水閘設(shè)計(jì)與施工DOC

1、水閘設(shè)計(jì)與施工 專(zhuān) 業(yè): 水利水電建筑工程 班 級(jí): 姓 名: 學(xué) 號(hào): 組 別: 第八組 指導(dǎo)老師: 易進(jìn)蓉 目錄一、基本資料1二、 閘室的布置22.1、閘室結(jié)構(gòu)布置22.2、底板22.3、閘墩32.4、閘門(mén)42.5、分縫和止水6三、水閘水力計(jì)算73.1閘孔尺寸與孔數(shù)73.2水閘的消能防沖設(shè)計(jì)8四、閘室抗滑穩(wěn)定分析114.1閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算114.2閘室基底壓力驗(yàn)算12五、附錄14一、基本資料本工程主要為下游西三干沿線(xiàn)罐區(qū)補(bǔ)水，引用水源為黃河水。布置在西三干渠跨北康溝下游，蘆墓張村北附近，分進(jìn)口段、閘室段和出口段。進(jìn)口段長(zhǎng)20m為扭曲面，底寬3m，前10m采用C20混凝土護(hù)底，厚0.2m，后

2、10m采用0.4m厚C20混凝土，扭面采用M7.5漿砌塊石護(hù)砌。閘室段長(zhǎng)11m，共1孔，凈寬2.0m，閘底板高程頂面為67.00m，底板厚1m,邊墩為梯形斷面，頂寬0.7m，底寬1.0m，設(shè)計(jì)流量為5.0，上游擋水高程為68.83m，設(shè)檢修門(mén)和工作門(mén)。出口段長(zhǎng)30m，前15m為1：5斜坡段，用以連續(xù)閘室末端同消力池；下游消力池段10.0m，“U”型槽結(jié)構(gòu)，底板采用C25鋼筋混凝土，頂高程為64.00m，厚0.8m，下設(shè)0.1m厚粗砂墊層，側(cè)墻為梯形斷面，頂寬0.5m，底寬0.6m；消力池后為5m過(guò)渡段，兩岸為扭曲面，護(hù)底采用0.2m厚C20混凝土，扭面采用M7.5漿砌石護(hù)砌，下游接引水渠。根據(jù)

3、勘探資料和閘室布置情況，閘基位于輕粉質(zhì)壤土上，其地質(zhì)參數(shù)建議值為：砼與地基摩擦系數(shù)f=0.30，C=8kPa，=，承載力標(biāo)準(zhǔn)為100kPa；墻后回填土料選用中、輕發(fā)粉質(zhì)壤土=，C=1620kPa，飽和容重取2.1，浮容重取1.1。二、 閘室的布置2.1、閘室結(jié)構(gòu)布置 1.閘室結(jié)構(gòu)2.閘頂高程，閘檻高程3.閘孔總凈寬，閘孔孔徑4.底板型式、厚度、順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度、垂直水流方向分段長(zhǎng)度5.閘墩型式、厚度、長(zhǎng)度6.閘門(mén)型式、啟閉機(jī)型式7.胸墻結(jié)構(gòu)8.工作橋、檢修便橋、交通橋 2.2、底板型式（1）按底板與閘墩的連接方式分整體式：閘墩和底板澆筑成整體，有分段縫時(shí)縫設(shè)在閘墩上。底板是傳力結(jié)構(gòu)，將荷載較均勻地

4、傳給地基。閘室整體性較好，適用于松軟地基。分離式：底板與閘墩用沉陷縫分開(kāi)。閘墩傳力，底板僅防滲抗沖，一般適用于巖基或壓縮性小的土基。（2）按底板的結(jié)構(gòu)型式分            平底板            反拱底板            空箱式底板 等 &

5、#160;          整體式平底板用得最廣泛。圖9-18  底板型式布置（1）整體式平底板      材料：（鋼筋）混凝土高程：考慮運(yùn)用、經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)條件確定順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度：需滿(mǎn)足穩(wěn)定、強(qiáng)度及上部結(jié)構(gòu)布置要求，一般與閘墩長(zhǎng)度相同厚度：根據(jù)地基條件、作用荷載和閘孔凈寬等因素，滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求垂直水流方向分段長(zhǎng)度：（2）分離式底板     材料：混凝土或漿砌石厚度：滿(mǎn)足自身穩(wěn)定要求2.3、閘墩材料：混凝土（小型工

6、程常用漿砌塊石）閘頂高程：閘頂高程通常指閘室胸墻或閘門(mén)擋水線(xiàn)上游閘墩和閘墻的頂部高程。應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況確定。擋水時(shí)閘頂高程不低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高值之和；泄水時(shí)閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位（或校核洪水位）與相應(yīng)安全超高值之和。 水閘安全超高下限值（m）：  水閘級(jí)別1234.5擋水時(shí)正常蓄水位0.70.50.40.3最高擋水位0.50.40.30.2泄水時(shí)設(shè)計(jì)洪水位1.51.00.70.5校核洪水位1.00.70.50.4位于防洪（擋潮）堤上的水閘，其閘頂高程不得低于防洪（擋潮）堤堤頂高程。長(zhǎng)度：與底板長(zhǎng)度相同或比底板長(zhǎng)度稍短，取決于

7、上部結(jié)構(gòu)布置和閘門(mén)型式。厚度：根據(jù)閘孔孔徑、受力條件、結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求和施工方法等確定，平面閘門(mén)閘墩門(mén)槽處不宜小于0.4m。 外形：應(yīng)使水流平順、側(cè)向收縮小，過(guò)流能力大。圖9-19  閘墩布置示意圖2.4、閘門(mén)寬度：與孔口一致露頂式閘門(mén)頂部在可能出現(xiàn)的最高擋水位以上應(yīng)有0.30.5m的超高。型式：最常用的有平面閘門(mén)和弧形閘門(mén)。布置：要考慮對(duì)閘室穩(wěn)定、閘墩和地基的應(yīng)力以及對(duì)上部結(jié)構(gòu)布置的影響。圖9-20  平面閘門(mén)示意圖圖9-21  弧形閘門(mén)示意圖2.5、分縫和止水 沉陷縫、伸縮縫：防止閘室因地基不均勻沉陷或溫度變化而產(chǎn)生裂縫。每隔1530m設(shè)一道縫。止水：防滲，有水平

8、止水和垂直止水。圖9-22  閘室沉陷縫布置圖*水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力條件及工程地質(zhì)條件進(jìn)行，其內(nèi)容應(yīng)包括：1、  荷載及其組合；2、  閘室和岸、翼墻的穩(wěn)定計(jì)算；3、  結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析       水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要校核土基所受壓力是否超過(guò)其承載能力；校核閘室沿地基表面的抗滑穩(wěn)定性和閘室連同部分地基的深層滑動(dòng)可能性；計(jì)算閘基的沉降并考查其是否影響水閘的正常工作。在這些驗(yàn)算校核得到安全可靠的保證的前提下，再進(jìn)行閘室各部分的內(nèi)力計(jì)算和應(yīng)力分析，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋。三、水閘水力計(jì)算3.1閘孔尺寸與孔數(shù)計(jì)

9、算閘孔凈寬為閘室凈寬（m）；為設(shè)計(jì)過(guò)閘流量（）;為計(jì)入行近流速水頭的堰上水頭（m）;為重力加速度（）取9.8；分別為堰上的流量系數(shù)、側(cè)收縮系數(shù)和淹沒(méi)系數(shù)， 分別取0.385；1；1。進(jìn)水閘閘孔凈寬計(jì)算成果表設(shè)計(jì)流量m³/s計(jì)算流量m³/s閘前水深m閘后水深m進(jìn)水閘孔數(shù)（孔）單孔凈寬（m）58.4391.831.8312由于計(jì)算流量>設(shè)計(jì)過(guò)閘流量m³/s，所以設(shè)計(jì)合理。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，進(jìn)水閘共建一孔，單孔凈寬取2m，總凈寬2m,過(guò)堰流量。3.2水閘的消能防沖設(shè)計(jì)2.2.1消力池的尺寸確定（1）消力池的深度式中：消力池深度，m;水躍淹沒(méi)系數(shù)，可采用1.501.

10、10；躍后水躍，m；收縮水躍，m；水流動(dòng)能校正系數(shù)，可采用1.01.05；過(guò)閘單寬流量，；消力池首段寬度，m；消力池末段寬度，m；出池河床水深，m；由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能，m；出池落差，m。工況一：閘門(mén)全開(kāi)，m；工況二：閘門(mén)半開(kāi)，m； （2）消力池的長(zhǎng)度消力池長(zhǎng)度，m；消力池斜坡段水平投影長(zhǎng)度，m；水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)，可采用0.70.8；水躍長(zhǎng)度，m。（3）消力池的護(hù)坦厚度抗沖：抗浮：消力池底板始端厚度，m；為閘孔泄水時(shí)上、下游水位差，m；為消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.150.20；為消力池底板安全系數(shù)，可采用1.11.3；為作用在消力池底板上的揚(yáng)壓力，kPa；為作用在消力池底板上的水重

11、，kPa；為作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力，kPa；為消力池底板的飽和重度，；(4) 鋪蓋厚度計(jì)算 為防滲長(zhǎng)度（鋪蓋長(zhǎng)度）；為上下游水位差(m)；為滲徑系數(shù)；表2.2 C滲徑系數(shù)表排水條件地基類(lèi)別粉砂細(xì)砂中砂粗砂中礫、細(xì)礫粗礫夾卵石輕粉質(zhì)砂壤土砂壤土壤土黏土有反濾層無(wú)反濾層（5）海漫長(zhǎng)度計(jì)算海漫長(zhǎng)度，m；河床土質(zhì)系數(shù)，粉、細(xì)砂取1315，中、粗砂及砂壤土取1012，壤土取89，堅(jiān)硬粘土取67，擴(kuò)散條件好時(shí)取小值，反之取大值；消力池末端單寬流量為上下游水位差，m。適用范圍19。消能防沖計(jì)算成果表計(jì)算工況消力池尺寸（m）鋪蓋長(zhǎng)度海漫長(zhǎng)度池長(zhǎng)池深底板厚工況一工況二抗沖抗浮計(jì)算值23.890.231.0

12、00.310.97.2818.53設(shè)計(jì)值2511205根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，消力池長(zhǎng)度為23.89m，取25m；消力池深度為0.87m，取1m；=1.55，在19之間，所以設(shè)計(jì)合理。四、閘室抗滑穩(wěn)定分析4.1閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算為作用在閘室底部所有鉛直力的總和，kN；為基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)，對(duì)于大型水閘，應(yīng)作現(xiàn)場(chǎng)抗滑試驗(yàn)加以驗(yàn)證；為作用在閘室上的全部豎向荷載（包括基底面上的揚(yáng)壓力），kN；為作用在閘室上全部水平向荷載，kN；為基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦角，度；為基礎(chǔ)底面與地基土之間的粘結(jié)力，；為閘室基礎(chǔ)地面的面積，。4.1.1土壓力計(jì)算 式中Fa -作用在水閘擋土結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)土壓力(kN/m)

13、,其作用點(diǎn)距墻底為墻高的處,作用方向與水平面呈(+)夾角；t -擋土結(jié)構(gòu)墻后填土重度(kN/m3 ),地下水位以下取浮重度；Ht -擋土結(jié)構(gòu)高度(m)；Ka -主動(dòng)土壓力系數(shù)；jt-擋土結(jié)構(gòu)墻后填土的內(nèi)摩擦角(°)；-擋土結(jié)構(gòu)墻背面與鉛直面的夾角(°)；-擋土結(jié)構(gòu)墻后填土對(duì)墻背的外摩擦角(°),可按表D.0.1采用；-擋土結(jié)構(gòu)墻后填土表面坡角(°).值擋土結(jié)構(gòu)墻背面排水狀況值墻背光滑,排水不良(0.000.33) jt墻背粗糙,排水良好(0.330.50) jt墻背很粗糙,排水良好(0.500.67) jt墻背與填土之間不可能滑動(dòng)(0.671.00) jt4.2閘室基底壓力驗(yàn)算為作用在閘室底部所有鉛直力的總和，kN；為所有外力對(duì)閘室底部中心點(diǎn)的力矩總和，以順時(shí)針為正，kNm；為計(jì)算閘室段寬度，m；為底板長(zhǎng)度，m；工況一：完建期，上下游均無(wú)水；工況二：擋水期，上游有水，下游無(wú)水；工況三：過(guò)水期，上下游均有水；計(jì)算工況自重水重水壓力揚(yáng)壓力浪壓力土壓力基本組合工況一工況二工況三閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果分析工況 設(shè)計(jì) 要求閘室抗滑穩(wěn)定基地壓力工況一45.3345.6245.561.00工況二15.3876.5085.0367.971.25工況三21.9454.5555.0854.021.02