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1、淺談農(nóng)村水利工程管理現(xiàn)狀摘要關(guān)鍵詞: 前言1工程概況1.1 基本資料根據(jù)南水北調(diào)東線工程規(guī)劃,在江蘇省江水北調(diào)工程的基礎(chǔ)上擴(kuò)大規(guī)模并向北延伸,從長(zhǎng)江干流下游的三江營(yíng)和高港兩個(gè)引水口門引水,利用京杭大運(yùn)河以及與其平行的三陽(yáng)河、潼河、金寶航道、徐紅河等河道輸水,連通洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖作為調(diào)蓄水庫(kù),經(jīng)新擴(kuò)建泵站逐級(jí)提水進(jìn)入東平湖后,分水兩路,一路向北穿過黃河后自流到天津;另一路向東經(jīng)新辟的山東半島輸水干線接引黃濟(jì)青渠道,向山東半島供水。從長(zhǎng)江至東平湖需設(shè)13個(gè)梯級(jí)抽水泵站,總揚(yáng)程65m。泗洪站是其中第四梯級(jí)的一部分,主要作用是向北調(diào)水,地方排澇和航運(yùn)。進(jìn)水擋洪閘位于泵站下游引河上,底板垂
2、直水流向中心線距泵站底板中心線450m。擋洪閘具有正向引水、清污、擋洪、反向排澇功能,徐洪河節(jié)制閘位于徐洪河上,與泵站并列布置,底板中心線距泵站底板中心線275m。徐洪河節(jié)制閘具有北調(diào)時(shí)擋水、汛期排澇、擋洪功能。1.1.1 建筑物級(jí)別徐洪河節(jié)制閘按1級(jí)水工建筑物標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。1.1.2 孔口設(shè)計(jì)水位閘孔設(shè)計(jì)水位流量組合見表1-1。表1.1 孔口設(shè)計(jì)水位組合表控制情況閘上水位(m)閘下水位(m)流量(m3/s)閘孔設(shè)計(jì)15.6015.45125217.6017.3023551.1.3 消能防沖設(shè)計(jì)消能防沖設(shè)計(jì)水位組合見表1-2。表1.2 消能防沖設(shè)計(jì)水位組合表控制情況閘上水位(m)閘下水位(m)流量
3、(m3/s)消能計(jì)算15.5011.9012521.1.4閘室穩(wěn)定計(jì)算閘室穩(wěn)定計(jì)算水位組合見表1-3。表1.3 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位組合表控制情況閘上水位(m)閘下水位(m)基本組合完建期7.007.00設(shè)計(jì)15.5010.50特殊組合校核(地震期)20.0019.50校核(擋洪期)15.6017.001.1.5地質(zhì)資料節(jié)制閘底板落在第4-2層輕粉質(zhì)壤土上,第4-2層土固結(jié)快剪指標(biāo)為=17°,C=21kPa,中等壓縮性,第4-2層土為良好的地基持力層。其下臥層第5層為黃色硬塑粘土,該層土固結(jié)快剪指標(biāo)為=18°,C=68kPa,中偏低壓縮性,力學(xué)強(qiáng)度較高,第6層密實(shí)中粗砂,第7層
4、棕紅色硬塑粉質(zhì)粘土,低壓縮性,力學(xué)強(qiáng)度很高,基礎(chǔ)范圍內(nèi)無(wú)軟弱土層。墻后回填土指標(biāo),水下=28°,C值不計(jì),水上=30°,天然密度=18kN/m3,浮密度=10kN/m3,飽和密度m=20kN/m3。1.1.6地震資料根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001),工程場(chǎng)地的地震動(dòng)峰值加速度為0.15g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。相應(yīng)地震烈度為度。1.1.7其他資料閘址處多年平均最大風(fēng)速V10=16m/s,吹程D=1km。交通橋按公路二級(jí)設(shè)計(jì),橋面凈寬7.0m,擬采用鋼筋混凝土鉸接板橋。節(jié)制閘徐洪河河底高程8.0m,底寬102m,堤頂高程約21.2m,節(jié)制閘上下
5、游引河河底高程為7.0m,底寬114m,兩岸邊坡均為1:3,節(jié)制閘上下游引河河堤堤頂高程均為21.2m,河坡中間設(shè)平臺(tái),上下游平臺(tái)高程分別為16.0m、14.0m。胸墻底緣高程16.0m。2閘孔設(shè)計(jì)2.1 閘孔形式的確定開敞式水閘可以大量引水,迅速泄水,又能通暢地排走冰塊或其他漂浮物,而涵洞式水閘常修建在挖方較深的渠道中及填土較高的河堤下,所以采用開敞式水閘。平原地區(qū)大都采用寬頂堰,由于寬頂堰結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,施工方便,自由泄流的范圍比較大,泄流能力比較穩(wěn)定,利于排泄冰塊等漂浮物,故采用寬頂堰。2.2孔口設(shè)計(jì)水位閘孔設(shè)計(jì)水位流量組合見表2-1。表2.1 孔口設(shè)計(jì)水位組合表控制情況閘上水位(m)閘下水位
6、(m)流量(m3/s)閘孔設(shè)計(jì)15.6015.45125217.6017.3023552.3閘底板高程的確定由于上下游水深較深,該水閘宜選用較大的單寬流量,所以可降低閘底板高程,使閘底板高程與河底同高,即閘底板高程為8.0m。2.4閘孔寬度的確定胸墻底緣高程16.0m,閘孔開度e=8m。為堰流。第一種設(shè)計(jì)情況渠道斷面面積: m2m/s計(jì)入行進(jìn)流速的上游水深:m高淹沒度根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL 265-2001表A.0.2得=0.979采用堰流公式m取B0=82.5m,取11孔,每孔凈寬7.5m。第二種設(shè)計(jì)情況渠道斷面面積: m2m/s高淹沒度根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL 265-2001表A.0.2得=0
7、.967校核閘孔實(shí)際過流能力 m3/s 滿足要求取邊墩厚度為1m,中墩厚度為1m,由于地基較好,可將沉降縫設(shè)在底板中間。閘室總凈寬:m閘孔構(gòu)造尺寸見圖2-1圖2.1 閘孔構(gòu)造尺寸圖 單位(m)3消能防沖設(shè)計(jì)3.1消能防沖水位組合消能防沖設(shè)計(jì)水位組合見表3-1。表3-1 消能防沖設(shè)計(jì)水位組合表控制情況閘上水位(m)閘下水位(m)流量(m3/s)消能計(jì)算15.5011.9012523.2消力池計(jì)算3.2.1 消力池深度計(jì)算消力池計(jì)算示意圖見圖3-1圖3-1 消能計(jì)算簡(jiǎn)圖消力池池深計(jì)算步驟如下先假定d=0.5m渠道斷面面積: m2m/smm:假設(shè)的消力池深度(m):由效力池底板面算起的總勢(shì)能(m)m
8、 m3/s 取0.95, =1計(jì)算得=1.23m :收縮水深(m) :共軛水深(m)計(jì)算得=4.93m 由于m :出池落差(m) :出池河床水深(m)m :消力池深度(m) 取1.05 需重新試算將代入上式進(jìn)行試算得,繼續(xù)進(jìn)行試算將代入上式進(jìn)行試算得,確定消力池深度為1.1m。3.2.2 消力池長(zhǎng)度計(jì)算消力池可按下式進(jìn)行計(jì)算:,其中:消力池長(zhǎng)度(m) 消力池斜坡水平投影長(zhǎng)度(m),?。?4)d 水躍長(zhǎng)度校正系數(shù),可采取0.70.8 水躍長(zhǎng)度(m) 消力池厚度確定情況下對(duì)應(yīng)流量的躍后、躍前水深。mm根據(jù)以上計(jì)算,消力池長(zhǎng)度取23.5m(包括1m平臺(tái))。3.2.3 消力池底板厚度計(jì)算消力池底板厚度
9、可以根據(jù)抗沖和抗浮要求計(jì)算,取兩個(gè)計(jì)算結(jié)果的大值。但本水閘的消力池起始端設(shè)置反濾層,可以不需進(jìn)行抗浮驗(yàn)算,因此只需根據(jù)抗沖要求計(jì)算消力池底板厚度。根據(jù)抗沖要求,消力池底板始端厚度按下式計(jì)算其中:消力池底板計(jì)算系數(shù),可采用0.1750.20,取=0.18 確定池深時(shí)的過閘單寬流量 閘孔泄水時(shí)的上下游水位差m根據(jù)以上計(jì)算,消力池底板厚度為0.9m。3.2.4 消力池的構(gòu)造本次工程采用下挖式消力池,為了便于施工,消力池底板做成等厚,為了降低護(hù)坦底部的滲透壓力,可在護(hù)坦下設(shè)鉛直排水孔,并在護(hù)坦底部鋪設(shè)反濾層,排水孔設(shè)在水平底板的后半部,排水孔直徑為10cm,間距為2.0m,呈梅花形布置。反濾層厚為30
10、cm,分三層,從上到下依次為10cm碎石,10cm中砂,10cm粗砂。消力池首端寬度為92.5m,消力池?cái)U(kuò)散角設(shè)置為10°,則消力池末端寬度為100.7m。消力池構(gòu)造尺寸見圖3-2。圖3-2 消力池尺寸示意圖(單位:高程m;長(zhǎng)度cm)3.3海漫設(shè)計(jì)3.3.1 海漫長(zhǎng)度計(jì)算根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范,當(dāng),且消能擴(kuò)散良好時(shí),海漫的長(zhǎng)度按計(jì)算。其中:海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù),由于河床土質(zhì)為輕粉質(zhì)壤土,所以取為12; 消力池末端單寬流量; 閘孔泄水時(shí)上下游水位差m2/sm根據(jù)以上計(jì)算,海漫長(zhǎng)度取58.3m3.3.2 海漫構(gòu)造在海漫的起始段為15m長(zhǎng)的漿砌石水平段,后43.3m為干砌石段,海漫用混凝土組成的框格
11、分段維護(hù),海漫厚度取為0.4m,下鋪設(shè)20cm的墊層,10cm的碎石,10cm的細(xì)砂。3.4確定防沖槽深度根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL265-2001),海漫末端的河床沖刷深度按公式計(jì)算:其中:海漫末端單寬流量; 河床土質(zhì)允許的不沖流速;防沖槽深度。其中:由堰頂算起的下游水深(m); 防沖槽深度。一般=1.5-2.0m,即當(dāng)1.52.0m時(shí)。若太大,開挖困難。底寬=(12),上游邊坡1:21:4,下游邊坡根據(jù)開挖情況而定。具體計(jì)算如下 m2/smm防沖槽深度取2m,底寬為4m,上下游邊坡1: 3。4閘基滲流計(jì)算4.1滲流計(jì)算水位組合滲流計(jì)算水位組合見表4-1。表4-1 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位組合表控制情況
12、閘上水位(m)閘下水位(m)基本組合完建期7.007.00設(shè)計(jì)15.5010.50特殊組合校核(地震期)20.0019.50校核(擋洪期)15.6017.004.2地下輪廓線布置(1)鋪蓋的長(zhǎng)度一般?。?5),=5m,故鋪蓋的長(zhǎng)度取25m,并且采用混凝土鋪蓋。鋪蓋的最小厚度不宜小于0.4m,這里取0.8m。鋪蓋在順?biāo)鞣较蛟O(shè)置永久縫。(2)底板長(zhǎng)度的初估:滿足閘室上部結(jié)構(gòu)布置的要求: =+交通橋的寬度取9m;工作橋的寬度取3.6m;工作便橋的寬度取1.0m,則=13.6m。L約為最大水深的1.52.5倍,則為(1830)m。L約為上下游最大水位差的1.54.5倍,則為(7.522.5)m。綜上
13、底板的長(zhǎng)度取20m。(4)底板的厚度取1/51/7的閘孔凈寬,閘孔凈寬為7.5m,則底板厚度取1.5m。(5)齒墻深度取為0.1m,寬度取為1m,坡度采用1:1。4.3防滲長(zhǎng)度驗(yàn)算4.3.1 防滲長(zhǎng)度確定由公式:,式中:閘基防滲長(zhǎng)度;上下游水位差; 允許滲徑系數(shù),取值可查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL 265-2001,地基土為輕粉質(zhì)壤土,故 =7。取m, m。4.3.2 地下輪廓線布置由于持力層為輕粉質(zhì)壤土,地下輪廓線布置只考慮水平防滲設(shè)施,由底板和鋪蓋作為防滲設(shè)備。實(shí)際地下輪廓線布置見圖4-1圖4-1 水閘地下輪廓線布置圖(單位:長(zhǎng)度mm,高程m)由上圖4-1可知,m因?yàn)?,所以防滲長(zhǎng)度滿足要求。4.4閘
14、基滲流計(jì)算4.4.1 滲流典型段劃分根據(jù)地下輪廓的特點(diǎn)和水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL265-2001),本設(shè)計(jì)采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算,將圖4.1簡(jiǎn)化得到地下輪廓線,流段劃分見圖4-2圖4-2 地下輪廓簡(jiǎn)化、分段布置圖4.4.2 地基有效深度計(jì)算地下輪廓線水平投影長(zhǎng)度:m地下輪廓線垂直投影長(zhǎng)度, m因?yàn)樗詍。閘基土質(zhì)均勻,相對(duì)不透水成無(wú)限深,故閘基滲流的影響范圍以有效深度控制。4.4.3 典型段的阻力系數(shù)計(jì)算根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001,各典型流段阻力系數(shù)可按下列公式計(jì)算。(1)進(jìn)口段和出口段 (2)內(nèi)部垂直段 (3)水平段 其中: 齒墻入土深度 地基透水層深度 進(jìn)出口段阻力系數(shù) 內(nèi)部垂
15、直段阻力系數(shù) 水平段的阻力系數(shù) 進(jìn)出口段齒墻的入土深度,m。表4.2 各滲流區(qū)段幾何參數(shù)和阻力系數(shù)表段號(hào)段 別(m)(m)(m)進(jìn)口段1.322.50.462內(nèi)部垂直段0.521.70.023內(nèi)部水平段0.51.721.725.01.081內(nèi)部垂直段1.721.70.079內(nèi)部垂直段1210.048內(nèi)部水平段112120.00.886內(nèi)部垂直段1210.048出口段1.321.30.4643.0914.4.4 滲流水頭計(jì)算(1)各典型段滲壓水頭損失按公式計(jì)算,其中設(shè)計(jì)情況m,地震期校核情況,擋洪期校核情況,具體計(jì)算見表4.3。表4.3 各區(qū)段滲壓水頭損失計(jì)算表分段編號(hào)合計(jì)設(shè)計(jì)0.4620.02
16、31.0810.0790.0480.8860.0480.4643.0910.7470.0371.7490.1280.0781.4330.0780.7515.000地震0.4620.0231.0810.0790.0480.8860.0480.4643.0910.0750.0040.1750.0130.0080.1430.0080.0750.500校核0.4620.0231.0810.0790.0480.8860.0480.4643.0910.2090.0100.4900.0360.0220.4010.0220.2101.400(2)對(duì)進(jìn)出口進(jìn)行修正:阻力修正系數(shù): ;是底板埋深與板樁入土深度之和
17、;是板樁另一側(cè)地基透水層深度;是地基透水層深度;出口段修正后的水頭損失值:;修正后水頭損失的減小值:。進(jìn)口處: 出口處:表4.4 進(jìn)出口水頭損失修正表設(shè)計(jì)進(jìn)口段1.322.521.70.560.7470.4180.3294.58出口段1.321.3210.60.7510.4510.3003.95地震進(jìn)口段1.322.521.70.560.0750.0420.0334.59出口段1.321.3210.60.0750.0450.0303.95校核進(jìn)口段1.322.521.70.560.2090.1170.0924.59出口段1.321.3210.60.2100.1260.0843.95滲壓水頭損失
18、修正計(jì)算見表4-5。表4.5 滲壓水頭損失修正表分段編號(hào)合計(jì)設(shè)計(jì)修正前0.7470.0371.7490.1280.0781.4330.0780.7515.000修正后0.4180.3661.7490.1280.0781.4330.3780.4515.000地震修正前0.0750.0040.1750.0130.0080.1430.0080.0750.500修正后0.0420.0370.1750.0130.0080.1430.0380.0450.500校核修正前0.2090.0100.4900.0360.0220.4010.0220.2101.400修正后0.1170.1020.4900.0360
19、.0220.4010.1060.1261.4004.4.5 各滲流角點(diǎn)處滲壓水頭計(jì)算表4.6 各角點(diǎn)滲壓水頭計(jì)算匯總表設(shè)計(jì)5.0004.5824.2162.4672.3392.2610.8280.4500地震0.5000.4580.4210.2460.2330.2250.0820.0440擋洪1.4001.2831.1810.6910.6550.6330.2320.1260閘室滲透壓力分布圖見圖4-3。圖4-3(a) 設(shè)計(jì)情況下滲透壓力分布圖圖4-3(b) 地震期校核情況下滲透壓力分布圖圖4-3(c) 擋洪期校核情況下滲透壓力分布圖4.4.6 驗(yàn)算滲透坡降根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL265-2001
20、)出口坡降: ,式中: 出口段修正后的水頭損失值; 底板埋深與板樁入土深度之和; 允許出口坡降。水平坡降:,式中: 水平段水頭損失值; 水平段長(zhǎng)度; 允許水平坡降。由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL265-2001)表6.0.4查得出口段允許滲透坡降為0.5,水平段允許滲透坡降0.25。表4.7 出口坡降及水平坡降計(jì)算表計(jì)算情況出口坡降閘室段水平坡降鋪蓋段水平坡降設(shè)計(jì)情況0.4511.31.749251.433200.350.0720.070地震情況0.0451.30.175250.143200.030.0070.007擋洪情況0.1261.30.490250.401200.100.0200.020由表4.
21、6可知:滲流出口穩(wěn)定,均滿足要求,不會(huì)發(fā)生滲透變形。5閘室布置及穩(wěn)定分析5.1底板布置(1)作用:閘底板是閘室的基礎(chǔ),承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載,并較均勻地傳給地基,還有防沖,防滲等作用。(2)形式:按底板與閘墩連接方式的不同,底板可分為整體式及分離式兩種;按底板結(jié)構(gòu)形式的不同,主要分為平底板及低堰式兩種。本次設(shè)計(jì)閘室底板采用整體式平底板。(3)長(zhǎng)度:根據(jù)前面設(shè)計(jì),閘底板順?biāo)鏖L(zhǎng)度為20.0m。(4)厚度:根據(jù)前面設(shè)計(jì),閘底板厚度為1.5m。(5)底板齒墻深為0.1m,寬度為1m,齒墻可以增加閘室穩(wěn)定性和加長(zhǎng)防滲長(zhǎng)度。(6)底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。5.2閘墩布置5.2.1 閘墩順?biāo)鞣较?/p>
22、長(zhǎng)度閘墩長(zhǎng)度應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小,過流能力大的要求,上游墩頭采用半圓形,閘墩長(zhǎng)度取決于上部結(jié)構(gòu)布置及閘孔形式,一般與底板同長(zhǎng)或者稍短一些,本次設(shè)計(jì)取與閘底板同長(zhǎng)為20m。5.2.2 閘墩厚度閘墩厚度:閘墩厚度必須滿足穩(wěn)定要求和強(qiáng)度要求,中墩厚度為1.0m,邊墩厚度為1.0m。平面閘門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定,檢修門槽深0.2m,寬0.3m,主門槽深0.30m,寬0.5m。檢修門槽和工作門槽之間留2.0m的凈距,以便工作人員檢修。閘墩具體尺寸布置圖見圖5.1圖5-1 閘墩尺寸布置圖5.2.3 閘墩高度閘墩頂部高程按下式計(jì)算:閘墩頂部高度=設(shè)計(jì)上游水深+浪高+波浪中心至靜水面+安全超
23、高 或 閘墩頂部高度=校核上游水深+浪高+波浪中心至靜水面+安全超高 或閘墩頂部高度=地震上游水深+浪高+波浪中心至靜水面+安全超高取三者中的最大值。(1)、計(jì)算浪高采用莆田試驗(yàn)站公式及計(jì)算。式中:平均波高;計(jì)算風(fēng)速;風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度,取1km;風(fēng)區(qū)內(nèi)平均水深; 平均波周期;計(jì)算風(fēng)速=16m/s。浪高計(jì)算結(jié)果見表5.1。表5.1 浪高計(jì)算表工況設(shè)計(jì)情況16.07.510000.2362.1562.370.559地震情況16.012.010000.2382.1662.390.569擋洪情況16.09.010000.2372.1602.340.555注:由于水閘的級(jí)別為3級(jí),故對(duì)應(yīng)的波列累積頻率取1%。(
24、2)、計(jì)算波浪長(zhǎng)度由公式: 試算出;計(jì)算結(jié)果如下設(shè)計(jì)情況:m地震期校核:m擋洪期校核:m(3)、波浪中心至靜水面的距離由公式:計(jì)算波浪中心至靜水面。表5.2 波浪中心至靜水面計(jì)算表工況設(shè)計(jì)情況0.5597.57.4040.133地震情況0.569127.4730.136擋洪情況0.55597.4360.130安全超高:設(shè)計(jì)情況:a=0.7m;校核與地震情況:a=0.5m高程匯總:設(shè)計(jì)情況:閘墩頂部高度=15.5+0.559+0.133+0.7=16.90m地震情況:閘墩頂部高度=20+0.569+0.136+0.5=21.2m擋洪情況:閘墩頂部高度=15.6+0.559+0.132+0.5=1
25、6.8m因此,取閘頂高程=21.2m,閘墩高度=13.2m。5.3閘門布置(1)閘門形式和高度本設(shè)計(jì)水閘閘室設(shè)板梁式胸墻,胸墻頂宜與閘頂齊平,胸墻底高程為16m。板梁式胸墻板厚度取0.3m,頂梁高度一般不小于閘孔寬度的,取頂梁高度為0.6m,頂梁尺寸為m。底梁高度則不小于孔跨的,取底梁高度為1m,底梁尺寸為m。胸墻高度為5.2m,在頂?shù)琢旱闹虚g加設(shè)一根中梁,中梁尺寸為m。工作閘門采用平面鋼閘門,雙吊點(diǎn),滾輪支承。本設(shè)計(jì)工作閘門采用潛孔式平面鋼閘門,閘門的頂部應(yīng)在胸墻以上有0.3m0.5m的安全超高。故閘門高程=16+0.5=16.5m。檢修閘門采用疊梁式閘門,門槽深0.2m,寬0.3m。(2)
26、閘門重量的估算t閘門自重kN(3)估算閘門啟閉所需的啟門力和閉門力 根據(jù)水工設(shè)計(jì)手冊(cè)中的近似公式:平面閘門總水平壓力:kN閉門力: kN故給閘門加重35kN。 閘門能夠依靠自重關(guān)閉。啟門力: kN 5.4啟閉設(shè)備的選定由計(jì)算出的啟門力、閉門力、啟閉機(jī)選用雙吊點(diǎn)式卷?yè)P(yáng)機(jī),型號(hào)為QPQ-2×250kN。啟閉機(jī)自重4.07t。5.5工作橋的布置(1)工作橋是為了安裝和便于工作人員操作而設(shè)的橋。工作橋設(shè)置高程與閘門的尺寸及形式有關(guān)。由于是平面的閘門,采用固定式卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī),閘門提升后不能影響泄放最大流量,并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計(jì)規(guī)范,工作橋設(shè)在工作閘門的正上方,用排架支承工作橋。
27、(2)工作橋高度視閘門形式,閘孔水面線而定,對(duì)于平面閘門采用固定式啟閉機(jī)時(shí)工作橋橫梁底緣高程與胸墻底緣高程的差值m。工作橋橫梁底部高程為27m。工作橋采用裝配式結(jié)構(gòu),將橋面置于兩根縱梁上。工作橋總寬為3600mm。工作橋的縱梁高取為800mm,縱梁寬是高的1/21/3取300;工作橋橫梁高為縱梁的2/33/4,取600mm,寬度為高度的1/31/2,取250mm,鋪板厚度為100mm工作橋尺寸布置圖如圖5-2圖5-2 工作橋構(gòu)造圖5.6交通橋的布置交通橋的作用是連接兩岸交通,供車輛和人通行。交通橋采用實(shí)心板,板厚0.4m,橋面設(shè)鋪裝層,鋪裝層的厚度為(58)cm,將交通橋凈寬定為7m,兩側(cè)設(shè)1
28、.0m寬人行道,故交通橋的總寬度為9.0m。交通橋?yàn)镃25鋼筋混凝土實(shí)心板結(jié)構(gòu),主筋采用HRB400,按公路II級(jí)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)圖見圖5-3。圖5-3 交通橋結(jié)構(gòu)圖5.7檢修橋本工程設(shè)置檢修橋,目的是為了在閘門檢修時(shí)期放下檢修門,擋住上游來水,把閘門吊出閘室進(jìn)行檢修。工作便橋?qū)挾热?.0m,厚度取0.2m。5.8分縫與止水閘室沿軸線每隔一定距離在順流向設(shè)置分縫,以免閘室因不均勻沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫??p間距一般取為1530m,縫寬2.02.5cm。本水閘為十一孔,故需分縫,將縫分在底板上,如圖5-4所示。圖5-4 底板分縫示意圖凡是有防滲要求的縫,都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平兩種,前者設(shè)在邊墩
29、與岸墻間以及上下游翼墻;后者設(shè)在鋪蓋與底板。5.9閘室結(jié)構(gòu)布置圖閘室結(jié)構(gòu)布置圖見圖5-5圖5-5 閘室結(jié)構(gòu)布置圖5.10閘室穩(wěn)定分析水閘在使用過程中,可能會(huì)出現(xiàn)各種不利情況,完建無(wú)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。本次設(shè)計(jì)穩(wěn)定計(jì)算需要考慮完建期、設(shè)計(jì)水位組合、校核水位組合和地震情況,本次設(shè)計(jì)地震烈度為,因此需要考慮地震情況。完建無(wú)水期和設(shè)計(jì)水位組合為基本荷載組合,校核水位情況和地震水位情況為特殊組合,具體見表5-3。表5.3 閘室穩(wěn)定計(jì)算水位組合表控制情況閘上水位(m)閘下水位(m)基本組合完建期7.007.00設(shè)計(jì)15.5010.50特殊組合校核(地震期
30、)20.0019.50校核(擋洪期)15.6017.00荷載計(jì)算情況見表5.4。表5.4 荷載組合表荷載組合計(jì)算情況荷載自重水重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力地震力基本組合完建期 設(shè)計(jì)水位特殊組合擋洪情況地震情況5.10閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算取三孔整體作為計(jì)算對(duì)象,底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度20.0m,底板計(jì)算寬度25.5m。閘室荷載主要有閘室自重、水重、浮托力、滲透壓力、水平水壓力和地震力。具體荷載計(jì)算如下。(1)閘室自重計(jì)算取混凝土重度為25kN/m3,閘室結(jié)構(gòu)自重具體計(jì)算見表5.5。表5.5閘室自重計(jì)算表(以底板底面中心點(diǎn)為矩心, 力矩以逆時(shí)針為正)部位算式自重(kN)力臂(m)力矩(kNm)閘底板21037.
31、500.000.00閘墩19171.740.000.00閘門615.003.952429.25胸墻978.954.804698.00排架408.963.901594.94工作橋1115.633.904350.96啟閉機(jī)119.663.90466.67交通橋2677.504.00-10710.00檢修橋127.57.5956.25合計(jì)46252.243786.07(2)水重計(jì)算水重計(jì)算成果見表5-6表5.6水重計(jì)算表(以底板底面中心點(diǎn)為矩心, 力矩以逆時(shí)針為正)計(jì)算情況算式自重(kN)力臂(m)力矩(KNm)設(shè)計(jì)情況上游水重9787.507.1069491.25下游水重7706.253.15-2
32、4274.69地震情況上游水重15660.007.10111186.00下游水重35448.753.15-111663.56擋洪情況上游水重9918.007.1070417.80下游水重27742.503.15-87388.88(3)浮托力計(jì)算該水閘的底板高程為8.00m,底板底面高程為6.50m,計(jì)算寬度為25.5m。具體計(jì)算見表5.7。表5.7浮托力計(jì)算表(以底板底面中心點(diǎn)為矩心, 力矩以逆時(shí)針為正)計(jì)算情況算式浮托力(kN)力臂(m)力矩(kNm)設(shè)計(jì)情況2116500地震情況6706500擋洪情況5431500(4)滲透壓力計(jì)算滲透壓力分布圖見圖4-3,根據(jù)滲透壓力分布圖計(jì)算閘底板的滲
33、透壓力,該水閘的計(jì)算寬度為25.5m。滲透壓力的具體計(jì)算見表5.8。表5.8滲透壓力計(jì)算表(以底板底面中心點(diǎn)為矩心, 力矩以逆時(shí)針為正)計(jì)算情況算 式滲透壓力 (kN)力臂(m)力矩(kNm)設(shè)計(jì)情況7876.951.55-12209.27地震情況782.851.55-1213.42擋洪情況4773.60.874153.03(5)水平水壓力計(jì)算上、下游水平水壓力與上下游水位有關(guān),其大小分布見圖5-6、圖5-7和圖5-8。具體計(jì)算見表5.9。水平水壓力的分布圖如下:圖5-6 設(shè)計(jì)情況水平水壓力分布圖(單位:高程:m,尺寸:m)圖5-7 地震情況水平水壓力分布圖(單位:高程:m,尺寸:m)圖5-8
34、 擋洪情況水平水壓力分布圖(單位:高程:m,尺寸:m)水平水壓力計(jì)算時(shí),閘室段與上下游消力池間需設(shè)水平止水,止水片以上的水平水壓力按靜水壓力分布考慮,止水片以下縫內(nèi)的水平水壓力按揚(yáng)壓力計(jì)算,滲流區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)的水壓力強(qiáng)度等于該點(diǎn)的浮托力與滲透壓強(qiáng)之和。表5.9水平水壓力計(jì)算表(以底板底面中心點(diǎn)為矩心, 力矩以逆時(shí)針為正)計(jì)算情況算式水平水壓力(kN)力臂(m)力矩(kNm)設(shè)計(jì)上游止水以上7757.103.80-29476.98止水以下3514.100.04-140.56下游3187.500.672135.60地震上游止水以上19289.485.3-102234.24止水以下7369.020.07
35、-515.83下游24990.003.6791713.30擋洪上游止水以上7957.282.63-20927.65止水以下6205.780.06-372.35下游16861.882.8347719.12(6)地震慣性力計(jì)算工程場(chǎng)地的地震動(dòng)峰值加速度為015g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s,相應(yīng)地震烈度為度,考慮水平地震慣性力。水平地震慣性力式中地震加速度分布系數(shù)。 閘室某計(jì)算層重量。 水平向地震系數(shù)與設(shè)計(jì)烈度有關(guān)。 綜合影響系數(shù),取0.25。水平地震慣性力計(jì)算見表5-10表5.10地震慣性力計(jì)算表(以底板底面中心點(diǎn)為矩心, 力矩以逆時(shí)針為正)部位 (kN)(kN)力臂(m)力矩(kNm)閘
36、底板21037.501.00788.900.75-591.68閘墩19171.741.501078.418.10-8735.12閘門615.001.5034.595.75-198.89胸墻978.751.5055.0512.30-677.12排架408.963.0046.0117.55-807.48工作橋1115.634.00167.3420.75-3472.31啟閉機(jī)119.664.0017.9521.60-387.72檢修橋127.52.009.5614.80-141.49交通橋2677.52.00200.8114.90-2992.07合計(jì)46252.24-18003.90(7)浪壓力計(jì)算
37、根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001有計(jì)算公式:()臨界水深:。()當(dāng)且時(shí),為深水波,此時(shí)單位長(zhǎng)度上的浪壓力為:,其中:H擋水建筑物迎水面的水深。()當(dāng)且時(shí),為淺水波,此時(shí)單位長(zhǎng)度上的浪壓力為:; 其中:建筑物底面處的剩余浪壓力強(qiáng)度,kN/m2。波浪要素計(jì)算成果見表5-11表5.11波浪要素計(jì)算表計(jì)算情況(m)(m)波型設(shè)計(jì)情況0.5592.1567.4040.1337.5深水波地震情況0.5692.1667.4730.13612.0深水波擋洪情況0.5552.1607.4360.1309.0深水波浪壓力計(jì)算成果見表5.12。表5.12波浪壓力計(jì)算表計(jì)算情況算 式浪壓力(kN)力矩(kNm)設(shè)
38、計(jì)情況326.63-2612.64校核情況335.86-4210.63地震情況324.723082.55(8)閘室荷載匯總將上述閘室荷載匯總于表5-13表5.13閘室荷載匯總表計(jì)算情況荷載名稱豎向力(kN)水平力(kN)力矩(kNm)設(shè)計(jì)情況閘室自重46252.243786.07水重上游9787.5069691.25下游7706.25-24274.69浮托力-21165.000.00滲透壓力-7876.95-12209.27水平水壓力上游止水以上7757.10-29476.98止水以下3514.10-140.56下游-3187.52135.63浪壓力326.63-2612.64合計(jì)34704.048410.336898.81地震情況閘室自重46252.243786.07水重上游15660.00111186.00下游35448.75-111663.56浮托力-67065.000.00滲透壓力-782.85-1213.42水平水壓力上游止水以上19289.48-102234.24止水以下7369.02-515.83下游-24990.0091713.30浪壓力335.86-4210.63地震慣性力3705.
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