龍頭橋水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-

1、-. z.摘要龍頭橋水庫(kù)位于省寶清縣，水庫(kù)以灌溉防洪為主,兼顧發(fā)電.養(yǎng)魚(yú)等綜合利用工程。水庫(kù)總庫(kù)容6.14億立方米，凈調(diào)節(jié)水量2.3億立方米。水庫(kù)樞紐工程由土壩.溢洪道.輸水洞和電站四局部組成。其中的溢洪道工程由進(jìn)水渠.控制段.泄槽段.消能防沖段和尾水渠五局部組成。溢洪道布置在水庫(kù)右岸，采用開(kāi)敞式溢洪道，分2孔，每孔凈寬8米，出口采用挑流消能；文章主要對(duì)龍頭橋水庫(kù)溢洪道局部工程進(jìn)展了設(shè)計(jì)，主要對(duì)溢洪道過(guò)流能力進(jìn)展復(fù)核，對(duì)防沖及構(gòu)造穩(wěn)定進(jìn)展設(shè)計(jì).計(jì)算。關(guān)鍵詞溢洪道；水力計(jì)算；穩(wěn)定計(jì)算；構(gòu)造計(jì)算AbstractLongtouqiao Reservoir in Baoqing County of H

2、eilongjiang Province, the reservoir in the main flood irrigation, power balance, the fish and other utilization projects. Reservoir capacity of 614 million cubic meters, the net adjustment 230 million cubic meters of water. Reservoir Project from the dam, the spillway, water holes and four power sta

3、tion ponents. The spillway into drains from the control of the chute, the energy dissipation and salt and tailrace five ponents. Spillway deployed in the right bank of the reservoir using Open spillway, two-hole, every hole Clean Breadth eight meters, the jet e*ports using energy; The article major

4、bridge leading to the reservoir spillway portion of the project was designed mainly to flow spillway capacity review and the prevention of structural stability - for the design, calculation. KeywordsSpillway; Hydraulic calculation; Stability calculation; Calculation -. z.目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l

5、 _Toc168312117摘要 PAGEREF _Toc168312117 h IHYPERLINK l _Toc168312118Abstract PAGEREF _Toc168312118 h IIHYPERLINK l _Toc1683121191.1前言 PAGEREF _Toc168312119 h 2HYPERLINK l _Toc1683121201.2設(shè)計(jì)根本資料 PAGEREF _Toc168312120 h 3HYPERLINK l _Toc168312121筑物級(jí)別 PAGEREF _Toc168312121 h 3HYPERLINK l _Toc168312122根本

6、資料 PAGEREF _Toc168312122 h 3HYPERLINK l _Toc1683121232.溢洪道總體及構(gòu)造布置 PAGEREF _Toc168312123 h 5HYPERLINK l _Toc1683121242.1 溢洪道的選址原則 PAGEREF _Toc168312124 h 5HYPERLINK l _Toc1683121252.2總體布置 PAGEREF _Toc168312125 h 5HYPERLINK l _Toc1683121262.3構(gòu)造布置 PAGEREF _Toc168312126 h 6HYPERLINK l _Toc168312127進(jìn)水渠 P

7、AGEREF _Toc168312127 h 6HYPERLINK l _Toc168312128控制段 PAGEREF _Toc168312128 h 6HYPERLINK l _Toc168312129消能防沖段 PAGEREF _Toc168312129 h 7HYPERLINK l _Toc168312130泄水渠 PAGEREF _Toc168312130 h 8HYPERLINK l _Toc1683121313.水力計(jì)算 PAGEREF _Toc168312131 h 8HYPERLINK l _Toc1683121323.1進(jìn)水口的水力計(jì)算 PAGEREF _Toc168312

8、132 h 8HYPERLINK l _Toc168312133根本資料 PAGEREF _Toc168312133 h 8HYPERLINK l _Toc168312134進(jìn)水口的水力計(jì)算 PAGEREF _Toc168312134 h 8HYPERLINK l _Toc168312135定型設(shè)計(jì)水頭確實(shí)定 PAGEREF _Toc168312135 h 9HYPERLINK l _Toc1683121363.2泄流能力計(jì)算 PAGEREF _Toc168312136 h 9HYPERLINK l _Toc168312137堰面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc168312137 h 9HYPE

9、RLINK l _Toc1683121383.3控制段的水力計(jì)算 PAGEREF _Toc168312138 h 10HYPERLINK l _Toc1683121393.4泄槽水面線(xiàn)計(jì)算 PAGEREF _Toc168312139 h 12HYPERLINK l _Toc168312140泄槽段水力計(jì)算 PAGEREF _Toc168312140 h 12HYPERLINK l _Toc168312141泄槽段起始水深計(jì)算 PAGEREF _Toc168312141 h 14HYPERLINK l _Toc168312142泄槽水面線(xiàn)計(jì)算 PAGEREF _Toc168312142 h 15

10、HYPERLINK l _Toc1683121433.5摻氣水深計(jì)算 PAGEREF _Toc168312143 h 20HYPERLINK l _Toc1683121443.6邊墻高度確定 PAGEREF _Toc168312144 h 21HYPERLINK l _Toc1683121453.7消能防沖計(jì)算 PAGEREF _Toc168312145 h 22HYPERLINK l _Toc168312146消能方式的選擇 PAGEREF _Toc168312146 h 22HYPERLINK l _Toc168312147挑流消能計(jì)算參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc168312147

11、 h 22HYPERLINK l _Toc168312148挑射距離的計(jì)算 PAGEREF _Toc168312148 h 23HYPERLINK l _Toc1683121493.8沖坑最大深度 PAGEREF _Toc168312149 h 24HYPERLINK l _Toc168312150最大水墊深度 PAGEREF _Toc168312150 h 24HYPERLINK l _Toc168312151沖坑底高程 PAGEREF _Toc168312151 h 24HYPERLINK l _Toc1683121524.閘室段抗滑穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc168312152 h

12、 25HYPERLINK l _Toc1683121534.1作用在閘室段的荷載計(jì)算 PAGEREF _Toc168312153 h 25HYPERLINK l _Toc1683121544.1.1 堰體與永久設(shè)備自重 PAGEREF _Toc168312154 h 25HYPERLINK l _Toc1683121554.1.2 靜水壓力與浪壓力 PAGEREF _Toc168312155 h 26HYPERLINK l _Toc168312156基底揚(yáng)壓力 PAGEREF _Toc168312156 h 27HYPERLINK l _Toc1683121574.2 控制段抗滑穩(wěn)定計(jì)算 PA

13、GEREF _Toc168312157 h 27HYPERLINK l _Toc1683121584.2.1 驗(yàn)算 PAGEREF _Toc168312158 h 27HYPERLINK l _Toc1683121594.2.2 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc168312159 h 29HYPERLINK l _Toc1683121605.擋土墻穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc168312160 h 31HYPERLINK l _Toc1683121615.1衡重式擋土墻計(jì)算 PAGEREF _Toc168312161 h 31HYPERLINK l _Toc168312162穩(wěn)

14、定分析 PAGEREF _Toc168312162 h 31HYPERLINK l _Toc1683121635.1.2 墻身自重.后趾板上的土重.前趾板上水重的計(jì)算 PAGEREF _Toc168312163 h 33HYPERLINK l _Toc1683121645.2 偏心距及穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc168312164 h 34HYPERLINK l _Toc1683121655.2.1 偏心距計(jì)算 PAGEREF _Toc168312165 h 34HYPERLINK l _Toc1683121665.3擋土墻的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc168312166 h

15、34HYPERLINK l _Toc1683121675.3.1 擋土墻的抗傾穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc168312167 h 35HYPERLINK l _Toc1683121685.4側(cè)墻的配筋計(jì)算 PAGEREF _Toc168312168 h35HYPERLINK l _Toc168312169鋼筋和混凝土的強(qiáng)度指標(biāo) PAGEREF _Toc168312169 h 35HYPERLINK l _Toc168312170配筋計(jì)算 PAGEREF _Toc168312170 h 36HYPERLINK l _Toc1683121715.5 抗傾覆平安系數(shù) PAGEREF _Toc1

16、68312171 h 38HYPERLINK l _Toc1683121725.6基底壓力按構(gòu)造布置及受力均對(duì)稱(chēng)情況計(jì)算 PAGEREF _Toc168312172 h 39HYPERLINK l _Toc168312173結(jié)論 PAGEREF _Toc168312173 h 40HYPERLINK l _Toc168312174參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc168312174 h 41HYPERLINK l _Toc168312175致 PAGEREF _Toc168312175 h 421.工程概述1.1前言龍頭橋水庫(kù)是三江平原撓力河上游的關(guān)鍵性控制工程,在三江平原綜合治理規(guī)劃中列為一

17、期開(kāi)發(fā)工程,也是饒力河水資源開(kāi)發(fā)利用的骨干工程之一。龍頭橋水庫(kù)是以灌溉.防洪為主，兼顧發(fā)電，養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的大型水庫(kù)工程。龍頭橋水庫(kù)總庫(kù)容6.15億立方米,年凈調(diào)節(jié)水量2.13億立方米,增加灌溉面積4.24萬(wàn)公頃,其中水田2萬(wàn)公頃,通過(guò)水庫(kù)的調(diào)蓄,從壩址到寶石河口段的撓力河堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)狀68年一遇提高到713年一遇,受益耕地82萬(wàn)畝。綜合灌溉用水年發(fā)電量為406.3萬(wàn)度,開(kāi)展養(yǎng)魚(yú)水面4.77萬(wàn)畝,并兼有旅游等綜合功能。撓力河全流域面積為24863平方公里，龍頭橋水庫(kù)壩址以上控制面積為1730平方公里，龍頭橋水庫(kù)位于寶清縣南，經(jīng)寶密公路機(jī)場(chǎng)，距離縣城52公里。1.2設(shè)計(jì)根本資料筑物級(jí)別可行性

18、研究報(bào)告確定龍頭橋水庫(kù)樞紐為等工程，大壩.溢洪道及輸水洞為2級(jí)建筑物；電站為5級(jí)建筑物。根本資料該水庫(kù)以灌溉防洪為主.兼顧發(fā)電.養(yǎng)魚(yú)等綜合利用工程，其水文計(jì)算成果.氣象等各項(xiàng)設(shè)計(jì)資料現(xiàn)分述如下：.1流量:根據(jù)水庫(kù)運(yùn)用調(diào)度計(jì)算成果，水庫(kù)特征水位及泄量.相應(yīng)下游水位列于下表：表11特征水位及泄流量表序號(hào)情況水庫(kù)水位m泄流量壩下水位(m)1校核洪水(p=0.05%)130.531011111.42(壩址下300m)2設(shè)計(jì)洪水(p=0.1%)128.20696110.95(壩址下300m)3右岸溢洪道消能(p=2%)128.17676110.94(壩址下300m)4防洪高水情況(p=5%)128.17

19、120(控制)108.80(尾水渠出口)5正常高水位125.356汛期限制水位124.727死水位114.50.2氣象:該水庫(kù)位于三江平原,有關(guān)氣象數(shù)據(jù)采用寶清氣象站的統(tǒng)計(jì)資料。多年平均最大降雨量518mm，69月占全年降雨量72%；最高氣溫出現(xiàn)在7月份，月平均氣溫為21.9C;最低氣溫在1月份，月平均為18.1C。平均最大凍深179cm，最大凍深可達(dá)253cm 。多年平均風(fēng)速4m/s,最大風(fēng)速達(dá)28m/s。根據(jù)19571993年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，79月最大平均風(fēng)速列與下表：表12多年平均79月最大風(fēng)速表風(fēng)向ESESESSESSSWSWWSW風(fēng)速4.086.117.278.468.467.737.

20、16.3溢洪道穩(wěn)定平安系數(shù)：為溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)(SL2532000)規(guī)定的數(shù)值,見(jiàn)表13。表13溢洪道構(gòu)件穩(wěn)定最小平安系數(shù)荷載組合按抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式()按抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式抗傾覆穩(wěn)定平安系數(shù)備注建筑物級(jí)別2根本組合3.01.051.3抗傾穩(wěn)定僅相對(duì)邊墻而言特殊組合2.51.01.0.4水位與流量表14水位與流量工程頻率(%)庫(kù)水位(m)溢洪道泄量下游水位(m)壩下死水位114.50興利水位125.35106.50防洪水位5128.17120108.82消能2128.17676110.94設(shè)計(jì)洪水位1128.20696110.95校核洪水位0.05130.531011111.42.5地震烈度地震烈度度

21、。2.溢洪道總體及構(gòu)造布置2.1 溢洪道的選址原則溢洪道在水利樞紐中的位置，要在充分掌握資料的根底上，從平安.經(jīng)濟(jì).施工管理等方面進(jìn)展全面地比擬.研究后決定。從平安方面考慮，溢洪道最好修建在鞏固的巖石地基上；溢洪道的兩側(cè)山坡必須穩(wěn)定，防止在運(yùn)用期間發(fā)生塌滑堵塞事故；溢洪道的進(jìn)口不宜距土壩太近以免沖刷壩體，特別是溢洪道的出口盡可能離下游壩腳遠(yuǎn)些，防止出口水流直沖壩腳。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，應(yīng)將溢洪道布置在開(kāi)挖方量小，襯砌簡(jiǎn)單的位置。因此，高程適宜和地質(zhì)條件良好的馬鞍形埡口，是修建溢洪道的好地方。選擇溢洪道的位置時(shí)，不僅要考慮溢洪道本身的工程量，還應(yīng)考慮由它引起的其它費(fèi)用以及開(kāi)挖溢洪道土石方的有效利用問(wèn)

22、題。例如，埡口距壩較遠(yuǎn)時(shí)，則應(yīng)考慮洪水下泄歸河問(wèn)題，是否有沖毀良田或其他善后工作。還應(yīng)考慮為加強(qiáng)運(yùn)用管理和防汛搶險(xiǎn)工作修建的道路，通訊等工程，假設(shè)埡口距壩過(guò)近時(shí)，則需要考慮為防沖和防滲增加設(shè)施的費(fèi)用。但假設(shè)土石方能夠利用時(shí)，則距壩近些比擬有利。從施工和運(yùn)用管理方便考慮，應(yīng)中選擇出渣路線(xiàn)及堆渣場(chǎng)所便于布置，并能防止與其他建筑物施工干擾的地方。為了管理方便，溢洪道不宜離壩太遠(yuǎn)。2.2總體布置溢洪道的工程布置和型式應(yīng)根據(jù)水庫(kù)水文.壩址地形.地質(zhì).水流條件.樞紐布置.施工.運(yùn)用管理以及造價(jià)等因素，通過(guò)技術(shù)比擬后確定。龍頭橋水庫(kù)溢洪道為河岸溢洪道，溢洪道位于壩右端隔山體鞍部的埡口處溢洪道軸線(xiàn)與壩軸線(xiàn)為9

23、0相交，溢洪道有進(jìn)水渠.控制段.泄槽段.消能防沖段和尾水渠組成。2.3構(gòu)造布置溢洪道是一種瀉水建筑物，用于宣泄規(guī)劃庫(kù)容所不能容納的洪水，防止洪水漫溢壩頂，保證大壩的平安。溢洪道的構(gòu)造布置和在水利樞紐中位置的選擇，關(guān)系到工程的總體布置，影響到工程的平安.投資.施工進(jìn)度和運(yùn)用管理。因此，溢洪道的構(gòu)造設(shè)計(jì)要通過(guò)各種可能方案，全面的考慮，根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)1，擇優(yōu)選定。正槽式溢洪道的設(shè)計(jì)包括各個(gè)局部的布置.型式的選擇.構(gòu)造等容確定。進(jìn)水渠引水的作用是將水庫(kù)的水平順.穩(wěn)定地引至控制段之前。引水渠進(jìn)口布置應(yīng)因地制宜，體形簡(jiǎn)單。其設(shè)計(jì)原則是在合理的開(kāi)挖方量下盡量減小水頭損失，以增加溢洪道的泄水能力。引水渠長(zhǎng)5

24、30m,進(jìn)口寬21.5m,末段寬為32m。引水渠在平面布置上應(yīng)力求平順，防止斷面變化和水流流向的急劇轉(zhuǎn)變，在進(jìn)口處做一個(gè)喇叭口，靠壩一側(cè)應(yīng)設(shè)置為導(dǎo)水墻，導(dǎo)水墻為半重力式構(gòu)造。喇叭口的圓弧半徑為160m,圓心角為14948 ，引水渠斷面為復(fù)式梯形斷面，馬道高程123.00米，馬道寬2米。渠道邊坡系數(shù)m=3。渠道為平底坡，渠道底高程為117.50米。引渠用混凝土板砌護(hù)，板下設(shè)有沙礫石墊層。護(hù)坦段由底板，圓弧墻和一字墻組成?？刂贫慰刂贫问且绾榈赖难屎?，由它來(lái)控制水庫(kù)的水位和下泄流量。溢流堰的位置是溢洪道縱剖面圖的最高點(diǎn)。在平面上常設(shè)于壩軸線(xiàn)附近以利于壩上交通的布置，同時(shí)還應(yīng)注意使整個(gè)溢洪道的工程量最

25、小。對(duì)溢流堰設(shè)計(jì)的根本要要有足夠的泄水能力。而溢流堰的型式.根本尺寸和布置方式是影響溢洪道泄水能力的決定性因素。在溢洪道上常用的堰型為寬頂堰和實(shí)用堰。本工程經(jīng)過(guò)比擬選用實(shí)用堰?？刂贫稳L(zhǎng)21米?？刂贫斡梢缌餮?中墩.邊墩.檢修橋.交通橋.結(jié)合刺墻共用的閘門(mén)庫(kù)左側(cè)及啟動(dòng)閘門(mén)蹦房右側(cè)組成。刺墻外布置50米長(zhǎng)帷幕灌漿。溢流堰采用WES實(shí)用剖面堰，堰頂高程120.00米，上游堰高2.5米。溢流堰凈寬16米，分2孔，單孔凈寬8米，總寬18.5米，為了增加溢流堰基底巖石整體性和防滲，閘基巖石采用固結(jié)灌漿。閘中墩分縫，縫墩和邊墩與堰體呈整體構(gòu)造，形成二個(gè)工作單元。縫墩半寬1.25米。邊墩頂寬1.5米，底寬3

26、米。交通橋按汽20標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，橋面行車(chē)道寬7米總寬8米，橋面采用鋼筋混凝土空心板構(gòu)造，檢修橋面采用T型梁板構(gòu)造，T型梁上設(shè)有鐵軌，鐵軌上有移動(dòng)門(mén)機(jī)可吊運(yùn)檢修門(mén)。陡槽段正槽溢洪道在溢流堰后用泄水陡槽與出口消能段相連接，以便將過(guò)堰洪水平安地泄向下游河道。泄槽段位于開(kāi)挖地段，根據(jù)地形.地質(zhì).水流條件及經(jīng)濟(jì)因素合理確實(shí)定其形式和尺寸。陡槽段位于控制段之后，水平投影長(zhǎng)度15米，鋼筋混凝土矩形斷面構(gòu)造，側(cè)墻與底板別離布置，凈寬18.5米，底坡坡比1：6。陡坡位于弱風(fēng)化花崗巖地基上，底板 厚度1.2米，前后設(shè)有齒墻嵌于巖基，為改善陡坡和出口水力條件，在底板前半部設(shè)漸高式魚(yú)尾墩接與閘室中墩，長(zhǎng)度4.8米。陡槽兩

27、側(cè)邊墻采用衡重式，墻頂高程由131.70米以1：1.6的坡比漸降至122.33米。墻后仰坡段設(shè)梅花形錨筋，以提高墻體穩(wěn)定性，衡重臺(tái)下立墻交角處設(shè)縱向排水帶和穿過(guò)墻體的橫向排水管。墻后回填土上布置2.0米寬漿砌石踏步。消能防沖段消能防沖段由挑流鼻坎段和挑流防沖段組成。采用挑流消能，挑流段置于弱風(fēng)化崗巖之上，花崗巖以上為輝綠巖。挑流段水平投影長(zhǎng)度14.5米。挑流反弧半徑22.56米，挑設(shè)角28，鼻坎為連續(xù)式構(gòu)造，挑坎高程114.15米，挑坎懸臂長(zhǎng)度1.0米。挑流鼻坎下設(shè)深齒墻埋置于微風(fēng)化巖體，齒底高程105.00米。以保護(hù)挑流段平安。兩側(cè)邊墻為衡重式，墻頂高程自122.23米以1：5的坡比漸降至1

28、19.57米。挑流鼻坎兩側(cè)由混凝土一字墻插入巖石邊坡，嵌入深度8.0米，墻頂高程119.57米，墻頂高程105.00米，與挑坎齒墻同高。泄水渠尾水渠應(yīng)盡量利用天然的沖溝和河溝，如無(wú)此條件時(shí)，則需人工開(kāi)挖明渠，要求線(xiàn)路短.平順，同時(shí)使出口水流能平穩(wěn)地歸入原河道。3.水力計(jì)算3.1進(jìn)水口的水力計(jì)算根本資料校核水位=130.53m,校核流量=1011m/s，設(shè)計(jì)水位=128.20m,設(shè)計(jì)流量=696m/s，堰頂高程=120m,底板高程=117.50m。進(jìn)水口的水力計(jì)算.1進(jìn)水口的水力計(jì)算校核水位堰上水頭確實(shí)定：用校核水位減去堰頂高程來(lái)計(jì)算堰上水頭，即H=130.53-120=10.53m。應(yīng)考慮行進(jìn)

29、流速的影響，V=,則堰上的總水頭。.2進(jìn)水口的水力計(jì)算設(shè)計(jì)水位堰上水頭確實(shí)定：用設(shè)計(jì)水位減去堰頂高程來(lái)計(jì)算堰上水頭，即H=128.2-120=8.2m。應(yīng)考慮行進(jìn)流速的影響，V=，則堰上的總水頭。定型設(shè)計(jì)水頭確實(shí)定由溢洪道規(guī)SL253-2000可知，定型設(shè)計(jì)水頭為堰頂最大水頭的7595，所以取米。3.2泄流能力計(jì)算堰面設(shè)計(jì).1堰型的選定堰型選用WES使用剖面堰。堰體中心至上游垂直面之間，采用三段圓弧連續(xù)曲線(xiàn)組成的復(fù)合圓曲面，三段圓弧半徑分別為： =4.08米米米中心線(xiàn)下游系按冪曲線(xiàn)方程繪制的堰面，后接反弧段，反弧半徑R=12米.2堰面冪曲線(xiàn)方程堰面冪曲線(xiàn)方程按此公式計(jì)算式中:定型設(shè)計(jì)水頭，取=

30、8.16米；k,n參數(shù)，與堰頂上游面的坡度有關(guān)。上游面直立，取 n=1.85，k=2； *,y以堰面為原點(diǎn)的水平，垂直方向坐標(biāo)。3.3控制段的水力計(jì)算驗(yàn)算溢流堰的過(guò)流能力.1校核水位依據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)SL253-2000,WES實(shí)用堰的泄流能力按下式計(jì)算：式中： Q流量，；H堰上水頭， 10.53m;行進(jìn)流速，0.39； g重力加速度，9.8；計(jì)入行進(jìn)流速的堰上水頭,m,對(duì)于低堰=10.5378m;動(dòng)能修正系數(shù)，近似地取為1； m堰流流量系數(shù)，m,m,1.33=10.5378m, 查溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)表A.2.H,取m=0.497; c上游面坡影響修正系數(shù)，上游面垂直時(shí)，c=1.0;側(cè)收縮系數(shù)，初步取

31、值為：;邊墩形狀系數(shù)，取邊墩為圓弧形，=0.7；中墩形狀系數(shù)，取中墩為半圓形，=0.7，代入得=0.93；淹沒(méi)系數(shù)，查 水力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則111-4得，=0.985； n孔口數(shù)目，初步擬定取值n=2; b單孔寬度，初步擬定取值b=8，m;代入公式計(jì)算得，溢流堰的泄流能力Q=1104，大于校核水位下的最大溢流堰流量1011，滿(mǎn)足要求。.2設(shè)計(jì)水位公式同上, 其中, H堰上水頭，8.2m;行進(jìn)流速，0.27；=8.204;=0.85;其余各項(xiàng)符號(hào)意義及數(shù)值均同前, 代入公式計(jì)算得，溢流堰的泄流能力Q=743,大于設(shè)計(jì)水位下的最大溢流堰流量696，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。表31 校核水位和設(shè)計(jì)水位下水面線(xiàn)計(jì)算情況堰

32、頂高程m堰上總水頭m堰凈寬m側(cè)收縮系數(shù)流量數(shù) m泄流量(m3/s)設(shè)計(jì)水位128.20m1208.204160.850.497743校核水位130.53m12010.5378160.930.49711043.4泄槽水面線(xiàn)計(jì)算泄槽段水力計(jì)算.1泄槽段臨界水深及臨界坡降的計(jì)算.1.1設(shè)計(jì)水位情況:1臨界水深的計(jì)算：式中 : 臨界水深； q單寬流量； g重力加速度 ；流速的不均勻系數(shù)，=1.0；, 即=5.25m2臨界坡降的計(jì)算式中 :ik臨界坡降；過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；Rk水力半徑；Ck才系數(shù)； n泄槽槽身糙率系數(shù)，n=0.015；*k濕周；Bk底寬；=B=18.55.25=97.06，=B+2=18.5

33、+25.25=29m， =18.5m代入得，.1.2校核水位1臨界水深的計(jì)算：公式及式中各項(xiàng)意義同上,經(jīng)計(jì)算得：2臨界坡降的計(jì)算經(jīng)公式及式中各項(xiàng)意義同上,計(jì)算得， 代入公式得，=0.0024陡坡段水平投影長(zhǎng)度為15米，凈寬為18.5米。泄槽段起始水深計(jì)算.1設(shè)計(jì)水位情況起始計(jì)算斷面水深按下式計(jì)算：式中： q起始計(jì)算斷面流速單寬流量，經(jīng)計(jì)算q=37.62起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取=0.95；槽底底坡角度，經(jīng)計(jì)算得：=9.46；起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭,=8.204m;i泄槽底坡,初步擬定取i=1/6=0.1666。代入公式得，。.2校核水位情況公式以及其中各項(xiàng)符號(hào)意義同上, 式中： q經(jīng)計(jì)算q=

34、54.65; =10.5378m;代入公式得，。泄槽水面線(xiàn)計(jì)算泄槽水面曲線(xiàn)采用逐段試算法，先把泄槽段劃分為假設(shè)干個(gè)流段，然后對(duì)每一個(gè)流進(jìn)展計(jì)算，由流斷的斷面求未知斷面，然后逐段計(jì)算。計(jì)算公式如下：式中： 分段長(zhǎng)度，m;,分段始.末斷面水深，m;,分段始.末斷面平均流速，m/s;,流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；泄槽底坡角度，；i槽底坡，i=tg;分段平均摩阻坡降；n泄槽槽身粗糙系數(shù)；分段平均流速，分段平均水力半徑，列表分別計(jì)算設(shè)計(jì)情況和校核情況下水面線(xiàn)：陡坡段全長(zhǎng)15米，共分11，22，22，33，44，55，6個(gè)斷面計(jì)算水深。計(jì)算表中： h斷面對(duì)應(yīng)的水深，m; Q流量，過(guò)水?dāng)嗝?，?v設(shè)計(jì)或

35、校核標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)流速，;包括行進(jìn)流速水頭在的總水頭； *濕周，*=b+2h,m; R水力半徑，R=,m; n粗糙系數(shù)；斷面間的平均水力坡度，；i陡坡坡度。-. z.表32 設(shè)計(jì)情況斷 面h(m)*=b+2h(m)(m)i-113.2852.4813.2628.97412.25422.562.3260.66360.01360.1534.156223.14850.36813.8189.74212.8922.2962.2593.14858.23811.9517.28710.43524.782.352.1710.0130.153714.129332.749.9513.9349.90612.60623.92

36、.090.06360.01640.15020.423442.6949.76513.9869.9812.6723.882.0840.06420.01660.15000.428552.6849.6514.03810.05412.73423.862.078表33 設(shè)計(jì)情況斷面h(m)*=b+2h(m)(m)i-114.5172.1614.0110.01514.52525.022.8840.670.01140.15534.31224.3369.2814.59310.86515.19524.662.8094.3380.10512.6218.12712.45727.162.9491.4530.010.15

37、689.265333.90272.1871410.00813.9126.3042.7440.920.01240.15435.96443.768.4514.7711.1314.8325.92.643-. z.3.5摻氣水深計(jì)算當(dāng)陡坡槽中泄水時(shí)，水流流速很高，當(dāng)流速到達(dá)一定程度，空氣就會(huì)大量摻入水流中，形成乳白色的水氣混合物，就會(huì)產(chǎn)生水流的摻氣現(xiàn)象。陡坡段水流出摻氣水深按下式計(jì)算：式中： h,泄槽計(jì)算斷面的水深及摻氣后的水深，m; v不摻氣情況下泄槽計(jì)算斷面的流速，；修正系數(shù)，取=1.3s/m；表34 設(shè)計(jì)情況下泄槽摻氣水深計(jì)算表斷面序號(hào)h(m)V()13.2813.2621.33.8523.14

38、813.8181.33.7132.6814.0381.33.17表35 校核情況下泄槽摻氣水深計(jì)算表斷面序號(hào)h(m)V()14.5114.011.35.3324.3314.5931.35.1533.714.771.34.413.6邊墻高度確定溢洪道的工程等級(jí)為等，主要水工建筑物級(jí)別為2級(jí)，則查溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)得到平安加高，邊墻超高，根據(jù)在設(shè)計(jì)水位下的泄槽各個(gè)斷面摻氣后的水深加上平安超高，即可以得到陡槽段導(dǎo)水墻高程。邊墻高：H=式中： H邊墻高，m；摻氣后水深，m；邊墻超高，m。列表分別計(jì)算設(shè)計(jì)情況和校核情況下陡坡槽邊墻高：表36設(shè)計(jì)情況下陡坡邊墻高斷面序號(hào)h(m)V()13.2813.2621.3

39、3.8523.14813.8181.33.7132.6814.0381.33.17表37 校核情況下陡坡邊墻高計(jì)算表斷面序號(hào)h(m)V()14.5114.011.35.3324.3314.5931.35.1533.714.771.34.413.7消能防沖計(jì)算消能方式的選擇溢洪道消能型式進(jìn)展了底流式和挑流式兩種消能型式的比擬，根據(jù)溢洪道消能段置于弱風(fēng)化花崗巖之上，抗沖能力一般。采用底流式消能，是借助于一定的工程措施控制水躍位置，通過(guò)水躍發(fā)生的外表漩滾和強(qiáng)烈的紊動(dòng)來(lái)消除余能，而下游的水流急，沖刷能力大，需要護(hù)坦長(zhǎng)，根底巖石開(kāi)挖量大，邊墻臨近公路，邊墻高度高。經(jīng)過(guò)分析比擬，底流式消能的工程總造價(jià)高于

40、挑流消能。因此，設(shè)計(jì)推薦消能方式為挑流消能。挑流消能計(jì)算參數(shù)的選擇挑流消能就是在泄水建筑物的下游段修建挑流坎，利用下泄水流的巨大動(dòng)能將水流挑入空中，然后降落到在遠(yuǎn)離建筑物的下游消能。挑入空中的水舌，由于失去固體邊界的約束，在紊動(dòng)及空氣阻力的作用下發(fā)生摻氣及分散，失去一局部動(dòng)能，其余大局部的動(dòng)能則在水舌落入下游后被消除。下游形成沖坑后，并不一定會(huì)危及建筑物的平安，只需沖坑與建筑物之間有足夠長(zhǎng)的距離，建筑物的平安就能夠得到保證。挑流消能水力計(jì)算的主要任務(wù)：按的水力條件選定適宜的挑坎型式，通過(guò)計(jì)算確定挑坎頂高程.反弧半徑和挑流角，計(jì)算挑流射程和下游沖坑的深度。.1挑坎形式的選擇對(duì)于一定的水頭.流量及

41、河床性質(zhì)，為了減少?zèng)_刷坑深度應(yīng)設(shè)法減小入水流量q，增大水股在空中的分散程度和提高空中消能效率。因此，合理選定鼻坎前沿長(zhǎng)度，研究有效地提高消能效率的挑坎布置，采用連續(xù)式挑坎。.2挑坎尺寸的選擇挑坎尺寸包括：挑角.反弧半徑R以及挑坎高程三個(gè)方面：1.挑角確實(shí)定：根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)SL2532000，挑角一般在1535之間，由經(jīng)歷取得=28。2.反弧半徑R確實(shí)定：本工程中的反弧半徑經(jīng)過(guò)試算取得，R=22米。3.挑坎高程確實(shí)定：由的資料查得，堰頂高程為114.15米，河床高程為106.53米，挑坎底板寬B=18.5米，河床巖石系數(shù)K=1.3。挑射距離的計(jì)算挑距按溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)公式計(jì)算：式中： L自挑坎末端

42、算起的挑流水舌外緣挑距，m;坎頂水面流速，按鼻坎處平均流速1.1倍計(jì)算；挑流鼻坎挑角=28； 坎頂鉛直方向水深，=hcos,h為刊頂平均水深；坎頂至河床面高差m; g重力加速度。.1設(shè)計(jì)情況=15.44=28=2.366m=7.62m按挑距公式計(jì)算=32米。.2校核情況 =18.25=28=3.267m=7.62m按挑距公式計(jì)算=35.3米。3.8沖坑最大深度最大水墊深度式中： T自下游水面至沖坑底的最大水墊深度，m; q單寬流量/s/m;/s/m=54.65/s/m H上.下游水位差，m;15.15m K巖石沖坑系數(shù)，K=1.3。沖坑最大水墊深度=15.63m沖坑底高程設(shè)計(jì)情況：113.13

43、-15.63=97.5m校核情況：114.94-18.96=95.98m4.閘室段抗滑穩(wěn)定計(jì)算4.1作用在閘室段的荷載計(jì)算堰頂高程120m； 興利水位125.35m；底板高程117.50m； 控制段長(zhǎng)度21m ；閘室凈寬16m； 堰體與永久設(shè)備自重底板自重kN堰體自重kN閘墩自重kNkN交通橋自重kN平板鋼閘門(mén)式中： 閘門(mén)行走支撐系數(shù)，對(duì)于滾輪式支撐=1.0；材料系數(shù)，普通低合金構(gòu)造鋼=0.8；孔口高度系數(shù)，H5m時(shí)，=0.156；kNkN靜水壓力與浪壓力運(yùn)用時(shí)期穩(wěn)定計(jì)算情況是閘門(mén)關(guān)閉，上游為興利水位，下游無(wú)水，故閘門(mén)只受靜水壓力.浪壓力。作用于閘室段的水平方向靜水壓力呈三角形分布：kN作用于

44、閘室段的上浪壓力采用南風(fēng)設(shè)計(jì)工況，用此工況計(jì)算浪壓力，采用的是官?gòu)d水庫(kù)公式：mmm式中：m/s；D為風(fēng)作用于水域的長(zhǎng)度吹程，km；H壩前水深，m；為波高，m；L為波長(zhǎng)，m；為波浪中心線(xiàn)高于靜水面產(chǎn)生的雍高值。壩前水深HL/2時(shí)，波浪運(yùn)動(dòng)不受庫(kù)底的約束，為深水波：kN基底揚(yáng)壓力根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)2，砂壤土的滲徑系數(shù)為C=5，作用水頭2.7m，故最小防滲長(zhǎng)度為：L=CH=52.5=13.5m防滲長(zhǎng)度=0.5+15+0.3+10.9+4.1+0.25=31.05mL，滿(mǎn)足要求。假定滲流沿地基輪廓的坡降一樣，即水頭按直線(xiàn)變化，采用直線(xiàn)比例法計(jì)算地下輪廓線(xiàn)各點(diǎn)的滲透壓力。kNkNkNkN4.2 控制段抗滑穩(wěn)

45、定計(jì)算驗(yàn)算完建情況未放水荷載及力矩的計(jì)算結(jié)果列于表4-1中，所有的力對(duì)B點(diǎn)求矩。閘室上下游端地基反力的比值，反映閘室基底反力分布的不均勻程度。值越大，說(shuō)明閘室兩端基底反力相差越大，沉降差越大，閘室的傾斜度也越大。從一些水閘的實(shí)測(cè)沉降資料分析，閘室兩端的沉降差如果不超過(guò)閘室底寬的0.002，尚不致阻礙閘室的正常運(yùn)行。表4-1 完建情況下作用荷載和力矩計(jì)算部 位重 力kN力 臂m力 矩kNm備 注M+M-底 板11812.57.588593.751啟閉機(jī)重力忽略不計(jì)；2對(duì)堰體上游端點(diǎn)B求矩閘 墩77567.558170工作橋7733.93014.7交通橋1482.512.518531.25閘 門(mén)1

46、29.363.9504.5堰 體1928.63.97521.5合 計(jì)=SUM(ABOVE)23881.96=SUM(ABOVE)176335.7m kN/m2反映了閘室基底反力分布的不均勻程度。值越大，說(shuō)明閘室兩端基底反力相差越大。從水閘設(shè)計(jì)規(guī)2得到，中等堅(jiān)實(shí)土基基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值為2.0，上述計(jì)算的=1.10小于允許值，滿(mǎn)足要求。 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算興利水位情況下閘門(mén)未放水荷載及力矩的計(jì)算結(jié)果列于表4-2中。mkN/m2中等堅(jiān)實(shí)土基基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值為2.0，滿(mǎn)足要求?；酌娴目够€(wěn)定平安系數(shù)按抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算，其公式：式中： 按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定平安系

47、數(shù)，根本組合3.0，特殊組合2.5；堰體混凝土與巖基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，=0.7； C混凝土與巖基接觸面的抗剪斷凝聚力，取C=400Kpa;作用于堰體上的全部何載對(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的法向分量；作用于堰體上的全部何載對(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的切向分量；堰體與基巖接觸面的截面面積。表4-2 興利水位情況下作用荷載和力矩計(jì)算表荷載名稱(chēng)垂直力kN水平力kN力臂m力矩kNmM+M-閘室構(gòu)造自重23881.96=SUM(ABOVE)176335.7上游水壓力778.181.421105.01593.883.251930.11283.490.256.70下游水壓力93.540.1211.22浮托力1697.857.512

48、733.88滲透壓力6312.926.2539455.75水重力859.951.951676.9024741.98010.71655.593.5452200.8181104.416731.21562.0128903.65.擋土墻穩(wěn)定計(jì)算5.1衡重式擋土墻計(jì)算穩(wěn)定分析.1擋土墻回填土的物理力學(xué)指標(biāo)濕容重 ；浮容重 ；摩擦角 =28；摩擦系數(shù) f=0.5.2土壓力系數(shù) (1).墻后主動(dòng)土壓力系數(shù)公式:(2).墻前被動(dòng)土壓力系數(shù)公式:=2.56kN/m2kN/m2kN/m2kN/m2kN =2.56m.3 靜水壓力的計(jì)算kNkN.4 揚(yáng)壓力的計(jì)算kNkN 墻身自重.后趾板上的土重.前趾板上水重的計(jì)算

49、.1 墻身自重kNkNkN.2 前趾板上水重kN.3 后趾板以上土重計(jì)kNkNkN5.2 偏心距及穩(wěn)定計(jì)算 偏心距計(jì)算0.02m地基應(yīng)力計(jì)算：kN/m2地基應(yīng)力大小比：上述計(jì)算的地基應(yīng)力最大值與最小值比值小于允許值2.0，滿(mǎn)足規(guī)要求。5.3擋土墻的抗滑穩(wěn)定計(jì)算對(duì)側(cè)墻進(jìn)展抗滑穩(wěn)定計(jì)算，采用溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)1中公式:式中 ： K按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)；f閘室混凝土與基巖接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)；W作用在側(cè)墻上對(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的法向分量；P作用在側(cè)墻上的全部荷載對(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的切向分量；因此，側(cè)墻在根本荷載組合下，計(jì)算得到的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)大于允許的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)，=1.25=1.25，則在設(shè)計(jì)水

50、位下，閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，側(cè)墻滿(mǎn)足抗滑穩(wěn)定。擋土墻的抗傾穩(wěn)定計(jì)算式中: 抗傾穩(wěn)定平安系數(shù)；總的豎向力對(duì)前趾點(diǎn)求矩；總的水平力對(duì)前趾求矩；=1.5因此，側(cè)墻在根本荷載組合下，閘門(mén)關(guān)閉，泄槽無(wú)水最不利的情況。擋土墻只受水平土壓力.土重.墻后靜水土壓力的作用。根據(jù)擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算側(cè)墻抗傾穩(wěn)定平安系數(shù)大于允許的抗傾穩(wěn)定系數(shù)。因此，側(cè)墻在根本荷載組合下，能夠滿(mǎn)足抗傾穩(wěn)定的要求。5.4側(cè)墻的配筋計(jì)算鋼筋和混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)1.鋼筋：采用級(jí)光面圓筋，其強(qiáng)度指標(biāo)是：受拉受拉鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼筋的彈性模量2.混凝土：采用，其強(qiáng)度力學(xué)指標(biāo)是：彎曲抗壓抗裂設(shè)計(jì)強(qiáng)度配筋計(jì)算; ; ; 式中：截面抵抗距系數(shù)；構(gòu)造系數(shù)；彎距外包線(xiàn)的最

51、大彎距值KN.m；混凝土彎曲抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度?；炷翗?biāo)號(hào)25時(shí)，=12.5N/；計(jì)算梁寬，取b=100cm；梁有效高度，=，為混凝土保護(hù)層厚度，頂層=5 cm，底層=7 cm；相對(duì)受壓區(qū)計(jì)算高度；受拉區(qū)縱向鋼筋配筋率；受拉鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度。級(jí)鋼筋R=240 N/；受彎構(gòu)件縱向受拉鋼筋最小配筋率；受拉鋼筋截面面積；抗裂度驗(yàn)算公式為：式中： 混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)，對(duì)荷載效應(yīng)的短期組合，取為0.85；對(duì)荷載效應(yīng)的長(zhǎng)期組合，取為0.70；換算截面對(duì)受拉邊緣的彈性抵抗距；閘底板所受最大彎距值；混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)C25混凝土，=1.75N/；截面抵抗距的塑性系數(shù)，取=1.55；截面梁高，h=2m；換算截面重心軸至受壓邊緣的距離。；換算截面對(duì)其重心軸的慣性矩。；鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比。；受拉區(qū)縱向鋼筋配筋率；.1立墻的配筋經(jīng)計(jì)算按構(gòu)造筋配筋，其配筋率，實(shí)配為818， 從墻頂計(jì)起y=4.5m處，配筋為418y=4.5m為理論鋼筋折斷點(diǎn)立墻的鋼筋應(yīng)力及正截面裂縫寬度計(jì)算，詳見(jiàn)下表：表51擋土墻立墻正截面裂縫寬度驗(yàn)算表截面位置y從墻頂計(jì)起(cm)截面有效高度cm截面彎矩值M實(shí)配鋼筋面積實(shí)配配筋