水閘課程設(shè)計.(DOC)

1、水閘課程設(shè)計第一章總述第一節(jié)概述本工程是西通河灌區(qū)第一級抽水站的攔河閘，其主要任務(wù)是攔蓄西通河的河 水，抬高水位滿足抽水灌溉的需要；洪水期能夠宣泄洪水，保證兩岸農(nóng)田不被洪 水淹沒。第二節(jié)基本資料（一）閘的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范.» SD133-84（以下簡稱SD133-84）該閘按IV級建筑物設(shè)計。（二）水位流量資料運(yùn)用情況上游水位（米）下游流量（m3/s）正常蓄水198.000設(shè)計洪水198.3661.40校核洪水198.9079.70下游水位流量關(guān)系見表H 下(m)195.00196.00197.00197.50198.00198.15198.50198.65_3 _Q(m /

2、S)0.008.6327.9641.0755.4061.4073.9879.70（三）地形資料閘址附近，河道順直，河道橫部面接近梯形，底寬 18米，邊坡1:1.5,河底 高程195.00米，兩岸地面高程199.20米。（四）閘基土質(zhì)資料閘基河床地質(zhì)資料柱狀圖如圖所示?ll l) d fa J' a h J J I- d 1 ri i- h.44 j |i a Inf - J - - -V層序高程（M）土質(zhì)拇況I195.00-191.8細(xì)砂II191.8183.32組砂III183.32粘土閘址附近缺乏粘性土料，但有足夠數(shù)量的混凝土骨料和砂料。閘基細(xì)砂及墻后回 填砂料土工試驗(yàn)資料如下表；

3、天然谷重飽和谷重內(nèi)摩擦角凝聚力不均勻系數(shù)相對密實(shí)度細(xì)砂 0.4618.6420.6122012砂土料18.2020.21320150.62細(xì)砂允許承載力為150KN/m2，其與混凝土底板之間的摩擦系數(shù)f=0.35。（五）其他資料1.閘上交通為單車道，按汽-10設(shè)計，帶-50校核。橋面凈寬4.0m,總寬為4.4m o2 .閘門采用平面鋼閘門，有3米，4米，5米三種規(guī)格閘門。3 .該地區(qū)地震設(shè)計烈度為4度。4 .閘址附近河道有干砌石護(hù)坡。5 .多年平均最大風(fēng)速12米/秒,吹程0.15公里。第三節(jié)工程綜合說明書本工程為IV級攔河閘。設(shè)計采用開敞式水閘。水閘由上游連接段、閘室段、下游連接段三部分組成。

4、閘室段位于上、下游連接段之間。是水閘工程的主體。具作用是控制水位、 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)過閘水流均勻擴(kuò)散。 通過消能防沖設(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。第二章水力計算第一節(jié)閘室的結(jié)構(gòu)型式及孔口尺寸確定 (一)閘孔型式的選擇該閘建在天然河道上，河道橫部面接近梯形，因此采用開敞式閘室結(jié)構(gòu)。該 閘建在天然河道上，為了滿足泄洪、沖沙、排污的要求，宜采用結(jié)構(gòu)簡單，施工 方便，自由出流范圍

5、較大的無坎寬頂堰，考慮到閘基持力層是粘細(xì)砂，土質(zhì)一般， 承載能力不好，并參考該地區(qū)已建工程的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)一般情況下，攔河閘的底板 頂面可與河底齊平。即閘底板頂面(即堰頂)與西通河河底齊平，所以高程為 195.00 m。(二)閘孔尺寸的確定初擬孔口尺寸，該閘的尺寸必須滿足攔洪灌溉以及泄洪的要求。1.計算閘孔總凈寬Bo(1)在設(shè)計情況下：、上游水H=198.36-195=3.36 m、下游水深 hs=198.15-195.00=3.15 m、下泄流量Q=61.40m3/s則上游行近流速：V0=Q/A根據(jù)和斷面尺寸：2A=( b+ mH ) H = ( 18+1.5 X 3.36 ) X 3.36 =

6、77.4 m2其中b為河道寬：b=18mm 為邊坡比：m=1:1.5V0=Q/A =61.40/77.41=0.793m/sH0=H+ a V2/2(取 a =1.0)=3.36 +0.793 2/ ( 2X9.81)= 3.39 m故屬于淹沒出流。則 匹=3.15/3.39=0.929>0.8 H。(2)校核情況：、上游水H=198.9-195=3.9 m、下游水深 hs=198.65-195=3.65 m、下泄流量Q=79.70m3/s則上游行近流速：V0=Q/A根據(jù)和斷面尺寸： _.一， _2A=( b+ mH)H = ( 18+1.5 X3.9 ) 3 3.9 = 93.02m其

7、中b為河道寬：b=18m m 為邊坡比：m=1:1.5V0=Q/A =79.7/93.02=0.86m/sH=H+ a v2/2g(取 a =1.0)=3.9 + 0.862/ ( 2X9.81)=3.94 m則 匡 =3.65/3.94=0.93>0.8 ,故屬于淹沒出流。Ho(3)確定閘孔寬度由以上結(jié)果可得，則按水流成堰流時并且為淹沒出流，計算根據(jù)水工建筑物，由寬頂堰淹沒出流公式：Q二優(yōu)跳廊根據(jù)星，查SL-265-2001,附錄 A.01 , Ho查得淹沒系數(shù)0=0.74,對無坎寬頂堰：m=0.385假設(shè)側(cè)收縮系數(shù) ”0.90在設(shè)計情況下:由公式二二歲所以，在設(shè)計情況下Q614g -

8、 F _ 01 - C 0,74 乂 0-90 X 0385 X 339i/2V2xW=8.66 m在校核情況下：079.7B =>02 0J4X 0,90 X 0385 X 394嬉=9.0 m整理上述計算如下表計算 情況上游 水深H下游 水深hs8M:Q行進(jìn) 流速行進(jìn) 水頭H0淹沒 系數(shù) 6流量 系數(shù)m側(cè)收 縮系 數(shù)£B0設(shè)計 情況 下3.363.1561.400.7933.390.740.3850.908.66校核 情況 下3.903.6579.700.863.940.740.3850.909.02.閘孔孔數(shù)n及單孔凈寬b0單孔寬度bo根據(jù)水閘使用要求，閘門型式及啟閉機(jī)容

9、量等因素，并參照閘門尺寸選定。由Boi>Bo2比較得，取凈寬較大的值，則取 Bo=9.0m。以上為Bo的第一次近似值，據(jù)此可計算總的第二次近似值，按hs/ H 0 =0.93 , 及閘墩邊形狀，查水力學(xué),得=0.502 , &=0.70。側(cè)收縮系數(shù)按式計算為：£ = 1-0.2 匹=1-0.2 X 0.7+ (3-1 ) X 0.502 X 3.9/9=0.85凈寬B。的第二次計算近似值為f Q797B ='01 。- 0.74X 0-85 X 0385 X 394率亞麗om42gH；=9.5 m再將7寬B。的第二次近似值代入式中，可得 6=0.86,再次試算后

10、仍得名=0.86,計算得出B02 =9.4 m ,根據(jù)所給閘門的型號尺寸，則選擇孔數(shù)n=3,每孔凈寬b0=3.2 m ,則閘孔總凈寬B0=3.2 X 3=9.6 m ,3.閘孔泄流能力校核中墩采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計規(guī)范SL265-2001，取中墩厚d=1.5m,墩首、墩尾均采用尖圓形。邊墩厚度為1.0 m ,墩首、尾采用半圓形。根據(jù)擬定的閘孔尺寸凈寬Bo=9.6 m ,用設(shè)計情況進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)堰流公式：QFF。用一Q實(shí)=0.86 0.74 0.3852 9.81 3.5- 3/2 9.6則:=64.28m3 / sX100%=| (64.28-61.40 ) /61.40| X 100%

11、 =4.7 % < 5%實(shí)際過流能力滿足泄水的設(shè)計要求由此得該閘的孔口尺寸確定為：選擇孔數(shù)n=3,每孔凈寬b0=3.2m, 2個中墩各厚d=1.5m,邊墩厚度為1.0 m,閘孔總凈寬B0=9.6m ,閘室總長度B=3X3.2+2 X 1.5=12.6 m 。第二節(jié)消能防沖型式水閘閘門開啟時，下泄水流具有較高能量，為防止高速水流及波狀水躍的沖 擊等不利作用，閘下應(yīng)采取防沖措施。（一）消能型式水閘上、下游水頭一般較低，下游一般為土基，宜采用底流式消能。因此， 消能設(shè)計的主要任務(wù)是確定下游消力池深度與長度，護(hù)坦型式與構(gòu)造、海漫長度 與構(gòu)造一集防沖槽等。（二）消力池設(shè)計1.消力池設(shè)計依據(jù)當(dāng)過閘流

12、量不變，上游水位較高時往往是消力池設(shè)計的依據(jù)，而實(shí)際運(yùn)行中， 流量卻是變化的。因而，消能設(shè)計依據(jù)應(yīng)是上游為較高水位、下游為較低水位時， 通過某一流量，下泄水流能量E=YqH最大時，相應(yīng)的數(shù)據(jù)即為消力池設(shè)計依 據(jù)。為了降低工程造價、確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè) 中孔開啟。分別開啟不同高度進(jìn)行計算，找出消力池池深和池長的控制條件。 閘 門的開度擬分三級開啟。第一級泄流量 8.63m3/s；待下游水位穩(wěn)定后，開度增大至設(shè)計流量61.4m3/s；最后待下游水位穩(wěn)定后，再增大開度至最大下泄流量79.7m3/s。消力池尺寸計算表開啟 高度e垂直 收縮 系數(shù)Z泄 流 量Q單 寬 流 量q

13、收縮 水深hc躍后 水深hc下游水深hs流 態(tài)hc11 ''h c1池 深d消 力 池 長度Lsj水 躍 長Lj0.170.6128.190.650.100.881.00遠(yuǎn) 離 式 水 躍0.071.130.57.57.32.420.66698.567.823.800.673.15淹 沒 式 水 躍3.910.97347.613.783.620.853.65淹 沒 式 水 躍其中按以下公式計算垂直收縮系數(shù)6與閘孔相對開度e/H有關(guān)，查水力學(xué)表9-8可得泄流量：Q=eB0.2gH 流量系數(shù)：N =牌1 一£端消力池深度：d = c-0h； -hs c s收縮水深：hc

14、= ；e2 q2g 2出池落差：z二: q22g 2hs: q2_ . "92ghc2消力池長：Lsj = LSTjsj j其中消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接水躍長度：Lj=6.9h；-hchs是出池河床水深To是從消力池底板頂面算起的總勢能I為水流動能校正系數(shù)取1.0。B為水躍長度校正系數(shù)取0.75。水躍淹沒系數(shù) 仃0=1.05。流速系數(shù)中=0.95。2 .消力池深度d及消力池長度的計算結(jié)論：通過計算上述計算可知，當(dāng)閘孔開度為0.17 m時滿足控制條件，其余兩組都不滿足條件，根據(jù)下列計算：以下泄流量Q=8.63m3/s作為確定消力長度的計算依據(jù)(1)消力池力池深依據(jù)SL265-

15、2001，附表B1.1,則計算出消力池的相關(guān)參數(shù): q22g 2hs2：q2ghc20.72 10.72 1_ _22一_ _22 9.81 112 9.81 0.91=-0.006其中AZ為出池落差、hs為出池河床水深、fl為水流動能校正系數(shù)取1.0''' rd =：二 0hc - hs - . ：Zcs=1.05X 0.921-1+0.006=-0.0385則計算出消力池池深取池深d=0.5 m。(2)消力池長度計算：d=-0.0385 m，但為了穩(wěn)定泄流時的水流，根據(jù)規(guī)范由前面的計算，以下泄流量8.63 m3/s作為確定消力池長度計算的依據(jù)。 略去行進(jìn)流速V0,則

16、:To u H d =3.9+0.5=4.4 m根據(jù)公式其中:22q_= 0.682g 2 -2 9.81= 0.02=0.07 m, hch c = 12-f8q20.25ghgh3-111b20.072-1J! / + 8 x 0.682 N 9.81x0.073=1.13 m水躍長度：Lj=6.9h；-hc =6.9(1.13-0.07)=7.3消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接，Ls=dp=0.5 X4=2m ,則消力池長度:Lsj=Ls+PLj =2+0.75X7.3=7.5 m所以取消力池長度為7.5 m。3 .消力池底板厚度t(1)消力池底板厚度，為減少作用于底板揚(yáng)壓力，消力池底

17、板可以做成透水的, 始端厚度可按抗沖和抗浮要求確定?？箾_ 抗浮其中k1為消力池底板計算系數(shù)取0.18, q為消力池進(jìn)口處的單寬流量，AH為相 應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。此結(jié)構(gòu)按抗沖條件計算得：t = k1 q lH消力池底板厚度計算表8M:(m3/s)上游水深(m)下游水 深,'，、hs( m)/3 ，、q ( m /s m )H ( m)t(m)8.633.901.000.682.900.1927.963.902.002.221.900.3141.073.902.503.261.400.3555.403.903.004.400.900.3761.403.903.154.870.7

18、50.3773.98 13.903.505.870.400.3579.703.903.656.320.250.32計算取最大值t =0.37 <0.5,故取消力池池底厚度取t=0.5 m (2)消力池構(gòu)造消力池一般可用漿砌石或混凝土建成，下設(shè) 0.3 m的卵石墊層，透水底板設(shè)排水 孔，孔徑0.2 m,孔距2m ,梅花狀布置，底部設(shè)反濾層。為使出閘水流在池中產(chǎn)生水躍，在消力池與閘底板連接處留一寬為 1.5 m的平臺，為了增強(qiáng)護(hù)坦班的抗滑穩(wěn)定性在消力池的末端設(shè)置齒墻，墻深 1m ,寬為0.6 m(三)防沖加固措施1 .海漫水流經(jīng)過消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動能，特別

19、是流速分布不均、脈動仍較劇烈，具有一定的沖刷能力。設(shè)置海漫等防沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，并將流速分布逐漸調(diào)整到接近大 然河道的水流形態(tài)。(1)海漫的長度計算由式：Lp =(. qsHKs為海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為河床為細(xì)砂取Ks=14.0, qs為消力池出口處的單寬流量。海漫長度計算表8M:(m3/s)上游 水深 (m)下游水 深'hs( m)/3，、qs ( m /s m ) H ( m)Ks/qsJdHLp(m)8.633.901.000.482.900.9012.6627.963.902.001.551.901.4620.4641.073.902.502.281.40

20、1.64P 22.9955.403.903.003.080.901.7122.9361.403.903.153.410.751.7224.0673.983.903.504.110.401.61P 22.5779.703.903.654.430.251.4920.84計算取表中最大值Lp=24m,河床寬度為18m(2)海漫構(gòu)造。海漫使用厚度45cm的塊石材料，海漫起始段做10m長的水平段 漿砌塊石，其頂面高程與護(hù)坦齊平。水平段后做成 1: 10的斜坡干砌塊石，以使 河流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。漿砌塊石海漫上設(shè)排水孔， 干砌塊石上設(shè)漿砌塊石格燒。海漫底部鋪設(shè) 20cm厚的砂粒墊層

21、。2 .防沖槽海漫與下游渠道相交處，應(yīng)設(shè)防沖槽，以保護(hù)海漫免受沖刷。按下列公式：a# q單寬流qm海漫末端水 深hm001dm設(shè)計洪水61.403.413.150.801.54校核洪水79.704.433.650.802.44根據(jù)計算防沖槽的深度太大，如按計算深度作為防沖槽深度、很不經(jīng)濟(jì)、施工也 困難。故取防沖槽深度為2.0 m ,槽頂高程與海漫末端齊平，底寬取5m。上游 邊坡系數(shù)為2,下游邊坡系數(shù)為3。第三章 水閘防滲及排水設(shè)計第一節(jié) 防滲設(shè)施及閘底輪廓布置水閘的地下輪廓是指水閘底板與地基的接觸部分，由不透水和透水部分組成， 對于砂土層地基通常采用直板樁和鋪蓋增加防滲長度， 地下輪廓的設(shè)計主

22、要 包括底板，防滲鋪蓋，板樁等的設(shè)計。1. 底板底板既是閘室的基礎(chǔ)， 又兼有防滲、 防沖刷的作用。 它既要滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求，又要滿足穩(wěn)定及本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求。（ 1）底板順?biāo)鞣较虻拈L度L：有經(jīng)驗(yàn)公式：L=3.5H=3.5 X （198.90-195.00）=13.6 m為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求， L 必須大于交通橋?qū)?、工作橋、工作便橋及其之間間隔的總和，即取L=14.0 m 。（ 2）底板厚度d:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，底板厚度為（1/51/7）單孔凈跨，一般為1.02.0 m由此初 擬底板厚度d=1.0 m（ 3）底板構(gòu)造：底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C20混凝土，上下游兩端各設(shè)1.0 m深的

23、齒墻嵌入地基，底板分縫設(shè)以“ v ”型銅片止水，由于地基為砂性土的細(xì)砂地基，抵抗?jié)B流變形的能力較差， 滲流系數(shù)也較大， 由此得在底板兩端分別設(shè)置不同深度的板樁，由于一般為水頭的（0.61.0）倍，由水頭大小可知，上游端設(shè)板樁 深為 3.0 m ，下游端不設(shè)板樁。2. 鋪蓋鋪蓋用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用 C20,其長度為上下游最大水位差的（35） 倍，則取鋪蓋L=12.0m ,鋪蓋厚度為0.5 m。鋪蓋兩端各設(shè)設(shè)0.5 m深的小齒墻， 其頭部不再設(shè)防沖槽，為了防止上游河床的沖刷，鋪蓋上游設(shè)塊石護(hù)底，厚為0.3 m ，其下設(shè) 0.2 m 厚的砂石墊層。順?biāo)鞣较蛟O(shè)置永縫，縫距為 8m 。3. 板樁（1

24、） 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn): 用鋼筋混凝土板樁，板樁長度3m ，厚度 0.2 m , 寬度0.4 m 。（2） 板樁的構(gòu)造：采用現(xiàn)場預(yù)制，樁的兩側(cè)做成舌槽形，以便相互貼緊，板樁與閘室的連接形式是把板樁頂嵌入底板面特留的的凹槽內(nèi)， 樁頂填塞可塑性較大的不透水材料4. 其它防滲設(shè)施側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩， 則上游翼墻為曲線形式， 從邊墩開始向上游延伸至鋪蓋頭部，以半徑為7.0米的圓弧插入岸坡。閘底板的上、下游端均設(shè)置齒墻，用來增強(qiáng)閘室的抗滑穩(wěn)定，并延長滲徑，齒墻深1m。綜上所述閘基防滲的計算必須的防滲長度滿足 :L=C AH H為上下游最大水位差，則4 H=3.9m,C為允許滲徑系數(shù)值，由于為砂性土則

25、取C=9.0。得最小允許防滲長度 L=C H=3.9X 9.0=35.1 m。則地下輪廓布 置見下圖。實(shí)際閘基防滲長度L:L=0.5+0.5+0.7+11+0.7+0.5+3+1+1.4+10+1.4+1+1.5=36.0 m則L=36.0 m > L=35.1 m閘基防滲長度滿足要求乃 一2三J>：了.小心口r-TT.T T T 11-第二節(jié)防滲和排水設(shè)計及滲透壓力計算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計算為了便于計算，將復(fù)雜的地下輪廓進(jìn)行簡化。由于鋪蓋頭部及底板上下游兩 端的齒墻均較淺，可以將它們簡化成短板的形式如下圖：1.確定地基的有效深度根據(jù)鉆探資料，閘基透水層深度很大。故在滲流計

26、算中必須取一有效深度代替實(shí)際深度。由地下輪廓線簡化圖知：地下輪廓的水平投影長度L0=12+14=26m;地下輪廓的垂直投影長度 S=195.00-190.00=5m。L o/S=26/5=5.2 >5時，故地基的有效深度Te=0.5 L=13m而地基的實(shí)際計算深度 T =195.0-183.32=11.68m,則T<Te,故地基的實(shí)際計算深度Te=T=11.68m。2.滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計算過地下輪廓的角點(diǎn)、尖點(diǎn)，將滲流區(qū)域分成八個典型段。如上圖，1、8段為進(jìn)出口段，2、4、5、7則為內(nèi)部垂直段，3、6、二段為內(nèi)部水平段。(1)設(shè)計洪水位情況各流段阻力系數(shù)為編 號名 稱計算

27、公式ST L匕hihi進(jìn) 出 口 段3 fc V21.011.680.4780.4330.2941 =1.5+ 0.441T J1.510.980.5170.4680.397內(nèi) 部 垂 直 eg-0.511.180.0450.0410.08222.。=Inji一 "S|cot - 1 44< TJJ4.511.180.4570.4144.010.680.3790.3431.010.680.0910.0820.155內(nèi) 部 水 平 段n L0.7(S+S2)S1=0.5S2=4.5T =11.18L=120.7600.6880.786JTS1=4.0S2=1.0T =10.68L

28、=14.00.9830.890 H=198.36-195.00=3.36m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的單寬滲流 流量均應(yīng)相等。H各流段的水頭損失的計算hi =；，則得hi =0.433mh2 =0.041mh3 =0.688mh4=0.414mh5 =0.343mh7=0.082mh6=0.890h8 =0.468m進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)國為%=1.211性6)” + ?岸+ 0妣9T =11.18m T =11.68m S =1m則得：肉=0.68響=1.0 故需要修正進(jìn)水口段水頭損失的修正為：hi'=Pi 義 hi=0.68 X 0.433=0.294m進(jìn)口段

29、水頭損失的修正量為:A h=hi hi =0.434-0.294=0.140m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段h2 + h3=0.73>0.140所以h2=0.041 2=0.082mh3=0.688+ (0.139-0.041 ) =0.786m.同樣對出口段修正如下1%=113112 (y) +2 y-0.059''T =10.68m T =11.68m S =2m則得：&=0.849<響=1.0故亦需要修正出口段的水頭損失修正為h8= Bz x h8=0.397m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：一 .' h = h8 - h8 =0.467-0.397=0.0

30、70m將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則_' _ _ _ _ _ _ _ _h7 =0.085+0.070=0.155計算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游從作用水頭值 H中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值:H1=3.36m. . .' H2 = H 1 - h1 =3.066m 一'H3 = H2- h2=2.984m.1 _ H 4 = H 3 - h3 =2.198mH5 = H 4 - h4 =1.784mH 6 = H 5 - h5=1.441mH 7 = H 6 - h6=0.551m.' H8 = H 7 -

31、h7 =0.396mH 9 = H 8 - h8 =0作出滲透壓力分布圖：根據(jù)以上算得滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段水頭損 失呈線形變化，則作出設(shè)計洪水位是滲透壓力分布圖H = . Ji設(shè)計洪水位時滲透壓力分布圖 單位寬度底板所受滲透壓力：R=0.5X(H6 + H7 )X 14X 1=0.5 X (1.441+0.551 ) X 14 X 1=136.91 kN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力:P2=0.5 X( H3 + H4) X12X 1=0.5 X (2.984+2.198 ) X 12 X 1=304.49 kN2.校核洪水位情況各流段阻力系數(shù)為編 號名 稱計算公式ST L匕hihi進(jìn) 出 口

32、 段/o V21.011.680.4780.5020.3411 =1.5S 1 十 0.441T )1.510.980.5170.5430.461內(nèi) 部 垂 直 eg-0.511.180.0450.0470.09422.口 =-Injicot413)l1 4刀4.511.180.4570.4804.010.680.3790.3981.010.680.0910.0960.178內(nèi) 部 水 平 段4 L0.7(Si+S2)S1=0.5S2=4.5T =11.18L=120.7600.7990.913J TS1=4.0S2=1.0T =10.68L=14.00.9831.033 H=198.90-1

33、95.00=3.90m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的單寬滲流 流量均應(yīng)相等.各流段的水頭損失的計算 兀=T1，則得hi =0.502mh3=0.799mh2=0.047mh4=0.480mh5=0.398mh6=1.033h7=0.096mh8=0.343m進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)因?yàn)? = ini -1卜2 G/ + ?岸+ U.Q59T =11.18m T =11.68m S =1m則得：日廣0.68陽=1.0 故需要修正進(jìn)水口段水頭損失的修正為：h1'=Pl X hi=0.68 X 0.502=0.341m進(jìn)口段水頭損失的修正量為： _ ' _ . .

34、_ .A h=h1 h1 =0.502-0.341=0.161m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段h2 + h3=0.846>0.047所以h2 =0.047 2=0.094mh3 =0.799+ (0.161-0.047 ) =0.913m.同樣對出口段修正如下%=1131 112(斤 v岸+0Q59''T =10.68mT=11.68m S =2m則得： PZ=0.849<J=1.0 故亦需要修正出口段的水頭損失修正為h8= Bz x h8=0.461m進(jìn)口段水頭損失的修正量為： X .'_. _.h = h8- h8 =0.543-0.461=0.082m將該修正

35、量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則 一，h7 =0.096+0.082=0.178計算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游從作用 水頭值 H中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值：H1 =3.9m' H2 = H 1 - h1=3.559m' H3 = H2- h2=3.465m .' H 4 = H 3 - h3 =2.552mH5 = H 4 - h4 =2.072mH 6 = H 5 - h5=1.674mH7 = H6- h6=0.641mH 8 = H 7 - h7 =0.461m 1 H9 = H8- h8 =0.000根據(jù)以上計算作

36、出校核洪水位是滲透壓力分布圖，如圖校核洪水位時滲透壓力分布圖單位寬度底板所受滲透壓力：R =0.5X( H6+ H) X14X1=158.97 kN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：P2=0.5 X( H 3+ H) X 12X 1=353.87 kN3.抗?jié)B穩(wěn)定驗(yàn)算閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降:(1)閘底板水平段的平均滲透坡降Jx為：設(shè)計情況jx =星=0.890 =0.0636 ：二 JX I - 0.07 0.10Lx 14校核情況'Jx =皂-1 0 0.072 二 Jx I-0.07 0.10Lx 14(2)滲流出口處的平均逸出坡降為設(shè)計情況. 一一一h80.39

37、7'J08- = = 0.265 :二 J0，= 0.3 0.35s 1.5校核情況'J0 =。=0.307 < J。=0.3 0.35,所以閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。 s 1.5第三節(jié)排水設(shè)施及細(xì)部構(gòu)造為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反濾層一般是 2-3層不同粒 徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直， 各層次的粒徑則按 滲流方向逐層增大。反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過 反濾層，各層次的粒不得發(fā)生移動，相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗 一層的空隙，反濾層不能被阻塞。應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水暢通。

38、同時 還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時間的推移和環(huán)境的改變而變差。 本次設(shè)計中的反濾層有碎石、中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。第四章閘室布置第一節(jié)閘底板、閘墩(1)閘底板采用整體式平底板。詳細(xì)敘述見第三章第一節(jié)。底板順?biāo)鞣较虻拈L度 L=14m底板厚度 d=1.0m。(2)閘墩閘墩承受閘門傳來的水壓力，也是壩頂橋梁的支撐。閘墩順?biāo)较虻拈L度取與底板相同，取 14.0m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中 墩厚均為1.5m。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 高程在泄洪時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加相應(yīng)的安全超高；擋水

39、時應(yīng)高于設(shè)計或hi= 0.0166Vo54D 13= 0.0166M12540.1513 =0.2 m校核洪水位加波浪計算高度加安全超高水位高程安全加高波浪計算 高程閘頂圖程閘墩高程擋水時設(shè)計洪水 位198.360.30.2198.863.86校核洪水 位198.900.20.2199.304.30泄水時設(shè)計洪水 位198.360.50.2199.064.06校核洪水 位198.900.40.2199.504.50由已知的多年平均最大風(fēng)速為12m/s,吹程為0.15公里，計算破浪高:根據(jù)官廳水庫公式:其安全超高查SL265-2001,表4.2.4得，泄水時：設(shè)計洪水位時為 0.5m。 校核洪水

40、位時為0.4m；擋水時：設(shè)計洪水位時為 0.3m。校核洪水位時為0.2m。 依據(jù)表格得，閘墩高度為4.5m。閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可。由于校核洪水位時下游最高水位 =198.65m,由此取閘墩下游部分的頂部高程為 =199.2m,閘墩上設(shè)兩道門槽(檢修門槽和工作門槽)，檢修門槽在上游，槽深為 0.2m,寬0.4m,工作槽槽深為0.40m,寬0.5m。兩者相距2.0m。具體位置見下 圖。下游不設(shè)檢修門，閘墩下游頭部均為流線形。第二節(jié)閘門和啟閉機(jī)閘門采用露頂式平面鋼閘門，則閘門頂高程為199.40m,閘門高4.4m,門寬為 4.0m。查SL265-2001和水閘

41、，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：G =KzKckgH1.43B0.08初估閘門自重.G為門重，10KN B墩高度4.5m, B為孔口寬度為3.2m,采用滾輪式支承 Kz=1.0, Kc采用普通低合金鋼結(jié)構(gòu) Kc=0.8,由于H< 5.0m,取Kg =0.156,則得門自重G = 1.0父0.8父0.156父4.51.43父3.20.08 = 11.77kN ,為滿足要求則取門 G =12.0kN。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，初估計啟門力Fq =(0.1-0.2JP+1.2G ,閉門力Fw =(0.1 0.2P -0.96G 。則P為作用在門上的總水壓力(見圖)，P± =1/2 X9.81 X3.9 X 3.

42、9=74.60 kN作用在每米寬門上游面的水壓力：P下=1/2 X 3.65 X 3.65 X 9.81=65.35 kN則門上總的水壓力為：當(dāng)處于開啟狀態(tài)時：P = P± X 3.2=238.72 kNFq =0.2 X 74.6+1.2 X 12.0=62.41 kN當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時：P =(莊-P下)X3.2= (74.6-65.35 ) 3 3.2=29.6 kNFw =0.2 X 29.6-0.9 X 15.0=-7.58 kNFw <0,表示閘門能靠自重關(guān)閉，則不需加壓重塊幫助關(guān)閉，根據(jù)計算所需的啟門力Fq=62.14 kN，初選單吊點(diǎn)卷揚(yáng)式啟閉機(jī) QPQ-80機(jī)架

43、外輪廓J=1473mm（查閘門與啟閉設(shè)備P240-242） 第三節(jié) 工作橋、公路橋、檢修便橋（一）工作橋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)留有足夠的操作度， 其寬度B=0閉機(jī)寬度+2X欄桿柱寬+2X操作寬度+2X欄桿外富裕寬度=1.473+2 X 1.0+2 X 0.2+2 X0.1=4.073m,故取工作橋凈寬 4.0m。工作橋?yàn)榘辶菏浇Y(jié)構(gòu)， 預(yù)制裝配，兩根主梁高0.8m,寬0.4m,中間活動鋪板厚0.1m。其結(jié)構(gòu)見圖。工作橋結(jié)構(gòu)圖為了保證啟閉機(jī)的機(jī)腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為1.2m。在啟閉機(jī)機(jī)腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁，其寬0.3m,高為0.5m,工作橋設(shè)在實(shí)體排架上，排

44、架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為 0.7m,排架順?biāo)鞣较虻拈L度為2.2m,寬0.6m。 則排架高二門高+富裕高度+上游頂高程=4.4+0.6+199.4=204.4m。（二）公路橋在下游閘墩部分?jǐn)R置公路橋，橋面高程為 =200.30m,梁的截面尺寸0.4 X 0.7m,橋面凈寬為4.0m,總寬4.4m。（三）檢修便橋?yàn)榱吮阌趯﹂l門進(jìn)行檢修、觀測、在檢修門槽處設(shè)置有檢修便橋。橋?qū)?.5m。 橋身結(jié)構(gòu)僅為兩根嵌置于閘墩內(nèi)的鋼筋混凝土簡支梁，梁高0.4m,寬0.2cm。梁中間鋪設(shè)厚0.1m的鋼筋混凝土板。由于檢修閘門使用頻率低，故不需設(shè)固定啟 閉機(jī)，檢修時可采用臨時啟閉設(shè)備。第四節(jié)閘室的分縫和止水設(shè)備

45、水閘沿軸線每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫， 兼作溫度縫，以免閘室因不均勻 沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫。縫距一般為 15-30m縫寬為2-3cm。整體式底板閘室 沉陷縫。一般設(shè)在閘墩一孔、兩孔或三孔一聯(lián)為獨(dú)立單元。具優(yōu)點(diǎn)是保證在不均 勻沉降時閘孔不變形，閘門仍正常工作。凡是有防滲要求的縫，都應(yīng)該設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平兩種，前者設(shè) 在閘墩中間，邊墩與翼墻以及上游翼墻本身。后者設(shè)在鋪蓋，消力池與底板和混 凝土鋪蓋，以及消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。本次設(shè)計縫寬為20mm橫縫設(shè)在閘墩之間，閘墩與底板連在一起。止水設(shè)備： 鉛直止水設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間采用水平止水設(shè)備。第五章閘室穩(wěn)定計算第一節(jié)荷載及其組合

46、（一）荷載情況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。荷載組合分基本組合和特殊組合。基本組合按完建無水期和設(shè)計洪水位情況, 特殊組合按校核洪水位情況福裁組合計算情況自重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力地晨福我基本組合完建無水 期V設(shè)計洪水 位情況VVVV特殊組合校核洪水 位情況VVVV（二）荷載計算1.完建期的荷載荷載計算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自重，取中間閘室為單元進(jìn)行計算一一一 L - L 一;hUj ti tt i .Il_，二-L_4.J完建期的荷載主要包括閘底板重力Gi,閘墩重力G2,閘門重力G3、工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力g4公路橋重力G5和檢修便橋重力g6取鋼筋混凝土

47、的容重為 25kN / m3 o底板重力為G ：G=14X 1 X 9.4 X 25+0.5 X (2+1) X 1 X 9.4 X25X2 =3995kN閘墩重力G2 :則每個中墩重：G2 =1.55 X 1.5 X 4,5 X 25+0.4 X 1.1 X 4.5 X 25+0.7 X 0.5 X 4.2 X 25+5.95 X 1,5 X4,2 X 25+2 X 1.03 X 4.5 X 25+2X 1.03 X 4.2 X25+2X 1,5 X4.5 X25=2070.49 kN每個閘室單元有兩個中墩，則：G2 =2G2 =2X 2070.49=4141 kN閘門重G3=12kN,則兩

48、個閘門重G3=24.0 kN工作橋重力G4：G4 = (4.9 X 0.6 X 0.7+5.2 X 0.6 X 0.7+0.6 X 0.7 X 1) X 2X 25+0.4 X 0,8 X 9.4 X 2X25+0.1 X4X 9.4 X 25+9.4 X2X 0.5 X (0.1+0.02 ) X 1 X 25+0.7 X 0.1 X 9.4 X 2X25=516.4 kN考慮到欄桿機(jī)橫梁重等取G4=520kN查閘門與啟閉設(shè)備QPQ-8C®閉機(jī)機(jī)身重15.0 kN，考慮到混凝土及電機(jī)重，每臺啟閉機(jī)重20kN , 啟閉機(jī)重力G4'=2X20=40.0 kN公路橋重力G5:G5

49、 =0,4 X 0.7 X9.4 X2X 25+4.4 X 0.4 X 9.4 X 25+0.2 X 1 X 9.4X2X25=639.2 kN考慮到欄桿重，取公路橋重為：G5=650kN檢修便橋重力G6:G6=0.2 X0.5 X9.4 X 25X2+1.1 X0.1 X 9.4 X 25=72.85kN考慮到欄桿及橫梁重力等去檢修橋重：G6=85kN 0完建情況下作用荷載和力矩計算表(對底板上游端B點(diǎn)求力矩)部位重力(KN)力臂(m)力矩(kN m)/底板39957.027965閘門123.1337056125.566閘墩41417.028987工作橋5205.52860啟閉機(jī)203.13

50、62.6205.5110公路橋6509.86370檢修便橋853.13266.05合計9455667242.設(shè)計洪水情況下的荷載在設(shè)計洪水情況下，閘室的荷載除了閘室本身的重力外，還有閘室內(nèi)水的重力、浪壓力、水壓力、揚(yáng)壓力等。閘室內(nèi)水重W1:四二3.36X6.4 X5.75 X 9.81=1212.99 kN水平水壓力：首先計算波浪要素。由設(shè)計資料可知：多年平均最大風(fēng)速為 12m/s,吹程為0.15公里，計算破浪高：h1 =0.0166Vo54D1351= 0.0166 12 4 0.15 3 = 0.2mL =10.408 =10.4 0.20.8 = 2.9m,2二 h1hz =coth2

51、二H 3.14 0.22, 2 3.14 3.36 二coth = 0.04m2.92.9則波浪破碎的臨界水深為：H=3.36>L/2=2.9/2=1.45 故為深水波:則相關(guān)荷載計算值如下:設(shè)計洪水位時荷載圖P =0.5 X 1.45 X 9.81 X (0.2+0.04+1.45) X 9.4+0.5 X (1.45+3.36+0.3)X 9.81 X 2.21 X9.4=647.16kN (f)F2=0.5X (2.496+3.804)X 9.81 X 9.4X 1.7=504.3kN (一)P3=0.5 X 0.72X9.4 X9.81=23.1kN (一)F4=0.5X (0.7+2+0.552 ) X 9.81 X 9.4 X 1.3=199.1 kN浮托力：F =0.5 X (1+2) X2X1X