大瀝水閘課程設計計算書

大瀝水閘課程設計計算書 2 2 2 2 7 8 9 9 10 20 27 35xx水閘位于xx市某區(qū)xx村，處于珠江航道北邊，水流自北向南匯入本工程是主要承擔排澇任務，并結(jié)合擋潮等綜合效益的工程。建設本工程是十分必要的。本次設計的主要任務是對該樞紐中的水閘進行全面的季節(jié)性風向，冬季偏北風，夏冬季多偏東南風，最大xx水閘所處的珠江干流屬感潮河段，受潮汐的影響明顯，漲潮歷時短，落潮歷時長，東江北干流洪潮水面線成果，200年一遇設計洪潮水位為2.58m。xx水閘斷面20年一xx水閘工程閘址，共布置5個鉆孔。場地屬珠江三角洲平原地貌，單元鉆孔高程為-1.49-3.39m。本場地巖性上部為素填土，其下伏地層有第本場地從ZK3和河涌取水樣2組。根據(jù)水質(zhì)簡易分析試驗成果，HCO3-含Mg2+含量2.31～5.10mg/l，SO42-含量43.67～44.81mg/l詳見附表按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》所附環(huán)境水對混凝土腐蝕的評價標準，本褐黃色，主要由中細砂和少量碎石塊組成。碎石塊約占15～30%，大第四系沖積層（層號2）ZK1號孔；最厚處為4.75米，見于ZK3號孔，平均厚度為3.58米。層頂灰白色，飽和，稍密。含少量粘粒。分布在ZK1，ZK4，ZK5孔可見，灰白色，飽和，中密。含少量粘粒。分布在ZK1，ZK3，ZK5孔可見，褐紅色，風化較強烈，巖芯呈半巖半土狀，巖芯用手可掰斷。夾少量中風化巖塊。全場地分布，最薄處為8.50米，見于ZK1號孔；最厚處為褐紅色，風化較弱，巖芯呈短柱狀、塊狀。巖質(zhì)較硬，錘擊無回彈。層號巖性樣本數(shù)最大值最小值平均值標準差變異系數(shù)標準值2-1淤泥4111///2-2淤泥質(zhì)土1//2///2-3粉質(zhì)粘土868.40.217.22-43///2-5粗砂1//24.0///2-6礫砂5282024.4///3-1強風化巖9985679.80.2069.83層號巖土名稱滲透系數(shù)(cm/s)2-1淤泥3.04×10-68.62×10-72-2淤泥質(zhì)土9.26×10-79.26×10-72-3粉質(zhì)粘土3.27×10-66.62×10-67.42×10-75.24×10-63.26×10-62.06×10-52-41.04×10-21.04×10-22-5粗砂2.17×10-22.17×10-22-6礫砂5.82×10-27.06×10-28.29×10-2層號土名狀態(tài)指標類別顆粒組成（mm）天然重度擦角>22~0.50.5~0.250.25~0.0750.075~0.05)kN/m32-4稍密11111393331最大值最小值平均值30.441.22-5粗砂11111403435最大值最小值平均值40.226.32-6礫砂數(shù)22222413536大值30.941.0小值28.734.7注：休止角、天然重度、內(nèi)摩擦角參考《xx地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》（GJB02-98）平均值29.837.9場地地貌單元單一，據(jù)現(xiàn)場5個鉆孔揭露，在堪察深度范圍內(nèi)，巖石除見一些節(jié)理，裂隙外，尚未發(fā)現(xiàn)巖層遭受強烈擠壓，扭曲和斷裂等不良地質(zhì)構(gòu)造因素。另據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖，無區(qū)域性斷裂從場地及其本場地地震基本烈度屬7度區(qū)，設計基本加速度值為0.10g,場地土由軟弱土，中軟土，中硬土及基巖組成，綜合評價為中硬場地土類筑物的摩擦型樁的樁端持力層；中風化巖石強度較高，埋深不大，可①閘下潮位：采用200年一遇設計高潮位：2.58m（珠基，下同鋼筋混凝土：γ=25kN/m3混凝土：γ=24kN/m3漿砌石：γ=20kN/m3設計計算書是工程設計的重要工作內(nèi)容，計算書應注明章節(jié)，并要求層次分明，書寫清楚。一律打印，計算附圖、曲線可用鉛筆按比例繪制附入相應的計算部分或用計算機繪圖。計算部分可以用軟件計對常用公式可直接列出，對規(guī)范或參考文獻中的公式要著明來源（作者、書名、出版社、年月）計算過程盡量做到表格化，既便于計主要計算成果匯成總表后放置在前面，首頁應有目錄，要求計算設計說明書是畢業(yè)設計的主要成果，要表達設計得的設計思想、方法和分析能力。設計說明書是設計主要成果的說明，而不是對計算過程的描述。對所采用的設計參數(shù)應說明其根據(jù)、對比方案要做綜合分析，經(jīng)過充分論證，作出明確的結(jié)論，并附有圖紙。在說明書中，需要指明設計的某些理論根據(jù)及參考文獻，但對理論本身可不加以說設計說明書要求章節(jié)分明，簡明扼要，文理通順，字跡工整。書中既有計算數(shù)據(jù)，又有分析論證和明確的結(jié)論，必要時應使用插圖與工程設計圖是工程師的語言，是設計成果的主要表達方式，應嚴格按照“水利水電工程制圖”繪制，要求制圖正確，布局合理，主次分明，比例適當，線條清晰，尺寸齊全，必圖紙為白繪圖紙，用計算機出圖，可先繪出草圖，經(jīng)指導教師審查后，再繪制成正式設計圖。采用2號圖幅，按規(guī)范圖紙形式出圖。閘址選擇一般根據(jù)工程所擔負的任務，確定一個建閘的范圍，然后在范圍內(nèi)選擇幾個可能的位置。通過經(jīng)濟技術(shù)比較選出一個較為優(yōu)本工程中A到D這一河段河流順直,主河槽寬度都較接近,河底高程也相差不大,考慮到要在水閘上設交通橋,兩岸已建建筑物的布置,在C處閘樞紐建筑物有排澇擋潮閘、橫堤,考慮到工程任務和現(xiàn)實需要，整個樞紐布置較為簡單。排澇擋潮閘主要由上游連接段、閘室段和下游連接段三部分組成.上游連接段處于水流行近區(qū),主要作用是引導水流從河道平穩(wěn)地進從閘室出來的水流具有相當?shù)哪芰?下游連接段的主要作用是消除下泄水流的動能,順利與下游河床水流連接,避免發(fā)生不利沖刷現(xiàn)象.下游連接段包括護底坦、海漫、防沖槽和下游翼墻,下游翼墻也是采用八字形.xx水閘的主要作用是擋潮和排澇，且它是建在珠江三角洲平原地區(qū)的軟土地基上的，因此根據(jù)其運用情況、水流流態(tài)、地形和地質(zhì)等務。雖然寬頂堰自由泄流時的流量系數(shù)較小，但具有泄流能力穩(wěn)定、地基應力分布均勻、結(jié)構(gòu)簡單和施工方便等優(yōu)點；而且寬頂堰具有泄閘室底板的作用是承受上部荷載,防止水流沖刷,延長閘下滲徑.根慮水閘的主要作用是排澇和擋潮，要求在可能的條件下將底板高程盡體式平底板，它的優(yōu)點是洪水泄水穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，施工方便,且有123設計高潮位為2.58m，水閘級別取為二級,安全超高下限值由《水）＝=0.13mh擋2）排澇時，閘頂高程不應低于設計洪水位與相應安全超設計水位為2.30m，安全超高下限值由《水閘設計規(guī)范》查得為底板厚度必須滿足強度、剛度、抗?jié)B及抗沖的要求，可取1/5~板上下游兩端設有淺齒墻，深度為0.5～1.5m，以增加閘室的穩(wěn)定性和延長防滲長度。底板混凝土應滿足強度、抗?jié)B及防沖等要求。本工由于本設計僅設一個閘孔，故底板總寬度應等于閘孔總寬度加上底板長度（順水流方向）一般受上部結(jié)構(gòu)布置控制，但要滿足閘室上部結(jié)構(gòu)布置的要求外，還可參考以下兩種經(jīng)驗數(shù)據(jù)：(1)L約為上約為上下游最大水位差AH的2～4倍，在相同的AH情況下，砂本工程中底板順水流方向的長度，初步設計階段可大致根據(jù)經(jīng)驗確定。由于河床表層淤泥被換中細砂，故底板長度可?。?.0～4.0）H用是承受迎水面的水壓力、背水面的回填土壓力和滲流壓力，同時也支承閘門、工作橋及交通橋等上部結(jié)構(gòu)，其型式和尺寸應滿足結(jié)構(gòu)要與上下游翼墻連接處采用半圓形,邊墩長取等于底板長度8m。門槽中心線分別距墩頭5.0m及墩尾3.0m25002500以上，若有流冰，應高出流冰面以上0.2m。本水閘位處亞熱帶地區(qū)，所在河涌不存在流冰情況，因此工作橋、檢修便橋和交通橋的梁底只工作橋梁面高程視閘門型式及閘孔水面線而定，對采用固定式啟閉機的平面閘門，工作橋橫梁底部高程與閘室底板高程的差值約等于構(gòu)。設置在閘墩之上，用四根柱子支承。為保護橋上啟閉設備免收雨水淋蝕，設置一啟閉機室。工作橋?qū)挾雀鶕?jù)閘室布置情況確定，過程=1.0＋2×0.6＋2×0.15＋2×0.180=2.86m取2.90m.水閘閘孔孔徑應根據(jù)工程投資、閘門形式、運用要求等因素來確確定閘孔凈寬要兼顧泄流能力與消能防沖這兩個矛盾的因素。由于設計排澇流量不大，閘門可初步估計采用單孔，閘孔形式采用寬頂εZ=1-0.171（A.0.1-4）εσ=2.31（A.0.1-6））；H0——計入行近流速水頭的堰上水深（mb0——閘孔凈寬（mbs——上游河道一半水深處的寬度（mN——閘孔數(shù)；εb——邊閘孔側(cè)收系數(shù)，可按公式（A.0.1-5）計算求得或bb——邊閘墩順水流向邊緣線至上游河道水邊線之間的距）＝水深速V0水深水深H0閘孔凈寬b0(m)寬bs(m)縮系σm（m）158.03.31.65713.44010.0000.9920.8250.3856.515258.03.31.65713.4409.0000.9760.8250.3856.618358.03.31.65713.4408.0000.9620.8250.3856.718458.03.31.65713.4407.0000.9480.8250.3856.814558.03.31.65713.4406.0000.9360.8250.3856.903658.03.31.65713.4406.5000.9420.8250.3856.859758.03.31.65713.4406.8000.9460.8250.3856.832858.03.31.65713.4406.8300.9460.8250.3856.829958.03.31.65713.4406.8290.9460.8250.3856.8292、驗算過閘單寬流量q：據(jù)《水利計算手冊》查得[q]=9～12m3q=Q設/B孔=58/7=8.29m3/s.m＜9～12m3/s.m水閘下游消能防沖設施必須在各種可能出現(xiàn)的水力條件下,都能滿足消散動能與均勻擴散水流的要求,且應與下游河道有良好的銜接,還與水閘形式、閘門的運用管理等密切有關(guān).Q設＝58.0m3/s，上游設計水位為1.0m，相應下游水位取最低低潮位別是否需要建立消力池：如躍后水深h＜出池河床水深ht，則不需建立消力池；如躍后水深h＞出池河床水深ht，則需建立消力池.0=H0=3.440m,，=1.798,查表得：ξc=0.68,ξ=1.375,則hc=ξchk=1.30m,h=ξhk=2.63m<ht=3.1m呈梅花形排列。排水孔內(nèi)充填碎石這樣，既能使?jié)B水通過，又有助于j=6.9（h-hc）.如果需要設消力池,則池長為Lk=（0.7~Pm—作用在消力池底板上的脈動壓力，其值可取躍前收縮斷面流速水頭值的5%；因在護底的底板下設置排水孔，故揚壓力可忽略不計，抗沖計算底下設排水孔同時,為改善消能效果,調(diào)整水流的流速分布,在護底的經(jīng)過護坦段消能的水流,雖已消除了大部分多余能量,但仍具有一定的剩余能量，流速分布不均勻，具有一定的沖刷能力,為能加速躍后段水流紊動的衰減過程，為此，護坦后還需設置海漫和防沖槽等防沖保護河床免受沖刷.海漫長度取決于消力池出口的單寬流量、上下游水位差、地質(zhì)條件、尾水深度及水流擴散情況以及海漫本身的粗糙程度等因素。根據(jù)式中：q,—海漫起端的單寬流量ΔH—泄流時的上下游水位差（m）Ks—河床土質(zhì)系數(shù)，是一個經(jīng)驗系數(shù)，當河床為粉砂、細砂時，取14～13；當河床為中砂、粗砂及粉壤土時用12～11；當河qs=58/8=7.25m3s.m取Lp=22m.為了使水流更好地擴散，海漫在平面上采取向兩側(cè)逐漸擴散的布海漫還應該是透水的,能夠順利地排出滲水,降低揚壓力.海漫表面應該做成粗糙的,以加大與水流的摩擦,有利于消除余能和調(diào)整流速分布.海漫一般做成等于或緩于1:10的斜坡,下面設墊層.在水閘運用中，閘門的啟閉操作是關(guān)鍵，要求控制過閘流量和時間準確、及時，保證工程和操作人員的安全，防止閘門受漂浮物的沖提升閘門開度不能太大.在此開度下,待下游水位上升到相應水位(即趨于穩(wěn)定),可繼續(xù)提升至一定高度.一般規(guī)定閘門分二次或三次開啟，初始開啟度為0.5～1.0m。開啟閘門時,應視下游水位上漲情況,分級緩慢地提升到應開高度,保證下游一定水位,避免突然上提,使下游出現(xiàn)水位與開度極不相應的情況.為便于觀察下游水位,可在下游100米處,安裝水流經(jīng)過海漫后，仍具有一定的沖刷能力，為防護海漫，在海漫末端挖槽拋石加固，形成一道防沖槽，旨在下游河床沖刷到最大深度沖刷坑深度按以下公式計算：hd=1.1-hm（《水閘設計規(guī)范》0]—河床土質(zhì)的不沖速，查表得0.75m/s本工程取t''=2.4m,底寬b=2t''=4.8m，上游坡率m1=2，下游坡率mm125防沖槽m=1.25防沖槽m=1.上游水流流向閘室段，流速逐漸加大，為保證河床和河岸不受沖刷，在河床設鋪蓋，一方面為滿足防滲要求，另一方面，也為保護河床不受沖刷，上游翼墻設于鋪蓋段。緊鄰鋪蓋段河床和岸坡用漿砌塊防沖槽以上兩岸需設置護坡，其結(jié)構(gòu)與海漫一致，在防沖槽下游兩岸采用《水閘設計規(guī)范》中的勃萊公式：L=C×ΔHΔH——上、下游水位差（m）則L=C×ΔH=(5～7)x2=10～14m水閘防滲布置應根據(jù)閘基地質(zhì)條件和水閘上下游水位差等因素綜合分析確定。本工程為中小型水閘，地下輪廓線較為簡單，且地基均勻不復雜，故可采用計算簡便的直線法計算。初擬地下輪廓線的形狀將地下輪廓線按實際尺寸展開,得滲徑長度:按改進阻力系數(shù)法及直線比例法進行驗算，計算得到各角點的滲透壓力值，列成表格。并計算底版承受的單寬滲透壓力值及總壓力值。改進阻力系數(shù)法計算根據(jù)《水閘設計規(guī)范》,土基上水閘的地基有效深度可按公式T=0.5L0L0——地下輪廓的水平投影長度（mTS0=0.5+1.0=1.5m用通過已經(jīng)簡化了的地下輪廓不透水部分各角點和板樁尖端的等勢線，將地基分段，一般分為內(nèi)部水平段、內(nèi)部垂直段、進口、出口段。各基本分段的阻力系數(shù)ζ0按以下公式計算。（1）進口、出口段阻力系數(shù)ζ0按以下公式計算（2）內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)ζy的計算公式為（3）水平段的阻力系數(shù)ζx的計算公式為 ②③④⑤SS1S2TLξi①———②—7③———④———⑤—⑥———⑦———采用公式：hi=0線連接各水頭代表線段的端點，就能繪出滲壓分布圖或滲流坡降當進出口板樁較短時，進出口處的滲流坡降線將呈急變曲線的形式中：h0—按以上諸式算出的進出口水頭損失值m）h0其中：S,—底板（包括齒墻）的埋深與板樁入土深度之和m）T,—板樁另一側(cè)的地基透水層深度m）當計算的β≥1.0時，采用β=1.0。β<1.0時，應修正，修正后其水頭損失減小值為Δh=(1-β)h0。ΔH=(1-β)h0=(1-0.554應修正，修正后其水頭損失減小值為：ΔH=(1-β)h0=(1-0//出口修正時按原水力坡降線，根據(jù)Δh及a值，分別定出N,點及M點，連接MN,，即為修正后的水力坡降線。如下圖一一0.581-/NN'修正后水力坡降線①②③④⑤⑥⑦∑hi/0.1720.6980.040.050.680.1040.2562.0020F總=54.88×12=658.56KN0]—出口段容許坡降值，對于中砂，出口段容許坡降值為(0.35～0.40)由于本閘為擋潮閘，其排水設施的任務是：在擋潮時將閘基中的滲水有計劃地排到鋪蓋上游，而排澇時將滲水排到閘底板下游，從而經(jīng)過以上消能防沖計算，下游段可不設消力池，改為設一長為22m夠長，且翼墻、邊墩后回填土采用滲透系數(shù)較小的粘土，故認為側(cè)向在鋪蓋與底板連接處將其厚度加厚；將底板前端做成傾斜面，使鋪蓋一端用螺栓固定在斜面上，另一端埋入鋪蓋中。此外，為了防止鋪蓋在施工期間遭受破壞和運行期間被水流沖刷，應在其表面鋪設砂層，其次是配合鋪蓋起防滲作用，因此，其平面布置要與上游進水條件和防滲設施相協(xié)調(diào)。上游翼墻順水流向的投影長度應大于或等于鋪蓋長上下游用斜面與岸邊連接。由于閘室頂高程與上游段設計堤防高程不應設置護坡，具體做法如下：在靠近翼墻處G5——檢修便橋自重；G6——閘門自重；G7——啟閉機自重；G8——工作橋其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重（包括墻體、柱子、窗戶、屋頂?shù)菺9——回填土自重；W1——閘室上游段水自重；W2——閘室下游段水自重；P1——閘室上游段靜水壓力；P2——閘室下游段靜水壓力；PF——浮托力；PS——滲流壓力；P況√---√√√√√√√√√√√√√√[1.5×8-(6+7)/2×0.5]×12×25(1+2.5)/2×4.6×8×2×25[4×0.5×0.5×(8-3.6)+4×0.5×0.3×7+4×0.5×0.3×2+7×2×0.15]×25(2.4×0.2+0.5×0.30×2)×7×25(2.0×0.15