水閘課程設(shè)計(jì)書(shū)修改版

1、第1章 總論1.1 概述潁河攔河閘位于郾城縣境內(nèi)，閘址位于潁河京廣鐵路橋上游和吳工渠入潁河口下游之間，流域面積2234平方公里，流域內(nèi)耕地面積288萬(wàn)畝。農(nóng)作物以種植小麥、棉花等經(jīng)濟(jì)作物為主流域平均縱坡1/6200。本工程等別為等攔河閘按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。 本工程投入適使用后，在正常蓄水位時(shí)，可蓄水2230萬(wàn)立方米。上游5個(gè)縣25個(gè)鄉(xiāng)已建成排灌站42處有效面積25萬(wàn)畝。閘上游開(kāi)南、北兩干渠，配支干23條，修建各類建筑物1230座，可自流灌溉下游三縣21萬(wàn)畝農(nóng)田，效益巨大，是解決潁河流域農(nóng)田的灌溉動(dòng)脈，同時(shí)，也是解決潁河地區(qū)淺層地下水貧水區(qū)的重要水源。1.2 基本資料1.2.1 地質(zhì)資料 1、根據(jù)

2、地質(zhì)鉆探資料，閘址附近地層為中粉質(zhì)壤土，厚度約25m，其下為不透水層，其物理力學(xué)性質(zhì)如下：濕重度r=20.0kN/m3土壤干重度r=16.0KN/m3 飽和重度r=22.0KN/m3 浮重度r=10.0KN/m3自然含水量時(shí)，內(nèi)摩擦角=23°飽和含水量時(shí)，內(nèi)摩擦角=20°土壤的凝聚力=0.1KN/m2地基允許承載力d=150KN/m2混凝土、砌石與土基摩擦系數(shù)f=0.36地基應(yīng)力的不均勻系數(shù)【】=1.52.0滲透系數(shù)K=9.29×10-3厘米/秒2、 本地區(qū)地震烈度為6度以下1.2.2 建筑材料 1、石料： 本工程位于平原地區(qū)、山丘少，石料需從外地供給，距京廣線很

3、近，交通條件好。 2、粘土：經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有豐富的粘土材料。 3、閘址處有足夠多的礫料。1.2.3 水文氣象 1、氣溫： 本地區(qū)年最高氣溫42度，最低氣溫為-18度。 2、風(fēng)速： 最大風(fēng)速V=20米/秒，吹程D=0.6公里。 3、降雨量; 非汛期（1-6月及10-12月）九個(gè)月最大流量為130m³/秒。 年平均最大流量Q=36.1m³/秒，最大年徑流總量為9.25億m³。 年平均最小流量Q=15.63/米秒,最小年徑流總量為0.42 3億m³。 4、冰凍：潁河流域冰凍時(shí)間短，凍土很薄，不影響施工。 5、上下游河道斷面 ： 

4、    糙率：河床0.0225           灘地0.03  6、批準(zhǔn)的規(guī)劃成果為： （一）灌溉用水季節(jié)，攔河閘的正常擋水位為58.72米，下游無(wú)水。 （二）洪水標(biāo)準(zhǔn)。1、設(shè)計(jì)洪水位50年一遇，相應(yīng)的洪峰流量1144.45 3/米秒，閘上游的洪水位為59.5米，相應(yīng)的下游水位59.35米。 2、校核洪水位200年一遇，相應(yīng)的洪峰流量1642.35 3/米秒，閘上游的洪水位為61.00米，相應(yīng)的下游水位

5、60.82米。1.3 工程綜合說(shuō)明 本工程為級(jí)攔河閘設(shè)計(jì)采用開(kāi)敞式水閘。水閘由上游連接段、閘室段、下游連接段三部分組成。閘室段位于上、下游連接段之間是水閘工程的主體其作用是控制水位、調(diào)節(jié)流量。包括閘門、閘墩、邊墩、底板、工作橋、檢修便橋、交通橋、啟閉機(jī)等。上游連接段的作用是將上游來(lái)水平順地引進(jìn)閘室。包括兩岸的翼墻、護(hù)坡、鋪蓋、護(hù)底和防沖槽。下游連接段的作用是引導(dǎo)過(guò)閘水流均勻擴(kuò)散通過(guò)消能防沖設(shè)施以保證閘后水流不發(fā)生有害的沖刷。包括消力池、海漫、防沖槽以及兩岸的翼墻和護(hù)坡。具體尺寸設(shè)計(jì)、布置詳見(jiàn)下面的章節(jié)介紹。  第2章 水力計(jì)算2.1 閘室的結(jié)構(gòu)形式及孔口尺寸的確定2.1.1

6、該水閘選擇平底板寬頂堰閘孔形式，閘底板高程為51.92米。2.1.2閘孔凈寬的計(jì)算2.1.2.1設(shè)計(jì)洪水位時(shí)：Q=1144.45m/s，H1=59.5m，H2=59.35m，g=9.81m/s2河道橫截面積A為：流速：v=Q/A=1144.45/709.4=1.613m/s 上游水深：堰上水深：下游水深： 堰流處于高淹沒(méi)度，則閘孔總凈寬則2.1.2.2校核洪水位時(shí)：Q=1642.35m/s，H1=61m，H2=60.82m，g=9.81m/s2河道橫截面積：流速：v=Q/A=1642.35/940.9=1.745m/s上游水深：堰上水深：下游水深： 堰流處于高淹沒(méi)度，則閘孔總凈寬則 因校核洪水

7、時(shí)的閘孔凈寬度大于設(shè)計(jì)洪水時(shí)的閘孔凈寬度，故取B0為72.6m。設(shè)單孔凈寬度b0為14m,則閘孔孔數(shù) 故取n=5。取閘墩厚度d為1.2m，則閘室總寬度2.1.2.3 水閘泄水能力驗(yàn)算計(jì)算的過(guò)水能力與設(shè)計(jì)流量的差值，不得超過(guò)5%， 符合要求2.2水閘的消能防沖設(shè)計(jì)2.2.1確定消能控制情況及消力池尺寸根據(jù)情況分析，在閘門局部開(kāi)啟時(shí)多為最不利的消能情況，應(yīng)根據(jù)列表試算法確定消力池的各項(xiàng)尺寸。表格形式如下：開(kāi)啟孔數(shù)開(kāi)啟高度e過(guò)閘流量Qhs (m)單寬流量q hc (m) hc" (m)Z（m）池深d（m)Lj (m)t(m)12185.293.661.0813.241.254.590.32

8、0.9823.340.7323524.144.6711.0818.361.9085.130.22 0.6521.030.7833771.214.7811.0818.361.9085.130.18 0.5820.690.7743.51190.385.2651.0821.262.2615.360.12 0.419.10.7753.51487.985.3051.0821.262.2615.360.10 0.38190.76541683.025.6991.0824.042.6285.510.03 0.22170.7554.21763.095.8541.0825.192.7855.570.002 0.1

9、6160.74故選定=23.34取24m，d=0.98m，t=0.78m2.2.2海漫設(shè)計(jì)2.2.2.1海漫的長(zhǎng)度為取海漫的長(zhǎng)度為53m。2.2.2.2防沖槽的設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算，d'<0，理論上可以不用建防沖槽。但為了保護(hù)海漫頭部，故在海漫末端建一構(gòu)造防沖槽。防沖槽的構(gòu)造為倒梯形斷面。其底寬1.0m，深1.5m，邊坡1：2。槽中拋以石塊。如圖所示：第3章 水閘防滲及排水設(shè)計(jì)3.1閘底輪廓布置3.1.1底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度L。為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求，L必須大于交通橋?qū)挕⒐ぷ鳂驅(qū)?、工作便橋?qū)捈捌渲g間隔的總和，即L約為16m。3.1.2底板厚度d。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地板厚度為（1/51/7）單

10、孔凈寬，一般為1.02.0m。故選取d=1.5m。3.1.3鋪蓋。鋪蓋采用鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度一般為24倍閘前水深，取20m。鋪蓋厚為1.0m。鋪蓋上游設(shè)0.5m深的小齒墻。則防滲長(zhǎng)度L=0.6+0.5+18.8+0.5+0.6+1+1+12+1+1=36m>=（34）6.8=20.427.2m，滿足要求。其地下輪廓布置圖如下：3.2防滲和排水設(shè)計(jì)3.2.1確定地基有效深度地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度L0=20+16=36m 地下輪廓線垂直投影長(zhǎng)度S0=51.92-45.92=6m L0/ S0 =36/6=6>5，故地基的有效深度Tc=0.5L0=18m 3.2.2簡(jiǎn)化地下輪廓將實(shí)際

11、的地下輪廓進(jìn)行簡(jiǎn)化，使之成為垂直和水平兩個(gè)主要部分，出口處齒墻的入土深度應(yīng)予保留，如下圖，將地下輪廓分成七段： 3.2.3阻力系數(shù)的計(jì)算3.2.3.1進(jìn)口段：將齒墻簡(jiǎn)化為短板樁，板樁入土深度為0.5m，鋪蓋厚度為1.0m，故S1=0.5+1=1.5m、T2=18m，而另一側(cè)的S2=1.0m，T2=17m，計(jì)算進(jìn)口段阻力系數(shù)為： =3.2.3.2鋪蓋水平段：S1=1.0m、S2=5m、L1=20.5m計(jì)算鋪蓋水平段阻力系數(shù)為3.2.3.3板樁垂直段：S1=5m，T1=17m，與S2=4.5m，T2=16.5m，齒墻垂直段阻力系數(shù)為3.2.3.4底板水平段： ， ，計(jì)算底板水平段的阻力系數(shù) 3.2

12、.3.5齒墻垂直段：S=1m ,T=16.5m , 則齒墻垂直段的阻力系數(shù)為（6）齒墻水平段： ， ， ，計(jì)算齒墻水平段的阻力系數(shù)（7）出口段：S=1.07m , T=16.73m ,計(jì)算出口段阻力系數(shù)3.3計(jì)算滲透壓力3.3.1各段水頭損失的計(jì)算情況hi=，正常蓄水情況H=6.8，且0.54+0.91+0.59+0.65+0.06+0.06+0.47=3.28 則進(jìn)口段 h1=1.12 鋪蓋水平段 h2=1.89 板樁垂直段 h3=1.23 底板水平段h4 =1.35 齒墻垂直段h5 =0.12 齒墻水平段h6=0.12 出口段h7 =0.97 3.3.2進(jìn)出口水頭損失值的修正3.3.2.1

13、進(jìn)口處修正系數(shù)=0.52<1 應(yīng)予以修正。進(jìn)口段水頭損失值應(yīng)修正為進(jìn)口段水頭損失減少值為故鋪蓋水平段水頭損失值應(yīng)為： 3.3.2.2出口處修正：出口處修正系數(shù)為： =0.59<1出口段水頭損失應(yīng)修正為：，故，驗(yàn)算： 所以計(jì)算無(wú)誤。3.3.3算各角隅點(diǎn)的滲壓水頭 由上游進(jìn)口段開(kāi)始，逐次向下游從總水頭6.8m,相繼減去各分段水頭損失值，即可求得各角的滲壓水頭值。， ， ， ，3.3.4繪制滲壓水頭分布圖根據(jù)以上計(jì)算的滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段水頭損失呈線性變化，則作出滲壓力分布圖，如圖所示：3.3.4閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處逸坡降3.3.4.1滲流出口平均坡降由下式計(jì)算為3.

14、3.4.2底板水平段平均滲透坡降為3.3.4.3驗(yàn)算閘基抗?jié)B穩(wěn)定性 本工程為粉質(zhì)壤土，由表查粉質(zhì)壤土，因滲流出口處設(shè)有濾層，容許坡降應(yīng)修正為,而實(shí)際逸出坡降,故不會(huì)發(fā)生流土。 粉質(zhì)壤土水平段容許坡降遠(yuǎn)小于,說(shuō)明地基壤土在其與地板的接觸面上不會(huì)產(chǎn)生接觸沖刷。3.4 防滲排水設(shè)施和細(xì)部構(gòu)造 防滲排水設(shè)施采用粘土鋪蓋，板樁，齒墻，反濾層等設(shè)施。鋪蓋長(zhǎng)20.5米。在其表面先鋪設(shè)砂墊層，再鋪設(shè)單層或雙層塊石護(hù)面。板樁設(shè)在閘底板上游端，用于降低滲透壓力，采用混凝土板樁，長(zhǎng)為5.5米，頂部嵌入底板地面的凹槽內(nèi)，嵌入度為0.5米，樁頂填塞可塑性較大的不透水材料。鋪蓋設(shè)有0.5米的齒墻，閘底板上下游端設(shè)有1米深

15、的齒墻，用于抗滑并延長(zhǎng)滲徑。在閘底板下游齒墻前設(shè)有反濾層，反濾層厚度為0.28米。采用1至2厘米的卵石，碩石或碎石。第4章 閘室布置4.1 閘底板，閘墩 底板采用整體式，即閘墩與底板澆筑成整體。長(zhǎng)度為20米，厚度為1米。上下游端個(gè)設(shè)0.5米深的齒墻，板內(nèi)配置c20的鋼筋混泥土。閘墩：閘墩順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度取決于與底板相同，為16m，閘墩為鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)，中墩厚為1.2m，邊墩與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。閘墩上游部分的頂部高程在泄洪時(shí)應(yīng)高于校核洪水的安全超高?。?該水閘是3級(jí)水工建筑物，查水工建筑物表5-14得設(shè)計(jì)波浪保證率P=5，根據(jù)，查表5-15得，故（校核洪水位）所以閘墩上游部分的頂部高

16、程為62.2m。 閘墩下游設(shè)置排架擱置公路橋。初步擬定閘墩下游部分頂部高程為60.2m，其上設(shè)3根0.7m×0.67m，高1.8m的柱子，柱頂設(shè)0.7m×0.7m,長(zhǎng)4.7m的小橫梁，梁頂高程即為60.2+1.8+0.7=62.7m，梁上擱公路橋，橋面高程為63.6m。閘墩上設(shè)置兩道門槽（檢修門槽、工作門門槽）。檢修門槽在上游，槽深0.3m寬0.2m；工作門門槽深0.3m寬0.6m， 下游不設(shè)檢修門，閘墩上下游頭部均為半圓形，R=0.6m。4.2工作橋4.2.1啟閉機(jī)選型：閘門采用平面滾輪鋼閘門，為潛孔式，門高為60.2-51.92=8.28m；門寬為14.4m，啟閉機(jī)選雙

17、吊點(diǎn)手搖電動(dòng)兩用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)QPQ-2×25。其機(jī)架外輪廓寬J=1962mm4.2.2工作橋的尺寸及構(gòu)造：工作橋的寬度不僅要滿足啟閉機(jī)布置的要求，且兩側(cè)應(yīng)留有足夠的操作寬度。B=啟閉機(jī)寬度+2×操作寬度+2×欄桿柱寬+2×欄桿外富裕寬度 =1.962+2×0.8+2×0.15+2×0.05=3.962m取工作橋凈寬4.0m工作橋?yàn)榘辶菏浇Y(jié)構(gòu)，預(yù)制裝備。兩根梁柱高0.8m，寬0.35m，中間活動(dòng)鋪板厚6cm，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。為了保證啟閉機(jī)的機(jī)腳螺銓安置在主梁上，主梁間凈寬距離為1.5m。在啟閉機(jī)腳螺銓處，設(shè)兩根橫梁，橫梁寬30cm

18、，高50cm。見(jiàn)圖4-1所示： 4.3檢修便橋橋?qū)?.0m，橋身結(jié)構(gòu)僅為兩根能置于閘墩內(nèi)的鋼筋混泥土簡(jiǎn)支梁，梁高400cm，寬25cm，梁中間鋪設(shè)厚6cm的鋼筋混泥土板.4.4交通橋在工作橋的下游的側(cè)布置公路橋，橋身結(jié)構(gòu)為鋼精混泥土板梁結(jié)構(gòu)，橋面總寬6.0m，閘室結(jié)構(gòu)布置圖見(jiàn)圖5-35第5章 閘室穩(wěn)定計(jì)算 5.1荷載及其組合水閘承受的荷載主要由自重、水重、水平水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力、地震等。本地區(qū)地震烈度在6級(jí)以下不用考慮地震。 荷載組合分基本組合和特殊組合?；窘M合按完建無(wú)水期和正常擋水期情況，特殊組合按校核擋水期情況。荷載組合見(jiàn)表51。 表51荷載組合表 荷載組合計(jì)算情況自重靜水壓力揚(yáng)壓力

19、浪壓力基本組合完建無(wú)水期正常擋水期特殊組合校核擋水期5.1.1 完建無(wú)水期： 荷載主要包括閘底板重力G1,閘墩重力G2，閘門重力G3，工作橋及啟閉機(jī)G4，公路橋重力G5和檢修便橋G6.取混泥土的容重為25KN/m3，底板重力為：5.1.1底板G1=15×1.5×25×16+1/2×（1+2）×1×25×2×15=10125KN5.1.2閘墩重力：=145.3+117+1262.5+751.9+2195.1=4471.8KN5.1.3閘門重力為5.1.4工作橋重力 考慮到欄桿及橫梁重力等，取 5.1.5 QPQ2&#

20、215;25啟閉機(jī)機(jī)身重40.7KN，考慮到機(jī)架混凝土及電機(jī)重，每臺(tái)啟閉機(jī)重48.0KN，啟閉機(jī)重力：5.1.6公路橋重力公路橋每米重約80KN，考慮到欄桿重，則公路橋重為5.1.7檢修便橋重力 考慮到欄桿，取：正常情況下作用荷載和力距計(jì)算見(jiàn)下表： （對(duì)B點(diǎn)取距）部位重力（KN)力臂（m)力矩（KN.m)底板10125881000閘墩1145.30.3652.321262.52.6753377.23751.95.94436.242195.111.2524694.9511715.641829.9閘門383.65.792221工作橋356.45.92102.8啟閉機(jī)965.9566.4檢修便橋12

21、6612.2515508.5公路橋1601.8288合計(jì)16858.8136077.25.1.8校核情況下的荷載：5.1.8.1閘室內(nèi)水的重力 水平壓力: 波浪要素 ， 該水閘是3級(jí)水工建筑物，查水工建筑物表5-14得設(shè)計(jì)波浪保證率P=5，根據(jù)，查表5-15得，故 則試算得Lm=6.24mH=7.58>Hk=0.55m，且H=7.5>Lm/2=3.17m故為深水波，因此浮托力和滲透壓力分別為： 校核情況下荷載和力矩的計(jì)算表（對(duì)B點(diǎn)取距）荷載名稱豎向力（KN)水平力（KN) 力臂（m）力臂（KN.m) 閘室結(jié)構(gòu)重力16858.8136077.2上游水壓力1738.28.12137.3

22、4.69831.61596.13.14947.91893.41.152177.4388.80.77299.4下游水壓力5563.22.916133.315730.62975.3171.80.4170.4浮托力13955.78111645.6滲透壓力1014.388114.473.55.33391.8水重力3483.93.6812820.86167.38.9855382.4合計(jì)2651011436.67753.77308221536.7137330.815073.4（）445.7（） 84205.9（）5.2地基應(yīng)力驗(yàn)算5.2.1地基應(yīng)力驗(yàn)算5.2.1.1完建無(wú)水及關(guān)門擋水情況 閘室基地壓力計(jì)算 由完建期荷載計(jì)算表可知：=16858.8KN , =136077.2KN.m B=16m A=15.2=243.2地基承載力計(jì)算：基地壓力滿足要求。不均勻系數(shù)計(jì)算：故基地不均勻系數(shù)滿足要求。5.2.2校核情況=15073.4KN =84205.9KN.m 則，地基承載力計(jì)算： 故地基承載力滿足要求。不均勻系數(shù)計(jì)算：故基地不均勻系數(shù)不滿足要求。5.3閘室穩(wěn)定計(jì)算已知 ， ， （1）校核情況：閘室抗滑穩(wěn)定分析：其中 , 由于本閘齒墻較淺，可取A=196,則故閘室抗滑穩(wěn)定性滿足要求。  +=<=    第6章 水閘上下游兩岸的