某攔河閘設(shè)計-水工建筑物課程設(shè)計

1、 水工建筑物課程設(shè)計 學(xué)號 20124113 姓名 夏偉目 錄前 言1第一章工程基本資料21.1 工程概況21.2 工程地質(zhì)條件21.3 工程地形條件31.4 工程土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)31.5 工程材料31.6 工程水文氣象條件41.7 批準(zhǔn)的規(guī)劃成果41.8 施工條件5第二章 閘孔設(shè)計62.1 閘址的選擇62.2 閘型確定6擬定閘孔尺寸及閘墩厚度62.3.1 攔河閘寬頂堰出流情況判斷72.3.2 閘門總凈寬計算82.3.3 閘孔尺寸設(shè)計和布置92.4 校核泄洪能力9消力池池長估算113.2 消力池尺寸及構(gòu)造計算143.2.1 消力池深度計算143.2.2 消力池池長計算153.2.3 消力池

2、的構(gòu)造153.3 海漫設(shè)計163.3.1 海漫長度計算163.3.2 海漫構(gòu)造173.4 防沖槽設(shè)計173.5 上、下游岸坡防護(hù)設(shè)計18第四章 閘底地下輪廓線的布置194.1 防滲設(shè)計的目的194.2 布置原則194.3 地下輪廓線布置194.3.1 閘基防滲長度的確定。194.3.2 防滲設(shè)備設(shè)計194.3.3 防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。204.3.4 校核地下輪廓線的長度204.4 排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造214.4.1 排水設(shè)備的作用214.4.2 排水設(shè)備的設(shè)計214.4.3 止水設(shè)計22第五章 防滲計算245.1 滲流計算的目的245.2 計算方法245.3 計算滲透壓力245.3.1 地基有效

3、深度的計算245.3.2 分段阻力系數(shù)的計算245.3.3 計算各角點(diǎn)的滲透壓力值。27驗算滲流逸出坡降27第六章 閘室結(jié)構(gòu)布置286.1 底板和閘墩設(shè)計286.1.1 閘底板的設(shè)計286.1.2 閘墩設(shè)計286.2 閘門與啟閉機(jī)設(shè)置306.3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計326.3.1 工作橋設(shè)計32交通橋設(shè)計336.3.3 檢修橋設(shè)計336.4 閘室的分縫與止水34第七章 閘室穩(wěn)定計算357.1 設(shè)計情況及荷載組合357.2 完建元無水期荷載計算及地基承載力驗算35 完建無水期荷載計算367.2.2 地基承載力驗算377.3 正常擋水期地基承載力驗算387.3.1 正常擋水期閘室荷載計算387.3.2 地

4、基承載力驗算397.4 閘室抗滑穩(wěn)定計算40參考文獻(xiàn)：41前 言 為了能更好的理解水工建筑物的基本原理，掌握水工建筑物設(shè)計的基本方法，了解經(jīng)濟(jì)評價的的基本依據(jù)和課程要求，靈活運(yùn)用本課程所學(xué)的方法。本書某攔河閘設(shè)計為例，在給出工程的基本資料的基礎(chǔ)上運(yùn)用課程所學(xué)知識通過課程設(shè)計進(jìn)行完整的設(shè)計計算，以鍛煉自己學(xué)識知識、分析問題、解決問題的能力，為以后開展實際工程項目的功臣設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。本書所有表格皆自己設(shè)計，都是為了計算方便。如有什么不妥之處還望老師指點(diǎn)，感謝潘起來老師在設(shè)計過程中的精心指導(dǎo)和教悔，同時在課程設(shè)計中肯定還有許多不足之處，還望老師指點(diǎn)、教導(dǎo)！第一章 工程基本資料1.1 工程概況本工

5、程位于某縣城郊處，它是某河流梯級開發(fā)中最末一級工程。該河屬穩(wěn)定性河流，河面寬約200m，深約710m。由于河床下切較深又無適當(dāng)控制工程，雨季地表徑流自由流走，而雨過天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來愈低，嚴(yán)重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?0萬畝農(nóng)田的灌溉問題，經(jīng)上級批準(zhǔn)的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是：正常情況下攔河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水時開閘泄水，以保安全。 本工程建成后，可利用河道一次蓄水800萬m3，調(diào)蓄水至兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地下水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解決40萬畝農(nóng)田的灌溉問題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的水源，同時對漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，

6、以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。1.2 工程地質(zhì)條件 根據(jù)鉆孔了解閘址地層屬河流沖積相，河床部分地層屬第四紀(jì)蟓更新世Q3與第四紀(jì)全新世Q4的層交錯出現(xiàn)，閘址兩岸高程均在41m左右。閘址處地層向下分布情況如下表1-1所示。表1-1 閘址處地層分布情況土質(zhì)名稱重粉質(zhì)壤土細(xì)砂中砂重粉質(zhì)壤土中粉質(zhì)壤土分布范圍由上而下河床表面以下深約3m高程以下厚度約5m高程22m以下厚度5-8m1.3 工程地形條件 閘址處系平原型河段、兩岸地勢平坦，地面高程約為左右，河床坡降平緩，縱坡約為1/10000，河床平均標(biāo)高約，主河槽寬度約80-100m，河灘寬平，呈復(fù)式河床橫斷面，河流比較順直。1.4 工程土的物理力

7、學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)主要包括物理性質(zhì)、允許承載力、滲透系數(shù)等，具體數(shù)字如表1-2、1-3所示。表1-2 土的物理性質(zhì)指標(biāo)表濕重度飽和重度浮重度細(xì)砂比重細(xì)砂干重度19KN/m321 KN/m311 KN/m327 KN/m315 KN/m3  表1-3 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表內(nèi)摩擦角土基允許承載力摩擦系數(shù)不均勻系數(shù)滲透系數(shù) cm/s自然含水量時 KN/m混凝土、砌石與土基的摩擦系數(shù)當(dāng)土基為密實細(xì)砂層時值為粘土中細(xì)砂層 飽和含水量時 砂土以下土層 1.5 工程材料 1、石料本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運(yùn)進(jìn)，距公路很近，交通方便。2、粘土經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料。 3、閘址處

8、有足夠的中細(xì)砂。1.6 工程水文氣象條件 1、氣溫本地區(qū)年最高氣溫 C，最低氣溫 C，平均氣溫 C。 2、風(fēng)速最大風(fēng)速 m/s，吹程。 3、徑流量非汛期（16月及1012月）9個月份月平均最大流量3/s。汛期（79）三個月，月平均最大流量為149m3/s，年平均最大流量 m3/s，最大年徑流總量為億m3。4、冰凍閘址處河水無冰凍現(xiàn)象。1.7 批準(zhǔn)的規(guī)劃成果 1、根據(jù)水利電力部水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（SD112-78）的規(guī)定，本樞紐工程為等工程，其中永久性主要建筑物為3級。2、灌溉用水季節(jié)，攔河閘正常擋水位為。3、洪水標(biāo)準(zhǔn)見表1-4所示。表1-4 洪水標(biāo)準(zhǔn)表序號項目 重現(xiàn)年 洪水流量

9、（m3/s） 閘前水位（m） 下游水位（m） 1設(shè)計洪水 20 637 2校核洪水 50 920 39 .85 1.8 施工條件 1、工期為兩年。 2、材料供應(yīng)情況水泥由某水泥廠運(yùn)輸260 Km至某市，再運(yùn)輸80 Km至工地倉庫；其它他材料由市汽車運(yùn)至工地；電源由電網(wǎng)供電，工地距電源線；地下水位平均為。第二章 閘孔設(shè)計2.1 閘址的選擇 閘址、閘軸線的選擇關(guān)系到工程的成敗和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮，是水閘設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)水閘的功能、特點(diǎn)和運(yùn)用要求，綜合考慮地形、地址、水流泥沙、凍土、冰情，管理和周圍環(huán)境等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較并考慮安全可靠、施工難易、操作運(yùn)用、工程量及投資大小等方面的問題。在

10、選擇過程中首先應(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)計中閘軸線的位置和壩址已由規(guī)劃給出。2.2 閘型確定 本工程主要任務(wù)是正常情況下攔河截水，以利灌溉，而當(dāng)洪水來臨時，開閘泄水，以保防洪安全。由于是建于平原河道上的攔河閘，應(yīng)具有較大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不設(shè)胸墻的開敞式水閘。同時，由于河槽蓄水，閘前淤積對洪水位影響較大，為便于排出淤沙，閘底板高程應(yīng)盡可能低。因此，采用無底坎平頂板寬頂堰，堰頂高程與河床同高，即閘底板高程為。2.3 擬定閘孔尺寸及閘墩厚度 現(xiàn)擬定該水閘為多孔出流水閘，閘墩墩頭為半圓形，2.3.

11、1 攔河閘寬頂堰出流情況判斷由于已知上、下游水位，可推算上游水頭及下游水深計算公式如下式1-1、1-2、1-3、1-4所示：上游水深： （2-1）下游水位： （2-2）上游過水?dāng)嗝婷娣e： （2-3）行進(jìn)流速： （2-4）水頭： （2-5）其中：如表2-1所示： 表2-1 上游水頭計算 序號流量Q（m3/s）下游水深hs（m） 上游水深H（m） 過水?dāng)嗝娣e（m2） 行近流速（m3/s） 上游水頭H0（m） 1設(shè)計流量637 2校核流量920 0.934 注：考慮壅高1520cm。閘門全開泄洪時，為平底板寬頂堰堰流，根據(jù)以下公式2-6判別出流情況。 （2-6）表2-2 淹沒出流判別表序號計算情況下

12、游水深 hs（m）上游水頭H0（m）流態(tài)1設(shè)計水位淹沒出流2校核水位淹沒出流根據(jù)表2-2判斷在遇到設(shè)計洪水和家和洪水時該攔河水閘均以淹沒出流的方式出流。2.3.2 閘門總凈寬計算根據(jù)設(shè)計洪水和校核洪水兩種情況分別用試算法計算閘門總凈寬，計算公式如下式2-7,、2-8所示： （2-7）（2-8）其中 為堰流側(cè)收縮系數(shù)，暫取具體計算如下表2-3所示：表2-3 閘門總凈寬計算表序號流量Q（m3/s）側(cè)收縮系數(shù)流量系數(shù)上游水頭H0（m） 淹沒系總凈寬（m） 1設(shè)計流量637 0.55 2校核流量9202.3.3 閘孔尺寸設(shè)計和布置根據(jù)閘門設(shè)計規(guī)范SL 265-2001中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定單孔

13、凈寬b=5m，同時為了保證閘門對稱開啟，防止不良水流形態(tài)，選用7孔，閘墩的邊墩寬度設(shè)計為1m，中墩寬1.5m。設(shè)2條永久性直通式伸縮縫，伸縮縫處閘墩寬1.6m。閘孔總寬度為： L=nb+（n-1）d=7×5+2×1.6+4×1.5=44.2(m)由于閘基為軟基河床，選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，整體布置如圖1-1所示。單孔取5m,墩寬1.5m.  圖2-1 閘孔尺寸布置圖 (單位：m)2.4 校核泄洪能力 閘墩采用半圓形墩頭，根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計算側(cè)收縮系數(shù) （2-9） 其中：n=7， b=5m由于墩頭均為半圓形，和便可計算側(cè)收縮系數(shù)和水閘的校核過流

14、能力，其中實際過閘流量按一下式2-9計算 （2-9）其中：B=5×7=35(m)表2-4 過流能力校核計算表序號計算情況 堰上水頭H0（m） 校核過流能力1設(shè)計流量6370.918 0.55 797.04 25.10% 2校核流量920 0.918 1062.34 15.50% 從表2-4可以看出設(shè)計情況超過了規(guī)定的要求，但出于安全的考慮，所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。綜上所述決定采用水閘溢流寬度B=35m,閘孔數(shù)n=7,每孔寬度b=5m第二章 消能防沖設(shè)計由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。設(shè)計水位或校核水位時閘門全開渲泄洪水，為淹沒出流無需消能。閘前為正

15、常高水位38.50m，部分閘門局部開啟，只宣泄較小流量時，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無論何種開啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，所以采用閘前水深H=m，閘門局部開啟情況，作為消能防沖設(shè)計的控制情況。為了降低工程造價，確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè)計按1、3、5、7孔對稱方式開啟，分別對不同開啟孔數(shù)和開啟度進(jìn)行組合計算，找出消力池池深和池長的控制條件。3.1 消力池池長估算為了能找到合理的消力池池長估計，現(xiàn)將水閘開啟1孔、3孔和5孔兩種情況下的0.82.0m開度的估算尺長和池深。計算公式如下式所示：收縮斷面水深

16、： （3-1）其中：由水力學(xué)第二版表9.7查得。泄流量： （3-2）其中：取1.0，g取9.81。單寬流量： （3-3）其中：b=9m。躍后水深： （3-4）將下游河道看成是矩形斷面河流，水深與水力半徑相等，河寬100m，永明渠均勻流計算公式計算下游水深： （3-5）其中：i為1/10000，n查水力學(xué)第二版表9.7得0.0416。消力池池深： （3-6） （3-7）其中：0-水躍淹沒系數(shù),可采用1.051.10這取1.06；-水流動能校正系數(shù),可采用1.01.05，這取1.02。消力池長度： （3-8） （3-9） （3-10）其中：-水躍長度校正系數(shù),可采用0.70.8這取0.75。m為0

17、.385，為8.5m，由于該水閘為無坎寬頂堰=d 。池長、池深估算具體計算見下表3-1所示： 表3-1 消力池池深池長估算表開啟孔數(shù)n開啟高度 收縮系數(shù)泄流量Q 單寬流量q 收縮水深躍后水深 下游水深流態(tài)判別消力池尺寸備注池深d池長Ls水躍長Lj10.55480自由出流淹沒  600  8.9021911.0203池身控制14.4306限開  30.55480  600  8.9021  911.0203為了節(jié)省工程造價，防止消力池過深，對開啟5孔開啟高度為2.0米以上全部限開，得出開啟1孔開啟高度為1.2米為消力池的池深控制條件。3

18、.2 消力池尺寸及構(gòu)造計算3.2.1 消力池深度計算m，用下式3-11、3-12用式算法計算收縮斷面水深： （3-11） （3-12）其中：，m3/s ，。 表3-2 收縮斷面水深試算表/m/m由表3-2可以看出：出池落差Z按式3-1、3-12計算如下： 躍后水深： 驗算水躍淹沒系數(shù)符合在之間的要求。 因為：，所以池深符合要求。3.2.2 消力池池長計算根據(jù)池深為2.2 m，用公式3-8、3-9、3-10計算出相應(yīng)的消力池長度如下。 為了便于修建選取消力池長度為30。3.2.3 消力池的構(gòu)造采用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置

19、排水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為10cm，間距為2m，呈梅花形布置。根據(jù)抗沖要求，按式3-13計算消力池底板厚度。其中 ； 為確定池深時的過閘單寬流量； 為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。 （3-13）由于泄洪時m。  圖3-1 消力池構(gòu)造尺寸圖 (單位：高程m，尺寸cm)3.3 海漫設(shè)計 3.3.1 海漫長度計算用公式3-14計算海漫長度結(jié)果列入表2。其中 為海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土則選12。取計算表中的最大值42m。 (3-14)表3-3 海漫長度計算表序號流量Q上游水深 下游水深 q 1100922008330044005550046600277003.3

20、.2 海漫構(gòu)造因為對海漫的要求為有一定的粗糙度以便進(jìn)一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以選擇在海漫的起始段為12米長的漿砌石水平段，因為漿砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護(hù)坦齊平。后30米做成坡度為1：15的干砌石段，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。海漫厚度為米，下面鋪設(shè)15cm的砂墊層。3.4 防沖槽設(shè)計 海漫末端河床沖刷坑深度按公式3-15、3-16計算，其中河床土質(zhì)的不沖流速可按下式計算。按不同情況計算如表3所示。 (3-15)式中：dm -海漫末端河床沖刷深度(m)； qm -海漫末端單寬流量(m2 /s)； v0-河床土質(zhì)允許不沖流速(m/s)； hm

21、-海漫末端河床水深(m). （3-16） 式中 ：河床土質(zhì)的不沖流速，m/s； 0.8m/s； 水力半徑， ； 海漫末端河床水深，m。具體計算見下表3-4所示：表3 沖刷坑深度計算表序號計算情況 相應(yīng)過水水面積 濕周 1設(shè)計情況 9001181.50131.201011.002校核情況 10201.53321.2265根據(jù)規(guī)范確定防沖槽的深度為2m。采用寬淺式，底寬取4m，上游坡率為2，下游坡率為3，出槽后作成坡率為5的斜坡與下游河床相連。如圖3-1所示。    圖3-2 海漫防沖槽構(gòu)造圖 (單位：m)  3.5 上、下游岸坡防護(hù)設(shè)計 為了保護(hù)上、下游翼墻以外的河

22、道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進(jìn)行護(hù)坡。采用漿砌石護(hù)坡，厚米，下設(shè)米的砂墊層。保護(hù)范圍上游自鋪蓋向上延伸23倍的水頭，現(xiàn)設(shè)計延長為30m，下游自防沖槽向下延伸46倍的水頭，先設(shè)計為延長50m。第四章 閘底地下輪廓線的布置 4.1 防滲設(shè)計的目的防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。4.2 布置原則 防滲設(shè)計一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，用以延長滲徑減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。

23、4.3 地下輪廓線布置4.3.1 閘基防滲長度的確定。根據(jù)公式4-1計算閘基理論防滲長度為51m。其中 為滲徑系數(shù)，因為地基土質(zhì)為重粉質(zhì)壤土，查林繼鏞主編水工建筑物表6-3取7。具體計算如下 （4-1）×6=51m4.3.2 防滲設(shè)備設(shè)計 由于閘基土質(zhì)以粘性土為主，防滲設(shè)備采用粘土鋪蓋，閘底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，為了避免破壞天然的粘土結(jié)構(gòu)，不宜設(shè)置板樁。 4.3.3 防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。1）閘底板順?biāo)鞣较蜷L度根據(jù)公式4-2計算，根據(jù)閘基土質(zhì)為重粉質(zhì)壤土A取3.0。底板長度綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定為25m。 （4-2） 2）閘底板厚度為取 閘孔凈寬實際取為1.5m

24、。3）齒墻具體尺寸見圖1。圖4-1 閘底板尺寸圖 （單位：cm）    4）鋪蓋長度根據(jù)（3 5）倍的上、下游水位差，確定為35mm。為了防止水流沖刷及施工時破壞粘土鋪蓋，在其上設(shè)置30cm厚的漿砌塊石保護(hù)層，10cm厚的砂墊層。4.3.4 校核地下輪廓線的長度鋪蓋長度+閘底板長度+齒墻長度= =65.8>=51m根據(jù)以上設(shè)計數(shù)據(jù)，實際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長度，通過校核，滿足要求。4.4 排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造 4.4.1 排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，

25、應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到即減少滲壓又避免滲透變形。4.4.2 排水設(shè)備的設(shè)計（1）水平排水 水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。反濾層一般是由23層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層次的粒徑則按滲流方向逐層增大。反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足：被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過反濾層；各層的顆粒不得發(fā)生移動；相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；反濾層不能被阻塞，應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水通暢；同時還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時間的推移和環(huán)境的改變而變差。本次設(shè)計中的反濾層由碎石，中砂和細(xì)砂組成，其中上部為

26、20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。    圖4-2 反濾層構(gòu)造圖 (單位：cm)（2）鉛直排水設(shè)計 本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為2m，孔徑為10cm，呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。（3）側(cè)向排水設(shè)計 側(cè)向防滲排水布置（包括刺墻、板樁、排水井等）應(yīng)根據(jù)上、下游水位，墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變化等情況綜合考慮，并應(yīng)與閘基的防滲排水布置相適應(yīng)，在空間上形成防滲整體。 在消力池兩岸翼墻設(shè)23層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排出墻后的側(cè)向繞滲水流。4.4.3 止水設(shè)計凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平止水兩種。前者設(shè)

27、在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在粘土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。在粘土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水.。圖3 止水詳圖 (單位：cm)  第五章 防滲計算5.1 滲流計算的目的計算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；驗算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。5.2 計算方法計算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法，由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計算結(jié)果精確，采用此種方法進(jìn)行滲流計算。 5.3 計算滲透壓力5.3.1 地基有效深度的計算 有效深度用以下下公式5-1判斷： （5-1） 由于 所以地基有效深度為：由于大于實際的

28、地基透水層深度8m，所以取小值 。5.3.2 分段阻力系數(shù)的計算通過地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成9個典型段，如圖4所示。其中1、9段為進(jìn)出口段，用式5-2計算阻力系數(shù)；3、5、7段為內(nèi)部垂直段，用式5-3計算相應(yīng)的阻力系數(shù)；2、4、6、8段為水平段，用式5-4計算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式5-5計算。結(jié)果列入（表1）中。 對于進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正，按公式5-6、5-7、5-8計算，結(jié)果如表5-3所示。 圖5-1 滲流區(qū)域分段圖 （單位：m）  （5-2） （5-3） （5-4） （5-5） (5-6) (5-7) (5-8)式中h'0 -進(jìn),出口段修正后

29、的水頭損失值(m)；h 0 -進(jìn),出口段水頭損失值(m)；' -阻力修正系數(shù),當(dāng)計算的1.0時,采用1.0； S' -底板埋深與板樁入土深度之和(m)； T'-板樁另一側(cè)地基透水層深度(m).各段滲透壓力水頭損失具體計算如下表5-1所示：表5-1 各段滲透壓力水頭損失分段編號 分段名稱 S（m） 進(jìn)口 8510.2525 水平 07.040 垂直 7.0 水平 005.50.182 垂直 水平   23 垂直 水平 000.1820.2172 出口 2.580.7030.4669合計          

30、60; 進(jìn)出口阻力系數(shù)和水頭損失修正計算具體如下表5-3所示：表5-2 進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正表 序號段 別 SThoh1進(jìn)口段 0.72420.25250.09622出口段 2.50.85910.46697650.21725.3.3 計算各角點(diǎn)的滲透壓力值。 用表1計算的各段的水頭損失進(jìn)行計算，總的水頭差為正常擋水期的上、下游水頭差。各段后角點(diǎn)滲壓水頭=該段前角點(diǎn)滲壓水頭此段的水頭損失值，結(jié)果列入表5-4。表5-3 閘基各角點(diǎn)滲透壓力值 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 0 出口段的逸出坡降為：，小于壤土出口段允許滲流坡降值 （查李繼鏞主編水工建筑物第5版表6-5

31、得），滿足要求，不會發(fā)生滲透變形。繪制閘底板的滲透壓力分布圖5-2。  圖5-2 閘底板下滲透壓力分布圖 (單位：m)第六章 閘室結(jié)構(gòu)布置6.1 底板和閘墩設(shè)計 6.1.1 閘底板的設(shè)計（1）作用 閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，并較均勻地傳給地基，還有防沖、防滲等作用。（2）型式 常用的閘底板有平底板和鉆孔灌注樁底板。由于在平原地區(qū)軟基上修建水閘，采用整體式平底板，沉陷縫設(shè)在閘墩中間。（35m。（41.5m。6.1.2 閘墩設(shè)計（1）作用分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利的通過閘室。（2）外形輪廓 應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小的，過流能力大的要求

32、。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線型。其長度采用與底板同長，為25m。（3）厚度為中墩1.5m，縫墩1.5m，邊墩1.5m。平面閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，檢修門槽深0.20m,寬0.20m,主門槽深0.3m,寬0.8m。檢修門槽與工作門槽之間留6.0m的凈距，以便于工作人員檢修。 （4m，另根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范SL 265-2001中規(guī)定有防洪任務(wù)的攔河閘閘墩高程不應(yīng)低于兩岸堤頂高程，兩岸堤頂高程為，經(jīng)比較后取閘墩高度為10.8m。1） =校核洪水位時水深+安全超高=+0.5=m。2） =設(shè)計洪水位時水深+安全超高=+0.7=m；閘前波高按下式6-1計算： （6-1）hm -平均波高

33、(m)；v0 -計算風(fēng)速(m/s),根據(jù)資料取20m/s；D -風(fēng)區(qū)長度(m),根據(jù)資料取600m；Hm -風(fēng)區(qū)內(nèi)的平均水深(m),取8.5m；3） =正常擋水位時水深+ =+0.24+0.4=m。  圖6-1 縫墩尺寸詳圖 （單位：cm）6.2 閘門與啟閉機(jī)設(shè)置閘門按工作性質(zhì)可分為工作閘門、事故閘門和檢修閘門；按材料分為鋼閘門、混凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)分為平面閘門、弧形閘門等，該工程選擇的閘門形式如下：1、工作閘門基本尺寸為閘門高取9m，寬9m，采用平面鋼閘門，雙吊點(diǎn)，滾輪支承。2、檢修閘門采用疊梁式，閘門槽深為20cm，寬為20cm，閘門型式如右圖所示。  &

34、#160; 圖6-2圖2 疊梁式檢修閘門示意圖   3、啟閉機(jī)可分為固定式和移動式兩種常用固定式啟閉機(jī)有卷揚(yáng)式、螺桿式和油壓式。卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉能力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價高。螺桿式啟閉機(jī)簡便、廉價，適用于小型工程，水壓力較大，門重不足的情況等。油壓式啟閉機(jī)是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動，可用較小的動力獲得很大的啟閉力，但造價較高。在有防洪要求的水閘中，一般要求啟閉機(jī)迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，一門一機(jī)。4、啟閉機(jī)的選型（1）根據(jù)水工設(shè)計手冊平面直升鋼閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量公式6-2，經(jīng)過計算得26.244，考慮其它因素取閘門自重為270KN。 （6-2） 式

35、中 : 閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量，t；閘門的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，對于滑動式支承?。粚τ跐L輪式支承取，對于臺車式支承取,這取1.0。 閘門材料系數(shù)，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門為；低合金結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門取，這取1.0。 孔口高度，取9m；B 孔口寬度，取5m。×5×91.85=9.95(t)（2）初估閘門啟閉機(jī)的啟門力和閉門力，根據(jù)水工設(shè)計手冊中的近似公式： （6-2） F （6-3）式中 平面閘門的總水壓力， ，KN；啟門力，KN； 閉門力，KN；由于閘門關(guān)閉擋水時，水壓力 m，本次設(shè)計的水閘為中型水閘，系數(shù)采用，經(jīng)計算啟閉力 KN，閉門力 KN。查水工設(shè)計手冊選用電動卷揚(yáng)式啟閉機(jī)型

36、號。6.3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.3.1 工作橋設(shè)計工作橋是為了安裝啟閉機(jī)和便于工作人員操作而設(shè)的橋。若工作橋較高可在閘墩上部設(shè)排架支承。工作橋設(shè)置高程與閘門尺寸及形式有關(guān)。由于是平面鋼閘門，采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)，閘門提升后不能影響泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計規(guī)范，工作橋設(shè)在工作閘門的正上方，用排架支承工作橋，橋上設(shè)置啟閉機(jī)房。由啟閉機(jī)的型號決定基座寬度為2m，啟閉機(jī)旁的過道設(shè)為1m，啟閉機(jī)房采用24磚砌墻，墻外設(shè)的陽臺（過人用）。因此，工作橋的總寬度為1+1+0.24+0.24+0.66+0.66=6m。由于工作橋在排架上，確定排架的高度即可得到工作橋高程。排架高度=閘門

37、高+安全超高+吊耳高度=9+0.5+0.5 =10m工作橋高程=閘墩高程+排架高+T型梁高=m+10m+1m=m  圖6-3 工作橋細(xì)部構(gòu)造圖 (單位：mm)6.3.2 交通橋設(shè)計交通橋的作用是連接兩岸交通，供車輛和人通行。交通橋的型式可采用板梁式。交通橋的位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，布置在下游。僅供人畜通行用的交通橋，其寬度不小于3m；行駛汽車等的交通橋，應(yīng)按交通部門制定的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，一般公路單車道凈寬為6m，雙車道為79m。本次設(shè)計采用雙車道8m寬，并設(shè)有人行道安全帶為1m，具體尺寸如圖6-4所示。 圖6-4 交通橋細(xì)部構(gòu)造圖 (單位：mm) 

38、6.3.3 檢修橋設(shè)計的作用為放置檢修閘門，觀測上游水流情況，設(shè)置在閘墩的上游端。采用預(yù)制T型梁和活蓋板型式。尺寸如圖5所示。  圖5 檢修橋細(xì)部構(gòu)造圖 (單位：cm)6.4 閘室的分縫與止水 水閘沿軸線每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫，兼作溫度縫，以免閘室因不均勻沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫。縫距一般為1530m，縫寬為。整體式底板閘室沉陷縫，一般設(shè)在閘墩中間，一孔、二孔或三孔一聯(lián)為獨(dú)立單元，其優(yōu)點(diǎn)是保證在不均勻沉降時閘孔不變形，閘門仍然正常工作。凡是有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平兩種。前者設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻本身；后者設(shè)在鋪蓋、消力池與底板，和混凝土鋪蓋、

39、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。本次設(shè)計縫墩寬，縫寬為2cm，取中間三孔為一聯(lián)，兩邊各為兩孔一聯(lián)。第七章 閘室穩(wěn)定計算7.1 設(shè)計情況及荷載組合 1、設(shè)計情況選擇水閘在使用過程中，可能出現(xiàn)各種不利情況。完建無水期是水閘建好尚未投入使用之前，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷，這是驗算地基承載力的設(shè)計情況。正常擋水期時下游無水，上游為正常擋水位，上下游水頭差最大，閘室承受較大的水平推力，是驗算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計情況。泄洪期工作閘門全開，水位差較小，對水閘無大的危害，故不考慮此種情況。本次設(shè)計地震烈度為6°，不考慮地震情況。2、完建無水期和正常擋水期均為基本荷載組合。取中間三孔一聯(lián)為單元進(jìn)

40、行計算，需計算的荷載見表1所示。表1 荷載組合表荷載組合 計算情況荷 載 自重 靜水壓力 揚(yáng)壓力 泥沙壓力 地震力 浪壓力 基本組合 完建無水期 正常擋水期 7.2 完建元無水期荷載計算及地基承載力驗算 荷載計算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自重。在計算中以三孔一聯(lián)為單元，省略一些細(xì)部構(gòu)件重量，如欄桿、屋頂?shù)?。力矩為對閘底板上游端點(diǎn)所取。鋼筋混凝土重度采用25KN/m3；混凝土重度采用23 KN/m3；水重度采用10 KN/m3；磚石重度采用19 KN/m3。7.2.1 完建無水期荷載計算完建無水期和在分布如下圖所示：圖7-1 完建無水期荷載分布圖 完建無水期和在具體計算見下表7-2所示：表7-2 完建

41、無水期荷載計算表荷 載 自 重（KN） 力臂（m） 力 矩（KN.m） - + 閘底板 000閘墩 邊敦13500000中墩 13500000縫墩 13500000工作橋 0交通橋 4473313110檢修橋 0啟閉機(jī) 4900490啟閉機(jī)房 0排架 101101011閘門 189001890合計 313117.2.2 地基承載力驗算根據(jù)荷載計算結(jié)果，采用公式7-1、7-2、7-3進(jìn)行地基承載力的驗算，可得結(jié)論完建無水期的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會發(fā)生不均勻沉陷。 (7-1) (7-2) (7-3)式中-閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值(kPa)；D-作用在閘室上的全部豎向荷載(包括閘室基

42、礎(chǔ)底面上的揚(yáng)壓力在內(nèi),kN)；M-作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對于基礎(chǔ)底面直水流方向的形心軸的力矩(kN.m)；A-閘室基底面的面積(m2 )；W-閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩(m3 ).偏心矩，代入數(shù)值得； ÷地基承載力為 ，代入數(shù)值得； KPa地基承載力平均值 ，代入數(shù)值得；KPa 地基不均勻系數(shù) ，代入數(shù)值得； 綜上所述：完建無水期閘室地基承載力滿足設(shè)計規(guī)范要求。7.3 正常擋水期地基承載力驗算 7.3.1 正常擋水期閘室荷載計算正常擋水期荷載計算除閘室自重外，還有靜水壓力，水重，閘底板所受揚(yáng)壓力由滲透計算中可得。由于浪壓力小于靜水壓力的5%，忽略不計

43、。圖2 正常擋水期荷載分布圖 表3 正常擋水期荷載計算表荷載名稱 垂直力（KN） 水平力（KN） 力臂（m） 力 矩（KN.m） - + 閘室自重 000上游水壓力 0000 0000下游水壓力0000浮托力 02875500000滲透壓力 0000水 重 0000  合 計 60181.37530991.942218.757.3.2 地基承載力驗算 根據(jù)荷載計算結(jié)果，采用公式7-1-、7-2、7-3進(jìn)行地基承載力的驗算，可知正常擋水期的地基承載力及地基不均勻系數(shù)均滿足要求。地基承載力：KPa地基承載力平均值KPa偏心矩地基不均勻系數(shù)綜上所述：正常擋水器閘室地基承載力滿足設(shè)計規(guī)范要求

44、。7.4 閘室抗滑穩(wěn)定計算閘底板上、下游端設(shè)置的齒墻深度為0.30，允許的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)本工程主要建筑物為3級，查查水閘設(shè)計規(guī)范SL 265-2001表得。經(jīng)計算閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求?？够€(wěn)定安全系數(shù) ， （7-4）代入數(shù)值計算得；   七 閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計（略） 八水閘兩岸連接建筑物 （一）上下游連接建筑物的作用1、擋住兩側(cè)填土，維持土壩及兩岸的穩(wěn)定。2、當(dāng)水閘泄水或引水時，上游翼墻主要用于引導(dǎo)水流平順進(jìn)閘，下游翼墻使出閘水流均勻擴(kuò)散，減少沖刷。3、保持兩岸或土壩邊坡不受過閘水流的沖刷。4、控制通過閘身兩側(cè)的滲流，防止與其相連的岸坡或土壩產(chǎn)生滲透變形。5、在軟弱地基上設(shè)有獨(dú)立岸墻

45、時，可以減少地基沉降對閘身應(yīng)力的影響。（二）上游連接建筑物（三）下游連接建筑物（四）閘室與岸坡連接建筑物 水閘平面布置圖（單位：m）參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)1 陳寶華.水閘M.北京:中國水利水電出版社,20032 水閘設(shè)計規(guī)范.3 吳持恭.水力學(xué)(上冊)M.北京:高等教育出版社,2007.5.4 吳持恭.水力學(xué)(下冊)M.北京:中國水利水電出版社,2007.5.5 林繼鏞.水工建筑物M.北京:中國水利水電出版社,2006原文已完。下文為附加文檔，如不需要，下載后可以編輯刪除，謝謝！施工組織設(shè)計本施工組織設(shè)計是本著“一流的質(zhì)量、一流的工期、科學(xué)管理”來進(jìn)行編制的。編制時，我公司技術(shù)發(fā)展部、質(zhì)檢科以及項目部經(jīng)過精心研究、合