《泵站穿堤涵計算書》word版

1、泵站穿堤涵計算書一、基本資料1、防洪標準：設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為100年一遇。2、設計引水流量：Q=5.5m3/s3、土壩設計資料：壩頂寬8.0米，迎水坡邊坡系數(shù)1:3.0，背水坡邊坡系數(shù)1:3.0。4、涵洞進、出口高程的確定：進口底高程114.5m，出口高程為114.34m。5、水泵設計揚程：4.21m。特征水位進水池最高水位115.43 設計水位115.11 最高運行水位115.43 最低運行水位113.80 平均水位115.11出水池校核水位119.57防洪水位118.8設計水位118.01最高運行水位118.8最低運行水位117.26 平均水位118.01 二、工程總

2、體布置該泄水涵洞工程位于東風民主堤9+700處。主要由泄水涵洞、閘室段、出口U型槽和海漫段組成。1、泄水涵洞：涵洞按無壓流短洞設計，孔徑尺寸為1.81.8m， 1孔；涵洞總長40m，分為4節(jié)，每節(jié)10m；涵洞縱坡為1/250；涵洞型式為鋼筋砼箱形結構，壁厚0.5m。2、閘室段：閘室段長8m，閘孔尺寸為1.81.8m， 1孔，閘底板1.0m厚，順水流方向兩端設齒墻，設檢修閘門一道。工作橋橋面高程為120.90 m。為防止閘門出現(xiàn)故障時洪水倒灌，工作橋下設豎井，豎井頂高程與工作橋齊平，交通橋為連接工作橋與堤頂而設置。交通橋與工作橋周圍側均設置1m高的鋼筋欄桿。3、出口U型槽：出口為鋼筋砼U型槽消力

3、池，底板厚0.8m，池長13.0m，池深1.0m，出口接海漫長25m。4、海漫：U型槽出口與海漫直接連接，干砌石護坡、護底，厚度30cm，下設20cm的碎石墊層、10cm的粗砂墊層和一層無紡布。三、水力計算 1、計算內容：過流能力計算和消能防沖設計。2、計算工況：涵洞過流能力計算采用的是上游設計水位，下游最高運行水位（防洪水位），即上下游水位差最小時計算出的孔口尺寸能滿足任何工況下過流能力；消能防沖計算采用上下游最大水位差工況，即上游采用最高水位，下游采用最低水位進行計算，此時對消能防沖要求是最高的。3、過流能力計算已知條件：上游水位：115.11m下游水位：118.80m水泵揚程：4.21m

4、進水口孔數(shù)：4孔孔口直徑：0.8m進口洞底高程：114.5m出口洞底高程：114.34m設計流量：5.5m3/s擬定洞高：本工程采用洞高D=1.8m，其理由是1.8m洞高便于施工及檢修涵洞。流態(tài)判別：上游水深：H=上游水位+水泵揚程-進口洞底高程=115.11+4.21-114.5=4.82m下游水深：h=下游水位-出口洞底高程=118.80-114.34=4.46m 洞高：D=1.8m H/D=4.82/1.8=2.671.5h/D=4.46/1.8=2.481為淹沒壓力流。過流能力計算：計算參數(shù)：進口水頭損失系數(shù)：1=0.2攔污柵損失系數(shù)：2=0.3閘門槽損失系數(shù)：3=0.1出口損失系數(shù)：

5、4=1進口漸變段損失系數(shù)：5=0出口漸變段損失系數(shù)：6=0.5總水頭損失系數(shù)：=1+2+3+4+5+6=0.2+0.3+0.1+1+0+0.5=2.1洞長：L=40m縱坡坡度：i=(進口洞底高程-出口洞底高程)/洞長=(114.5-114.34)/40=0.004糙率：n=0.014上游行進流速：V=設計流量/（進水口孔數(shù)進水口面積） =5.5/(43.410.82/4)=2.74m/s洞寬計算：擬定洞寬：B=1.8m洞身過水斷面面積：A=BD=1.81.8=3.24m2濕周：=2B+2D=21.8+21.8=7.2m水力半徑：R=A/=3.24/7.2=0.45m謝才系數(shù)：C=R1/6=0.

6、45=62.53流量系數(shù)：m3=0.63包括行進流速的進口水深：HO=H+=4.82+=5.20m核算過流能力：Q=m3 =0.63 =8.54m3/s5.5 m3/s，滿足設計流量要求?？紤]到工程維修及管理方便，選定孔口為1.8m1.8m。4、消能防沖設計已知條件：上游水位：115.43m下游水位：115m水泵揚程：5.96m進水口孔數(shù)：4孔孔口直徑：0.8m進口洞底高程：114.5m出口洞底高程：114.34m設計流量：5.5m3/s過閘單寬流量：q=設計流量/孔寬=5.5/1.8=3.06 m3/s/m上游行進流速：V=設計流量/（進水口孔數(shù)進水口面積） =5.5/(43.410.82/

7、4)=2.74m/s上游水深：H=上游水位+水泵揚程-進口洞底高程=115.43+5.96-114.5=6.89m上游總能頭To計算：考慮最危險情況即最大水頭和上游流速水頭及坡高作為消能計算的上游總能頭。To=H+iL=6.89+0.00440=7.81m收縮水深hc計算：計算公式：其中hC收縮水深(m)； To由消力池底板頂面算起的總勢能(7.81m)； q過閘單寬流量(3.06m3/s/m)；流速系數(shù)(0.95)。經(jīng)電子表格Excel試算得收縮水深hc=0.26m躍后水深hc”計算及消能防沖判別：在判別是否設消能設施時，采用b1=b2, = =2.58m0.66m,需設消力池。消力池深度計

8、算：消力池水平段首端底寬b1采用與洞寬相等，即b1=1.8m，末端寬b2采用與下游渠底寬相等，即b2=5.4m。第一次池深計算：躍后水深： = =1.94m臨界水深：hk=0.68m因hshk，所以下游水深為hs=0.66m池水位落差： = =0.90m消力池深： =1.051.94-0.66-0.90 =0.45m第二次池深計算：上游總能頭:TO=7.81+0.45=8.27m收縮水深hc計算公式：其中hC收縮水深(m)； To由消力池底板頂面算起的總勢能(8.27m)； q過閘單寬流量(3.06m3/s/m)；流速系數(shù)(0.95)。經(jīng)電子表格Excel試算得收縮水深hc=0.26m躍后水深

9、： = =1.98m池水位落差： = =0.91m消力池深： =0.49m第三次池深計算：上游總能頭:TO=7.81+0.49=8.31m收縮水深hc計算公式：其中hC收縮水深(m)； To由消力池底板頂面算起的總勢能(8.31m)； q過閘單寬流量(3.06m3/s/m)；流速系數(shù)(0.95)。經(jīng)電子表格Excel試算得收縮水深hc=0.26m躍后水深： = =1.98m池水位落差： = =0.91m消力池深： =0.49m第三次計算的消力池深度和第二次計算的消力池深度已接近，滿足要求，根據(jù)工程經(jīng)驗，采用消力池深度d=1.0m。消力池長度計算：水躍長度：Lj=6.9(hc”-hc)=6.9(

10、1.98-0.26)=11.91m斜坡段坡度：1：4水平投影長度：Ls=41=4m水躍長度修正系數(shù)：=0.75消力池長度：Lsj=Ls+Lj=4+0.7511.91=10.91m，取Lsj=13m。消力池底板厚度計算：按抗沖要求計算：進口單寬流量：q=Q/b1=5.5/1.8=3.06m3/(ms)上游總能頭：T0=8.31m計算系數(shù)：k1=0.15底板厚度：t=k1=0.15=0.45m按抗浮要求驗算：抗沖計算結果：t=0.45m水平段水深：h=1.98m（近似為躍后水深）消力池底板水重：W=101.98=19.8kN躍前收縮水深：hc=0.26m脈動壓力：Pm=100.05 =100.05

11、 =3.66kPa底板揚壓力：U=10(1.98+0.45+0.09)=25.17kPa（滲透壓力按改進阻力系數(shù)法計算）安全系數(shù)：k2= =1.181.3滿足條件。5、海漫及防沖槽設計海漫長度計算消力池末端單寬流量：qs=Q/b2=5.5/5.4=1.02 m3/(ms)上游總能頭：T0=8.31m計算系數(shù)：Ks=13海漫長度：Lp=Ks=13=22.3m設計取海漫長度為25m。海漫末端渠槽沖刷深度及防沖槽深度計算海漫末端單寬流量：qm=5.5/5.4=1.02 m3/(ms)渠槽允許不沖刷深度：v0=0.6沖刷深度：dm=1.1-hm=1.1=1.21m四、防滲設計1、已知條件：計算工況：采

12、用下游最高水位，上游最低水位為控制工況。上游水位：113.8m下游水位：119.57m滲徑系數(shù)：C=5實際透水層深度：T=15m地下輪廓線水平投影長度：LO=83.7m地下輪廓線垂直投影長度：S0=4.2m2、防滲長度計算：計算方法：滲徑系數(shù)法防滲長度：L=CH=5(119.57-113.8)=28.85m83.7m滲徑滿足要求。3、滲透穩(wěn)定計算：計算方法：改進阻力系數(shù)法阻力系數(shù)的計算a.有效深度的確定地下輪廓線水平投影長度：LO=83.7m地下輪廓線垂直投影長度：S0=4.2m比值：L0/S0=83.7/4.2=205地基有效深度：Te=0.5L0=0.583.7=41.85mT=15m故按

13、實際透水層深度T=9.5m進行計算。簡化地下輪廓將地下輪廓劃分成19段，如圖所示。 計算阻力系數(shù)進口段。將齒墻簡化為短板樁板樁打入深度：0.52m鋪蓋厚度：0.48mS1=0.52+0.48=1mT1=14.23mS2=0.52mT2=13.75進口段阻力系數(shù)：01=1.5+0.441+ =1.5+0.441+ =0.51進口傾斜段S1=0.52mT1=13.75mS2=1.02mT2=11.98mLx=7.5m進口傾斜段阻力系數(shù)：s= = =0.59齒墻垂直段S1=1.02mT1=11.98mS2=0.5mT2=11.46m齒墻垂直段阻力系數(shù)：y1=+ =+ =0.12泵房底板水平段S1=S

14、2=0.5mL1=10.2mT=11.46m泵房底板水平段阻力系數(shù)：x1= =0.83齒墻段S1=0.5mT1=11.46mS2=1.2mT2=13.75m齒墻垂直段阻力系數(shù)：y2=+ =+ =0.13鋪蓋水平段1S1=S2=0.3mL1=10mT=13.75m鋪蓋水平段1阻力系數(shù)：x2= =0.69齒墻垂直段1S1=0.5mT1=13.75mS2=0.3mT2=14.5m齒墻垂直段1阻力系數(shù)：y3=+ =+ =0.04鋪蓋水平段2S1=S2=0.3mL1=10mT=14.5m鋪蓋水平段2阻力系數(shù)：x3= =0.66齒墻段2S1=S2=0.3mT1=T2=14.5m齒墻垂直段2阻力系數(shù)：y4=

15、+ =+ =0.04鋪蓋水平段3S1=S2=0.3mL1=10mT=14.5m鋪蓋水平段3阻力系數(shù)：x4= =0.66齒墻段3S1=S2=0.3mT1=T2=14.5m齒墻垂直段3阻力系數(shù)：y5=+ =+ =0.04鋪蓋水平段4S1=S2=0.3mL1=10mT=14.5m鋪蓋水平段3阻力系數(shù)：x5= =0.66齒墻段4S1=0.3mT1=14.5mS2=0.5mT2=14m齒墻垂直段4阻力系數(shù)：y6=+ =+ =0.06閘室底板水平段S1=S2=0.5mL1=8mT=14m閘室底板水平段阻力系數(shù)：x6= =0.52齒墻段5S1=S2=0.3mT1=T2=14m齒墻垂直段5阻力系數(shù)：y7=+

16、=+ =0.04消力池底板水平段S1= S2=0.5mT1=14mT2=13.2mL3=13m消力池底板水平段阻力系數(shù)：s= = =0.95齒墻垂直段6S=0.5mT=12.7m齒墻垂直段6阻力系數(shù)：y8= = =0.04齒墻水平段S1= S2=0mL3=0.5mT=12.7m齒墻水平段阻力系數(shù)：x7=L3/T=0.5/12.7=0.04出口段S=0.5mT=12.7m出口段阻力系數(shù)：02=1.5+0.441 =1.5+0.441 =0.45 滲透壓力的計算求各分段的滲壓水頭進、出口水頭損失值的修正進口處修正系數(shù)計算1=1.21- =1.21-=0.621=0.831.0，應予修正。進口段水頭

17、損失值應修正為： =1h1=0.620.41=0.26m進口段水頭減小值為： h1=0.41-0.26=0.16mh2=0.47m故鋪蓋段水頭損失值修正為： =h2+h1=0.47+0.16=0.63m出口處修正系數(shù)2=1.21- =1.21-=0.48出口水頭損失應修正為： =2h19=0.480.37=0.17m出口段水頭減小值為： h19=0.37-0.17=0.20mh18+h17修正各段水頭損失值為： =2h18=20.03=0.06m =2h17=20.03=0.06m =h16+h19-(h18+h7) =0.77+0.20-(0.06+0.06) =0.90m計算各角隅點的滲壓

18、水頭繪制滲壓水頭分布圖根據(jù)下表可繪制滲壓水頭分布圖。進口處滲壓水頭修正范圍： =T1=14.23=2.62m 閘底板水平段滲流坡降和滲流出口處坡降的計算閘底板水平段滲流坡降：Jx=0.42/8=0.050.07滲流出口處坡降：J0=0.25/1.5=0.170.30滿足防滲要求。點號=119.57-113.8=5.77(m)阻力系數(shù)水頭損失hi修正后的水頭損失hi滲壓水頭Hi10.510.410.260.2620.580.470.630.8830.120.100.100.9940.830.680.681.6650.130.100.101.7760.700.560.572.3370.040.03

19、0.032.3780.660.540.542.9190.040.030.032.94100.660.540.533.48110.040.030.033.51120.660.540.544.05130.060.050.054.10140.520.420.424.52150.040.040.044.56160.950.780.905.46170.040.030.075.53180.040.030.065.59190.450.370.185.777.085.775.77五、穩(wěn)定計算1、計算工況：完建期、設計洪水期、校核洪水期2、計算內容：閘室基底壓力、抗滑、抗浮穩(wěn)定計算3、計算各部分自重及產(chǎn)生力矩：

20、計算公式：力矩=自重力臂部位荷載力臂力矩閘底板703.9242815.68閘墩門前1631.682.351484.45門前27.340.151.10門前33.670.51.84門槽126.44.9129.36槽間1445.85842.4門槽226.46.8179.52槽尾967.5720擋土墩118.434.379.26擋土墩29.793.736.23工作橋橋面板46.334.9227.03柱63.904.9313.10橫梁23.044.9112.90縱梁16.343.723.44縱梁224.296.1148.16啟閉機與閘門23.764.9116.42交通橋橋面板27.773.7182.85

21、牛腿21.653.7合計1904.717100.634、計算不同工況下的基底壓力、抗滑、抗浮穩(wěn)定：計算公式：1)閘室基底壓力驗算e=B/2-MA/G=G/A(16e/A)=Pmax/Pmin式中：e合力對基礎底中心的偏心距(m) A基礎底面積(m2)B基礎底邊長度 (m)MA作用于閘室的全部荷載對底板垂直于水流方向的形心軸的力矩之和(kN.m)2)閘室抗滑計算Kc= fG/H式中：H、G基礎承受水平力之和，垂直力之和(kN) f基礎與地基摩擦系數(shù)3)閘室抗浮計算K浮= G / Wf+式中：Wf作用于底板上的浮力(KN)a.完建期閘室自重1904.7127100.628土壓力159.732239.598合計2064.4447340.226e0.4444543.555546P1101.1988P250.5986比值（Pmax/Pmin)2.000031設計期 荷載名稱垂直力水平力力臂力矩+-+-+-閘室自重1904.7127100.628水重上游329.0862.35773.3521下游191.5746.551254.81上游水壓力P1401.53321.62650.4838P2156.7060.5586.1883P3171.6660.3666673.016933下游水壓力