水工結(jié)構(gòu)防洪擋潮閘重建工程水閘計算案例_第1頁
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文檔簡介

1、PAGE PAGE 102xxxx防防洪擋潮潮閘重建建工程水工結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計計算算書審 核:校 核:計 算: 二0年月目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc225761013一、基本設(shè)設(shè)計資料料 PAGEREF _Toc225761013 h 1 HYPERLINK l _Toc2257610141.1 堤堤防設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc225761014 h 11 HYPERLINK l _Toc2257610151.2 水水閘設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc225761015 h 11 HYPERLINK l _Toc2257610161.3 特特征

2、水位位 PAGEREF _Toc225761016 h 1 HYPERLINK l _Toc2257610171.4 結(jié)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)據(jù) PAGEREF _Toc225761017 h 2 HYPERLINK l _Toc2257610181.5 水水閘功能能 PAGEREF _Toc225761018 h 2 HYPERLINK l _Toc2257610191.6 地地基特性性 PAGEREF _Toc225761019 h 2 HYPERLINK l _Toc2257610201.7 地地震設(shè)防防烈度 PAGEREF _Toc225761020 h 33 HYPERLINK l _Toc225

3、761021二、閘頂高高程計算算 PAGEREF _Toc225761021 h 4 HYPERLINK l _Toc2257610222.1 按按水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范中中的有關(guān)關(guān)規(guī)定計計算閘頂頂高程 PAGEREF _Toc225761022 h 44 HYPERLINK l _Toc2257610232.2 按按堤防防工程設(shè)設(shè)計規(guī)范范中的的有關(guān)規(guī)規(guī)定計算算堤頂高高程 PAGEREF _Toc225761023 h 5 HYPERLINK l _Toc2257610242.3 閘閘頂高程程計算結(jié)結(jié)果 PAGEREF _Toc225761024 h 7 HYPERLINK l _Toc225761

4、0252.4 啟啟閉機(jī)房房樓面高高程復(fù)核核計算 PAGEREF _Toc225761025 h 88 HYPERLINK l _Toc225761026三、水閘水水力計算算 PAGEREF _Toc225761026 h 9 HYPERLINK l _Toc2257610273.1 水水閘過流流能力復(fù)復(fù)核計算算 PAGEREF _Toc225761027 h 9 HYPERLINK l _Toc2257610283.2 消消能防沖沖計算 PAGEREF _Toc225761028 h 111 HYPERLINK l _Toc225761029四、滲流穩(wěn)穩(wěn)定計算算 PAGEREF _Toc225

5、761029 h 21 HYPERLINK l _Toc2257610304.1 滲滲流穩(wěn)定定計算公公式 PAGEREF _Toc225761030 h 211 HYPERLINK l _Toc2257610314.2 閘閘側(cè)滲流流穩(wěn)定計計算 PAGEREF _Toc225761031 h 222 HYPERLINK l _Toc2257610324.3 閘閘基滲流流穩(wěn)定計計算 PAGEREF _Toc225761032 h 244 HYPERLINK l _Toc225761033五、閘室應(yīng)應(yīng)力穩(wěn)定定計算 PAGEREF _Toc225761033 h 228 HYPERLINK l _To

6、c2257610345.1 計計算工況況及荷載載組合 PAGEREF _Toc225761034 h 228 HYPERLINK l _Toc2257610355.2 計計算公式式 PAGEREF _Toc225761035 h 29 HYPERLINK l _Toc2257610365.3 計計算過程程 PAGEREF _Toc225761036 h 31 HYPERLINK l _Toc2257610375.4 計計算成果果及分析析 PAGEREF _Toc225761037 h 33 HYPERLINK l _Toc225761038六、閘室結(jié)結(jié)構(gòu)配筋筋計算 PAGEREF _Toc22

7、5761038 h 334 HYPERLINK l _Toc2257610396.1 基基本資料料 PAGEREF _Toc225761039 h 34 HYPERLINK l _Toc2257610406.2 邊邊孔計算算 PAGEREF _Toc225761040 h 35 HYPERLINK l _Toc2257610416.3 中中孔計算算 PAGEREF _Toc225761041 h 51 HYPERLINK l _Toc2257610426.4 胸胸墻計算算 PAGEREF _Toc225761042 h 51 HYPERLINK l _Toc2257610436.5工作作橋配筋

8、筋及裂縫縫計算 PAGEREF _Toc225761043 h 553 HYPERLINK l _Toc2257610446.6 閘閘門鎖定定座配筋筋及裂縫縫計算 PAGEREF _Toc225761044 h 554 HYPERLINK l _Toc2257610456.7 水水閘交通通橋面板板計算 PAGEREF _Toc225761045 h 557 HYPERLINK l _Toc225761046七、翼墻計計算 PAGEREF _Toc225761046 h 588 HYPERLINK l _Toc2257610477.1 計計算方法法 PAGEREF _Toc225761047 h

9、 58 HYPERLINK l _Toc2257610487.2 計計算工況況 PAGEREF _Toc225761048 h 59 HYPERLINK l _Toc2257610497.3 計計算過程程(具體體計算詳詳見堤防防設(shè)計計計算書案案例) PAGEREF _Toc225761049 h 559 HYPERLINK l _Toc2257610507.4 計計算成果果 PAGEREF _Toc225761050 h 60 HYPERLINK l _Toc2257610517.5 配配筋計算算 PAGEREF _Toc225761051 h 60 HYPERLINK l _Toc22576

10、1052八、其他連連接擋墻墻計算 PAGEREF _Toc225761052 h 661 HYPERLINK l _Toc2257610538.1 埋埋石砼擋擋墻計算算(具體體計算詳詳見堤防防設(shè)計計計算書案案例) PAGEREF _Toc225761053 h 661 HYPERLINK l _Toc2257610548.2 埋埋石砼擋擋墻基礎(chǔ)礎(chǔ)處理 PAGEREF _Toc225761054 h 662 HYPERLINK l _Toc2257610558.3 中中控樓漿漿砌石墻墻計算(具具體計算算詳見堤堤防設(shè)計計計算書書案例) PAGEREF _Toc225761055 h 63 HYPE

11、RLINK l _Toc225761056九、上下游游護(hù)岸穩(wěn)穩(wěn)定計算算 PAGEREF _Toc225761056 h 64 HYPERLINK l _Toc2257610579.1 計計算斷面面的選取取與假定定 PAGEREF _Toc225761057 h 64 HYPERLINK l _Toc2257610589.2 計計算工況況 PAGEREF _Toc225761058 h 64 HYPERLINK l _Toc2257610599.3 計計算參數(shù)數(shù) PAGEREF _Toc225761059 h 64 HYPERLINK l _Toc2257610609.4 計計算理論論和公式式

12、PAGEREF _Toc225761060 h 65 HYPERLINK l _Toc2257610619.5 計計算過程程(具體體計算詳詳見堤防防設(shè)計計計算書案案例) PAGEREF _Toc225761061 h 666 HYPERLINK l _Toc2257610629.6 計計算結(jié)果果 PAGEREF _Toc225761062 h 66 HYPERLINK l _Toc225761063十、施工圍圍堰計算算 PAGEREF _Toc225761063 h 67 HYPERLINK l _Toc22576106410.1導(dǎo)導(dǎo)流級別別及標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn) PAGEREF _Toc225761064

13、 h 67 HYPERLINK l _Toc22576106510.2圍圍堰頂高高程確定定 PAGEREF _Toc225761065 h 67 HYPERLINK l _Toc22576106610.3圍圍堰穩(wěn)定定計算(具具體計算算詳見堤堤防設(shè)計計計算書書案例) PAGEREF _Toc225761066 h 68 HYPERLINK l _Toc225761067十一、基礎(chǔ)礎(chǔ)處理設(shè)設(shè)計計算算 PAGEREF _Toc225761067 h 70 HYPERLINK l _Toc22576106811.1 閘室基基礎(chǔ)處理理設(shè)計計計算 PAGEREF _Toc225761068 h 700 H

14、YPERLINK l _Toc22576106911.2 翼墻基基礎(chǔ)處理理設(shè)計計計算 PAGEREF _Toc225761069 h 744 HYPERLINK l _Toc225761070十二、閘室室和翼墻墻樁基礎(chǔ)礎(chǔ)配筋計計算 PAGEREF _Toc225761070 h 766 HYPERLINK l _Toc22576107112.1 計算方方法 PAGEREF _Toc225761071 h 766 HYPERLINK l _Toc22576107212.2 計算條條件 PAGEREF _Toc225761072 h 766 HYPERLINK l _Toc22576107312.

15、3 第一彈彈性零點點到地面面的距離離t的計算算 PAGEREF _Toc225761073 h 76 HYPERLINK l _Toc22576107412.4 樁的彎彎距計算算 PAGEREF _Toc225761074 h 77 HYPERLINK l _Toc22576107512.5 樁頂水水平位移移計算 PAGEREF _Toc225761075 h 777 HYPERLINK l _Toc22576107612.6 配筋計計算 PAGEREF _Toc225761076 h 777 HYPERLINK l _Toc22576107712.7 灌注樁樁最大裂裂縫寬度度驗算 PAGER

16、EF _Toc225761077 h 779一、基本設(shè)設(shè)計資料料1.1堤防防設(shè)計標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水利利水電工工程等級級劃分及及洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(SL2252-20000)、廣廣東省水水利廳關(guān)關(guān)于中順順大圍達(dá)達(dá)標(biāo)加固固工程可可行性研研究報告告設(shè)計有有關(guān)問題題的審查查意見(粵粵水規(guī)20005147號)確確定中順順大圍達(dá)達(dá)標(biāo)加固固工程以以洪為主主的堤段段及穿堤堤建筑物物現(xiàn)階段段防洪標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,待上游游水庫建建成后達(dá)達(dá)到100年一遇遇,堤防防和穿堤堤建筑物物工程級級別為1級;以以潮為主主的堤段段及穿堤堤建筑物物防洪(潮)標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇遇,堤防防和穿堤堤建筑物物工程級級別為1級。1.2 水水閘設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn)

17、根據(jù)水利利水電工工程等級級劃分及及洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(SL2252-20000)、粵粵水規(guī)200051477號文“關(guān)于中中順大圍圍達(dá)標(biāo)加加固工程程可行性性研究報報告設(shè)計計有關(guān)問問題的審審查意見見”、粵水水規(guī)計2000798號文“關(guān)于中中順大圍圍應(yīng)急項項目拱北北水閘重重建工程程可行性性研究報報告的審審查意見見”以及水水閘設(shè)計計規(guī)范(SL265-2001)確定拱北水閘為等中型工程,主要建筑物級別為1 級,次要建筑物級別為3 級。水閘的設(shè)計計防洪(擋擋潮)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇遇(經(jīng)西西江上游游大藤峽峽和龍灘灘水庫聯(lián)聯(lián)調(diào)后使使中順大大圍達(dá)到到1000年一遇遇防洪標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)),相相應(yīng)潮水水位為3.555m;校核核防洪

18、(擋擋潮)水水位取歷歷史最高高潮水位位3.666m。水閘的排澇澇標(biāo)準(zhǔn)按按10年一遇24小時暴暴雨所產(chǎn)產(chǎn)生徑流流量,城城鎮(zhèn)、魚魚塘1天排干干,農(nóng)田田3天排干干設(shè)計,相相應(yīng)設(shè)計計最大過過閘流量量為2077m3/s。1.3 特特征水位位外江設(shè)計洪洪潮水位位為3.555m(P=2%);外江校核洪洪潮水位位為3.666m(歷史史最高洪洪潮水位位);外江多年平平均高高高潮水位位為2.448m;外江多年平平均低低低潮水位位為-0.63mm;外江多年平平均高潮潮水位為為0.664m;外江多年平平均低潮潮水位為為0.114m;設(shè)計、校核核擋潮時時相應(yīng)內(nèi)內(nèi)河水位位為0.550m;內(nèi)河最高限限制水位位為1.660m

19、;內(nèi)河正常蓄蓄水位為為0.880m;引洪時相應(yīng)應(yīng)內(nèi)河最最低控制制水位為為-0.20mm。1.4 結(jié)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)據(jù)水閘為砼整整體式結(jié)結(jié)構(gòu),共共8孔,每每孔凈寬寬7m,總凈凈寬56mm;每兩兩孔為一一聯(lián),共共四聯(lián)。閘閘頂高程程為5.555m,閘底板板面高程程-2.20mm,閘室順順?biāo)鞣椒较蜷L18m。底板板厚1.00m。閘頂頂設(shè)交通通橋,總總寬8m,設(shè)計計荷載等等級按公公路級。1.5 水水閘功能能水閘功能為為防洪、排排澇、擋擋潮及灌灌溉(承承擔(dān)橫欄欄、沙溪溪、大涌涌等鎮(zhèn)農(nóng)農(nóng)田的引引潮灌溉溉任務(wù))為為一體的的水利工工程。排排澇流量量2077m3/s,最大大引水流流量1744.8 m3/s。1.6 地地基

20、特性性根據(jù)地質(zhì)勘勘察報告告,場地地內(nèi)特殊殊巖土主主要有軟軟土。場場地內(nèi)軟軟土厚度度較大,強(qiáng)強(qiáng)度較低低。場地地內(nèi)軟土土很發(fā)育育,為海海陸交互互相沉積積的淤泥泥(淤泥泥質(zhì)土),呈呈飽和,流流塑-軟塑狀狀,層厚厚10.9019.05mm。該層層軟土具具地基承承載力低低,含水水量高,孔孔隙比大大,透水水性差,強(qiáng)強(qiáng)度低,高高壓縮性性,高靈靈敏度等等不良特特殊性能能。當(dāng)其其受到震震動時,土土層結(jié)構(gòu)構(gòu)易受破破壞,抗抗剪強(qiáng)度度和承載載力隨之之大幅下下降,從從而引起起地面震震餡。根根據(jù)軟軟土地區(qū)區(qū)工程地地質(zhì)勘察察規(guī)范(JGJ83-91)的要求,在地震基本烈度7度區(qū),當(dāng)軟土厚度3m,,承載力標(biāo)準(zhǔn)值70kpa時,建

21、筑設(shè)計時要考慮震餡的影響。場地地下水在強(qiáng)透水土層中對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無腐蝕性,對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。1.7 地地震設(shè)防防烈度根據(jù)地質(zhì)勘勘察報告告,結(jié)合區(qū)區(qū)域地質(zhì)質(zhì)、地震震資料及及已建水水閘運行行情況,擬擬建工程程的抗震震設(shè)防應(yīng)應(yīng)按建建筑抗震震設(shè)計規(guī)規(guī)范GB5500111執(zhí)行,本本場地位位于廣東東省中山山市,根根據(jù)建建筑抗震震設(shè)計規(guī)規(guī)范(GB50011-2001)附錄A.0.17的劃分,抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本地震加速度為0.10g,設(shè)計地震分組為第一組。二、閘頂高高程計算算根據(jù)水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范SL2265-20001第4.22.4條條規(guī)定,水水閘閘頂頂高程不不應(yīng)低

22、于于正常水水位(或或最高擋擋水位)加加波浪計計算高度度與相應(yīng)應(yīng)安全超超高之和和;位于于防洪(擋擋潮)堤堤上的水水閘,其其閘頂高高程不得得低于防防洪(擋擋潮)堤堤堤頂高高程。故故拱北水水閘閘頂頂高程計計算確定定如下:2.1 按按水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范中中的有關(guān)關(guān)規(guī)定計計算閘頂頂高程2.1.11 計算工工況計算分設(shè)計計擋潮和和校核擋擋潮兩種種工況。設(shè)設(shè)計擋潮潮工況下下潮水位位根據(jù)規(guī)規(guī)范采用用五十年年一遇潮潮水位,即h03.55m(珠基,下同),設(shè)計風(fēng)速采用重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速28m/s;校核擋潮工況的潮水位取歷史最高潮位計算,即h03.66m,風(fēng)速采用多年平均年最大風(fēng)速,即V016.0m/s。2.

23、1.22 計算公公式閘頂高程按按水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范(SL226520001)中有有關(guān)規(guī)定定進(jìn)行計計算,相相關(guān)公式式如下:式中: Z閘頂高高程(m);h0計算算潮水位位(m);A安全超超高(m);hm平均均波高(m);v0計算算風(fēng)速(m/s);基本本組合時時,采用用重現(xiàn)期期為50年的年年最大風(fēng)風(fēng)速;特特殊組合合時,采采用多年年平均年年最大風(fēng)風(fēng)速; D 風(fēng)區(qū)區(qū)長度(m);本工工程因閘閘前水域域較狹窄窄,故采采用水閘閘前沿水水面寬度度的5倍;Hm風(fēng)區(qū)區(qū)內(nèi)的平平均水深深(m);根據(jù)實實測地形形圖求得得沿風(fēng)向向平均河河底高程程為-2.68mm;Tm平均均波周期期(s);Lm平均均波長(m);H閘前水水深(

24、m);h1%相相應(yīng)于波波列累積積頻率1%的波高高(m);hz波浪浪中心線線超出計計算水位位的高度度(m)。2.1.33 計算結(jié)結(jié)果根據(jù)上述公公式計算算,結(jié)果果下表。閘閘頂高程程應(yīng)取以以上兩種種工況計計算的大大值,即即5.006m。閘頂高程計計算成果果表項 目設(shè)計擋潮工工況校核擋潮工工況擋潮水位(m)3.553.66計算風(fēng)速(m/s)28.016.0吹程(m)452452平均水深HHm(m)6.236.34設(shè)計波高h(yuǎn)hp(m)0.660.37hz(m)0.150.08安全超高AA(m)0.700.50閘頂高程ZZ(m)5.064.612.2 按按堤防防工程設(shè)設(shè)計規(guī)范范中的的有關(guān)規(guī)規(guī)定計算算堤頂高

25、高程2.2.11 計算工工況設(shè)計工況取取設(shè)計擋擋潮工況況,該工工況相應(yīng)應(yīng)參數(shù)為為:設(shè)計計潮水位位為3.555m(P2%),依依據(jù)廣廣東省海海堤工程程設(shè)計導(dǎo)導(dǎo)則(試行)(DB444/TT1822-20004)條文文說明第第6.11.3條,相相應(yīng)設(shè)計計風(fēng)速采采用重現(xiàn)現(xiàn)期為50年的年年最大風(fēng)風(fēng)速28mm/s;風(fēng)區(qū)區(qū)長度D=4452mm;根據(jù)據(jù)實測地地形圖,求求得風(fēng)區(qū)區(qū)內(nèi)的水水域平均均水深d為6.223m。2.2.22 計算公公式按照堤防防工程設(shè)設(shè)計規(guī)范范,堤堤頂高程程及風(fēng)浪浪要素按按下列公公式計算算確定:式中: Y堤頂超超高(m);R設(shè)計波波浪爬高高(m);e設(shè)計風(fēng)風(fēng)壅增水水高度(m);A安全加加高

26、值(m); 平均波波高(m); 平均波波周期(s);V計算風(fēng)風(fēng)速(m/s);F風(fēng)區(qū)長長度(m);L堤前波波浪的波波長(m);d水域的的平均水水深(m);g重力加加速度,采用9.881(m/ss2);K綜合摩摩阻系數(shù)數(shù),取K=33.610-6;風(fēng)向與與垂直于于堤軸線線的法線線的夾角角(度);RP累計計頻率為為p的波浪浪爬高;K斜坡坡的糙率率及滲透透性系數(shù)數(shù),本處處為砌石石護(hù)面取取為0.778;KV經(jīng)驗驗系數(shù);m斜坡坡坡率,m=cctg,為斜坡坡角(度度)。2.2.33 計算結(jié)結(jié)果根據(jù)上述公公式計算算,結(jié)果果見下表表。堤頂高程計計算成果果表項 目設(shè)計擋潮工工況備注擋潮水位(m)3.55計算風(fēng)速(m

27、/s)28.0吹程(m)452水域平均水水深d(m)6.23設(shè)計波浪爬爬高R(m)0.91設(shè)計風(fēng)壅增增水高度度e(mm)0.01安全超高AA(m)1.00計算堤頂高高程Z(m)5.47又根據(jù)堤堤防工程程設(shè)計規(guī)規(guī)范(GBB502286-98)第6.33.1條,1.2級堤防防的堤頂頂超高值值不應(yīng)小小于2.00m,故本次次設(shè)計堤堤頂高程程為5.555m。2.3 閘閘頂高程程計算結(jié)結(jié)果綜上,根據(jù)據(jù)計算的的閘頂高高程為5.006m,根據(jù)據(jù)中順大大圍設(shè)防防標(biāo)準(zhǔn)堤堤頂高程程為5.555m,為使使水閘閘閘頂高程程與堤頂頂高程相相同,故故本次設(shè)設(shè)計閘頂頂高程取取5.555m。2.4啟閉閉機(jī)房樓樓面高程程復(fù)核計計

28、算閘頂高程為為5.555m,閘門門高度為為4.11m,吊耳耳及起吊吊動滑輪輪高度為為0.55m,檢修修時閘門門底提出出閘槽頂頂0.55m。動滑輪頂高高程5.555+44.1+0.55+0.510.65mm,啟閉閉機(jī)房樓樓面高程程為11.55mm,富余余為0.99m,滿足足啟閉要要求。三、水閘水水力計算算水閘水力計計算的目目的是為為了確定定水閘閘閘孔凈寬寬、驗算算水閘消消能防沖沖設(shè)施和和抗?jié)B穩(wěn)穩(wěn)定性是是否滿足足要求。3.1 水水閘過流流能力復(fù)復(fù)核計算算a.計算公公式水閘的過流流能力計計算對于于平底閘閘,當(dāng)堰堰流處于于高淹沒沒度時(hs/H00.9),根根據(jù)水水閘設(shè)計計規(guī)范SL2265-20001

29、附錄A.00.2規(guī)定的的水力計計算公式式:式中:B00 閘孔總總凈寬(m); Q過閘流流量(m3/s);H0計入入行進(jìn)流流速水頭頭的堰上上水深(m);hs由堰堰頂算起起的下游游水深(m);g重力加加速度,采采用9.881(m/ss2);0淹沒沒堰流的的綜合流流量系數(shù)數(shù)。綜上,根據(jù)據(jù)主要參參數(shù):單單孔凈寬寬bo7m,孔數(shù)N8,總凈凈寬Bo56m,底板板面高程程-2.20mm,中墩墩厚dz1.220m,分縫縫墩厚dz2.000m,邊墩墩參數(shù)bb1.000m。根據(jù)據(jù)中水2000514號文件件,確定定中順大大圍圍內(nèi)內(nèi)最高控控制水位位為1.660m,故排澇澇過流能能力從閘閘內(nèi)水位位為1.660m開始復(fù)復(fù)

30、核排澇澇最不利利,根據(jù)據(jù)水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范(SL2265-20001)第5.00.5條“一般情情況下,平平原區(qū)水水閘的過過閘水位位差可采采用0.10.33m”,采用用理正正水力計計算(5.0版)水水閘水力力計算軟軟件計算算得水閘閘在各種種工況下下的過流流能力,列列于下表表。水閘排澇過過流能力力成果表表單位: m3/s流 量(m3/ss)閘內(nèi)水位(m)1.601.501.401.301.201.101.000.900.80閘外水位(m)1.50284.881.40385.33277.001.30451.77374.33269.111.20438.33363.33261.331.10424.9935

31、2.33253.551.00411.44341.22245.770.90398.00330.22237.880.80384.66319.22230.000.70371.22308.22222.220.60357.88297.220.50344.55排澇工況閘閘門開度度控制表表(最大流流量2077m3/s) 單位:m 內(nèi)河水水位外江水位1.601.301.000.801.601.301.002.26-0.701.372.270.400.951.310.140.710.931.40注:1、表表中數(shù)值值為閘門門運行時時開度的的最大控控制值,運運行操作作時不得得超過該該開度值值。 2、表中“0”表示該

32、該水位組組合時反反向排水水,“”表示允允許閘門門全開,“-”表示不允允許出現(xiàn)現(xiàn)狀態(tài)。本水閘設(shè)計計要求最最大排水水流量為為2077m3/s。從上上表中可可以看出出排水泄泄洪在過過閘水頭頭差為0.110m、0.220m、0.330m時的最最小過閘閘流量分分別為2222.2mm3/s、2977.2mm3/s、3444.5mm3/s,相應(yīng)應(yīng)的閘內(nèi)內(nèi)水位為為0.880m,此時時已到內(nèi)內(nèi)河正常常蓄水位位,故滿滿足設(shè)計計最大排排水流量量2077m3/s的要求求。在閘內(nèi)外相相同水頭頭差的情情況下,內(nèi)內(nèi)河水位位越低,引引水流量量越小,故故可按閘閘內(nèi)水位位到達(dá)內(nèi)內(nèi)河最低低控制水水位-0.20mm開始復(fù)復(fù)核進(jìn)洪洪最

33、不利利,根據(jù)據(jù)水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范(SL2265-20001)第5.00.5條“一般情情況下,平平原區(qū)水水閘的過過閘水位位差可采采用0.10.33m”,計算算得水閘閘在各種種水位組組合下的的引水過過流能力力列于下下表。水閘引水過過流能力力成果表表流量(m33/s)閘外水位(m)-0.100-0.0660.000.10閘內(nèi)水位(m)-0.200151.99177.77209.44285.55引水工況閘閘門開度度控制表表(最大大流量1744.8mm3/s) 單位:m內(nèi)河水位外江水位0.800.500.20-0.100-0.2002.480.600.530.460.360.362.180.680.580

34、.510.370.371.880.890.670.560.450.381.581.240.890.640.530.411.281.200.840.620.540.981.190.750.670.6801.220.990.38000.08000-0.2000000注:1、表表中數(shù)值值為閘門門運行時時開度的的最大控控制值,運運行操作作時不得得超過該該開度值值。 22、表中“0”表示該該水位組組合時閘閘門關(guān)閉閉;“”表示內(nèi)內(nèi)外水位位持平,允允許閘門門全開。本水閘設(shè)計計要求最最大引水水流量為為1744.8mm3/s。從上上表中可可以看出出引水在在過閘水水頭差為為0.110m、0.114m、0.220m

35、、0.330m時的過過閘流量量分別為為1511.9mm3/s、1777.7 m3/s、2099.4mm3/s、2855.5mm3/s,相應(yīng)應(yīng)閘內(nèi)水水位為內(nèi)內(nèi)河最低低控制水水位-0.20mm,在此此水位工工況下當(dāng)當(dāng)水頭差差為0.114m時已滿滿足要求求。3.2 消消能防沖沖計算3.2.11 計算工工況拱北水閘為為雙向引引、排水水,故計計算時分分別按排排洪和引引水進(jìn)行行消能防防沖計算算。初擬擬采用底底流式消消能,消消能工采采用下挖挖式消力力池。排澇時,經(jīng)經(jīng)分析最最不利工工況為圍圍內(nèi)內(nèi)澇澇,內(nèi)河河水位到到達(dá)圍內(nèi)內(nèi)最高控控制水位位1.660m,水閘閘必須開開閘泄水水,遇閘閘外江多多年平均均低潮水水位為

36、0.114m,相應(yīng)應(yīng)最大排排洪流量量為2077m3/s。引水時,經(jīng)經(jīng)分析最最不利工工況為內(nèi)內(nèi)河到達(dá)達(dá)最低控控制水位位-0.20mm,遇外外江多年年平均高高高潮水水位為2.448m,相應(yīng)應(yīng)最大引引水流量量取1744.8mm3/s。消消能防沖沖計算工工況見下下表:消能防沖計計算工況況表計 算 工工 況閘內(nèi)水位(m)閘外水位(m)最大流量(m3/s)排洪工況1.600.14207引水工況-0.2002.48174.883.2.22 計算公公式過流流量、消消力池深深度、消消力池長長度、消消力池底底板厚度度、海漫漫長度、河河床沖刷刷深度計計算采用用水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范附附錄B中的相相關(guān)公式式,計算算公式如如

37、下: 消力池池深度計計算消力池深度度按下列列公式進(jìn)進(jìn)行計算算:式中: dd消力池池深度(m);0水躍躍淹沒系系數(shù),采采用1.005;水流動動能校正正系數(shù),采采用1.005;q 過閘閘單寬流流量(m2/s);b1 消消力池首首端寬度度(m);b2 消消力池末末端寬度度(m);T0 由由消力池池底板頂頂面算起起的總勢勢能(m);Z 出出池落差差(m);hs出出池河床床水深(m)。 消力池池長度計計算消力池長度度按下列列公式進(jìn)進(jìn)行計算算:式中:Lssj消力池池長度(m);Ls消力力池斜坡坡段水平平投影長長度(m);水躍長長度校正正系數(shù),采采用0.8;Lj 水水躍長度度(m)。 消力池池底板厚厚度計算

38、算消力池底板板厚度根根據(jù)抗沖沖和抗浮浮要求,按按下列公公式進(jìn)行行計算,并并取其大大值??箾_ 抗浮 式中: tt 消力池池底板始始端厚度度(m)(取取消力池池底板為為等厚);H閘閘孔泄水水時的上上、下游游水位差差(m);q 過閘閘單寬流流量(m2/s);k1消力力池底板板計算系系數(shù),采采用0.115;k2消力力池底板板安全系系數(shù),采采用1.220;U作用在在消力池池底板底底面的揚(yáng)揚(yáng)壓力(kPPa);W作用在在消力池池底板頂頂面的水水重(kPPa);Pm作用用在消力力池底板板上的脈脈動壓力力(kPPa),其值值可取躍躍前收縮縮斷面流流速水頭頭值的5% ;通常常計算消消力池底底板前半半部的脈脈動壓力

39、力時取“”,計算算消力池池底板后后半部的的脈動壓壓力時取取“-”;b-消力力池底板板的飽和和重度(kN/m3)。 海漫長長度計算算當(dāng),且消能能擴(kuò)散良良好時,海海漫長度度按下列列公式進(jìn)進(jìn)行計算算:式中: LLp 海漫長長度(m);qs 消消力池末末端單寬寬流量(m2/s);Ks 海海漫長度度計算系系數(shù),取取12。 河床沖沖刷深度度計算海漫末端的的河床沖沖刷深度度按下列列公式進(jìn)進(jìn)行計算算:式中: ddm 海漫末末端河床床沖刷深深度(m);qm 海海漫末端端單寬流流量(m2/s);v0 河床土土質(zhì)允許許不沖流流速,取取0.660(m/s);hm 海海漫末端端河床水水深(m)。根據(jù)上述公公式分別別進(jìn)行

40、排排洪和引引水消能能計算,消消能防沖沖計算結(jié)結(jié)果見下下表消能防沖計計算成果果表計算工況排洪工況(計算)排洪工況(設(shè)計)引水工況(計算)引水工況(設(shè)計)閘內(nèi)水位(m)1.60-0.200閘外水位(m)0.142.48過閘流量(m3/s)207174.88消力池深(m)0.500.290.50消力池長度度Lj(m)12.00014.19915.000消力池底板板厚(m)0.600.480.60海漫長(mm)40.00026.20040.000沖坑深度(m)2.473.2.33 防沖槽槽斷面面面積計算算防沖槽斷面面面積按按下游河河床沖至至最深時時,拋石石坍塌在在沖刷坑坑上游坡坡面所需需要的面面積At

41、L確確定,即即:式中:dmm海漫末末端河床床沖刷深深度(m);t沖坑上上游護(hù)面面厚度,即即拋石自自然形成成的護(hù)面面厚度,取0.5m; m塌落的的堆石形形成的邊邊坡系數(shù)數(shù),取m3。經(jīng)計算,外外河側(cè)不不需要設(shè)設(shè)消能工工;內(nèi)河河側(cè)拋石石防沖槽槽所需斷斷面面積積為3.991m22?,F(xiàn)設(shè)設(shè)計內(nèi)、外外河側(cè)防防沖槽斷斷面面積積均為6.110m22,因此此內(nèi)、外外河側(cè)均均滿足要要求。4)綜上所所述,初初擬消能能工尺寸寸滿足要要求。5)附計算算方法及及過程如如下計算方法采采用理理正水力力計算(5.0版)水閘水力計算及消能工水力計算軟件:*計算項目:消能工工水力計計算排洪洪工況* 消力池池斷面簡簡圖 計算條條件

42、基本參數(shù)數(shù)消能工類型型:下挖式式消力池池計算目標(biāo):設(shè)計尺尺寸上游底部高高程:-2.2200(m)下游底部高高程:-2.2200(m)消力池首端端寬度:66.8000(m)消力池末端端寬度:70.8000(m)水流的動能能校正系系數(shù):11.0550泄水建筑物物下游收收縮斷面面處流速速系數(shù):0.9950消力池出流流流速系系數(shù):00.9550水躍淹沒系系數(shù):11.0550是否計算消消力池前前段長度度:計算消力池前端端型式:斜坡式式寬頂堰的流流速系數(shù)數(shù):0.9500寬頂堰的流流量系數(shù)數(shù):0.9500寬頂堰的堰堰頂高程程:-22.2000(mm)自由水躍躍躍長計算算系數(shù):6.9900水躍長度校校正系數(shù)數(shù)

43、:0.8000是否計算消消力池底底板的厚厚度:計算消力池底板板計算系系數(shù)K11:0.1500消力池底板板安全系系數(shù)K22:1.2000消力池底板板的飽和和重度:25.0000(kNN/m3)脈動壓強(qiáng)系系數(shù):00.0550海漫長度計計算系數(shù)數(shù)Ks:12.0000河床土質(zhì)允允許不沖沖流速:0.6600(m/ss)水位流量的的組數(shù):1序號單寬流流量上游游水位下下游水位位揚(yáng)壓力力 (m33/s*m) (mm) (m) (kPPa) 1 3.7700 1.6000 00.1440 32.8500 計算過過程 1、判斷是是否需要要建消能能工。流速水頭公公式:*V22/(22*g),V=qq/T其中:q單單

44、寬流量量(m22/s),T上游水水頭(m),水流動動能校正正系數(shù)。計算收縮斷斷面水深深公式: hc3-TT0*hhc22+*q2/(2*gg*2)=0其中:hcc收縮斷斷面水深深(m),T0消力力池底部部以上的的總水頭頭(m),流速系系數(shù)。計算躍后水水深公式式(矩形斷斷面擴(kuò)散散渠槽自自由水躍躍): hc=hcc/2*(sqqrt(1+(8*q2)/(g*hc3)-1)*(bb1/bb2)0.225其中:hcc躍后后水深(m),b1消力力池首端端寬度(m),b2消力力池末端端寬度(m)。判斷水躍型型式的條條件: hcht,遠(yuǎn)遠(yuǎn)離式水水躍 hc= hht,臨臨界水躍躍 hcht,淹淹沒式水水躍其中

45、:htt下游水水深(m)。若發(fā)生遠(yuǎn)離離式水躍躍,則需需要修建建消能工工,否則則不需要要。序號單寬流流量流速速水頭上上游總水水頭收縮縮斷面水水深躍后后水深下下游水深深水躍型型式 (mm3/s*mm) (mm) (m) (m) (m) (m)1 3.7000 00.0551 3.8851 0.4492 22.1777 2.3340 淹沒水水躍沒有遠(yuǎn)離水水躍產(chǎn)生生,所以以下游不不需要修修建消能能工。*計算項目:消能工工水力計計算引水水工況* 消力池池斷面簡簡圖 計算條條件 基本參數(shù)數(shù)消能工類型型:下挖式式消力池池計算目標(biāo):設(shè)計尺尺寸上游底部高高程:-2.2200(m)下游底部高高程:-2.2200(

46、m)消力池首端端寬度:66.8000(m)消力池末端端寬度:71.8000(m)水流的動能能校正系系數(shù):11.0550泄水建筑物物下游收收縮斷面面處流速速系數(shù):0.9950消力池出流流流速系系數(shù):00.9550水躍淹沒系系數(shù):11.0550是否計算消消力池前前段長度度:計算消力池前端端型式:斜坡式式寬頂堰的流流速系數(shù)數(shù):0.9500寬頂堰的流流量系數(shù)數(shù):0.9500寬頂堰的堰堰頂高程程:-22.2000(mm)自由水躍躍躍長計算算系數(shù):6.9900水躍長度校校正系數(shù)數(shù):0.8000是否計算消消力池底底板的厚厚度:計算消力池底板板計算系系數(shù)K11:0.1500消力池底板板安全系系數(shù)K22:1.2

47、000消力池底板板的飽和和重度:25.0000(kNN/m3)脈動壓強(qiáng)系系數(shù):00.0550海漫長度計計算系數(shù)數(shù)Ks:12.0000河床土質(zhì)允允許不沖沖流速:0.6600(m/ss)水位流量的的組數(shù):1序號單寬流流量上游游水位下下游水位位揚(yáng)壓力力 (m33/s*m) (mm) (m) (kPPa) 1 3.1130 2.4800 -0.2200 43.1000 計算過過程 1、判斷是是否需要要建消能能工。流速水頭公公式: *V2/(2*gg),V=qq/T其中:q單單寬流量量(m22/s),T上游水水頭(m),水流動動能校正正系數(shù)。計算收縮斷斷面水深深公式: hc3-TT0*hhc22+*q2

48、/(2*gg*2)=0其中:hcc收縮斷斷面水深深(m),T0消力力池底部部以上的的總水頭頭(m),流速系系數(shù)。計算躍后水水深公式式(矩形斷斷面擴(kuò)散散渠槽自自由水躍躍): hc=hcc/2*(sqqrt(1+(8*q2)/(g*hc3)-1)*(bb1/bb2)0.225其中:hcc躍后后水深(m),b1消力力池首端端寬度(m),b2消力力池末端端寬度(m)。判斷水躍型型式的條條件: hcht,遠(yuǎn)遠(yuǎn)離式水水躍 hc= hht,臨臨界水躍躍 hcht,淹淹沒式水水躍其中:htt下游水水深(m)。若發(fā)生遠(yuǎn)離離式水躍躍,則需需要修建建消能工工,否則則不需要要。序號單寬流流量流速速水頭上上游總水水頭收

49、縮縮斷面水水深躍后后水深下下游水深深水躍型型式 (mm3/s*mm) (mm) (m) (m) (m) (m) 1 3.1130 0.0244 44.7004 00.3666 2.1799 22.0000 遠(yuǎn)遠(yuǎn)離水躍躍2、計算消消力池池池深。計算消力池池出口水水面落差差Z公式: Z=(*(qq2)/(2*gg*(2)*(hht22)-(*(qq2)/(2*gg*(022)*(hc2)計算消力池池深度dd公式: d=0*hhc-ht-Z其中:00水躍淹淹沒系數(shù)數(shù)(又稱為為安全系系數(shù))。序號單寬流流量總水水頭收縮縮斷面水水深躍后后水深出出口斷面面落差消消力池池池深 (m3/ss*m) (mm) (

50、m) (m) (m) (m) 1 33.1330 44.9990 0.3544 2.2223 0.0049 0.2286消力池深度度為:00.2886(mm)。3、計算池池長。自由水躍躍躍長Ljj計算公公式: Lj=6.99*(hhc-hc)系數(shù)6.99可以根根據(jù)需要要更改。計算消能工工前段長長度Lss公式:Ls=2*sqqrt(H00-0.5*GG)*(P+00.5*G)其中:G=2*(1-ssqrtt(1-m)*H00流速系數(shù)數(shù),H00堰頂以以上水頭頭(m),P從池底底算起的的堰高(m),m過堰流流量系數(shù)數(shù)。消力池池長長計算公公式: L=LLs+*Ljj其中:水水躍長度度校正系系數(shù)。序號自

51、由水水躍躍長長水躍前前消能工工長度消消能工總總長度 (m) (mm) (m) 1 122.8997 3.8677 14.1855計算得消能能工長度度為:114.1185(m)。4、計算消消力池底底板厚度度。采用池深為為0.2286mm,池長長為144.1885m計計算底板板厚度。滿足抗沖要要求的底底板厚度度t: t=kk1*ssqrtt(q*sqrrt(H)其中:k11底板計計算系數(shù)數(shù),H上下游游水位差差(m)。滿足抗浮要要求的底底板厚度度t: t=kk2*(U-WWPm)/b其中:k22 底板板安全系系數(shù); UU 作作用在底底板面的的揚(yáng)壓力力(kPaa); WW 作作用在底底板上的的水重(k

52、Paa); PPm 作作用在底底板上的的脈動壓壓力(kPaa),計計算底板板前半部部時取+號號,計算算底板后后半部時時取-號; b底板的的飽和重重度(kN/m33)。序號揚(yáng)壓力力水重脈脈動壓力力抗沖厚厚度首端端抗浮厚厚度(kPa) (kPPa) (kPPa) (m) (m)1 43.1000 25.0000 2.0010 0.3400 0.9655經(jīng)計算得所所需消力力池底板板首端最最大厚度度為:00.9665(mm)、末末端厚度度一般取取首端厚厚度的一一半為:0.4483(m)。注意:根據(jù)據(jù)規(guī)范,消消力池底底板厚度度不宜小小于0.5m的的構(gòu)造厚厚度。5、海漫計計算。計算海漫長長度和海海漫末端端

53、的河床床沖刷深深度。海漫長度LL計算公公式: L=KKs*ssqrtt(qss*sqqrt(H)其中:Kss海漫長長度計算算系數(shù),qs消力池末端單寬流量(m2/s),H上下游水位差(m)。公式的適用用條件是是:sqqrt(qs*sqrrt(H)=199。海漫末端的的河床沖沖刷深度度dm計算算公式: dm=1.11*qmm/v00-htt其中:qmm海漫末末端單寬寬流量(m22/s),v0河床床土質(zhì)允允許不沖沖流速(m/ss)。序號上下游游水位差差海漫長長度海漫漫末端河河床沖刷刷深度 (m) (m) (m) 1 22.6880 266.2001 2.4700計算得海漫漫長度為為:266.2001

54、(mm)。海海漫末端端河床形形成的最最大沖刷刷深度為為:2.4470(m)。四、滲流穩(wěn)穩(wěn)定計算算4.1滲流流穩(wěn)定計計算公式式水閘抗?jié)B穩(wěn)穩(wěn)定包括括閘側(cè)和和閘基滲滲流穩(wěn)定定。水閘閘側(cè)和和閘基的的抗?jié)B穩(wěn)穩(wěn)定計算算采用規(guī)規(guī)范推薦薦的改進(jìn)進(jìn)阻力系系數(shù)法計計算,計計算公式式如下:地基有效效深度:當(dāng)L0/S05時,Te=0.55L0式中:Tee地基的的有效長長度(m);L0地下下輪廓的的水平投投影長度度(m);S0地下下輪廓的的垂直投投影長度度(m);進(jìn)、出口口段:式中:00進(jìn)出口口段的阻阻力系數(shù)數(shù);S齒墻的的入土深深度(m);T地基的的透水層層深度(m);內(nèi)部垂直直段:式中:yy內(nèi)部垂垂直段的的阻力系系數(shù)

55、;水平段:式中:xx水平段段的阻力力系數(shù);Lx水平平段長度度(m);S1、S22進(jìn)出口口段板樁樁或齒墻墻的入土土深度(m);各分段水水頭損失失值:式中:hii各分段段水頭損損失值(m);i各分分段的阻阻力系數(shù)數(shù);n總分段段數(shù)。進(jìn)、出口口段修正正后的水水頭損失失值公式式式中:h00進(jìn)、出出口段修修正后的的水頭損損失值(m);h0進(jìn)出出口段水水頭損失失值(m);阻力力修正系系數(shù),當(dāng)當(dāng)計算的的1.0時,采采用1.0;S底板板埋深與與板樁入入土深度度之和(m);T板樁樁另一側(cè)側(cè)地基透透水層深深度(m);h修正正后水頭頭損失的的減小值值(m)。 進(jìn)、出出口齒墻墻不規(guī)則則部位水水頭損失失修正公公式當(dāng)hxK

56、CC,對于1級建筑筑物,抗抗滑穩(wěn)定定安全系系數(shù)允許許值Kcc如下: 基本組合: KCC=11.355特殊組合: KKC=1.220特殊組合: KKC=1.1105.2.22 閘室基基底應(yīng)力力計算根據(jù)水閘閘設(shè)計規(guī)規(guī)范(SL226520001),計計算公式式如下: 式中: 閘室基基底應(yīng)力力的最大大值或最最小值(MPa);G作用用在閘室室上的全全部豎向向荷載(kN);M作用用在閘室室上的全全部豎向向和水平平向荷載載對于基基礎(chǔ)底面面垂直水水流方向向的形心心軸的力力矩(kN.m); AA閘室基基礎(chǔ)底面面的面積積(m2); WW閘室基基礎(chǔ)底面面對于該該底面垂垂直水流流方向的的形心軸軸的截面面矩(m3)。平

57、均基底應(yīng)應(yīng)力:基底應(yīng)力不不均勻系系數(shù):Pmaxx/Pmmin對于本工程程地質(zhì)情情況,在在各種荷荷載組合合工況下下,基底底應(yīng)力穩(wěn)穩(wěn)定計算算應(yīng)滿足足下列要要求: 在各種計算算情況下下: P允; PPmaxx1.2P允基本組合:1.500特殊組合: 2.000其中地震慣慣性力代代表值根根據(jù)水水工建筑筑物抗震震設(shè)計規(guī)規(guī)范SL-97規(guī)定,采采用進(jìn)行行擬靜力力法計算算。根據(jù)水工工建筑物物抗震設(shè)設(shè)計規(guī)范范(SL-2033-977)第4.11.1條:一般情情況, 水工建建筑物可可只考慮慮水平向向地震作作用;第第4.22.1條:一一般情況況下,水水工建筑筑物抗震震計算應(yīng)應(yīng)考慮的的地震作作用力:建筑物物自重和和其

58、上的的荷重所所產(chǎn)生的的地震慣慣性力、地地震動土土壓力、水水平向地地震動水水壓力。(1)沿建建筑物高高度作用用于各質(zhì)質(zhì)點的水水平向地地震慣性性力代表表值:F=ahGEiai/g ;式中:ahh與設(shè)計計烈度相相對應(yīng)的的水平向向設(shè)計地地震加速速度代表表值,取取0.11 g;地震作作用效應(yīng)應(yīng)折減系系數(shù),取0.225; GEii集中在在質(zhì)點i的重力力作用代代表值; ai質(zhì)點i的動態(tài)態(tài)分布系系數(shù); g重力加加速度。(2)動水水壓力作作用在水水面以下下0.554 HH0 處,其代表表值F0按下式式計算: F0 =00.655 ahhpw H02 式中:pww水體質(zhì)質(zhì)量密度度標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)質(zhì);H0水深深。(3)作用用

59、于水閘閘上的地地震動水水壓力:F3=0.65 ahpw H02 5.3 計計算過程程計算采用EExceel電子子表格進(jìn)進(jìn)行計算算(本算算例只附附設(shè)計擋擋潮期計計算表):5.4 計計算成果果及分析析閘室穩(wěn)定計計算成果果見下表表。閘室穩(wěn)定計計算成果果表項目計算工況基底應(yīng)力及及不均勻勻系數(shù)抗滑穩(wěn)定安安全系數(shù)數(shù)不均勻系數(shù)數(shù)允許值值抗滑穩(wěn)定安安全系數(shù)數(shù)允許值值Pmax(kPa)Pmin(kPa)(kPa)KcKC基本組合完建期72.67763.52268.1001.141.501.35設(shè)計擋潮期期61.82255.86658.8441.111.64內(nèi)河蓄水期期68.52261.49965.0001.11

60、3.07特殊組合校核擋潮期期63.90053.72258.8111.191.712.01.20檢修期35.79926.78831.2991.341.80特殊組合正常擋潮7度地震60.84458.85559.8441.031.972.01.10內(nèi)河蓄水7度地震69.06658.26663.6661.196.42由計算可知知,閘室室抗滑穩(wěn)穩(wěn)定安全全系數(shù)kkc滿足規(guī)規(guī)范要求求,而基基底應(yīng)力力不均勻勻系數(shù)也滿足足規(guī)范要要求,基基底平均均應(yīng)力最最大值68.10kkpa 555kpaa淤泥土土層地基基承載力力特征值值(f=555kpaa),基底底應(yīng)力最最大值72.67kkpa(1.255566kkpa),

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