河海大學(xué)-涵江水閘畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 基本資料第一節(jié) 工程興建緣由 函江位于我國華東地區(qū)，流向自東向西北，全長375km，流域面積176km，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、含沙量小、對(duì)充分開發(fā)這一地區(qū)的水路運(yùn)輸具有天然的優(yōu)越條件.流域內(nèi)有耕地700多萬畝，土地肥沃，礦產(chǎn)資源十分豐富，工礦企業(yè)發(fā)達(dá)，原料及銷售地大部分在長江流域，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340 km通航千噸級(jí)駁船的航道和另一條長50 km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)的內(nèi)河水路運(yùn)輸網(wǎng).同時(shí)也為沿江縣市擴(kuò)大自

2、流灌溉創(chuàng)造條件，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，該工程是以航運(yùn)為主體，兼有泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)需要的綜合開發(fā)工程，它在經(jīng)濟(jì)上將會(huì)具有非常顯著的效益.第二節(jié) 工程等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一 工程等級(jí) 本樞紐定為三等工程；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).二 洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪水按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)；校核洪水按300年一遇標(biāo)準(zhǔn)；最大通航洪水按5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。第三節(jié) 基本資料一樞紐地形、地質(zhì)及當(dāng)?shù)氐牟牧?. 閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順流向長700m，垂直向長2000m，山頂主峰標(biāo)高110n，靠岸邊山頂標(biāo)高65m；山體周圍是河漫灘沖積平原，灘面標(biāo)高(18.520.0)m

3、；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4m，堤頂標(biāo)高24.5m；閘址處河寬700m，主河槽寬500m，深泓區(qū)偏右，河床底標(biāo)高(13.014.0)m，右岸灘地標(biāo)高18.5m。2. 閘址地質(zhì)(見閘軸線地質(zhì)剖面團(tuán)) 閘址河床土質(zhì)，主要由礫卵石層組成，表層多為中細(xì)砂層，層厚(25)m，左厚右薄并逐步消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量3050，粒徑213cm，層厚(1020)m，屬于強(qiáng)透水層滲透系數(shù)k=1.84×1015×102(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米向右增深至標(biāo)高15米以下，其岸性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質(zhì)岸。 河床土質(zhì)有關(guān)

4、資料如下： 中砂：Dr0.6，E0310kg/cm2，N63.520砂礫石：Dr=0.66，E0=360kg/cm23當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?塊石料：在閘址左岸的山頭上，有符合質(zhì)理要求的塊石料場(chǎng)，其儲(chǔ)量50萬方，平均運(yùn)距1.0km。 砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺(tái)地，在上、下游(35)km的沙灘臺(tái)地上，均有大量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細(xì)骨料之用，且水運(yùn)方便。土料：閘址上游約2km有劉家、八坪土料場(chǎng)、儲(chǔ)量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量要求。還有可作為土凡防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。二工程基本資料 (一)地形：1：5000地形圖一張 (二)地質(zhì)：閘軸線地質(zhì)剖面圖一張。 (三)氣象洪水期多年平均最大風(fēng)速：

5、20.7m/s風(fēng)向：按垂直壩軸線考慮吹程：3km (四)水文 1設(shè)計(jì)洪水 各設(shè)計(jì)頻率涉水流量及相應(yīng)壩下水位表設(shè)計(jì)頻率()0.33220洪水流且Q(m3/s)1235095405730壩下水位H下(m)23.823.4022.25 2水位流量關(guān)系曲線水位(m)1415161718192021222324流量(m3s)50300650120018002480326041405340770013800(五)地震 本地區(qū)地震基本烈度為6度。(六)回填土回填土力學(xué)性質(zhì)干容重干(Tm3)濕容重(Tm3)飽和容重(Tm3)內(nèi)摩擦角粘聚力ckgcm2含水量砂性土1.551.852.0527O粘性土1.501.

6、9218O.228三、建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù) (一)船閘(五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)) 1水位：最高通航水位22.32m，最低通航水位19.0m；正常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。 2船型、船隊(duì)：船型300噸駁船，單駁尺度35× 9.2×1.3m(長×寬×吃水深)；船隊(duì)300馬力+2× 300噸。船隊(duì)尺度91×9.2×1.3m(長×寬×吃水深)。 3船閘、引航道尺寸及高程：閘室有效尺寸閘室頂高程24.0m，室底高程10.5m；長×寬×檻上水深=135×12× 2.5m。上

7、閘首平面尺寸長×寬18×24m；墩頂高程 25.0m(注：該高程控制公路橋面高程)，門檻高程16.5m，基底高程 8.5m。下閘首平面尺寸長×寬17×24m；墩頂高程24.5m、門底高程10.5m、基底高程70米。上、下游導(dǎo)墻段長度50m。上、下游引航道直線段長度應(yīng)滿足L5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)長度，引航道底寬35m；邊坡1：2.5；引航道底高程；上游15.0m，下游11.0m；引航道轉(zhuǎn)彎半徑R5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)長度；進(jìn)出口軸線與主河流基本流向的交角20° 4閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端。 (二)電站 1機(jī)型 水輪機(jī)型號(hào)：GE(F302)WP380機(jī)型； 發(fā)電機(jī)

8、型號(hào)：SFG200703960； 總裝機(jī)：3×2200KW。2水頭 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。 3主廠房平面尺寸及高程主廠房底板長度48m；總寬36.2m；機(jī)組進(jìn)水室寬2.8m；中墩厚3.4m；進(jìn)口高程 7.5m，出口高程 7.8m；基底最低高程 2.0m；基底平均開挖高程 5.0m；進(jìn)水口前混凝土鋪蓋長10m，并在1：5反坡向上游與原河床高程銜接，并在上游端應(yīng)設(shè)攔沙檻。尾水出口后設(shè)混凝土護(hù)坦、護(hù)坦水平段15m并用1：5的倒倒坡段與尾水渠相連。 上部廠房寬15米(順流向)，長36.2m，廠房地面高程24.5m，水輪機(jī)安裝同程 1

9、0.5m廠房屋頂高程 37.0m，廠房邊墻距底板上游端15.0m。 4站上的公路橋設(shè)在三房的上游端。 (三)泄水閘 1水位： 正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.50m； 設(shè)計(jì)洪水Q2=9540m3s，相應(yīng)閘下水位H下23.40m 校核洪水Q0.33%=12350m3s，相應(yīng)閘下水位H下23.80m 2計(jì)算水位組合 閘孔凈寬計(jì)算水位 設(shè)計(jì)流量Q2=9540m3s，相應(yīng)H下23.40m 設(shè)計(jì)水位差H：甲組H0.25m(H上23.65m) 校核流量Q0.33%=12350m3s，相應(yīng)閘下水位H下23.80m 計(jì)算閘上壅高水位H上(供墩頂高程用) 消能計(jì)算水位 閘上水位H上=19.50m 閘下水位H

10、下=甲組H下14.50m 下泄流量：以閘開啟啟度e_m、_m、以及全開時(shí)的泄量。 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位(關(guān)門) 閘上設(shè)計(jì)水位 H上19.5米，甲：H下=14.50m 閘上校核水位 H上20.0m(與門頂齊平) 甲：H下=14.5m 3其它參數(shù) 單孔凈寬：(812)m 門型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門 閘門類型： 升臥門 底板與中砂的摩擦系數(shù)f0.4 閘孔的允許單寬流量q=30m3sm (四)公路橋 公路功重按汽20設(shè)計(jì)，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道2×2.0m，總寬9m，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2米，梁翼寬1.6m，用5根組粱組成，兩側(cè)人行道為懸臂式。每米延長重量按

11、8m計(jì)。第二章 樞紐布置第一節(jié) 樞紐總體布置樞紐布置的任務(wù)就是合理的安排樞紐各個(gè)建筑物的位置，要考慮各種建筑物的各自特點(diǎn)，合理的安排他們的具體布置方式，樞紐包含建筑物主體工程：泄水閘，船閘，土壩，水電站。 壩軸線的選擇從地形上看，把主線應(yīng)選擇在河床寬度最窄處,以節(jié)省工程量，降低造價(jià)。水電站廠房布置要求地質(zhì)條件好，開挖深度不大，故由壩主線地質(zhì)剖面圖可知,水電站應(yīng)布置在左岸，因閘質(zhì)左岸砂礫石埋深較淺，下層為堅(jiān)硬石灰?guī)r，開挖深度較小。3號(hào)樁到9號(hào)樁處河段位于河槽中部,適宜修建水閘.9號(hào)樁到10號(hào)樁之間為一灘地，地勢(shì)平坦，適宜布置船閘，故船閘布置在右岸。此外，船閘不能緊靠泄水閘,因?yàn)楫?dāng)泄洪時(shí)，下游水位

12、比較高，如船閘和泄水閘緊靠在一起船閘水位被迫抬高，不利于通航，故在船閘核泄水閘之間布置隔流體，以使水面線平緩變化。隔流體采用土壩形式，土壩按四級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。主體工程布置方面，1號(hào)樁至3號(hào)樁之間布置水電站，3號(hào)樁至8號(hào)樁布置水閘，9號(hào)樁到10號(hào)樁間布置船閘，在船閘和泄水閘之間布置土壩。具體樞紐布置示意圖見附圖。各建筑物平面布置示意圖見附圖第三章 水閘水力計(jì)算設(shè)計(jì)基本資料：1 水位正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.5m 設(shè)計(jì)洪水Q2%=9540 m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.40m 校核洪水Q0.33%=12350 m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.80m2 計(jì)算組合閘孔凈寬計(jì)算水位 設(shè)計(jì)流

13、量Q2=9540m3s，相應(yīng)H下23.40m 設(shè)計(jì)水位差H：甲組H0.25m(H上23.65m) 校核流量Q0.33%=12350m3s，相應(yīng)閘下水位H下23.80m 計(jì)算閘上壅高水位H上(供墩頂高程用) 消能計(jì)算水位 閘上水位H上=19.50m 閘下水位H下=甲組H下14.50m 下泄流量：以閘開啟啟度e_m、_m、以及全開時(shí)的泄量。 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位(關(guān)門) 閘上設(shè)計(jì)水位 H上19.5米，甲：H下=14.50m 閘上校核水位 H上20.0m(與門頂齊平) 甲：H下=14.5m第一節(jié) 閘孔及堰型設(shè)計(jì)一堰型選擇寬頂堰在溢流方面的優(yōu)點(diǎn)是流量系數(shù)變化小，不易受下游水位抬高的影響而呈現(xiàn)淹沒出流的狀態(tài)

14、，且寬頂堰的過流能力較強(qiáng)，適合在平原地區(qū)使用，所以本次設(shè)計(jì)采用寬頂堰的形式。 閘門的控制形式有帶胸墻和不帶胸墻之分，帶胸墻適合于上下游水位變化很大時(shí)，考慮此次設(shè)計(jì)的水頭差不是很大，故采用不設(shè)胸墻的閘門控制。二堰頂高程設(shè)計(jì)選擇堰頂高程是閘孔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，直接影響水閘的運(yùn)用和造價(jià)，在選擇堰頂高程時(shí)，應(yīng)盡可能使底板建在較堅(jiān)實(shí)的土層上，以避免復(fù)雜的地基處理工作。同時(shí)選擇堰頂高程還要考慮使過閘單寬流量在合理的范圍內(nèi)。堰頂高程的高低直接影響水閘的造價(jià)，取的過高和過低都會(huì)產(chǎn)生悲劇合理的情況，考慮河床的高程在13m到14m之間，綜合各種考慮，初擬閘底板的高程為13m。三.閘孔凈寬試算在設(shè)計(jì)流量Q=9540 m3

15、/s，相應(yīng)閘上水位H上=23.65，閘下水位H下=23.40m時(shí)，水位大部在主河槽以上，故取閘址處河寬700m，即:b=700mH=23.65-13.0=10.65mv=1.28m/s計(jì)入行進(jìn)流速水頭的堰上水深則Ho=H+=10.65+=10.734m,其中，hs由堰頂算起的下游水深則hs= H下-堰=23.4-13.0=10.4m=0.9689>0.8,故為淹沒出流根據(jù)規(guī)范表A.0.1-2 寬頂堰值，得=0.5566。因?yàn)椴捎闷降装鍖掜斞?，無閘坎,查流量系數(shù)m值表可得：m=0.385。側(cè)收縮系數(shù)與閘孔總凈寬有關(guān)，現(xiàn)未知，設(shè)=1.0，以此計(jì)算的近似值如下：粗估計(jì) n=29孔，單孔凈寬 以

16、上為的第一次近似值，據(jù)此計(jì)算的第二次近似值，計(jì)算=0.9689。閘墩和邊墩形狀（擬定閘墩頭部為半圓形，邊墩頭部為圓弧形），查表（見水力學(xué)341頁表9.1得：閘墩系數(shù)，邊墩系數(shù)，按下式計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)：的第二次近似值： 取的第二次近似值為：n=35; 將的第二次近似值代入式： 閘孔總凈寬：根據(jù)計(jì)算，選取水閘孔數(shù)為：n=35;單孔凈寬：則總凈寬：三、泄流能力校核計(jì)算1、設(shè)計(jì)流量下：2、校核流量下： 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范5.0.5，一般情況下，平原區(qū)水閘的過閘水位差可采用0.1m0.3m之間，由于在此水閘校核流量校核計(jì)算過程中，三百年一遇洪水，擬定上下游水頭差為0.4m。即上游水位為：23.8+0.4=2

17、4.2m，過堰水深H=24.20-13.00=11.20m,則上游過水?dāng)嗝婷娣e：。行進(jìn)流速：取 則堰上總水頭：下游水位過堰高度：=23.80-13.00=10.80m, 故為淹沒出流。根據(jù)規(guī)范表A.0.1-2 寬頂堰值經(jīng)插值得：=0.645計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)：則此時(shí)可過閘流量： =12405>=12350，故滿足要求綜上所述，最后確定：孔數(shù)為：n=35;單孔凈寬：，總凈寬：。第二節(jié) 消能防沖計(jì)算泄水建筑物下游水流的消能方式經(jīng)堰、閘等泄水建筑物下泄的水流，流速高，動(dòng)能大，必須采取工程措施消耗水流多余的能量，防止其對(duì)下游河床的嚴(yán)重沖刷和淤積，避免破壞水工建筑物的正常運(yùn)行。常用的消能方式有3種：底

18、流消能、挑流消能、面流消能。本工程為底流消能，底流消能也稱為水躍消能，它是通過修建消力池來控制水躍發(fā)生的位置，消耗大量多余的能量。閘上水位H上=19.50米，閘下水位H下=14.50米,則H=19.5-14.5=5.0m，為計(jì)算閘門進(jìn)口行進(jìn)流速水頭,取閘門前（510）H處的流速為行進(jìn)流速，因?yàn)榇藭r(shí)的流速近似為閘門進(jìn)口行進(jìn)流速，取8H處的流速v，兩側(cè)開角為100進(jìn)行計(jì)算。（如圖31）B1=35×10+1.5×34+2×1=403mB2= B1+2·8Htan10=403+2×8×6.5×tan10422m一、消力池的計(jì)算1、消

19、力池深的計(jì)算1）當(dāng)閘孔開度e=0.6m時(shí)= 所以為孔流，=0.6146按照孔流計(jì)算流量，根據(jù)水力學(xué)P354得：流量Q=1457.5 m3/s。在2-2斷面閘前行近流速：閘前總水頭查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表 經(jīng)插值得： 初擬： 計(jì)算出閘流量： 公式中：孔流淹沒系數(shù)，取1.00.5634閘孔凈寬，350me孔口開度,0.6m則=1459.1 m3/s取流量Q為1459.1 m3/s=404-2×1=402單寬流量q=3.63 m2/s下面進(jìn)行消力池深的計(jì)算：式： （21） （22） （23） （24）公式中 d消力池深度（m）水躍淹沒系數(shù)，可采用1.051.10，取1.05躍后水深（m）收縮水深（

20、m）水流動(dòng)能效正系數(shù)，可用1.01.05，取1.0q過閘單寬流量（m3/s）消力池首端寬度（m）消力池末端寬度（m）由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能（m）出池落差（m）出池河床水深（m）如圖（32）所示：下游河床的高度為13.0m，=14.5-13.0=1.5初設(shè)池深為d=1.0mm 得試算設(shè)=0.3 得0.2274 =0.32 得-0.065=0.35 得0.0386 =0.31 得-0.02=0.3053 得0.00009 取=0.3053 因?yàn)橄Τ氐拈L度，擴(kuò)散角在7o12o之間,取10o，所以1m=m=1.05×2.8176-1.5-0.214=1.244m，驗(yàn)算見表（37）表（

21、37）消力池深度試算dTohchc”Zdd=1.007.514 0.30532.81760.2141.244d=1.2447.7580.3 2.8460.21561.273d=1.2737.7870.32.8460.21561.273最后?。篸=1.273m根據(jù)規(guī)范表A03-2值得<0得=1.0 所以滿足要求 2）當(dāng)閘孔開度e=1.2m時(shí)=0.185<0.65通過查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表 得:=0.549則 m3/s則閘前行近流速：m/sm則 m3/s，滿足要求取=2933.1 m3/s m2/s當(dāng)e=0.6m時(shí)，=1459.1m3/s，查圖H下=17.35m此時(shí)出池河床水深：=17.35

22、-13.0=4.35m=+d=6.558+1.273=7.831m得=0.611 1.69>1.1所以淹沒系數(shù)過大，不滿足條件，閘門需提前開啟.假設(shè)下游水深為16.0m，=16.0-13.0=3m，=16.0-13.0=3m=7.831m，=0.611m，=3.91m ，m<1.05,假設(shè)下游水深為15.7m，=15.7-13.0=2.7m，=15.7-13.0=2.7m=7.831m，=0.611m，=3.91m ，<1.1,滿足根據(jù)規(guī)范表A03-2值得=-0.47<0得=1.0 所以滿足要求 3) 當(dāng)閘孔全開時(shí)當(dāng)e=1.2m時(shí)，流量Q=2933.1 m3/s, 查圖

23、H下=19.40m=19.4-13.0=6.4m =19.413.0=6.4m根據(jù)規(guī)范表A01-2寬頂堰值得=0.415 閘孔凈寬，350m=3469 m3/sQvhs/Q34691.266.5810.9730.5264478.84478.81.6336.6350.95660.5804999.54999.51.826.670.95660.6275471.95471.91.9956.70.95480.6365562.9由于行近流速改變，需要進(jìn)行流量試算流量試算=1.6%<5.0%取=5562.9m3/s m2/s當(dāng)閘門全開時(shí)，閘門不可能直接開啟，不是一個(gè)瞬便過程，必須經(jīng)過一段時(shí)間，而閘門從

24、e=0.6m時(shí)到e=1.2m時(shí)可以認(rèn)為是一個(gè)瞬便過程。這樣，當(dāng)閘門從1.2m到全開取中間的一個(gè)中間值的單寬流量進(jìn)行計(jì)算。 m2/sm得=0.895； ； 1.6>1.1所以淹沒系數(shù)過大，不滿足條件，閘門需提前開啟假設(shè)下游水深為16.5m，=16.5-13.0=3.5m =7.973m，=0.895m，=4.6m ，1.08>1.05所以滿足條件.綜上所述，對(duì)閘門進(jìn)行開啟限制，故編制閘門開啟制度如下：(1)閘門開啟度為0.6米時(shí)，當(dāng)閘門繼續(xù)開啟時(shí)到1.2米，下游水位為17.35米，為了滿足消力池的抗沖要求，使泄流在消力池內(nèi)發(fā)生臨界水躍，此時(shí)所需下游的水深為15.7米時(shí)就滿足發(fā)生臨界水

25、躍的要求，淹沒系數(shù)在1.051.1之間的規(guī)范要求，所以閘門需提前開啟。(2)閘門開啟度為1.2米時(shí)，下游水位為19.4米，當(dāng)閘門繼續(xù)開啟到全開時(shí)，同樣為了滿足消力池的抗沖要求，使泄流在消力池內(nèi)發(fā)生臨界水躍，此時(shí)所需下游的水深為16.5米時(shí)就滿足發(fā)生臨界水躍的要求，淹沒系數(shù)在1.051.1之間的規(guī)范要求，所以閘門需提前開啟。2、消力池長度的確定根據(jù)規(guī)范公式: （25） （26） =（45）Z公式中：消力池長度(m) 消力池水平段傾斜投影長度(m)水躍長度效正系數(shù)，可采用0.70.8。取0.8 水躍長度(m)Z消力池底板頂面至閘底板頂面的垂直距離則： =5Z=5×1.356.4m驗(yàn)算見下

26、表（39）eLsLjLsj0.66.417.5720.4561.26.422.7624.608全開6.425.5626.850實(shí)際取消力池的池長為27.0米。3、消力池底板厚度的確定防沖要求下，根據(jù)公式： （39）公式中：t消力池底板始端厚度閘孔泄水時(shí)上下游水位差閘底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.150.20，取0.2驗(yàn)算見表（310）表（310）消力池底板厚度試算ek1QHt0.60.23.635.00.571.27.2783.80.75全開13.83.00.98取消力池的底板厚度為1.0米。二、海漫長度的計(jì)算根據(jù)規(guī)范: （27）公式中：海漫長度（m）消力池末端單寬流量沒m2/s海漫長度計(jì)算系數(shù)，本

27、地區(qū)為砂石地基，取11.驗(yàn)算見表（311）表（311）海漫長度試算eKsqsHLp0.6113.635.031.351.27.2783.840.61全開13.83.053.78所以實(shí)際取海漫長度為56m。海漫前端16米為水平段，后40米為傾斜段，坡比為1:40. 三、防沖槽的設(shè)計(jì)當(dāng)河床受到?jīng)_刷后，槽內(nèi)石塊自動(dòng)坍塌在沖刷坑上游的坡面上，以防止沖刷坑向上游延伸以破壞海漫，由于過水?dāng)嗝嬖龃?，流速減小，可防止水流對(duì)下游河床進(jìn)一步破壞。防沖槽內(nèi)的塊石數(shù)量必須滿足河床沖成坑后對(duì)沖坑上游起保護(hù)作用。查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范海漫末端的河床沖刷深度公式（B.3.1） 海漫末端河床沖刷深度（m） 海漫末端單寬流量（） 河床

28、土質(zhì)允許不沖流速（m/s） 海漫末端河床水深（m）查水工建筑物P251，防沖槽深為1米-2米，取為2米。由于太大，開挖不經(jīng)濟(jì)且施工困難，按經(jīng)驗(yàn)可取防沖槽深度 d=2.0m，防沖槽底寬b=2d=4.0m，上游坡度為1：2，下游坡度為1:2.5，則防沖槽的長度為13米。第四章 防滲排水設(shè)計(jì)閘上水位H上=19.50米，閘下水位H下=14.50米,H =19.5-14.5=5.0m一、 鋪蓋設(shè)計(jì) 本工程設(shè)計(jì)采用混凝土鋪蓋，根據(jù)規(guī)范鋪蓋土料的允許水力坡降值計(jì)算確定，鋪蓋長度L=(35)H=(1525)m，實(shí)際取為20.0m。二、水閘底板尺寸的確定1.板樁。本處為砂地基，為固定基土和防止地基受震動(dòng)產(chǎn)生液化

29、，設(shè)板樁。上游板樁的入土深度為（0.61.0）H，35m，取5.0m。上游板樁設(shè)計(jì)為3米。2.齒墻。設(shè)齒墻深為0.5m3.閘底板長度。初擬為L=(23.5) =(23.5) 5.0=(1017.5)m,實(shí)際取為18.0m4.底板厚度。對(duì)于大中型水閘，可取為 1/61/8的閘孔凈寬，即10 （1/61/8）=(1.251.67),實(shí)際取為1.5m.二、水閘有效地基深度的確定地下輪廓線的水平投影長度為=20+18=38m，地下輪廓線的垂直投影長度為=5+2=7m。=5.43>5根據(jù)規(guī)范要求：，本地區(qū)修建水閘位置的地基深度的平均值為樁號(hào)B7點(diǎn)位置31.69m所以取其中的小值為計(jì)算深度，即計(jì)算深

30、度19m進(jìn)行計(jì)算。三 滲流計(jì)算1） 計(jì)算時(shí)地基深取為，將實(shí)際的地下輪廓線進(jìn)行如下簡化：三滲流計(jì)算 1） 計(jì)算時(shí)地基深取為19m，將實(shí)際的地下輪廓線進(jìn)行如下簡化：此部分計(jì)算的所有公式均查于水閘設(shè)計(jì)規(guī)范附錄C（1）進(jìn)口段I, （2）水平段II （3）內(nèi)部垂直段（4）水平段 （5）內(nèi)部垂直段（6）內(nèi)部垂直段（7）水平段（8）內(nèi)部垂直段（9）水平段分段編號(hào)i0.4620.0320.030.5710.4130.3430.8010.0320.0980.50hi(m)0.7040.0470.0460.8700.6290.5231.2210.0490.1490.762（10）有板樁的出口段 2）進(jìn)出口段水頭損

31、失值的修正當(dāng)進(jìn)出口段的板樁埋深及板樁的長度較小時(shí)，需要進(jìn)行修正，才能得到與實(shí)際急變曲線接近的水力坡降線。進(jìn)口段的修正 出口段的修正 進(jìn)口段的水頭損失失值為，出口段的水頭損失值為各角點(diǎn)的滲透水頭修正值見上表（52）各角隅點(diǎn)滲透水頭修正值H21H22H23H24H25H26H27H28H29H30H315.04.6254.5314.4393.3332.7042.1810.9350.8370.53905、是地下輪廓簡化后的計(jì)算圖，先運(yùn)用兩點(diǎn)間滲透水頭直線分布的假定，即可計(jì)算實(shí)際圖（A）地下輪廓各角隅點(diǎn)的滲透水頭如下表（53）：表（53） 實(shí)際地下輪廓各角隅點(diǎn)的滲透水頭12345678910115.0

32、4.6254.5314.4233.4323.3783.3393.2373.1322.6082.1121213141516172.0742.0210.9350.8370.5390三、計(jì)算閘底板的滲透坡降 水平段的滲透坡降 45段 1314段 根據(jù)規(guī)范表6.0.4中砂地基的水平段允許坡降為0.100.13，故能滿足要求。出口段的滲透坡降 根據(jù)規(guī)范表6.0.4中砂地基的出口段允許坡降為0.350.40，故能滿足要求。四排水設(shè)施: 主要采用平鋪式排水，鉛垂排水，濾層設(shè)置由3層不同粒徑石料（砂，礫石，碎石）組成，每層30cm。四、反濾層的構(gòu)造布置反濾層布置圖（310）反濾層用砂、礫石、碎石等按反濾原則從

33、下到上逐層鋪設(shè)，頂部用混凝土蓋板鋪蓋，冒水孔設(shè)在消力池水平段，下端有阻砂設(shè)施，防止冒水孔堵塞。冒水孔的作用是設(shè)在急流區(qū)、脈動(dòng)壓力較大的地區(qū)，防止掀翻水平排水體上的蓋板，在海漫下部也設(shè)反濾層。（如圖310）第四章 閘室布置第一節(jié) 閘室的結(jié)構(gòu)的組成1、底板底板分為整體式與分離式兩種，本工程采用整體式底板即平地板與閘墩連成整體，為三孔一連，兩側(cè)設(shè)伸縮縫，如圖（41）。 閘室剖面圖（41）它是閘室的基礎(chǔ)部分，能把上部結(jié)構(gòu)的重力及荷載傳給地基，并有防沖和防滲的作用、支撐作用。底板的厚度必須滿足結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的要求，可取為1/51/7的閘孔凈寬，一般為1.22.0m，最薄也不宜小于0.7m，本工程取1.5m，

34、以增加閘室的穩(wěn)定性和延長防滲長度。底板混凝土應(yīng)滿足強(qiáng)度、防滲和抗沖等要求，其強(qiáng)度等級(jí)采用C25整體式平底板抗震性能好，2、閘墩閘墩的主要作用是分隔閘門，同時(shí)也支撐閘門、工作橋、交通橋等上部結(jié)構(gòu)。閘墩的長度應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)布置要求，該值一般等于底板的長度，為18.0m閘墩分為中墩、邊墩及縫墩。中墩上游部分（以閘門為界）的頂部高程一般要高出設(shè)計(jì)（校核）水位，以使閘上交通橋既不防礙過水，也不受波浪影響。邊墩是閘室與兩岸擋水墻相連接的部分，邊墩頂部高程在泄洪時(shí)應(yīng)高出設(shè)計(jì)或校核洪水位加上安全超高值；關(guān)門時(shí)應(yīng)高出設(shè)計(jì)或校核洪水位加上波浪計(jì)算高度及安全超高值。該兩項(xiàng)安全保證應(yīng)該同時(shí)得到滿足，以便使上游來水不漫過邊

35、墩頂部，確保閘室安全。一、墩頂高程確定超高值等于波浪中心線超過靜水位的高度、波浪高度及安全超高的總和。 （41） 公式中：超高波浪中心線超過靜水位的高度相應(yīng)于波列累積頻率（p=5%）的波高安全超高。（1）在泄洪時(shí)應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位為23.65m，校核洪水位24.2m。墩=設(shè)+0.7=23.65+0.7=24.35m墩=校+0.3=24.2+0.5=24.5m（2）在關(guān)門時(shí)利用公式（42） （43） （44）公式中：平均波高（m）計(jì)算風(fēng)速（m/s）,在設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)速為計(jì)算風(fēng)速的1.5倍風(fēng)區(qū)長度（m），為3000m風(fēng)區(qū)內(nèi)平均水深（m）平均波周期（s）設(shè)計(jì)洪水時(shí)，H上=19.5m，堰=13.0m，=19.5

36、-13.0=6.5m m/s=0.011 s由表E.0.12由表E.0.13 ，墩=設(shè)+d=19.5+0.2+0.91+0.4=21m校核時(shí) 由表E.0.12由表E.0.13 ，墩=設(shè)+d=20.0+0.2+0.92+0.3=21.42m所以，綜合以上幾種工況條件，選取閘墩頂高程為墩=24.5m3、閘門閘孔凈寬為10.0m，閘門的高度為7.0m。啟閉方式：根據(jù)工程特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)尺寸，與及運(yùn)用條件，采用升臥式平板鋼閘門。定型：選擇露天式鋼質(zhì)平面閘門。構(gòu)造：根據(jù)閘門與啟閉機(jī)選擇滾動(dòng)行走支承，定輪式。主輪直徑選擇800mm，輪緣寬度為140mm。懸臂軸，軸直徑為180mm。側(cè)輪安放在門體側(cè)向四角，當(dāng)閘門

37、在啟閉過程中偏斜是，可沿著閘墩或門槽邊側(cè)滾動(dòng)以導(dǎo)向，直徑為200mm，輪緣60mm。4、閘門止水止水是為了堵塞閘門門體活動(dòng)部分和它的接觸面之間以及閘門門體分段之間的空隙，以防止漏水而裝設(shè)的。止水可根據(jù)其裝設(shè)的位置不同而分為頂止水、側(cè)止水、底止水和中間止水等。止水是用其上游的水壓力作用來保證。本工程側(cè)止水采用P型止水，底止水采用條形橡皮。 5、閘墩的平面設(shè)計(jì)閘墩的外部形狀主要考慮水流平順的基本要求，以減小側(cè)收縮的影響，提高閘孔過水能力，閘墩的頭部及尾部多采用圓頭形和尖圓形，閘墩的上游端部一般做成半圓形，以減小水流進(jìn)口損失，下游端部宜做成流線型，以利于水流擴(kuò)散。閘墩的厚度必須滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度的要求，

38、混凝土閘墩厚一般為0.91.4m，中墩取1.5m；閘墩在門槽處的厚度一般不宜小于0.4m，取1m，此多孔閘門為平面閘門，門槽深一般為0.20.3m，取0.25m，門槽寬約0.51.0m，取0.6m；檢修門槽深度取為0.25m，寬度約為0.150.3m，取0.3m；檢修門槽與主門槽的間距為1.52.0m，為方便檢修，取2m。6、升臥平面鋼閘門（1）升臥式平面鋼閘門 它是在直升式閘門的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。閘門在關(guān)閉狀態(tài)直立擋水，啟門3首先直立上升，然后邊上升邊轉(zhuǎn)動(dòng)，全開時(shí)閘門平臥在閘墩頂部。這種閘門最大的特點(diǎn)是工作橋高度小，從而可以降低造價(jià)，提高抗震能力。起吊設(shè)備為卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，吊點(diǎn)一般設(shè)置在上游一

39、側(cè)。平面閘門的制造、安裝和管理、維護(hù)，一般比較簡單，但平面閘門的啟閉力，受門重、水壓力的影響較大，同時(shí)，平面閘門也需要較高的啟閉臺(tái)和較厚的閘墩等。本工程為鋼閘門，它有材料的強(qiáng)度高、性能和質(zhì)量有保證，結(jié)構(gòu)受荷明確，施工和養(yǎng)護(hù)較容易掌握的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，鋼閘門在孔口尺寸和水頭較大的情況以及運(yùn)行條件較差有遭受震動(dòng)、空蝕等危害時(shí)，也有更為適應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。采用鋼閘門，由于門體活動(dòng)部位較輕，其啟閉費(fèi)用也較為節(jié)省。（2）閘門設(shè)計(jì)平面鋼閘門的門體主要由面板、梁格及支撐等部分組成。面板承受水壓力，并將其傳給梁格，在由梁格通過支撐行走部分傳給閘墩或閘墻的門槽等處。面板為閘門的擋水部分，一般采用平面鋼板。它被支持于梁格，并

40、與之焊為整體。梁格由橫梁、縱梁和支撐等部分組成。為了獲得合理的面板厚度，以及照顧門體的剛度，梁格布置為多橫梁式閘門，（如圖46）。圖中1主橫梁 2頂橫梁3底橫梁4邊縱梁 5中縱梁梁格的連接方式采用齊平連接，又叫等高連接，梁格的全部與面板連成整體，面板成為四邊支承板，門體的剛度最高，因采用主次梁布置，不涉及到小橫梁斷開的情況。如圖（47）， 圖中1主橫梁 2縱梁 3面板閘門底緣按布置要求設(shè)計(jì)，如圖（48）。 圖（46） 圖（47） 圖（48）7、橋梁設(shè)計(jì)1）工作橋?yàn)榱税仓瞄l門的啟閉設(shè)備和工作人員操作的需要，通常設(shè)置工作橋，并在閘墩上修建支撐或排架等，用來支撐工作橋。 (1)底梁高程 底梁高程=墩

41、頂+起吊富裕高度 =24.5+3.5=28.0m(2)工作橋?qū)挾裙ぷ鳂虺龖?yīng)滿足啟閉設(shè)備所需的寬度外，還應(yīng)在橋的兩側(cè)各留0.61.2m以上的富裕寬度，以供工作人員操作及設(shè)置欄桿用，橋面總寬約35m.實(shí)際取為4.0m 2）交通橋（公路橋）供汽車、拖拉機(jī)運(yùn)行等通行使用，交通橋的位置根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸交通條件確定。本工程不置在閘室的靠高水位一側(cè)，可以使閘門上游的水重加大以使閘室穩(wěn)定。公路橋重按汽20t設(shè)計(jì)，掛100t校核，雙車道，橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道21.0m，總寬9.0m，采用T型結(jié)構(gòu)，梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每米延長重量按8t/m計(jì)

42、。3)檢修便橋由于交通橋緊挨著檢修閘門，為了節(jié)約投資，可以不設(shè)檢修便橋8、分縫和止水閘室在垂直水流方向，每隔一段距離需要用縫分開，以免閘室因?yàn)榈鼗痪鶆虺两导皽囟茸兓a(chǎn)生裂縫，為了使閘室在溫度變化下能自由伸縮而建造的縫叫做溫度縫，縫距一般為1520m，縫寬14mm；為了使閘室在地基不均勻沉降下能自由伸縮而建造的縫叫做沉降縫，縫距一般為1525m，但不超過35m,實(shí)際取33.5m；縫寬視地基土質(zhì)情況及水閘荷載變化情況而定，縫的寬度應(yīng)保證相臨部分沉降時(shí)互不影響。一般為2.02.5cm，取2.5cm。 本工程為整體式底板，沉降縫設(shè)閘墩中間，主要保證在閘室在發(fā)生不均勻沉降時(shí)不防礙閘門的正常運(yùn)行，分縫

43、不宜過多，因?yàn)榉挚p的閘墩加厚，工程量必將加大，設(shè)計(jì)為三孔一聯(lián)，即每隔三孔設(shè)一道沉降縫，并且以沉降縫代替溫度縫。水閘分縫后，凡是有縫的地方都必須有止水設(shè)備，對(duì)于止水設(shè)備，除應(yīng)滿足防滲要求外，還應(yīng)該能適應(yīng)混凝土的收縮和地基的不均勻沉降，同時(shí)，也要構(gòu)造簡單，易于施工。在此采用條形止水。9、閉力的估算1）閘門重量計(jì)算本工程閘門采用平板鋼閘門，根據(jù)公式： （45）公式中：閘門的支承構(gòu)造系數(shù)，滾動(dòng)支承，取1.0閘門的材料系數(shù)，普通碳素鋼，取1.0 閘門高度,為7米閘門的高度系數(shù)，采用0.13 孔口寬度2）支承摩阻力 （1）滑動(dòng)摩擦系數(shù)：滾輪的材料，一般采用碳素鋼或合金鋼，為了減小輪子尺寸，選用合金鑄鋼。門

44、槽軌道采用Q235碳素鋼，因此，滑動(dòng)摩擦系數(shù)查水閘設(shè)計(jì)下,鋼對(duì)鋼最大：0.50.6；最?。?.15. 在此取用：0.55 （2）滑動(dòng)軸承摩擦系數(shù)：由于膠木軸套經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)諸如抱軸，軸套脫落等毛病，故在此不采用，而采用鋼對(duì)青銅（有潤滑）時(shí)的系數(shù)最大：0.25；最?。?.12 （3）止水摩擦系數(shù)：在門槽邊緣鋪設(shè)不銹鋼，側(cè)止水采用P形橡皮。則橡皮對(duì)不銹鋼最大： 0.5；最?。?.23）啟閉力計(jì)算公式對(duì)于平面閘門的啟閉力計(jì)算，查水閘設(shè)計(jì)下應(yīng)用公式：（1）滾動(dòng)支承摩擦阻力用公式 （46）公式中：閘門上的總水壓力 滾輪半徑（cm） 軸與軸套的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.25 軸的半徑（cm）滑動(dòng)支承的摩擦系數(shù)取0.

45、1cm（2）止水摩擦阻力用公式 （47） 公式中：止水與止水座的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.50作用在止水上的水壓力，可以從側(cè)止水和頂止水的總長度乘以止水橡皮的寬度，再乘以平均水壓力得出。（3）上托力用公式公式中： 水的重度，9.81 H上游水頭 D底止水厚度 B底止水長度（3）在動(dòng)水中的啟門力為： （48） 閉門力為：（49）當(dāng)利用水柱壓力關(guān)閉閘門時(shí)需要的持住力 （410）上式中：摩擦阻力的安全系數(shù)，取1.2計(jì)算啟門力和持住力用的門重修正系數(shù)，取1.1計(jì)算閉門力用的門重修正系數(shù)，取0.9閘門活動(dòng)部分的自重 作用在閘門上的水住壓力支承摩擦阻力 止水摩擦阻力上托力4）啟閉力計(jì)算（1）啟門力計(jì)算在校核水位

46、情況下啟動(dòng)，上下游水位差最備，閘門受到水壓力最大， H上=20.0m，H下=14.5m，計(jì)算閘門所受的力。選用滾倫直徑為D=800mm,輪緣寬度為b=140mm,輪軸直徑d=180mm,將上述參數(shù)帶入公式（46）得：滾動(dòng)支承摩擦阻力用公式：止水摩擦阻力用公式： 則啟門力： （2）閉門力計(jì)算由于閉門時(shí)上下游水位差很小，故水平水壓力可以忽略不計(jì)，即P=0, ,則 上托力： 閉門力：t算出的閉門力為負(fù)值，表示閘門可以靠自重關(guān)閉，不需施加水柱壓力，因此也不需要驗(yàn)算持住力。綜上所述啟門力=25.35t；閉門力= t5)啟閉機(jī)選型根據(jù)上述所算啟閉力，查閱有關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際情況，在此選用QPQ225雙吊點(diǎn)的

47、卷揚(yáng)式啟閉機(jī)符合條件。QPQ225雙吊點(diǎn)的卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的尺寸如下：DdChl側(cè)輪（mm）150451090100主輪（mm）3001030190170tgBBf側(cè)輪（mm）102505060230主輪（mm）3030080100250尺寸表（43）啟閉機(jī)的情況表（44）吊點(diǎn)型號(hào)閉力(t）啟門高度（m）速度(m/min)鋼絲繩規(guī)格YB27064雙吊點(diǎn)QPQ2255081.65619+1-23.510、吊點(diǎn)的確定閘門選用雙吊點(diǎn)的啟閉方式，凈寬10.0m，取吊點(diǎn)距為6.0m。第五章 抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖51：閘室受力圖閘室在運(yùn)用、檢修、施工期都應(yīng)該是穩(wěn)定的，在運(yùn)用期閘室受到水平推力等荷載，有可能產(chǎn)生地基面

48、的滑動(dòng)。閘門竣工時(shí)，可能產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降，這不但使閘門高程降低，而且會(huì)使閘室傾斜甚至斷裂，地基也可能失去穩(wěn)定性。因此，必須對(duì)閘室的穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算，以保證閘室在各種情況下能安全可靠的運(yùn)用。閘室穩(wěn)定計(jì)算包括：閘室的抗滑安全系數(shù)小于允許的安全系數(shù)閘室的基底應(yīng)力不大于地基的允許承載力閘室基底壓力的最大值與最小值之比不小于允許的比值。一、荷載組合1、自重自重含有：底板重、閘墩、工作橋以及橋墩重、交通橋重、閘門重、啟閉設(shè)備重1）閘門重 （見第四章啟閉力的計(jì)算）2）啟閉機(jī)重 3）交通橋重 長34.5m，寬9m，厚0.3m4）工作橋及排架工作橋一般采用梁板式橋，由兩根大梁承受啟閉機(jī)荷栽，橋長34.5m，梁板厚取為0.3m，橋面寬4m。排架高度為3.5m，寬度為0.6m，單個(gè)厚度與閘墩同厚。鋼筋混凝土的重度：（1）梁與橋面：（2）排架： 則工作橋與排架總重：5）閘墩重中墩 中墩高為墩頂高程24.5m減去閘底板高程13.0m為11.5m，閘墩長等于閘室的長度18.0m，中墩的寬為1.5m。（2） 縫墩 縫墩高為墩頂高程24.5m減去閘底板高程13.0m為11.5m，閘墩長等于閘室的長度18.0m，縫墩的寬為0.75m。則閘墩