水閘設(shè)計說明書

1、水閘設(shè)計說明書專業(yè)年級： 2015級 專業(yè)班級： 水工11-3 專業(yè)方向： 水利水電建筑工程 指導(dǎo)教師： 某某某 學(xué)生姓名： 某某某 學(xué) 號： 201123060 水利工程系2015年11月目錄第一章 項目基本資料-1 第一節(jié) 工程概況- 1 第二節(jié) 地質(zhì)、地形資料- -1 第三節(jié) 水文氣象-2 第四節(jié) 建筑材料- -2 第五節(jié) 批準(zhǔn)的規(guī)劃成果-2 第六節(jié) 施工條件-3 第二章 水閘布置-4 第一節(jié) 閘址選擇及水閘等級確定-4 第二節(jié) 閘孔形式選擇及閘底板高程確定-6 第三節(jié) 閘室布置-7 第四節(jié) 兩岸及上下游連接建筑物布置-9第三章 水閘水力設(shè)計-11 第一節(jié) 閘孔尺寸確定-11 第二節(jié) 水

2、閘的消能防沖設(shè)計-13 第三節(jié) 水閘的防滲排水設(shè)計-21第四章 水閘閘室穩(wěn)定分析-27第一節(jié) 荷載計算及荷載組合-27第二節(jié) 閘室地基承載力驗算-31第三節(jié) 閘室抗滑穩(wěn)定驗算-31第五章 水閘整體式閘底板結(jié)構(gòu)計算-32第一節(jié) 計算閘底板縱向地基反力-32第二節(jié) 列表計算-33第三節(jié) 確定不平衡剪力在閘墩和底板上的分配-33 第四節(jié) 計算基礎(chǔ)梁上的荷載-35 第五節(jié) 計算地基反力及梁的內(nèi)力及配筋計算-37 參考文獻(xiàn)-41第一章 項目基本資料第一節(jié) 工程概況 本工程位于舟山展茅河流域。展茅流域地處舟山本島東北側(cè)的展茅街道境內(nèi)，位于東經(jīng)122°1402122°1842、北緯30&

3、#176;002930°0336之間，流域控制面積28.50 km2。展茅流域的水系主要由大展河、茅洋河、螺門河、上潘孫河及一些支流（溪溝）組成。1990年后，因筑海塘，茅洋閘出水受阻，茅洋河水南下匯入大展河最后經(jīng)長峙山閘和螺門閘入海。主河道大展河長約7.15km，發(fā)源于田公岙南風(fēng)尖山，至張家村為上游段，長約2.8km，河道斷面成V形，縱坡約2-5%，河道寬度610m；僅雨季有水，屬山溪河流。 排水閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是：排水閘一般修在江河沿岸排水溝或河道末端，用以排除江、河兩岸低洼地區(qū)的漬水以及防止江、河洪水倒灌，有時還要發(fā)揮蓄水和引水的作用。 本工程建成后，對漁業(yè)、航運業(yè)的發(fā)展，以及改

4、善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。第二節(jié) 地質(zhì)、地形資料地形地貌：本區(qū)地貌單元屬浙東丘陵濱海島嶼區(qū)，是天臺山余脈在東北延伸入海的出露部分，島中央為山脊或分水嶺，一般高程200300m，最高山峰為黃楊尖海拔504m，平原呈小塊分布于山間及濱海部位。流域大部分位于濱海平原區(qū)，平原區(qū)地面高程1.5m左右。河流源短流急、流量較小，單獨入海，河谷開闊，堆積厚度大。地層地質(zhì)構(gòu)造：本流域出露地層基巖多為侏羅系上統(tǒng)西山頭組(J3x)深灰色英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，塊狀構(gòu)造，新鮮巖石致密堅硬。 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征、新構(gòu)造運動、地震等分析，本區(qū)雖老斷裂縱橫交錯，且溫州鎮(zhèn)海弱活動性斷裂從本區(qū)西部海域通過，但地震活動水平相當(dāng)

5、低，為少震、震級小的地區(qū)，且地應(yīng)力無集中表現(xiàn)。據(jù)“中國地震烈度區(qū)劃圖”（1990年版），本地區(qū)的地震基本烈度為度區(qū)。第三節(jié) 水文氣象 本流域內(nèi)無氣象觀測臺（站），與其鄰近相距18km和8km設(shè)有定海和沈家門兩個氣象站。定海氣象站始建于1951年，沈家門氣象站始建于1957年，均有30年以上的氣壓、氣溫、濕度、降水、蒸發(fā)、風(fēng)速、日照等項目的觀測資料。根據(jù)沈家門氣象站19611992年觀測統(tǒng)計資料，主要氣象要素特征值如下：多年平均氣溫16.1多年平均日照時數(shù)2046h多年平均蒸發(fā)量1287mm（小型蒸發(fā)皿）多年平均相對濕度80%多年平均風(fēng)速4.9m/s最大風(fēng)速40.1m/s相應(yīng)風(fēng)向WNW 流域內(nèi)無

6、水文觀測站。舟山島上鄰近流域的有定海和沈家門降水量觀測站，具有較完整的降水量觀測資料。另有長春嶺水文站，觀測項目有流量、降水量、蒸發(fā)量，其控制面積為3.8km2，內(nèi)設(shè)長春嶺、寺嶺后、長春嶺頂?shù)热齻€降水量觀測站。第四節(jié) 建筑材料石料：本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運進(jìn)，距公路很近，交通方便。黏土：經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有較豐富的黏土材料。砂料：閘址處有足夠的中細(xì)砂。第五節(jié) 批準(zhǔn)的規(guī)劃成果 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。 展茅流域內(nèi)無實測潮位資料，而定海潮位站有長系列的實測資料?？紤]本流域距定海潮位站較近，規(guī)劃中直接

7、采用（套用）定海潮位站資料，以潮型與洪水不利組合為原則，影響排澇的控制要素主要是高潮位及其持續(xù)時間。由于當(dāng)?shù)剌^大暴雨多發(fā)生在臺汛期。因此，規(guī)劃中以多年平均最高潮位相近的實測潮型作為設(shè)計潮型。第六節(jié) 施工條件 工期為2年。 材料供應(yīng)情況。水泥由水泥廠運輸至施工地點，其他材料由汽車直接運至工地電源由電網(wǎng)供電。第二章 水閘布置第一節(jié) 閘址的選擇及水閘等級確定2.1.1閘址的選擇閘址的選擇關(guān)系到工程建設(shè)的成敗和經(jīng)濟效益的發(fā)揮，是水閘設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)水閘功能、特點和運用要求，綜合考慮地形、地質(zhì)等因素經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后選定。閘址宜選在地形開闊、岸坡穩(wěn)定、巖土堅實和地下水位較低的地點。閘址宜優(yōu)先

8、選用地質(zhì)條件良好的天然地基避免采用人工處理地基。排水閘閘址宜選擇在地勢較低，出水通暢處，排水閘閘址宜選擇在靠近主要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤壩線上。 根據(jù)基本資料可知展茅流域?qū)俚湫偷暮u丘陵地形地貌，流域內(nèi)河道上游丘陵起伏，間有谷地，綿亙分水嶺、山腳和由灘涂圍墾而成的濱海平地。丘陵面積17.2 km2，占62.1%；平地面積11.3 km2，占38.%。分水嶺高程在100500m之間；平地高程在13m左右；流域大部分位于濱海平原區(qū)，平原區(qū)地面高程1.5m左右。河流源短流急、流量較小，單獨入海，河谷開闊，堆積厚度大。 因此將排水閘設(shè)置于展茅流域。2.1.2水閘等級的確定 平原區(qū)水閘樞紐工程應(yīng)根據(jù)水閘最大

9、過閘流量及其防護(hù)對象的重要性劃分等別，其等別應(yīng)按表2-1確定。規(guī)模巨大或在國民經(jīng)濟中占有特殊重要地位的水閘樞紐工程，其等別應(yīng)經(jīng)論證后報主管部門批準(zhǔn)確定。表2-1平原水閘分等指標(biāo)工程等別規(guī)模大型大型中型小型小型最大過閘流量（m3/s）50005000-10001000-100100-20<20防護(hù)對象的重要性特別重要重要中等一般 由項目基本資料可得最大過閘流量為180m3/s，根據(jù)表1-1確定為級中型水閘。 水閘樞紐中的水工建筑物應(yīng)根據(jù)其所屬樞紐工程等別、作用和重要性劃分級別，其級別應(yīng)按表2-2確定表2-2水閘樞紐建筑物級別劃分工程等別永久性建筑物級別臨時性建筑物級別主要建筑物次要建筑物1

10、3423434545555-注：1.永久性建筑物指樞紐工程運行期間使用的建筑物。2.主要建筑物指失事后將造成下游災(zāi)害或嚴(yán)重影響工程效益的建筑物。3.次要建筑物指失事后不致造成下游災(zāi)害或?qū)こ绦б嬗绊懖淮蟛⒁子谛迯?fù)的建筑物。4.臨時性建筑物指樞紐工程施工期間使用的建筑物。根據(jù)表2-2得本項目水閘樞紐建筑物級別為級。2.1.3洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定 平原區(qū)水閘的洪水標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)根據(jù)所在河流流域防洪規(guī)劃規(guī)定的防洪任務(wù)，以近期防洪目標(biāo)為主，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展要求，按表2-3所列標(biāo)準(zhǔn)綜合分析確定表2-3平原區(qū)水閘洪水標(biāo)準(zhǔn)水閘級別12345洪水重現(xiàn)期(a)設(shè)計1005050303020201010校核3002002001

11、001005050303020由表2-2可確定洪水標(biāo)準(zhǔn)為五十年一遇。第二節(jié) 閘孔形式選擇及閘底板高程確定 2.2.1 閘孔形式的選擇 閘孔形式一般有寬頂堰型、低實用堰型和胸墻孔口型三種。 寬頂堰型 寬頂堰型是水閘中最常用的底板結(jié)構(gòu)形式。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，泄流能力比較穩(wěn)定，有利于泄洪、沖沙、排淤、通航等；其缺點是自由泄流時流量系數(shù)較小，容易產(chǎn)生波狀水躍。 低實用堰型 低實用堰型有梯形、曲線形和駝峰形。實用堰自由泄流時流量系數(shù)較大，水流條件較好，選用適宜的堰面曲線可以消除波狀水躍；但泄流能力受尾水位變化的影響較為明顯，當(dāng)hs>0.6H以后，泄流能力將急劇降低，不如寬頂堰泄流時穩(wěn)

12、。上游水深較大時，采用這種孔口形式，可以減小閘門高度。 胸墻孔口型 當(dāng)上游水位變幅較大過閘流量較小時，常采用胸墻孔口型?？梢詼p小閘門高度和啟門力，從而降低工作橋高和工程造價。 通過上述比較得本項目閘孔形式選擇為寬頂堰型。2.2.2 閘底板高程確定 底板高程與水閘承擔(dān)的任務(wù)、泄流或引水流量、上下游水位及河床地質(zhì)條件的因素有關(guān)。閘底板應(yīng)置于較為堅實的土層上，并應(yīng)盡量利用天然地基。在大中型水閘中，由于水閘工程量所占比重較大，因而適當(dāng)降低底板高程，常常是有利的。當(dāng)然，底板高程也不能定的太低，否則，由于單寬流量加大，將會增加下游消能防沖的工程量，閘門增高，啟閉設(shè)備的容量也隨之增大。 一般情況下，排水閘應(yīng)

13、盡量定的比河床低些，以保證將漬水迅速降至計劃高程。 由于本項目河底高程為-1m左右，所以閘底板高程確定為-1m第三節(jié) 閘室布置2.3.1 閘底板 作用：閘底板是整個閘室的基礎(chǔ)， 承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)的重量及水壓力等荷載，將其均勻地傳給地基，是整個閘室段的關(guān)鍵組成部分。 形式：常用的底板有平底板和鉆孔灌注樁底板，也可采用低堰底板、箱式底板、斜底板、反拱底板等。平底板按底板與閘墩的連接方式有整體式和分離式兩種。本項目采用整體式平底板。底板順?biāo)鞣较蜷L度：底板順?biāo)鞣较蜷L度要綜合考慮到上部結(jié)構(gòu)的布置、整個閘室段的抗滑穩(wěn)定要求、地基承載力要求等。底板厚度：考慮強度、剛度的要求，底板厚度一般為1.5-2.0m

14、，并另外設(shè)置齒墻。取值為1.5m。2.3.2 閘墩作用：閘墩的作用是分隔閘孔，支承閘門和閘室的上部結(jié)構(gòu)。長度：閘墩的長度應(yīng)盡量滿足上部設(shè)施的布置要求，一般與底板順?biāo)鞣较蛲L。厚度：閘墩的厚度應(yīng)根據(jù)閘孔孔徑、受力條件、結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求和施工方法等確定。根據(jù)經(jīng)驗，邊墩為1.0m，中墩為1.2m。閘墩結(jié)構(gòu)型式：閘墩結(jié)構(gòu)型式應(yīng)根據(jù)閘室結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性和閘墩縱向剛度要求確定，一般采用實體式。閘墩外形輪廓：閘墩的外形輪廓應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小，過流能力大的要求。閘墩端部形狀采用流線型。閘墩高度：閘墩H設(shè)計水位+hc=2.5+0.7=3.2m2.3.3閘門與啟閉機 閘門的選型與布置主要是確定閘門與啟閉

15、機的設(shè)置位置、孔口尺寸、門型機型、數(shù)量、運行方式，以及運行和檢修有關(guān)的布置要求等。 一般水閘多采用工作閘門和檢修閘門。工作閘門閘門類型：閘門按門體的材料可分為鋼閘門、鋼筋混凝土閘門 木閘門及鑄鐵閘門等。鋼筋混凝土閘門制造、維護(hù)較簡單，造價低廉；按結(jié)構(gòu)特征分為平面閘門和弧形閘門等。平面閘門是水利工程中最常見的閘門，它的結(jié)構(gòu)較簡單，操作運行方便可靠，對建筑物的布置也較易配合。 因此，本項目的工作閘門選為鋼筋混凝土的平面閘門。閘門高度：根據(jù)閘門的類型及工作性質(zhì)不同，閘門高度的確定有所區(qū)別，閘門高度=正常擋水位+安全超高，正常擋水位可由表2-4得 表2-4 不同頻率設(shè)計潮位表 （ 單位：m ）設(shè)計頻率

16、定海潮位站浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定1%3.353.392%3.143.145%2.872.8710%2.672.6620%2.482.46正常擋水位為3.14m，安全超高為0.3-0.5，因此，閘門高度為3.5m。檢修閘門檢修閘門是代替工作閘門臨時擋水、檢修工作閘門時用的。檢修門槽與工作門槽之間應(yīng)留1.5m的凈距，以便于工作人員檢修。啟閉機 啟閉機是一種專門用來啟閉水工建筑物中的閘門用的起重機械，是一種循環(huán)間隔調(diào)運機械。特點為：荷載變化大；啟閉速度低；工作級別一般要求較低，但要求絕對可靠；雙吊點要求同步；要適應(yīng)閘門運行的特殊要求。 啟閉機的類型有多種。按機構(gòu)特征分為固定卷揚式啟閉機、油壓式啟閉機

17、等；按傳動形式分為機械傳動的、液壓傳動的；機械傳動的啟閉機按布置形式分為固定式和移動式兩類。 通過比較各種啟閉機的優(yōu)缺點，本項目采用小型的螺桿式啟閉機，小型的螺桿式啟閉機一般多用于手搖，電動兩用。2.3.4上部結(jié)構(gòu)工作橋：工作橋是供設(shè)置啟閉機和管理人員操作時使用的橋。工作橋的總寬度取決于啟閉機的類型、容量和操作需要。 因此本項目的工作橋總寬度為5m。交通橋：交通橋的作用是連接兩岸交通，保證車輛和行人安全通過。 閘后交通橋凈寬為12m。2.3.5岸墻 水閘閘室與兩岸（或堤、壩等）的連接型式主要與地基及閘身高度有關(guān)。當(dāng)?shù)鼗^好，閘身高度不大時，可用邊墩直接與河岸連接。當(dāng)閘身較高、地基軟弱的條件下，

18、如仍采用邊墩直接擋土，由于邊墩與閘身地基的荷載相差懸殊，可能產(chǎn)生不均與沉降，影響閘門啟閉，并在底板內(nèi)產(chǎn)生較大的內(nèi)力。此時，可在邊墩外側(cè)設(shè)置輕型岸墻，邊墩只起支承閘門及上部結(jié)構(gòu)的作用，而土壓力全由岸墻承擔(dān)。因此，本項目岸墻采用扶壁式岸墻。第四節(jié) 兩岸及上下游連接建筑物布置2.4.1兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)形式 兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)形式采用扶壁式擋土墻。扶壁式擋土墻由直墻、底板及扶壁三部分組成。利用扶壁和直墻共同擋土，并可利用底板上的填土維持穩(wěn)定，當(dāng)改變底板長度時，可以調(diào)整合力作用點位置，使地基反力趨于均勻。2.4.2上下游翼墻布置 上下游翼墻均采用扶壁式擋土墻，上游采用圓弧段直立翼墻連接，下游采用擴

19、散角為8-12º的圓弧直立（或扭曲面）翼墻連接，墻頂為斜坡，由閘墩高程漸變至地面（1.0m左右）高程。2.4.3結(jié)構(gòu)的耐久性 水閘結(jié)構(gòu)物除了應(yīng)滿足強度、剛度、穩(wěn)定性之外，還應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)部位所處的工作條件、地區(qū)氣候以及環(huán)境等情況，分別滿足抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗沖刷等耐久性要求。永久性建筑物結(jié)構(gòu)的耐久性包括混凝土強度等級、抗?jié)B性、抗凍性能、抗侵蝕性等，因此不同的環(huán)境條件，對結(jié)構(gòu)有不同的要求。第三章 水閘水力設(shè)計第一節(jié) 閘孔尺寸確定3.1.1閘孔形式根據(jù)各種形式的適用條件，閘孔形式選為寬頂堰型。3.1.2閘孔尺寸 計算上下游水深 已知上游水位2.55m，下游水位2.25m 上游H=2.55-

20、（-1）=3.55m 下游hs=2.25-（-1）=3.25m 根據(jù)資料可知，閘址處河道的斷面為梯形，河底高程在-1.0左右，河底寬度約為15-18米左右，邊坡系數(shù)為1:3-1:3.5，河口高程位4.0米左右。簡圖如下：A=150m2=1.2m/s =3.55+=3.62m 判斷堰的出流流態(tài) hs0.8=0.8×3.62=2.896 確定為淹沒出流 確定閘孔總凈寬 設(shè)為0.95閘低總凈寬B0根據(jù)公式式中Q過閘流量，m3/s H0計入行進(jìn)流速水頭的堰上水深，m g重力加速度，可采用9.81，m/s2 堰流淹沒系數(shù)，可按求得為0.83 m堰流流量系數(shù)為0.385 側(cè)收縮系數(shù) 求得B0=1

21、9.4m =19.4÷3.88=5孔對于多孔閘，有 式中單孔（中孔或邊孔）閘孔凈寬，為3.88m N閘孔數(shù)，為5孔 中閘孔側(cè)收縮系數(shù)，解得為0.962 中閘墩厚度，為1.2m 邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離，根據(jù)公式求得為10.4m 邊閘孔測收縮系數(shù)，解得為0.91 根據(jù)上述公式求得=0.952可得=180.05=0.03%5%由此可得，擬定的孔口尺寸符合要求。第二節(jié) 水閘的消能防沖設(shè)計3.2.1消力池設(shè)計 3.2.1.1消力池深度d 為了計算消力池深度，本項目分為四種工況。 工況一：閘門各孔全開，he=0.5m 工況二：閘門各孔全開，he=1.5m 工況三：閘門各孔

22、全開，he=3.5m 工況四：閘門1孔全開，he=3.5m 下面就四種工況進(jìn)行分析計算： 工況一已知：=0.618，he=0.5 挖池前的收縮水深hc=0.618×0.5=0.31 挖池前的躍后水深=0.561=45.68=45.86/19.4=2.364=19.122=1.746 判別流態(tài) 已知m=2，i=1:1500，n=0.018，b=18=45.86=1.377=0.6885 為自由出流 假設(shè)0=1.05，=1.1448 挖池后的總勢能T0=4.7648 挖池后的收縮水深hc求得hc=0.2648 挖池后的躍后水深=30.6812=2.0479 挖池后的出池落差z=0.597

23、9 反算水躍淹沒系數(shù)0=1.187工況二：已知=0.63，he=1.5 挖池前的收縮水深hc=0.63×1.5=0.945挖池前的躍后水深=0.513=125.81=125.81/19.4=6.485=5.080=2.544判別流態(tài) 已知=1.377 為自由出流假設(shè)0=1.05，=1.2942 挖池后的總勢能T0=4.9142 挖池后的收縮水深hc求得hc=0.756 挖池后的躍后水深=9.922=2.973 挖池后的出池落差z=1.01 反算水躍淹沒系數(shù)0=1.238工況三：已知he=3.5下泄流量，單寬流量q=216.926=216.926/19.4=11.182he=2.5時，

24、=0.69=0.470=192.107 判別流態(tài) 根據(jù)明渠均勻流公式：=192.11 可求得hs=3.115 0.8H0=2.896 ,所以為淹沒出流 因此，由于為淹沒出流，本不設(shè)消力池，但為了項目完整性，故設(shè)d=1的消力池。工況四：已知he=3.5下泄流量，單寬流量q=43.385=(2×1+1.2×4+3.88×4)-2=20.32=20.32/0.95=21.389=2.028 判別流態(tài) 根據(jù)明渠均勻流公式：=43.385 可求得h下=1.333=0.6665 0.8H0=2.896 ,所以不是淹沒出流假設(shè)=1 挖池后的總勢能T0=4.62 挖池后的收縮水深

25、hc求得hc=0.23 挖池后的躍后水深=34.457=1.7748 挖池后的出池落差z=0.4563 反算水躍淹沒系數(shù)0=1.196 根據(jù)上述分析計算，本項目的消力池深度d，最終確定為1.14m3.2.1.2消力池長度式中 消力池長度，m 消力池斜坡段水平投影長度，m，斜坡段的坡度為1:4 水躍長度校正系數(shù)，采用0.7 自由水躍長度，m 求得=13.67m3.2.2海漫設(shè)計3.2.2.1海漫的作用 由于出池后水流仍不穩(wěn)定，對下游河床仍有較強的沖刷能力，所以通過海漫進(jìn)一步消除余能，調(diào)整流速分布，使水流底部流速恢復(fù)到正常狀態(tài)，以免引起嚴(yán)重沖刷，并能排出閘基滲水。3.2.2.2常用的結(jié)構(gòu) 常用的有

26、干砌石海漫、漿砌石海漫、混凝土板海漫、鋼筋混凝土板海漫。 在前段約1/4段采用混凝土板結(jié)構(gòu)，余下的后段采用干砌塊石結(jié)構(gòu)。 海漫前段的混凝土厚度為10cm，海漫底層鋪設(shè)砂礫，碎石墊層，以防止底流淘刷河床和被滲流帶走基土，墊層厚度為10cm。3.2.2.3海漫的長度計算式中 海漫長度，m 消力池末端單寬流量，2.25m3/(s·m) 泄水時的上、下游水位差，2.123m 海漫長度計算系數(shù)，查表得為10 求得=18m3.2.3防沖槽設(shè)計 3.2.3.1 工作原理 在海漫末端挖槽拋石預(yù)留足夠的石塊，當(dāng)水流沖刷河床形成沖坑時，預(yù)留在槽內(nèi)的石塊沿斜坡陸續(xù)滾下，鋪在沖坑的上游斜坡上，防止沖刷坑向上

27、游擴展，保護(hù)海漫安全。3.2.3.2 沖坑深度 式中 海漫末端河床沖刷深度，m 海漫末端單寬流量，m3/(s·m) 河床土質(zhì)允許的不沖流速，m/s，查表的0.75 海漫末端的河床水深，m =45.86/(19.4/0.95)=2.25 m3/(s·m) =1.377+18×0.1=3.177m求得=0.123m 3.2.3.3防沖槽深度 深度=1.5m，底寬b=1.5m，上游坡度m1=2，下游坡度系數(shù)m2=3.槽頂高程與海漫齊平，防沖槽的單寬拋石量V應(yīng)滿足護(hù)蓋沖坑上游坡面大的需要，按公式估算 式中 s沖坑上游護(hù)面厚度，1m 沖坑上游護(hù)面斜長，m m1塌落的堆石形成

28、的上游坡邊坡系數(shù)為2 求得V=0.2753.2.4上、下游河岸的防護(hù) 為了保護(hù)上、下游翼墻以外的河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0.3m，下設(shè)0.1m的砂墊層。保護(hù)范圍上游自鋪蓋上延伸2-3倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸4-6倍的水頭。第三節(jié) 水閘的防滲排水設(shè)計3.3.1閘室地下輪廓線布置3.3.1.1 防滲設(shè)計的目的防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減小水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。3.3.1.2 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

29、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。3.3.1.3地下輪廓線布置閘基防滲長度的確定根據(jù)公式求得閘基理論防滲長度為33.25m，其中C為滲徑系數(shù)，因為地基土質(zhì)為重粉質(zhì)壤土，查表取7=7×4.75=33.25m閘底板順流長度確定根據(jù)閘基土質(zhì)為重粉質(zhì)壤土A取3，則=3×4.75=14.25m3.3.2滲流計算3.3.2.1 滲流計算的目的計算閘底板各點滲透壓力；驗算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。3.3.2.2 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

30、，采用此種方法進(jìn)行滲流計算。3.3.2.3計算滲透壓力地基有效深度的計算根據(jù)判斷5，地基有效深度為=0.5×33.25=16.625m計算深度T根據(jù)判斷，因此T=16.625m分段阻力系數(shù)的計算通過地下輪廓的各角點和尖端將滲流區(qū)域分成8個典型段，如圖其中、為進(jìn)出口段；、為垂直段；、為水平段。=0.467 =0.031=1.08 =0.12=0.07 =0.85=0.07 =0.486計算各分段的水頭損失根據(jù)公式可求得各分段的水頭損失各分段的水頭損失(m)0.70.0461.620.180.1051.270.1050.727 進(jìn)出口段水頭損失=0.602 根據(jù)判斷1，應(yīng)修正，修正后水頭

31、損失減小值=0.2786 同理 =0.81=0.14 進(jìn)出口段齒墻不規(guī)則部位的修正當(dāng)時，按下式修正得=1.62+0.2786=1.9同理 當(dāng)時，=0.867 計算各角點的滲透壓力值 總的水頭差為正常擋水期的上、下游水頭差4.75m。各段后角點滲壓水頭=該段前角點滲壓水頭-此段的水頭損失值。閘基各角點的滲透壓力值H1H2H3H4H5H6H7H84.754.054.002.382.202.010.830.72 驗算滲流逸出坡降=0.59m 小于出口段允許滲流坡降值J=0.6-0.8，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 水力坡降呈急變形式的長度，按公式求得3.09，并繪制圖如下

32、（單位m）=3.093.3.2.4防滲措施 防滲設(shè)施是指構(gòu)成地下輪廓的鋪蓋、板樁及齒墻，而排水設(shè)施則是指鋪設(shè)在護(hù)坦、漿砌石海漫底部或閘底板下游段起導(dǎo)滲作用的砂礫石層。排水常與反濾層結(jié)合使用。 對于中壤土、輕壤土、重砂壤土多采用鋪蓋防滲，鋪蓋材料常用黏土、黏壤土、瀝青混凝土、鋼筋混凝土、土工膜。3.3.3排水設(shè)計3.3.3.1 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，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。3.3.3.2 排水設(shè)備的設(shè)計水平排水的布置水平排水為加厚反濾

33、層中的大顆粒層，形成平鋪式。反濾層一般是由2-3層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。豎直排水的布置本項目在護(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。 側(cè)向排水的布置 側(cè)向防滲排水的布置（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)2-3層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排除墻后的側(cè)向繞滲水流。 細(xì)部構(gòu)造 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)在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻豎直縫中；后者設(shè)在黏土鋪蓋保護(hù)

34、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陷縫內(nèi)。在黏土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。第四章 水閘閘室穩(wěn)定分析第一節(jié) 荷載計算及荷載組合4.1.1設(shè)計工況水閘在使用過程中，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。4.1.2荷載計算 完建無水期： 閘底板：=24×651.86=15644.64KN 閘墩：中墩：=25×1.2×14.25

35、×4×4=6840KN 邊墩：=25×1×14.25×4×2=2850KN工作橋：=（2×0.1×1.2×26.2+4×0.3×0.8×26.2+5×0.2×26.2）×25=1441KN 交通橋：=（12×26.2×0.2+2×1.2×0.1×26.2+3×0.7×0.4×26.2）×25=2279.4KN 啟閉機：G=0.55×10×

36、5=27.5KN 閘門：=1×1×0.156×3.51.43×3.880.08=1.04 1.04×5×10=52.15KN正常擋水期：上游水壓力：=0.5×10×3.552×26.2=1650.93KN =0.5×10×（3.55+2.2）×2.4×26.2=1807.8KN浮托力：=14.25×2.5×(12.25+9.25) ×1÷2) ×26.2×10=6517.25KN滲透壓力：=2.38

37、5;0.5×10×26.2=312.204KN =(14.25-0.5) ×0.724×10×26.2=2608.21KN =0.5×1.48×(14.25-0.5) ×10×26.2=2665.85KN水重：=6.7×3.55×26.2×10=6231.67KN浪壓力：求得=0.23 求得=2，查表得=6.22，=1.91，=0.44 =0.47， =0.1 =8.4KN/m 完建無水期荷載計算表荷 載自 重（KN）力 臂（m）力矩（KN·m）-+閘底板15644

38、.647.1111076.9閘墩中墩68407.14856.4邊墩28507.120235工作橋14416.99942.9交通橋2279.41022794啟閉機2756.9189.75閘門52.156.9359.84合計29134.69213162.39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29134.69213162.39上游水壓力1650.931.181948.11807.82.083760.22浮托力7.12546435.41滲透壓力11.7130219.106水重6231.673.3520876.09浪壓力8.40.1

39、81.512合計35366.3612103.61239748.3176654.5223262.753467.13163093.7935第二節(jié) 閘室地基承載力驗算完建無水期：偏心距=14.25÷2-213162.39÷29134.69=-0.2地基承載力=KPa地基承載力平均值為=78.05<P=200 KPa地基不均勻系數(shù)為=84.6÷71.5=1.2< =2.5 正常擋水期：偏心距=14.25÷2-163093.79÷23262.75=0.1地基承載力= KPa地基承載力平均值為=62.31<P=200 KPa地基不均勻系數(shù)

40、為=64.93÷59.68=1.09< =2.0第三節(jié) 閘室的抗滑穩(wěn)定計算閘底板上、下游端設(shè)置的齒墻深度為1.0m，按淺齒墻考慮閘基下沒有軟弱夾層?；瑒用嫜亻l底板與地基的接觸面，采用抗滑穩(wěn)定式進(jìn)行計算，其中的閘底板與地基之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)閘址處地層分布可知為重粉質(zhì)壤土和細(xì)砂，查閘室基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)表得0.45，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，經(jīng)計算閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求?？够€(wěn)定安全系數(shù)為：=3>K=1.25說明閘室是穩(wěn)定的。第五章 水閘整體式閘底板結(jié)構(gòu)計算第一節(jié) 計算閘底板縱向地基反力5.1.1選擇計算方法 彈性地基梁法認(rèn)為底板和地基都是彈

41、性體，考慮了底板變形和地基沉降相協(xié)調(diào)，又計入邊荷載的影響，與實際情況相符，該水閘地基為相對密度Dr>0.5的砂土地基，因此采用彈性地基梁法進(jìn)行計算較合適。 彈性地基梁法的基本假定是： 地基反力在順?biāo)鞣较虺手本€分布。 對土層較薄的地基，單位面積上所受的壓力和沉陷成比例。 地基為半無限的連續(xù)彈性體。5.1.2 選擇計算工況 完建無水期時的水閘不受上、下游水壓力和揚壓力的影響，只受自身重力和地基反力的影響，但自重較大，是計算情況之一；正常擋水期時的水閘即受上下游水壓力和揚壓力的影響，又受自身重力和地基反力的影響，且上、下游水位差最大，也是計算情況之一。5.1.3 用彈性地基梁法計算 閘底板的

42、地基反力分為完建無水期和正常擋水期兩種情況，其數(shù)值與地基承載力大小相等，方向相反，因此直接采用前邊的計算結(jié)果可知完建無水期為= KPa，正常擋水期為= KPa第二節(jié) 列表計算 不平衡剪力計算表 單位：KN荷 載 名 稱完建無水期正常擋水期上游段下游段上游段下游段結(jié)構(gòu)重力閘墩中墩32163624邊墩13401510交通橋2279.4啟閉機13.7513.75閘門52.15工作橋720.5720.5底板7355.738288.91合計12645.9816488.7112645.9816488.71水重6231.67滲透壓力3348.312233.27浮托力3064.253453地基反力13700.

43、915439.0710937.912325.54不平衡力1054.921049.641527.191523.1不平衡剪力1052.281052.281525.151525.15第三節(jié) 確定不平衡剪力在閘墩和底板上的分配5.3.1 計算確定中性軸位置已知：中墩為1.2m，邊墩1m，L=26.2m，H墩=4m，底板厚為1.5m=4×6.8=27.2 , =0，=3.5 =26.2×1.5=39.3，=0，=0.75 所以中軸位置=3m5.3.2 在閘墩和底板上分配不平衡剪力 =269.26m4 不平衡剪力應(yīng)由閘墩及底板共同承擔(dān)，由于截面較簡單，采用積分法進(jìn)行分配。閘墩合并和計算

44、，計算公式如下： 式中 不平衡剪力在閘底板上的分配值，KN 不平衡剪力在閘墩上的分配值，KN 閘墩和閘底板上總的不平衡剪力，KN L中間5孔垂直水流方向的長度，取為26.2m 閘墩和底板截面總的形心到底板地面的距離，為3m J閘墩和底板截面的慣性矩，m4 截面總的形心到底板的距離，為1.5m完建無水期：=287.97KN=1052.28-287.97=764.31KN=764.31×（1.2/6.8）=134.88KN=(764.31-4×134.88) ×0.5=112.4KN正常擋水期：=417.38KN=1525.15-417.38=1107.77KN=1107.77×（1.2/6.8）=195.49KN=(1107.77-4×195.49) ×0.5=162.91KN 閘墩和閘底板上不平衡剪力分配表 單位：KN荷 載一個中墩一個邊墩完建無水期289.97764.31134.88112.4正常擋水期417.381107.77195.49162.91第四節(jié) 計算基礎(chǔ)梁上的荷載5.4