 9.75 X 9.8) X 1.5X19.2=2551.4KN (fR=0.5 X 7.5 X73.5 X 19.2=5292KN(一)P4=0.5 X (7.5 X 9.8+8.44 X 9.8 X 0.7 X 19.2=1049.7KN

44、 (一)浮托力1-F 7.7 9.8 16 19.2 2 -(1.0 1.5) 0.5 9.8 19.2 23416.5kN (?) 2滲透壓力1-U 0.30 9.8 16 19.2 1.22 9.8 16 19.2 2739.6kN (?) 2設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載和力矩計(jì)算見圖十四及表(5)圖 十四設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載圖表（5）設(shè)計(jì)洪水情況下荷載和力矩計(jì)算（對(duì)B點(diǎn)取距）荷載名稱豎向力（KN）水平力(KN)力臂(m)力矩（kNx m）備注/閘室結(jié)構(gòu)重力21567.95169803.3表(4)上游水壓力1900.99.1817445.77902.74.0732164.02551.40.7318

45、62.5529316934下游水2.2.4壓力1049.70.34356.9浮托23416818733力.5.0.2滲透壓903.28.07225.6力1836.59788.4.3307657217994水重力.3.35.7101255155.9.09710731.511.1118583.1合計(jì)40969.726156.112354.56341.7363009221636.914813.6 (J)6012.8141372.1 ()(3)校核洪水位情況的荷載。校核洪水位情況時(shí)的荷載與設(shè)計(jì)洪水位情況的荷載計(jì)算方法相似。所不同的是浪壓力、水壓力、揚(yáng)壓力是相應(yīng)校核水位以下的浪 壓力、水壓力、揚(yáng)壓力。閘

46、室內(nèi)的水重力Pv = 4.69 X 10.2 X 17X9.8 +7.6 X 0.8 X 17 X 9.8 +6.5 X 17 X 9.91 X9.8=7969.8 +1012.9 +10731.5=19714.2KN水平水壓力首先要計(jì)算波浪要素。在校核水位下，hi=0.5m,Li=5.0,h 0=0.16m,Hj=0.59m, H上10.2 m,故為深水波，則Pi=0.5 X2.5 X9.8 X (2.5 +0.16 +0.5) X19.2+0.5X (2.5+10.4) X 9.8X 7.9 X19.2=743.2 + 10330.9=10330.9KN (f)P2=0.5 X ( 8.5

47、3+9.94 ) X 9.8 X 1.5 X 19.2=2606.5KN)P3=0.5 X7.5 X7.5 X 9.8 X19.2=5292KN(一)P4=0.5 X ( 7.5+8.47 ) X 9.8 X 0.7 X 79.2=1051.7KN (一)浮托力F =7.7 X 9.8 X 16X19.2 + 2X0.5 X ( 1.0 + 1.5) X 0.5 X 9.8 X19.2=23181.3 + 235.2=23416.4KN )滲透壓力U =0.34 X9.8 X16X19.2 +0.5 X 1.36 X 9.8 X 16X 19.2=3070.8KN )校核洪水位情況下的荷載和力

48、矩計(jì)算見圖十五，表（6）表（6）校核洪水情況下荷載和力矩計(jì)算（對(duì)B點(diǎn)取距）荷載名稱豎向力（KN）水平力(KN)力臂(m)力矩（KNX m）/閘室結(jié)構(gòu)重力21567.9169803.3.表(4)上游水壓力743.210.57766.49587.74.6444486.92606.50.731902.7下游水52923.216934.4壓力1051.70.34357.6浮托23416818733力.5.021023.88188.滲透壓6.00力2047.5109112.33.67969218729水重力.8.35.0101255155.9.09710731.511.1118583.1合計(jì)41282.

49、226487.312937.46343.7366427.1226942.614794.9 (J)6593.7 (f139484.5 ()圖 十五,校核洪水位情況下的荷載圖2、穩(wěn)定計(jì)算(1)完建期閘室基底壓力計(jì)算由表(4)可知， G 21567.95kN , M 1698033kN m,另外，B=16m A=16X 19.2=307.2m2,貝U地基承載力驗(yàn)算。由上可知持力層為堅(jiān)硬粉質(zhì)粘土，N63.5=1521擊，查表得容許地基承載力P' 350kPa。因?yàn)榛A(chǔ)的寬度遠(yuǎn)大于 3.0m,故地基容許承載力應(yīng)修正。其中：B=8m;D=1.5m;為了安全起見，取 mB0.2mD1.0;（G1）（

50、2.74 1） 9.81 0.6910.09kN/m3 （浮容重）R P,故地基承載力滿足要求。不均勻系數(shù)計(jì)算。由上可知基地壓力不均勻系數(shù)滿足要求0(2)設(shè)計(jì)洪水情況，閘室地基壓力計(jì)算。由表(5)可知:G 14813.6kN ; M 141372.0kN m 則地基承載力驗(yàn)算地基承載力滿足要求。不均勻系數(shù)為根據(jù)SD133-84附錄的規(guī)定，對(duì)于地基較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單中型水閘，捫的采用值可適當(dāng)?shù)脑龃?。本閘閘基的地質(zhì)情況非常的好，刀可采用3.0 ,在校核洪水位情況下，刀可采用3.5 o故基底壓力不均勻系數(shù)不滿足要求。應(yīng)延伸鋪蓋長(zhǎng)度或 重新布置閘室結(jié)構(gòu)。閘室的抗滑穩(wěn)定分析：臨界壓應(yīng)力其中 A=1.75;

51、t' =10.09kN/m3; B=16;=19° ; c=60kPaPkp=258.6kPa>Pmax=76.07kPa ,故閘室不會(huì)發(fā)生深層滑動(dòng)，僅需作表層抗滑穩(wěn)定分析。其中：0取0.917.1 , Q取1C 20.0Kpa。由于本閘齒墻較淺，可取3_2 I rA=307.2m,則故閘室的抗滑穩(wěn)定也滿足要求。(3)校核洪水情況閘室基底壓力計(jì)算。由表(6)可知道，G 14794.9kN ; M 1394845kN mH 6593.7kN ,則地基承載力驗(yàn)算地基承載力滿足要求。不均勻系數(shù)計(jì)算故基底壓力不均勻系數(shù)滿足要求。閘室抗滑穩(wěn)定分析。顯然，Pmax Pkp,不必驗(yàn)算深層抗滑穩(wěn)定性，僅需驗(yàn)證表 層抗滑穩(wěn)定性，即故閘室的抗滑穩(wěn)定也滿足要求。根據(jù)SD133-84附錄第四段，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)大于10的粘性土等地基上的水閘，可不計(jì)算地基的沉降。用同樣的方法和步驟，