H江水利樞紐工程畢業(yè)設(shè)計(jì)完稿

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上H江水利樞紐工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（泄水閘設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)說明書河海大學(xué)水工專升本2010級(jí)（安徽站）姓名： 徐慧彬 學(xué)號(hào)： 目 錄附圖：圖01 樞紐平面布置圖圖02 水閘平面圖及剖面圖圖03 水閘上游立視圖圖04 水閘底板配筋圖圖05 上下游翼墻剖面圖1 綜合說明1.1 工程概況H江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長375km，流域面積176 萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運(yùn)輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對(duì)充分開發(fā)這一地區(qū)的航運(yùn)具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地700多萬畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達(dá)，有國家最大的有色金屬

2、冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)的建材輕工。原材料及銷售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運(yùn)的條件十分優(yōu)越。流域梯級(jí)開發(fā)后，將建成一條長340km通航千噸級(jí)駁船的航道和另一條長50km通航300噸級(jí)駁船的航道，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個(gè)江河直達(dá)的上游水路運(yùn)輸網(wǎng)。同時(shí)也為沿江各縣市擴(kuò)大直流灌溉創(chuàng)造有利條件。對(duì)促進(jìn)沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。本工程以航運(yùn)為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1、H江樞紐畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；2、水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL2652001)；3、水力計(jì)算手冊（武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室編）4、水工設(shè)計(jì)手冊

3、第6冊過壩與泄水建筑物；5、水工鋼筋混凝土設(shè)計(jì)手冊1999年；6、水利水電鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T 5039-95；7、水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程（DL5021-93）1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)1.3.1樞紐總體布置水閘樞紐中的船閘、泵站或水電站宜靠岸布置，但船閘不宜與泵站或水電站布置在同一岸側(cè)，船閘、泵站或水電站與水閘的相對(duì)位置，應(yīng)能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運(yùn)行的要求。因此，本設(shè)計(jì)在樞紐布置時(shí)，將泄水閘布置在河床中間，船閘布置在左岸，水電站布置在右岸。其中：泄水閘每孔凈寬10m，共35孔，高12m，直升式平板鋼閘門控制，閉閘時(shí)攔截江流，穩(wěn)定上游水位，開閘時(shí)泄水，排沙防淤。設(shè)計(jì)流量9540

4、m3/s，校核流量12350m3/s。船閘1座，閘室有效長度為135m，凈寬12m，檻上水深2.5m，閘室頂高程24.0m，底高程10.5m。閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端。水電站廠房寬15m(順流向)，長36.2m。廠房地面高程24.5m，水輪機(jī)安裝高程10.5m。水電站設(shè)計(jì)水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機(jī)3×2200KW。站上公路橋設(shè)在廠房的上游端。具體布置見附圖一：總平面布置圖。1.3.2 水閘設(shè)計(jì)1、水閘水力設(shè)計(jì)1)、堰型、堰頂高程閘孔采用結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的無坎平底寬頂堰（平底水閘屬無坎寬頂堰）。擬定閘底板頂高程為13.0m。2)、水閘總寬度

5、閘室總寬度：10×35+36×1.6=407.6m。2、水閘消能防沖設(shè)計(jì)1)、消力池消力池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，深1.45m，消力池長L=20.8m，厚度0.8m。2)、海漫 海漫長度L=40m，海漫水平段長15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。3)、防沖槽 防沖槽采用梯形斷面，槽深2.5m，槽底寬10m，上游設(shè)C20鋼筋砼齒槽，厚50cm，下游坡比為1：2.0，單寬體積為37.5m2，沖刷坑采用拋石合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。3、閘室布置1)、閘室結(jié)構(gòu)閘室采用開敞式布置，鋼筋砼U型結(jié)構(gòu)，閘門選擇直升式平板鋼閘門，液壓啟閉，閘上

6、布置凈7m交通橋，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9.0m、寬4m工作橋和啟閉房，啟閉房寬11.0m，底板長度取20m。底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長度為20m，頂高程為13.0m，閘底板厚1.5m 。閘墩長度采用與底板同長20m，。檢修門槽深25cm，寬30m；工作門槽深40cm，寬60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭。 閘墩頂高程為25.0m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小厚度為50cm，中墩厚度取1.6m，縫墩厚度為2×0.8m，邊墩厚度為1.6m。公路橋布置在閘門上游側(cè)，公路橋載重按汽-20設(shè)計(jì)，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道1

7、5;1.0m，總寬9.0m。公路橋采用T型結(jié)構(gòu)，梁底高程為25.0m，梁高1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸壁式。2)、上下游翼墻上游連接采用扶壁式翼墻，圓弧連接，半徑為20m，下游翼墻采用扶壁式八字型翼墻加圓弧型翼墻連接，擴(kuò)散角為8°，圓弧半徑為20m。上游翼墻頂標(biāo)高為25.0m，下游翼墻頂標(biāo)高為25.0m。4、閘基防滲排水設(shè)計(jì)由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故在采用水平防滲措施的同時(shí)還必須采取垂直防滲措施。鋪蓋采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長20m。鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。在消力池水平段前端與閘底板連接處設(shè)置水平止水；消力

8、池末端依次鋪設(shè)碎石墊層和無紡?fù)凉げ挤礊V，排水孔孔徑15cm，間距1.5m，呈梅花形布置，順?biāo)鞣较蜷L度為7.5m。5、閘門及啟閉機(jī)設(shè)計(jì)1)、閘門根據(jù)門頂高程及閘底標(biāo)高，確定平面鋼閘門高為7m，閘門凈寬10m，毛寬10.6m。2)、啟閉機(jī)啟閉機(jī)型號(hào)：QPQ2×3006、閘室穩(wěn)定計(jì)算1)、閘室整體穩(wěn)定水閘整體穩(wěn)定分別對(duì)完建期、正常運(yùn)用期及非常運(yùn)用期三種工況進(jìn)行閘室的偏心距、基底應(yīng)力、基底應(yīng)力的不均勻系數(shù)及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算，均滿足規(guī)范要求。2)、閘室沉降計(jì)算經(jīng)分析，本次不必計(jì)算閘室的沉降量。7、閘底板配筋經(jīng)計(jì)算，面、底層鋼筋均按25200配置。8、兩岸連接建筑物設(shè)計(jì)采用扶壁式擋

9、土墻，上游翼墻頂高程25.00m，底高程12.00m。下游翼墻頂高程25.00m，底高程10.5512.00m。上游擋墻高13.0m，擋墻壁厚1.0m，墻身垂直，墻身高12m，墻底板厚1.0m。下游擋墻高1314.45m，擋墻壁厚1.0m，墻身高度1213.45m，底板厚度1.0 m。翼墻兩側(cè)設(shè)置1.0×1.0m腋角，兩側(cè)懸挑4m，底板總寬11m。上游翼墻長30m，下游翼墻長36.8m。翼墻采用C25鋼筋砼澆筑。上游護(hù)坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護(hù)坡。下游護(hù)坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石

10、護(hù)坡。9、水閘特性表綜上所述，水閘特性表如下：水閘特性表基礎(chǔ)資料設(shè)計(jì)依據(jù)工程級(jí)別等工程建筑物級(jí)別主要建筑物3級(jí)次要建筑物4級(jí)臨時(shí)建筑物5級(jí)設(shè)計(jì)洪水P=2%校核洪水P=0.33%水文條件正常水位19.00 灌溉水位19.50 設(shè)計(jì)流量9540m3/s設(shè)計(jì)洪水位23.40m校核流量12350m3/s校核水位23.80m主要建筑物水閘閘室凈寬10×35m總寬407.6m閘底板長20m,厚1.5m閘室底高程13.0 閘室頂高程25.0 閘墩中墩厚1.6m縫墩厚2×0.8m邊墩厚1.6m頂高程為25.0工作橋4.5m交通橋7m+1×2m閘門板鋼,凈寬10m,高7m上下游連接

11、段上游護(hù)底厚60cm,L=10m鋪蓋厚60cm,L=20m消力池d=1.45m,L=15m海漫厚60cm,L=40m防沖槽深2.5m,底寬10m上游翼墻圓弧連接,頂高25.0m下游翼墻八字型,頂高25.0m上游護(hù)坡底高13.0m,頂高25.0m下游護(hù)坡底高13.0m,頂高25.0m2 水文2.1 流域概況H江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長375km，流域面積176 萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運(yùn)輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小。2.2 氣象本流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，雨水充沛。洪水期多年平均最大風(fēng)速為20.7m/s。2

12、.3 洪水經(jīng)計(jì)算，各設(shè)計(jì)頻率洪水流量及相應(yīng)壩下水位見表2-1。洪峰流量及相應(yīng)壩下水位表表2-1 設(shè)計(jì)頻率（%）0.33220洪峰流量Q（m3/s）1235095405730壩下水位H下（m）23.8023.4022.25水位流量關(guān)系曲線見表2-2。水位流量關(guān)系表2-2水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）1450203200153002141401665022534017120023770018180024138001924803 工程地形、地質(zhì)3.1 閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順?biāo)鞣较蜷L700米，垂直水流方向長2000米，山頂主峰標(biāo)高110米，靠岸邊山頂標(biāo)高65米；

13、山體周圍是河漫灘沖擊平原，灘面標(biāo)高18.520.0米；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4米，堤頂標(biāo)高24.5米；閘址處河寬700米，主河槽寬500米，深泓區(qū)偏右，河床底標(biāo)高13.013.0米，右岸灘地標(biāo)高18.5米。3.2 閘址地質(zhì)閘址河床土質(zhì)，主要由砂礫卵石層組成，表層為中細(xì)砂層，層厚25米，左厚右薄并逐漸消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量30%50%，粒徑213厘米，層厚1020米，屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)K=1.84×10-15×10-2（cm/s），允許坡降J=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標(biāo)高從左標(biāo)高10米向右標(biāo)高15米以下，其巖性為上古生界二迭長興階灰?guī)r

14、及硅質(zhì)巖。河床土質(zhì)資料如下：中砂：Dr0.6，E0=310kg/cm2，N63.5=20；砂礫石：Dr0.66，E0=360kg/cm2；3.3 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧蠅K石料：在閘址左岸的山頭上有符合質(zhì)量要求的塊石料場，其儲(chǔ)量50萬立方米，平均運(yùn)距1.0公里。砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺(tái)地，有大量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細(xì)骨料之用，運(yùn)距35公里，且水運(yùn)極為便利。土料：閘址上游約2公里有劉家、八圩土料場，儲(chǔ)量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。3.4 地震烈度根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖，本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設(shè)防。4 工程布置及建筑物4.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

15、4.1.1 工程等級(jí)及建筑物級(jí)別H江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水電站總裝機(jī)為6600Kw，設(shè)計(jì)水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，本工程為三等工程，主要建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，泄水閘的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，最大通航洪水標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。4.1.2 設(shè)計(jì)基本資料一、水位正常蓄水位：19.0m灌溉水位：19.5m設(shè)計(jì)洪水Q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.4m校核洪水Q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下

16、水位H下=23.8m二、計(jì)算水位組合1、閘孔凈寬計(jì)算水位設(shè)計(jì)洪水Q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.4m；設(shè)計(jì)水位差H0.25m（H上23.65m）；校核洪水Q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.8m；計(jì)算閘上雍高水位H上（供墩頂高程用）；2、消能計(jì)算水位閘上水位H上19.5m；閘下水位H下14.5m；下泄流量：以閘門開啟度e0.5m、e1.0m以及全開時(shí)的泄量。3、閘室穩(wěn)定計(jì)算水位（關(guān)門）閘上設(shè)計(jì)水位H上19.5m，H下14.5m；閘上校核水位H上20.0m，H下14.5m；三、地震設(shè)防烈度本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設(shè)防。四、安全系數(shù)1、安全超高水閘為

17、3級(jí)混凝土建筑物，根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 2652001）安全超高下限值：泄洪時(shí) 0.7m(設(shè)計(jì)洪水位)，0.5m(校核洪水位)；關(guān)門時(shí) 0.4m(設(shè)計(jì)洪水位)，0.3m(校核洪水位)。 2、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 土基上的3級(jí)混凝土建筑物，基本組合（設(shè)計(jì)）為1.25；特殊組合（核校）為1.1。五、其它資料1、單孔凈寬：812m； 2、門型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門；3、閘門類型：直升門；4、底板與中砂的摩擦系數(shù)f0.4；5、閘孔的允許單寬流量q30m3/s/m；六、公路橋公路橋載重按汽-20設(shè)計(jì)，掛-100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9.0m，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0

18、m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.60m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每米延長重量按8T/m計(jì)。4.2 工程總體布置H江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水電站總裝機(jī)為6600Kw，設(shè)計(jì)水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的地形地質(zhì)資料，以及功能要求，樞紐總體布置如下：4.2.1 船閘的布置船閘的通航能力，按照五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。船閘布置在H江的左岸，船閘本身由三部分組成：上游引航道、閘室和下游引航道。上游引航道：長度不小于5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)的長度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)船隊(duì)的長度為91m，故上游引

19、航道的長度為455m，設(shè)計(jì)時(shí)取為500m；上游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用1：2.5；上游引航道的底高程為15.0m。下游引航道：長度不小于5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)的長度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)船隊(duì)的長度為91m，故下游引航道的長度為455m，設(shè)計(jì)時(shí)取為600m；下游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用1：2.5；下游引航道的底高程為11.0m。閘室：閘室的長度為135m，寬度為12.0m；閘室的頂高程為24.0m，底高程為10.50m。上下閘首控制船只的進(jìn)出。4.2.2 水電站的布置考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可能提高水電站的出力

20、，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在H江的右岸。水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長度為48.0米，上下游方向的寬度為36.20米，主廠房總高度為32.0米。水輪機(jī)的型號(hào)為：GE(F02)-WP-380發(fā)電機(jī)的型號(hào)為：SFG200-70/3960總裝機(jī)：3×2200KW設(shè)計(jì)水頭：3.5m最高水頭：7.0m最小水頭：2.0m最大引用流量225m3/s。4.2.3 泄水閘的布置泄水閘布置在水電站和船閘之間。泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。4.3 主要建筑物（泄水閘）4.3.1閘孔設(shè)計(jì)水閘閘孔設(shè)計(jì)主要是確定閘孔型式、尺寸河設(shè)置高程，以保證水閘在設(shè)計(jì)水位組合情況下有足夠的

21、過流能力。一、堰型和堰頂高程確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的資料顯示，H江流域水面平緩，含砂量少，本水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水，故本次設(shè)計(jì)采用堰流式閘室，堰型采用無檻寬頂堰。這種型式閘室對(duì)于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而不會(huì)阻塞閘孔而影響泄洪。根據(jù)資料提供的地形圖，考慮水閘的運(yùn)行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價(jià)等因素，本次設(shè)計(jì)取堰頂高程與河床底高程齊平為13.0m。二、閘孔凈寬計(jì)算、泄流能力校核1、水位Q2%9540m3/s，H上23.65m，H下23.40m；Q0.33%12350m3/s，H上待算，H下23.80m；2、閘孔凈寬計(jì)算閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個(gè)問題

22、：一個(gè)是過閘單寬流量的大??；另一個(gè)是閘室總寬度與河道總寬度的關(guān)系。如果采用的閘孔總凈寬過小，使過閘單寬流量過大，將增加閘下游消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果采用的閘孔總凈寬過大，使過閘單寬流量過小，工程量加大，造成浪費(fèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，閘孔允許單寬流量不大于30m3/s，初步擬定閘孔總凈寬為0.7倍主河槽寬為350m，閘孔分成35孔，每孔寬10m，中墩厚1.6m，縫墩厚0.8m。水閘底板為無檻寬頂堰，閘孔泄流能力計(jì)算公式如下： (水閘設(shè)計(jì)規(guī)范以下簡稱規(guī)范附A）式中：Q過閘流量（m3/s）；淹沒系數(shù)，根據(jù)上下游的堰上水深查得；側(cè)收縮系數(shù)；m流量系數(shù)；B0閘孔總凈寬（m）； H

23、0堰頂以上上游總水頭（m）。堰上總水頭H0H1（上游水頭）=23.6513.00=10.65mHs（下游水頭）=23.4013.00=10.40m行近流速V0=Q/A=9540/700×(23.6513.00)1.28m/sH0=H1+V2/2g=10.65+1.282/(2×9.81)=10.73m淹沒系數(shù)hs/H0=10.4/10.73=0.969查規(guī)范附表A.0.1-2，得0.556；流量系數(shù)m按P/H0=0查表得m0.385；側(cè)收縮系數(shù)水閘中墩厚度取為1.6m，縫墩取0.8m，根據(jù)規(guī)范附錄A.0.1-3公式計(jì)算得=0.860根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬=9540

24、/(0.556×0.860×0.385×4.429×10.733/2)=333m一般來說，采用的閘孔總凈寬要略大于計(jì)算值，本次設(shè)計(jì)閘孔總凈寬取350m，相應(yīng)單寬流量為27.26m3/s/m，小于閘孔允許單寬流量30 m3/s/m，滿足要求。但校核工況下，水閘單寬流量為35.28m3/s/m，大于閘孔允許單寬流量q=30m3/s/m，若本次設(shè)計(jì)水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制，水閘規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價(jià)比較而言，會(huì)造成浪費(fèi)。校核工況稍大于允許單寬流量，可能會(huì)出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設(shè)施得當(dāng)，個(gè)人認(rèn)為是能滿足工程安全運(yùn)行要

25、求。因此，經(jīng)綜合考慮本次設(shè)計(jì)水閘總凈寬取350m，閘孔總數(shù)為35孔，單孔凈寬為10m。根據(jù)規(guī)范的要求，中墩厚取1.6m，縫墩厚取0.8m。因此水閘總寬度為：B=350+36×1.6=407.6m3、校核工況上游水位根據(jù)水閘泄流能力計(jì)算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。設(shè)H0.3m，則H上23.80+0.324.1m；hs=23.8013.00=10.80m；行近流速V0=Q/A=12350/700×(24.1013.00)1.59m/s；H0=H+V2/2g=(24.113.0)+1.592/(2×9.81)=11.23m；hs/H0=10.80/11.23=

26、0.9617，查規(guī)范附表A.0.1-2得0.600；按P/H0=0查表2.1得m0.385；0.860；Q試Bm(2g)0.5·H3/2=350×0.600×0.860×0.385×(2×9.81)0.5×11.233/2=11589m3/s< Q0.33%12350m3/s； 假設(shè)不符，重新假設(shè)試算。經(jīng)試算，當(dāng)H0.40m時(shí)，Q試Q0.33%12350m3/s。相應(yīng)上游洪水位H上=24.20m。4.3.2 消能防沖設(shè)計(jì)消能防沖設(shè)計(jì)主要包括消能防沖設(shè)備形式的選擇、以及各種消能設(shè)施尺寸設(shè)計(jì)和上下游兩岸護(hù)坡的設(shè)計(jì)。本工程消

27、能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長度的海漫，海漫末端設(shè)置柔性防沖槽。一、消力池尺寸擬定1、消能水力計(jì)算消能計(jì)算水位：H上19.5m，H下14.5m；1）單寬流量計(jì)算ae=0.5m e/H=0.5/6.5=0.077<0.65，為孔口出流。根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。根據(jù)孔流公式：q=0e(2gH0)1/2其中0.600.176e/H （水計(jì)算手冊3-3-6水利出版社）0.600.176×0.5/6.5=0.586；因孔流狀態(tài)e很小，行近流速V0較小，在計(jì)算時(shí)可不計(jì)入，即H0H，因此，q=0e(2gH)1/20.586×0.5×(2×9.

28、81×6.5)1/23.31m3/s/m；be1.0me/H=1.0/6.5=0.154<0.65，為孔口出流。根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。00.600.176e/H 0.600.176×1.0/6.5=0.573；q=0e(2gH)1/20.573×1.0×(2×9.81×6.5)1/26.47m3/s/m；c閘門全開出流情況屬堰流。q··m·(2g)0.5·H3/2 1.0×0.86×0.385×(2×9.81)1/2×6.53/

29、2 24.30m3/s/m；2）判別下游水流銜接形式經(jīng)計(jì)算當(dāng)水閘閘孔全開時(shí)，閘后將發(fā)生淹沒式水躍，無需建消力池；從運(yùn)行角度來講，泄水時(shí)只開啟1孔閘門也是不符實(shí)際的。經(jīng)分析比較，結(jié)合水閘運(yùn)行特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)考慮水閘1/7閘孔開啟作為本次設(shè)計(jì)工況。由上述計(jì)算結(jié)果，判別水閘開啟1/7閘孔（開5扇閘門）時(shí)下游水流銜接形式。當(dāng)e=0.5m時(shí)=(3.312/9.81)(1/3)=1.04m用試算法計(jì)算收縮水深hc，試算公式如下：=6.5 水力學(xué)教材11-3 經(jīng)試算hc=0.30m 將該值代入水躍方程可得=2.58m查H下Q曲線，H下16.9m，ht=3.9m；同理,可算出當(dāng)q=6.47、24.30m3/s/

30、m時(shí),相應(yīng)的hc”、hk，計(jì)算結(jié)果列入下表： 從表中可以看出，當(dāng)上游水位為19.50m、水閘開啟1/7孔時(shí)，閘門開度e=0.5m、1.0m以及全開時(shí)，hc”>ht，說明都發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍銜接，故需修建消力池。當(dāng)q=6.47m3/s/m時(shí)，(h”-ht)值最大。因此，應(yīng)按該流量設(shè)計(jì)消力池。2、消力池深度計(jì)算e1.0m，q6.47m3/s/m，hc=0.60m，hc”=3.48m，ht=2.07m；按近似公式估算池深d，即d=hc”-ht=1.05×3.48-2.07=1.58m設(shè)d1.58m，則上游總水頭為T0=6.5+1.58=8.08m；由公式=8.08試算求得hc=0.53m

31、； hc”=(1+8q2/(qhC3)1/21) hC/2 水躍方程 =(1+8×6.472/(9.81×0.533)1/21)×1.62/2=3.75m； 消力池的流速系數(shù)=0.95，則池中水流得水面降落Z為Z=q21/(ht)21/(ht”)2/2g 水力學(xué)教材11-11 =6.472/1/(0.95×2.07)21/(1.05×3.48)2/2/9.81 =0.414m 將該值代入公式d=hc”-（ht+Z） 水力學(xué)教材11-9=1.05×3.69-(2.07+0.414)=1.455m與假設(shè)數(shù)據(jù)不符，故需重新試算。經(jīng)試算，假設(shè)

32、d=1.44m時(shí),d試=1.434m，兩者數(shù)據(jù)接近，故取消力池深度d=1.45m。3、消力池長度計(jì)算水躍長度按公式：Lj=6.9（hc” hc）計(jì)算 規(guī)范B.1.2-2Lj=6.9×（3.480.6）=19.87m；消力池長度按公式：LsjLsLj計(jì)算 規(guī)范B.1.2-1水平長度Lj0.75×19.87=14.9m，取Lj=15m斜坡段Ls按1：4放坡，取5.8m。4、消力池底板厚度計(jì)算t=k1(qH0.5)0.5 0.2×(6.47×(19.5-15.07)0.5)0.50.74m；取消力池底板厚度為0.8m。二、海漫長度計(jì)算Lp= kS (qsH0.

33、5)0.5 規(guī)范B.2.1=11.5×(5.74×(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m；取Lp=40m；式中kS=1112；qs6.47×50/56.4=5.74m3/s/m；H下=15.07m海漫水平段長15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設(shè)350g/m2土工布一層和20cm厚碎石層。海漫每1.5m設(shè)50排水孔。三、防沖槽設(shè)計(jì)1、沖刷坑深度計(jì)算hp=0.164(kq/(d0.5(ht/d)1/6) 水工設(shè)計(jì)手冊25-3-17 =0.164(1.3×5.74/(0.

34、00050.5(2.07/0.0005)1/6) =13.66m則沖刷坑底高程15.4513.66=1.79mW=Ahd 水閘設(shè)計(jì)公式6-32=4×（13.02.01.79）36.8m2故取防沖槽頂高程10.5m，深2.5m，底寬10m，上下游邊坡取1:2，單寬體積為37.5m2>W36.8m2。沖刷坑采用拋合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。4.3.3 防滲排水設(shè)計(jì)一、地下輪廓線設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)任務(wù)書提供資料表明，本工程閘址地基主要由砂礫石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故必須采取水平與垂直相結(jié)合的防滲措施。水平向采用鋪蓋防滲，垂直向采用防滲板樁防滲。鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長20m，鋪蓋與閘底板之間設(shè)水

35、平止水。采用鋼筋砼板樁，布置在閘底板上游一側(cè)。由于閘址位置不透水層距底板約有16m，為便于施工和降低造價(jià)，采用“懸掛式板樁”。板樁入土深度為6m，厚20cm。（根據(jù)江蘇省大型水閘實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鋼筋砼板樁長度多數(shù)采用57m。-水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001第162頁）。在消力池水平段排水孔，排水孔孔徑150，間距1.5m，呈梅花形布置，底部鋪設(shè)土工布反濾。閘基防滲長度：所需的最小地下輪廓線L=CH=7×5.5=38.5m（根據(jù)地質(zhì)資料取C=7）實(shí)際布置滲徑長度：L=(20+6×2+20+6.8) =58.8m（上游鋪蓋長20m，閘底板長20m，垂直防滲墻深6m，下游消力池不設(shè)排

36、水孔段長6.8m），L>L，滿足規(guī)范要求。二、滲流計(jì)算1、計(jì)算水位組合：設(shè)計(jì)工況：上游擋水位19.5m，下游相應(yīng)水位14.5m，H=5.0m。校核工況：上游擋水位20.0m，下游相應(yīng)水位14.5m，H=5.5m。在上閘地下輪廓線所在的巖土為高滲水的砂礫石，查相關(guān)規(guī)范規(guī)定，允許坡降值為：水平段允許坡降值為 0.150.25出口段允許坡降值為 0.400.50（1）有效深度計(jì)算L0=46.8m，S0=7.5m；L0/S0=46.8/7.5=6.245.0 ；計(jì)算有效深度=0.5×46.5=23.25m16m 地基實(shí)際透水深度； =16m 水工建筑物第225頁（2）簡化地下輪廓將地下

37、輪廓?jiǎng)澐殖?個(gè)段，計(jì)算簡圖見下圖。（3）阻力系數(shù)計(jì)算 進(jìn)口段：011.5(S/T)3/2+0.4411.182，T=16m，S=10m； 內(nèi)部垂直段：022/(ctg(/4)(1-S/T)0.191，T=16m，S=7.5m； 水平段1：03L0.7(S1+S2)/T=0.506,T=16m，L=20m，S1=7.5m ，S2=1.9m； 內(nèi)部垂直段2：042/(ctg(/4)(1-S/T)0.027，T=16m，S=1.9m； 水平段2：05L0.7(S1+S2)/T0.754,T=16m，L=20m，S1=1.9m ，S2=1.9m； 內(nèi)部垂直段3：062/(ctg(/4)(1-S/T)0

38、.037,T=16m，S=1.3m； 水平段3：07L0.7(S1+S2)/T=0.220,T=15.8m，L=6.8m，S1=1.3m ，S2=0m； 出口段：081.5(s/T)3/2+0.4410.451,T=15.8m，S=0.8m； 式中:S-齒墻或板樁的入土深度；T-地基有效深度或?qū)嶋H深度；（4）各分段水頭損失計(jì)算i3.37, H20.514.5=5.5m；各分段水頭損失：hi=(i/i)Hh1=1.182×5.5/3.37=1.929m;h2=0.191×5.5/3.37=0.312m;h3=0.506×5.5/3.37=0.826m;h4=0.02

39、7×5.5/3.37=0.044m;h5=0.754×5.5/3.37=1.231m;h6=0.037×5.5/3.37=0.060m;h7=0.220×5.5/3.37=0.359m;h8=0.451×5.5/3.37=0.736m;計(jì)算列表如下：改進(jìn)阻力系數(shù)法滲流計(jì)算表分段名 稱S(m)S1(m)S2(m)T(m)L(m)ihi(m)1進(jìn)口段1016.01.1821.9292內(nèi)部垂直段7.516.00.1910.3123水平段7.51.916.0200.5060.8264內(nèi)部垂直段1.916.00.0270.0445水平段1.91.916.

40、0200.7541.2316內(nèi)部垂直段1.316.00.0370.0607水平段1.3015.86.80.2200.3598出口段0.815.80.4510.736=3.368H=5.5m（5）進(jìn)出口段水頭損失修正a. 進(jìn)口段修正系數(shù)11.211/(12(T/T)2+2)(S/T+0.059)1.211/(12(15/16)2+2)(10/16+0.059)1.09>0，取11.0,無需修正。式中:S-底板（包括齒墻）的埋深與板樁入土深度之和；T-板樁另一側(cè)的地基深度；b. 出口段修正系數(shù)21.211/(12(T/T)2+2)(S/T+0.059)1.211/(12(15.8/16)2+

41、2)(0.8/16+0.059)0.540<1，2應(yīng)予修正。出口段水頭損失應(yīng)修正為：h8 （1-2）× h80.46×0.736=0.338m;三、地基土的抗?jié)B穩(wěn)定性驗(yàn)算水平滲透坡降Jxh5/L5=1.929/20=0.010<水平段允許坡降值 0.150.25；出口滲透坡降J出h8/S8=0.338/0.8 =0.42屬出口段允許坡降值 0.400.50區(qū)間；因此，地基土抗?jié)B穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。4.3.4 閘室的布置一、上游段上游段直接與河道連接，用導(dǎo)墻將電站和船閘分隔開。寬度根據(jù)平面布置確定，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿

42、砌塊石護(hù)坡。二、閘室長度及型式閘底板長度確定：順?biāo)鞣较蛉。?.52.0）H，考慮公路橋、工作橋以及檢修便橋等布置需要，初步擬定為20.0m。因水閘基礎(chǔ)為砂礫石，地基承載力較高，故閘基礎(chǔ)選用整體式平底板，根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范，必須進(jìn)行分縫，分縫的間距根據(jù)規(guī)范要求，不宜大于30.0m，故取為二孔一跨，閘底板采用鋼筋混凝土平底板，厚度（1/51/8的單孔凈跨）初步擬定為150cm。三、閘墩閘墩采用C20鋼筋混凝土，上游游端采用圓形，中墩厚1.60m，縫墩厚0.80m，長度與閘底板長度相同為20.0m。閘墩頂高程校核洪水位24.20m安全超高0.50m=24.70m，取25.0m。四、閘上交通橋根據(jù)設(shè)計(jì)

43、任務(wù)書，公路橋位于閘室最上游側(cè)，公路橋采用C30鋼筋混凝土，總寬度為9.00m，采用T型結(jié)構(gòu)，梁高1.0m，梁底高程同閘敦頂高程為25.00m。 公路橋面高程為25+1+0.25（橋面鋪裝層厚）=26.25m。工作橋面高程校核洪水位閘門高度吊點(diǎn)安全超高+梁高 24.20m7.0m0.3m0.5m1.0m 33.0m檢修便橋位于閘室下游側(cè)，高程25.0m，寬1.5m。五、閘門閘門采用平面鋼閘門，平面鋼閘門的頂高程應(yīng)該高于灌溉水位，取為20.0m，因此平面鋼閘門的尺寸為10.0×8.0m(寬×高)，閘門設(shè)側(cè)止水和底止水。工作閘門采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，啟閉力后續(xù)計(jì)算。 檢修閘門設(shè)

44、二道，位置分設(shè)工作閘門的上、下游側(cè)，檢修閘門采用鋼閘門，用手拉葫蘆啟閉。檢修閘門高度擬定為4.0m，有上下兩塊迭合而成，平時(shí)安放在啟閉機(jī)室內(nèi)。為充分利用閘室水壓力，增強(qiáng)閘室抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性，將閘門布置在靠閘室下游端，位于底板下游端向上游5m處。六、啟閉機(jī)1）閘門啟閉力計(jì)算（參見水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范）a.水壓力計(jì)算P1=0.5h12b=0.5×1.0×7.02×10.0=245T；P2=0.5h22b=0.5×1.0×1.52×10.0=11.25T；P= P1 P2233.75T；b.有關(guān)阻力（采用滑動(dòng)軸承支承）a）支承摩阻力

45、Tzd（f1r+f）P/R （0.15×25+1.0）×2000/100 95.00kN；P-作用在閘門上的總水壓力，KN；f1-滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.15；f-滾動(dòng)摩擦力臂，取1.0mm；r-滾輪軸半徑，取25mm；R-滾輪半徑，取100mm；4只定輪，每只寬20cm，根據(jù)線壓強(qiáng)q=2000KN/（4×200mm）=2.5KN/ mm，查鋼閘門規(guī)范附錄M：fmax=0.110.13，fmin=0.05,取f0.10。b）止水摩擦力令止水帶寬（水壓力作用區(qū)）12cm，左右兩側(cè)共24cm。N=0.5×1.0×7.02×0.24=5.88T

46、；Tsd=N·f=5.88×0.5=2.94T (f=0.5)c)上托力計(jì)算鋼閘門規(guī)范附錄D上托力PttHsD1Bzs=10×1.0×7.0×0.2×10=140KN； -水的容重；t-上托系數(shù)，驗(yàn)算閉門力時(shí)取1.0；Hs-關(guān)門時(shí)上游水位；D1-閘門厚度；-兩側(cè)止水距離；d)下吸力計(jì)算PS=pSD2 Bzs=20×0.3×10=60KN；pS-閘門底緣的平均下吸強(qiáng)度，取20KN/m2;D2-閘門底緣止水至主梁下翼緣的距離，m;c啟閉力計(jì)算鋼閘門規(guī)范公式8.1.1-1,8.1.1-2；閉門力FW=nt(TzdTsd)

47、nGGPt =1.2×(95.00+2.94)1.1×128+140 =116.7KN>0，需設(shè)加重塊Gj100KN；啟門力FQ= nt(TzdTsd)+ PS+ G+Gj+Ws =1.2×(95.00+2.94)+60+1.1×128+140+291 =749.3KN；nt-摩阻力安全系數(shù)，取1.2；nG-計(jì)算閉門力時(shí)的閘門自重修正系數(shù)，取1.1；nG-計(jì)算啟門力時(shí)的閘門自重修正系數(shù)，取1.1；G-閘門自重，為128KN；Ws-作用在閘門上的水柱壓力，KN；Gj-加重塊重量，KN；Pt-上托力，KN；PX-下吸力，KN；Tzd-支承摩阻力，KN；

48、Tsd-止水摩阻力，KN；B啟閉機(jī)選型根據(jù)啟門力FQ =679.5KN，閘門高度為7m，選用啟閉機(jī)型號(hào)為QPQ-2×40，主要參數(shù)如下：啟閉力2×40T，啟門高度9m，啟門速度1.34m/min，吊距3.19m。C選擇工作橋主橫梁平面尺寸位置 工作橋主梁采用兩根T形梁，梁高1.0m，翼板寬1.2m，工作橋總寬4.5m，T形梁上布置橫向格梁，以布置啟閉機(jī)平臺(tái)。七、下游護(hù)坡下游護(hù)坡同上游護(hù)坡。4.3.5 閘室穩(wěn)定計(jì)算4.3.5.1 完建工況水閘內(nèi)無水，計(jì)算恒載情況下基底應(yīng)力與基底應(yīng)力不均勻系數(shù)。一、自重計(jì)算 二、基底壓力計(jì)算G=43478kn()；H=0kn()；M=42111

49、kn·m。壓應(yīng)力P=G/(BL)+6M/(BL2)Pmin=66.3(kn/m2)，Pmax95.5(kn/m2)；P<R =230 kn/m2，滿足規(guī)范要求。應(yīng)力不均勻系數(shù)Pmax/Pmin=95.5/66.3=1.44<2.0，滿足規(guī)范要求。4.3.5.2 設(shè)計(jì)工況 一、自重計(jì)算與完建工況相同。二、水壓力計(jì)算水壓力包括水重、上游水平水壓力、下游水平水壓力、下游風(fēng)浪壓力、揚(yáng)壓力和側(cè)向水壓力。計(jì)算公式按下式進(jìn)行：上游水壓力10H2B/2=10×(19.5-13.0)2×23.2/2=4901 kN下游水壓力10H2B/2=10×(14.5-1

50、3.0)2×23.2/2=261 KN上游水重10×(19.5-13.0)×23.2×10=15080 KN下游水重10×(14.5-13.0)×23.2×8.5=2958 KN計(jì)算成果如下表： 設(shè)計(jì)工況水壓力計(jì)算成果表 注:(-表示方向相反)三、抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的基底摩擦系數(shù)f0.4?？够€(wěn)定安全系數(shù)KC=fG/H=0.4×49368/6322=3.12>KC=1.25，滿足規(guī)范要求。四、基底壓力計(jì)算G=49368kn()；H=6322kn()；M=9446kn·m。壓應(yīng)力P=G/(

51、BL)+6M/(BL2)Pmin=76.4(kn/m2)，Pmax110.6(kn/m2)；P<R =230 kn/m2，滿足規(guī)范要求。應(yīng)力不均勻系數(shù)Pmax/Pmin=110.6/76.4=1.45<2.0，滿足規(guī)范要求。4.3.5.3 校核工況一、自重計(jì)算 與完建工況相同。二、水壓力計(jì)算計(jì)算成果如下表：校核工況水壓力計(jì)算表 三、抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的基底摩擦系數(shù)f0.4?？够€(wěn)定安全系數(shù)KC=fG/H=0.4×50381/5742=3.51>KC=1.25 滿足規(guī)范要求。四、基底壓力計(jì)算G=50381kn()；H=5742kn()；M=6025kn&#

52、183;m。壓應(yīng)力P=G/(BL)+6M/(BL2)Pmin=81.4(kn/m2)，Pmax118.9(kn/m2)；P<R =230 kn/m2，滿足規(guī)范要求。應(yīng)力不均勻系數(shù)Pmax/Pmin=118.9/81.4=1.46<2.0，滿足規(guī)范要求。4.3.6 閘室底板結(jié)構(gòu)計(jì)算底板結(jié)構(gòu)計(jì)算以閘門為分界點(diǎn)，分上游段和下游段，本設(shè)計(jì)只作了上游段的計(jì)算。一、計(jì)算荷載A.底板W1=15×23.2×1.5×2.5=1305t；B.閘墩G1=15×12×（1.6+0.8+0.8）×25=1440t；C.上部結(jié)構(gòu)G2-1（公路橋）8&

53、#215;23.5=188.0T；G2-2（工作橋）2.22×23.5×2.4=125.21T；G2=354.21T；D.水重W2=15×20×6.5×1.0=1950T；E.浮托力U1=15×23.5×2.0×1.0=705T；F.滲透壓力U2=0.5×（1.36+2.04）×15×23.5×1.0=599.3T；G.地基反力R=9.06×15×23.5=3193T；二、總不平衡剪力Q=R+U1+U2W1W2G1G2 3193+705+599130519

54、501440354.2 552.2T；三、不平衡剪力分配 e1=0.5×2.8×13.52+(23.53.5)×1.52/3.5×13.5+(23.53.5)×1.5=4.42m； Iy(1/3)×23.5×4.423(23.53.5)(3.7111.5)3+3.5×9.083 =1383.82m； (Sy)abcd=3.5×9.08×9.08/2=144.28m； (Iy)abcd=Ay2dA=b9.08-2.92ydy3.5×(1/3)y 3 9.08-2.92 =902.43m4; Q墩(Q/ Iy) (Sy)abcd·ae0.5·(Iy)abcd =(552.2/1383.82)(144.28×120.5×902.43) =519.5 Q板QQ墩552.2(519.5