H江水利樞紐工程畢業(yè)設(shè)計解讀

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目 土壩樞紐施工組織設(shè)計 專 業(yè) 水利水電工程 年 級 2012水工（1）班 姓 名 陳 廣 兵 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 王潤英、陳海雄、胡秀君 日 期 2014年04月 目 錄專心-專注-專業(yè)1 工程興建緣由和效益涵江位于我國華東地區(qū)，流向自東向西北，全長375km，流域面積176萬km²，是鄱陽湖水系的主要支流，也是長江水系水路運(yùn)輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含沙量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的水路運(yùn)輸具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地700多萬畝，土地肥沃，礦藏資料十分豐富，工礦企業(yè)發(fā)達(dá)，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)

2、的建材輕工，電力等工業(yè)部門和十多個糧食基地；原料及銷售地大部分在長江流域各省，市地區(qū)，利用水運(yùn)的條件十分優(yōu)越。流域梯級開發(fā)后，將建成一條長340km通航千噸級駁船的航道和另一條長50km通航300噸級駁船的航道，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個江河直達(dá)的內(nèi)河水路運(yùn)輸網(wǎng)。同時也為沿江各縣市擴(kuò)大自流灌溉創(chuàng)造條件，對促進(jìn)沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，該工程是以航運(yùn)為主體，兼有泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)站各需要的綜合開發(fā)工程，它在經(jīng)濟(jì)上將會具有非常顯著的效益。2 設(shè)計基本資料2.1 工程等級及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)2.1.1 工程等級本樞紐定為三等工程；主要建筑物按3級建筑物設(shè)計；次要建筑物按4級建筑物設(shè)

3、計。2.1.2 洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)；校核洪水按300年一遇標(biāo)準(zhǔn)；最大通航洪水按5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。2.2 樞紐地形、地質(zhì)及當(dāng)?shù)夭牧?.2.1 閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順流向長700m，垂直向長2000m，山頂主峰標(biāo)高110m，靠岸邊山頂標(biāo)高65m；山體周圍是河漫灘沖積平原，灘面標(biāo)高（18.520.0）m；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4m，堤頂標(biāo)高24.5m；閘址處河寬700m；主河槽寬500m，深泓區(qū)偏右，河床底標(biāo)高（13.014.0）m，右岸灘地標(biāo)高18.5m。2.2.2 閘址地質(zhì)閘址河床土質(zhì)，主要由沙礫 卵石層組成，表面為中細(xì)砂層，層厚（25）m，左厚右薄并逐步消失；河

4、床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量3050%，粒徑213cm，層厚（1020）m。屬于強(qiáng)透水層滲透系數(shù)K=1.84*105*10（cm/s）允許坡隆=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標(biāo)高從左標(biāo)高10米向右增深至標(biāo)高15米以下。其巖性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質(zhì)巖。河床土質(zhì)有關(guān)資料如下：中砂：Dr=0.6，Eo=310kg/cm²，N=20砂礫石：Dr=0.66，Eo=360kg/cm²2.2.3 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧蠅K料石：在閘址左岸的山頭上，有符合質(zhì)量要求的塊石料場，其儲量50萬方，平均運(yùn)距1.0km。砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地，在上、下游（35）km的沙灘臺地

5、上，均有大量的砂礫料，可滿足混凝土的粗、細(xì)骨料之用，且水運(yùn)方便。土料：閘址上游約2km有劉冢、八圩土料場，儲量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。2.3 基本資料2.3.1 氣象洪水期多年平均最大風(fēng)速；20.7m/s風(fēng)向：按垂直壩軸線考慮吹程：3km2.3.2 水文2.3.2.1 設(shè)計洪水各設(shè)計頻率洪水流量及相應(yīng)壩下水位表設(shè)計頻率（%）0.33220洪水流量Q（m³/s）1235095405730壩下水位H下（m）2380234022252.3.2.2 水位流量關(guān)系曲線水位（m）141516171819流量（m3/s）5030065012001800

6、2480水位（m）2021222324流量（m3/s）3200414053407700138002.3.3 地震本地區(qū)地震基本烈度為6度。2.3.4 回填土干容重干(Tm3)濕容重(Tm3)飽和容重(Tm3)內(nèi)摩擦角粘聚力ckgcm2含水量砂性土1.551.852.05270粘性土1.501.92180.2282.4 建筑物的設(shè)計參數(shù)(一)船閘(五級航道標(biāo)準(zhǔn))1）水位：最高通航水位22.32m，最低通航水位19.0m；正常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。2）船型、船隊：船型300噸駁船，單駁尺度35× 9.2×1.3m(長×寬×吃水深)；船隊

7、300馬力+2× 300噸。船隊尺度91×9.2×1.3m(長×寬×吃水深)。3）船閘、引航道尺寸及高程：閘室有效尺寸閘室頂高程24.0m，室底高程10.5m；長×寬×檻上水深=135×12× 2.5m。上閘首平面尺寸長×寬18×24m；墩頂高程 25.0m(注：該高程控制公路橋面高程)，門檻高程16.5m，基底高程 8.5m。下閘首平面尺寸長×寬17×24m；墩頂高程24.5m、門底高程10.5m、基底高程70米。上、下游導(dǎo)墻段長度50m。上、下游引航道直線段長度

8、應(yīng)滿足L5倍設(shè)計船隊長度，引航道底寬35m；邊坡1：2.5；引航道底高程；上游15.0m，下游11.0m；引航道轉(zhuǎn)彎半徑R5倍設(shè)計船隊長度；進(jìn)出口軸線與主河流基本流向的交角20°4）閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端。(二)電站1）機(jī)型水輪機(jī)型號：GE(F302)WP380機(jī)型；發(fā)電機(jī)型號：SFG200703960； 總裝機(jī)：3×2200KW。2）水頭 設(shè)計水頭3.5m；最高水頭7.0m，最小水頭2.0m；最大引用流量225m3/s。3）主廠房平面尺寸及高程主廠房底板長度48m；總寬36.2m；機(jī)組進(jìn)水室寬2.8m；中墩厚3.4m；進(jìn)口高程 7.5m，出口高程 7.8m；基底最低

9、高程 2.0m；基底平均開挖高程 5.0m；進(jìn)水口前混凝土鋪蓋長10m，并在1：5反坡向上游與原河床高程銜接，并在上游端應(yīng)設(shè)攔沙檻。尾水出口后設(shè)混凝土護(hù)坦、護(hù)坦水平段15m并用1：5的倒倒坡段與尾水渠相連。上部廠房寬15米(順流向)，長36.2m，廠房地面高程24.5m，水輪機(jī)安裝同程 10.5m廠房屋頂高程 37.0m，廠房邊墻距底板上游端15.0m。4）站上的公路橋設(shè)在三房的上游端。(三)泄水閘1）水位： 正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.50m； 設(shè)計洪水Q2=9540m3s，相應(yīng)閘下水位H下23.40m 校核洪水Q0.33%=12350m3s，相應(yīng)閘下水位H下23.80m2）計算水位

10、組合： 閘孔凈寬計算水位 設(shè)計流量Q2=9540m3s，相應(yīng)H下23.40m 設(shè)計水位差H：甲組H0.25m(H上23.65m) 校核流量Q0.33%=12350m3s，相應(yīng)閘下水位H下23.80m 計算閘上壅高水位H上(供墩頂高程用) 消能計算水位 閘上水位H上=19.50m 閘下水位H下=甲組H下14.50m 下泄流量：以閘開啟啟度e_m、_m、以及全開時的泄量。 閘室穩(wěn)定計算水位(關(guān)門) 閘上設(shè)計水位 H上19.5米，甲：H下=14.50m 閘上校核水位 H上20.0m(與門頂齊平) 甲：H下=14.5m3）其它參數(shù) 單孔凈寬：(812)m 門型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門 閘門類型： 升臥門 底板

11、與中砂的摩擦系數(shù)f0.4 閘孔的允許單寬流量q=30m3sm(四)公路橋 公路功重按汽20設(shè)計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道2×2.0m，總寬9m，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2米，梁翼寬1.6m，用5根組粱組成，兩側(cè)人行道為懸臂式。每米延長重量按8m計。3 主要設(shè)計成果3.1 樞紐總體布置根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范SL265-2001第4.1.6條規(guī)定：水閘樞紐中的船閘、泵站或水電站宜靠岸布置，但船閘不宜與泵站或水電站布置在同一岸側(cè)，船閘、泵站或水電站與水閘的相對位置，應(yīng)能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運(yùn)行的要求。因此，本設(shè)計在樞紐布置時，將泄水閘布置在河床

12、中間，船閘布置在左岸，水電站布置在右岸。其中：泄水閘每孔凈寬12m，共27孔，高12m，直升式平板鋼閘門控制，閉閘時攔截江流，穩(wěn)定上游水位，開閘時泄水，排沙防淤。設(shè)計流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。船閘1座，閘室有效長度為135m，凈寬12m，檻上水深2.5m，閘室頂高程24.0m，底高程10.5m。閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端。水電站廠房寬15m(順流向)，長36.2m。廠房地面高程24.5m，水輪機(jī)安裝高程10.5m。水電站設(shè)計水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機(jī)3×2200KW。站上公路橋設(shè)在廠房的上游端。具體布置見附圖一：總平面

13、布置圖。3.2 水閘設(shè)計3.2.1 水閘水力設(shè)計1)、堰型、堰頂高程閘孔采用結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的無坎平底寬頂堰（平底水閘屬無坎寬頂堰）。擬定閘底板頂高程為13.0m。2)、水閘總寬度本次設(shè)計分段長度：中塊：2×1.0+12×2+1.4=27.4m，邊塊：1.0+1.2+2×12+1.4=27.6m。閘室總寬度：27.4×11+27.6×212+2=370.4m。3.2.2 水閘消能防沖設(shè)計1)、消力池消力池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，深1.3m，消力池長L=15m，厚度0.6m。2)、海漫 海漫長度L=57m，50cm厚C25砼框格內(nèi)填M7.5漿砌塊石。3

14、)、防沖槽 防沖槽采用梯形斷面，槽深2.5m，槽底寬4.0m，上游設(shè)板樁，厚15cm，下游坡比為1：3，槽內(nèi)拋填塊石，塊石直徑不小于0.3m，上方設(shè)合金鋼絲網(wǎng)石籠護(hù)面，厚0.5m，下設(shè)碎石墊層，厚30cm，墊層下鋪400g/m2無紡?fù)凉げ家粚印?.2.3 閘室布置1)、閘室結(jié)構(gòu)閘室采用開敞式布置，鋼筋砼U型結(jié)構(gòu)，閘門選擇直升式平板鋼閘門，液壓啟閉，閘上布置凈7m交通橋，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9.0m、寬4m工作橋和啟閉房，啟閉房寬11.0m，底板長度取20m。底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長度為20m，頂高程為13.0m，閘底板厚1.5m 。閘墩長度采用與底板同長

15、20m，。檢修門槽深25cm，寬30m；工作門槽深40cm，寬60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭。 閘墩頂高程為25.0m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小厚度為50cm，中墩厚度取1.4m，縫墩厚度為2×1.0m，邊墩厚度為1.2m。公路橋布置在閘門上游側(cè)，公路橋載重按汽-20設(shè)計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道1×1.0m，總寬9.0m。公路橋采用T型結(jié)構(gòu)，梁底高程為25.0m，梁高1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸壁式。2)、上下游翼墻上游連接采用扶壁式翼墻，圓弧連接，半徑為20m，下游翼墻采用扶壁式八字型翼墻

16、加圓弧型翼墻連接，擴(kuò)散角為8°，圓弧半徑為20m。上游翼墻頂標(biāo)高為24.5m，下游翼墻頂標(biāo)高為24.0m。3.2.4 閘基防滲排水設(shè)計由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故在采用水平防滲措施的同時還必須采取垂直防滲措施。鋪蓋采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長20m。鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。在消力池水平段前端與閘底板連接處設(shè)置水平止水；消力池末端依次鋪設(shè)碎石墊層、中粗砂和無紡?fù)凉げ挤礊V，排水孔孔徑15cm，間距1.5m，呈梅花形布置，順?biāo)鞣较蜷L度為7.5m。3.2.5 閘門及啟閉機(jī)設(shè)計1)、閘門根據(jù)門頂高程及閘底標(biāo)高，確定平面鋼閘門高為8m，閘門凈寬12m，毛寬12.6。

17、2)、啟閉機(jī)啟閉機(jī)型號：QPQ2×3003.2.6 閘室穩(wěn)定計算1)、閘室整體穩(wěn)定水閘整體穩(wěn)定分別對完建期、正常運(yùn)用期及非常運(yùn)用期三種工況進(jìn)行閘室的偏心距、基底應(yīng)力、基底應(yīng)力的不均勻系數(shù)及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算，均滿足規(guī)范要求。2)、閘室沉降計算經(jīng)分析，本次不必計算閘室的沉降量。3.2.7 兩岸連接建筑物設(shè)計采用扶壁式擋土墻，上游翼墻頂標(biāo)高為24.5m，下游翼墻頂標(biāo)高為24.0m。上游翼墻，墻高為12.5m，底寬取10m，扶壁間距取5m，厚度取1m，立板厚頂端為1m，底部取1m，底板厚度1m，墻趾外挑3.5m，具體見示意圖。下游翼墻，墻高為13.3m，底寬取10.5m，扶壁間距

18、為取5m，厚度取1.0m，立板厚頂端為1.0m，底部取1.0m，底板厚度1.0m，墻趾外挑3.5m，具體見示意圖。上游護(hù)坡，頂高程為24.5m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護(hù)坡。下游護(hù)坡，頂高程為24.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護(hù)坡。3.2.8 閘底板配筋經(jīng)計算，面、底層鋼筋均按22150配置。4 水閘水力設(shè)計4.1 堰型、堰頂高程的確定經(jīng)分析，初擬閘孔采用結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的無坎平底寬頂堰（平底水閘屬無坎寬頂堰），判別堰的出流情況。根據(jù)閘址的地形地質(zhì)條件，砂土的地基標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N63.5=20>8，可直接作為水閘的天然地基。（

19、根據(jù)工程經(jīng)驗，如果當(dāng)粘土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)大于5，砂土地基的大于8時，小型水閘可直接建在天然地基上。水工建筑物第213頁）泄水閘的設(shè)計洪水位較高，如底板定得低，則單寬流量太大，根據(jù)閘孔允許單寬流量 q=30 m3/s/m 的要求，因此底板宜定得高些。底板高程的高低直接影響水閘的造價。底板高程定得低些，雖可加大過閘水深和單寬流量，從而減小閘室總寬，但卻增加了水閘高度，若將底板高程定得高些，情況則相反。綜上所述，宜利用閘址天然地基，根據(jù)閘址處現(xiàn)狀河床高程1314m，為減少開挖、避免淤積和降低工程投資，擬定閘底板頂高程為13.0m。4.2 水閘凈寬確定已知設(shè)計流量QS=Q2%=9540 m3/s，相應(yīng)

20、的上游水位為23.65m，閘坎高程為13.0m，則寬頂堰堰上水頭 =23.65-13.0=10.65 (m) 已知主河槽寬B0=500m，則 =9540/(500×10.65)=1.792 (m/s) 1.1×1.7922/(2×9.8)=0.18（m） =10.65+0.18=10.83(m)下游水位為23.40m，則下游水面超過堰頂?shù)母叨?=23.40-13.0=10.40 (m) 10.4/10.83=0.96>0.8由水力學(xué)式(8.20)知，寬頂堰為淹沒出流。 由寬頂堰淹沒出流流量公式 可得水閘凈寬 對于平底閘，當(dāng)堰流處于高淹沒度（0.9）時，閘孔總

21、凈寬也可按以下公式（水閘設(shè)計規(guī)范第53頁）計算：=0.877+(0.96-0.65)2=0.973 =9540/(0.973×10.4×)=324.7(m) 根據(jù)資料要求，允許單寬流量 q=30 m3/s/m所以 B>Q2%/q=9540/30=318 (m)4.3 校核泄流能力閘孔單孔凈寬在812m范圍內(nèi)選擇。為了減少工程量，降低工程總投資，現(xiàn)選8m、10m、12m三種方案進(jìn)行設(shè)計情況和校核情況下的比較。4.3.1 設(shè)計水位時計算流量設(shè)計流量QS=Q2%=9540 m3/s，H上=23.65m，H下=23.40m，閘坎高程為13.0m。1、 單孔凈寬b=12m時，n

22、=B/b=325/1227孔擬定2孔為一個整體底板，中墩厚度取1.4m，縫墩厚度為2×1.0m，邊墩厚度為1.2m。邊孔流量系數(shù)：兩半邊孔B=(1.2+6)×2=14.4m，翼墻圓弧r =20m r/b=20/12=1.670.5， b/B=12/14.4=0.833 查水力學(xué)表8.6得：m1=0.376中孔流量系數(shù)： 兩閘墩中線間距B=12+0.7+1.0=13.7m， 閘墩頭半徑r =1 m（有16孔）r/b=1/12=0.083， b/B=12/13.7=0.876 查水力學(xué)表8.6得：m2=0.377平均流量系數(shù)： =0.377因流量和行近流速都未知，假設(shè)不計行近流

23、速，即=10.65m，=23.4-13.0=10.4。所以=10.4/10.65=0.98>0.8，由水力學(xué)式(8.20)知，為淹沒出流。查水閘設(shè)計規(guī)范表A.0.1-2得：淹沒系數(shù)=0.47。將上述各值代入流量公式得第一次流量近似值： =0.47×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.653/2=8833.6 m3/s則： =8833.4/(500×10.65)=1.659(m/s) 1.0×1.6592/(2×9.8)=0.14（m） =10.65+0.14=10.7

24、9(m)=10.4/10.79=0.96>0.8，為淹沒出流，=0.61。計算第二次流量近似值： =0.61×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.793/2=11692.3m3/s則：=11692.3/(500×10.65)=2.196(m/s) 1.0×2.1962/(2×9.8)=0.246（m） =10.65+0.246=10.896(m)=10.4/10.896=0.95>0.8，為淹沒出流，=0.66。計算第三次流量近似值：=0.66×1&#

25、215;0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.8963/2=12836.8m3/s則：=12836.8/(500×10.65)=2.411(m/s) 1.0×2.4112/(2×9.8)=0.296（m）=10.65+0.296=10.946(m)=10.4/10.946=0.953>0.8，為淹沒出流，=0.66。計算第四次流量近似值：=0.66×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.9463/2=12

26、926.2m3/s第四次流量與第三次計算值甚為接近,誤差值小于1%，不必再算。單寬流量： =9540/(27×12)=29.4 m3/s/m<q =30 m3/s/m,滿足設(shè)計要求。2、當(dāng)單孔凈寬b=10m、8m時，計算過程同上，現(xiàn)將計算過程用Excel編制成表格，具體見表3-1。當(dāng)單孔凈寬b=10m時，n=B/b=325/1033孔，擬定3孔為一個整體底板，中墩厚度取1.4m，縫墩厚度為2×1.0m，邊墩厚度為1.2m。當(dāng)單孔凈寬b=8m時，n=B/b=325/842孔，擬定3孔為一個整體底板，中墩厚度取1.4m，縫墩厚度為2×1.0m，邊墩厚度為1.2m

27、。表4-1 不同方案過閘流量計算表4.3.2 校核水位時上游壅高和上下游水位差計算校核流量QS=Q0.33%=12350 m3/s， H下=23.80m，閘坎高程為13.0m。=23.80-13.0=10.80 (m)1、當(dāng)單孔凈寬b=12m時，n=B/b=325/1227孔。假設(shè)=10.946m，則=10.8/10.946=0.9870.9，為高淹沒出流?？刹捎霉剑?，其中：，則：=0.877+(10.8/10.946-0.65) 2=0.990，=/(27×12×0.990×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.448m。進(jìn)行第二次試算：=0

28、.877+(10.8/11.448-0.65) 2=0.963，=/(27×12×0.963×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.485m。進(jìn)行第三次試算：=0.877+(10.8/11.485-0.65) 2=0.961，=/(27×12×0.961×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.488m。與上次試算值甚為接近，不必再算。計算上游壅高值時，先假設(shè)H=H0=11.488m，則：=12350/(500×11.488)=2.150 (m/s)， 1.0×2.1502/(2

29、15;9.8)=0.236（m），=11.488-0.236=11.252(m)。進(jìn)行第二次試算：=12350/(500×11.252)=2.195(m/s)， 1.0×2.1952/(2×9.8)=0.246（m）。=11.488-0.246=11.242(m)，與上次試算值甚為接近,不必再算。上下游水位差：=11.242+13-23.8=0.442m。2、 單孔凈寬b=10m、8m時，計算過程同上，現(xiàn)將計算過程用Excel編制成表格，具體見表4-2。表4-2 不同方案上游壅高和上下游水位差計算表 對三個方案進(jìn)行比較，雖然三個方案都能滿足設(shè)計和校核的要求，相比之

30、下，方案一結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，經(jīng)綜合分析，決定選擇方案一，即單孔凈寬b=12m，孔數(shù)n=27，總凈寬為324m。4.4 閘室總寬度的確定4.4.1 閘墩厚度的確定閘墩厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，一般取用閘孔凈跨度1/61/10，本設(shè)計擬定2孔為一個整體底板，最中間孔為一孔。中墩厚度取1.4m，縫墩厚度為2×1.0m，邊墩厚度為1.2m。4.4.2 閘室總寬度的確定根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范閘室結(jié)構(gòu)垂直水流向分段長度應(yīng)根據(jù)閘室地基條件和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)結(jié)合考慮采用的施工方法和措施確定。本次設(shè)計分段長度：中塊：2×1.0+12×2+1.4=27.4m，邊塊：1.0+1.2+2×

31、;12+1.4=27.6m。閘室總寬度：27.4×11+27.6×212+2=370.4m。5 水閘消能防沖設(shè)計5.1 消力池設(shè)計根據(jù)本閘設(shè)計要求，閘下消能按上游水位H上=19.50m，下游水位H下=14.50m，堰頂高程13.0m。由e/H是否大于或小于0.65為判斷孔流與堰流的分界線。本次設(shè)計中，對閘門開啟度為e=0.5m，e=1.0m，以及全開時的泄量進(jìn)行計算。當(dāng)e=0.5m和e=1.0m時，因為H=19.5-13=6.5m，所以e/H均小于0.65，屬孔流；當(dāng)閘門全開時，因e/H大于0.65，所以屬堰流?？琢饔嬎愎揭盟W(xué)公式8.25： 其中： 為下泄流量；為淹

32、沒系數(shù)；為閘孔流量系數(shù)；為孔數(shù)； 為閘門凈寬；為閘門開啟度； 計入行進(jìn)流速水頭的堰上水頭。對于平底上平板閘門閘孔流量系數(shù)為：堰流計算公式引用水力學(xué)公式8.2： 其中： 下泄量； 淹沒系數(shù)； 側(cè)收縮系數(shù)； 堰流流量系數(shù)； 孔數(shù)； 閘門凈寬； 計入行進(jìn)流速水頭的堰上水頭。從水閘設(shè)計規(guī)范中可知，消力池收縮水深公式： ，其中：為收縮水深；為總勢能；為單寬流量；為水流動能校正系數(shù)；為流量系數(shù)，對于平底無坎寬頂堰上閘孔，。躍后水深公式： 其中為水流動能校正系數(shù)可取1.01. 05出池落差為： ， (式中：為出池河床水深)。消力池深度公式：， （式中：為水躍淹沒系數(shù)）。消力池長度為：其中：為消力池長度；為消

33、力池斜坡段投影長度；為水躍長度；為水躍長度校正系數(shù)，可采用。擬定閘門控制運(yùn)用方式：一般規(guī)定閘門分幾個開啟度，初始開啟度0.51.0m（取0.5m）。先開啟中間孔，再依次開啟對稱閘門，當(dāng)全部閘門均開啟到該開啟度，待水位上升后，再將中間孔向上提起到下一個開啟度，接著再依次開啟對稱閘門。依次類推，直到閘門全部開啟，關(guān)閉閘門時順序相反?？梢娤掠嗡辉降蛣t對消能越不利，所以每個開啟度時，開中間孔時是最不利的情況。1、 開啟度e1=0.5時， 0.5/6.5=0.0770.65 屬孔流。下游水位為H下=14.5m，查H下Q曲線得Q=140 m3/s閘孔垂直側(cè)收縮系數(shù)由水力學(xué)表8.8查得：0.614=0.5

34、6式中：流速系數(shù) ，寬頂堰上閘孔的流速系數(shù)見水力學(xué)第52頁表8.9， 取0.95單寬流量q=Q/B=1eB(2gH0)1/2/B=1e(2gH0)1/2 =0.569*0.5*(2*9.8*6.5)1/2=3.21m3/s/m收縮斷面水深=0.614×0.5=0.307m，的共軛水深為=2.46 m由于=1.5(查H下Q圖得H下=14.7 m)，所以閘孔為自由出流出池落差為：= 0.172m消力池深度公式：=1.034 m水躍長度：=14.9 m消力池水平長度：=0.8×14.9=11.9 m2、 開啟度為e2=1.0時， 1.0/6.5=0.1540.65 屬孔流。閘孔垂

35、直側(cè)收縮系數(shù)由水力學(xué)表8.8查得：0.618=0.558 先假定為3個下游水位，可計算出3個對應(yīng)的Q，畫曲線與H下Q圖交于一點(diǎn)，此點(diǎn)H下=16.9m，Q=1138.2 m3/s，單寬流量為：=0.558×1×（2×9.8×6.5）0.5 =6.3m3/s/m收縮斷面水深=0.618×1.0=0.618m，的共軛水深為=3.32 m由于=3.9 發(fā)生淹沒式水躍。 當(dāng)躍后水深小于下游水深時，肯定產(chǎn)生淹沒式水躍，可不需設(shè)消力池。但通常還是將護(hù)坦高程降低0.51.0m形成消力池，這樣對穩(wěn)定水躍位置，充分消能和調(diào)整消力池中的流速分布都是有利的。 3、 全

36、開， 10.65屬堰流。先假定為3個下游水位，可計算出3個對應(yīng)的Q，畫曲線與H下Q圖交于一點(diǎn)，此點(diǎn)H下=18.6m，Q=2095.2 m3/s，根據(jù)hs/H0=5.6/6.5=0.8615>0.8 淹沒出流查水力學(xué)中表8.7得=0.947 ；m因無坎寬頂堰，取流量系數(shù)為0.385；側(cè)收縮系數(shù)為1。單寬流量為：=26.77 m3/s/m用試算法計算收縮水深hc: T0=hc+q2/2g 2hc2=hc+26.772/（19.6*0.952*hc2）=6.5 經(jīng)試算得 hc=4.2m收縮斷面水深4.2m，的共軛水深為=4.16 m由于=5.6，發(fā)生淹沒式水躍綜合水閘三種開啟度e1=0.5，e

37、2=1.0m及全開時的消能計算，根據(jù)最不利情況，取消力池尺寸為：消力池深1.3m，消力池長L=15m，厚度0.6m。消力池計算根據(jù)本閘設(shè)計要求，閘下消能按上游水位H上=19.5 m，下游水位H下=14.5 m，閘門開啟高度e1=0.5 m；e2=1.0 m及全開三種情況，計算結(jié)果詳見下表：表4-1 閘門不同開啟度情況消力池尺寸計算結(jié)果開啟度（m）過閘流量Q(m3/s)下游水深ht（m）單寬流量 (m2/s)收縮水深（m）躍后水深（m）消力池深（m）消力池長（m）0.51401.53.210.312.461.1151.01138.23.96.300.623.32/-全開2201.35.626.7

38、74.24.16/-5.2 海漫設(shè)計海漫長度采用下式計算： （水閘設(shè)計規(guī)范第58頁式B.2.1） 其中： k系數(shù)，河床土質(zhì)為中砂，取k=11 代入： L=11× 26.7× 11/2 1/2=56.8(m)取海漫長度L=57m，為50cm厚C25砼框格內(nèi)填M7.5漿砌塊石。5.3 防沖槽設(shè)計防沖槽采用梯形斷面，槽深2.5m，槽底寬4.0m，上游設(shè)板樁，厚15cm，下游坡比為1：3，槽內(nèi)拋填塊石，塊石直徑不小于0.3m，上方設(shè)合金鋼絲網(wǎng)石籠護(hù)面，厚0.5m，下設(shè)碎石墊層，厚30cm，墊層下鋪400g/m2無紡?fù)凉げ家粚印? 閘室布置6.1 閘室結(jié)構(gòu)布置6.1.1 底板底板采用

39、整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長度為20m，頂高程為13.0m，閘底板厚度=1/61/8(閘孔凈寬)=2.01.5m，取1.5m 。（對于大、中型水閘，閘室平底板厚度可取閘孔凈寬的1/61/8，其值約為1.02.0 m，最小厚度不宜小于0.7 m。-水閘設(shè)計規(guī)范第147頁），上下游端設(shè)齒墻，齒墻深度采用1.0 m，上游側(cè)寬1.5m，下游側(cè)寬1.0m。(閘室底板的上、下游端均宜設(shè)置齒墻，齒墻深度可采用0.51.5 m。-水閘設(shè)計規(guī)范第16頁)閘室采用開敞式布置，鋼筋砼U型結(jié)構(gòu)，閘型選擇直升式平板鋼閘門，液壓啟閉，閘上布置凈7m交通橋，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9.0m（由指導(dǎo)書

40、得）、凈4m工作橋（橋面寬度不小于3m-水工設(shè)計手冊6-16）和啟閉房，啟閉房寬度考慮布置啟閉機(jī)、操作平臺及人行通道等因素，取啟閉房寬11.0m，底板長度取20m（安徽、江蘇兩省大型水閘閘室底板順?biāo)飨蜷L度多數(shù)為1520 m。-水閘設(shè)計規(guī)范SL265-2001第150頁）。6.1.2 閘墩閘墩長度采用與底板同長20m，。檢修門槽深25cm，寬30m；工作門槽深40cm，寬60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭，以便于設(shè)置沉降縫和施工縫。 閘墩高度確定： 1、對迎水面：為最高水位+超高。即泄水時，應(yīng)高于設(shè)計或校核水位加安全超高；關(guān)門時，應(yīng)高于設(shè)計或校核水位加波浪計算高度和超高。 對應(yīng)泄洪和關(guān)門

41、的超高值查水閘設(shè)計規(guī)范表4.2.4水閘安全超高下限值 ，得泄洪時：設(shè)計洪水位為0.7m，校核洪水位為0.5m；關(guān)門時：設(shè)計洪水位為0.4m，校核洪水位為0.3m。 波浪計算高度h: 該水閘位于平原地區(qū)，按水閘設(shè)計規(guī)范應(yīng)按莆田試驗站的公式計算平均波高和平均周期，公式如下： = 式中：平均波高（m） 計算風(fēng)速（m/s），當(dāng)浪壓力參與作用基本組合時，采用重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速，多采用平均年最大風(fēng)速的1.5倍計算；當(dāng)參與作用偶然組合時，采用多年平均年最大風(fēng)速，為20.7m/s。 有效吹程（m），為3000m。 風(fēng)區(qū)內(nèi)的平均水深（m） 平均波周期（s） 設(shè)計水位時： 在設(shè)計水位時多采用平均年最大風(fēng)速

42、的1.5倍計算（相當(dāng)于重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速），即1.5×20.7=31.05m/s則= =0.0106 =0.0106×31.052/9.8=1.04 m =1.429 =1.429×31.05/9.8=4.53 (s) 由表E.0.1-1查得，波列累積頻率為P=5% 由=1.04/6.5=0.16，查表E.0.1-2查得，波高與平均波高的比值=1.804，則 =1.804×1.04=1.88m 平均波長 與平均波周期的關(guān)系可按如下公式換算： 則 經(jīng)試算，Lm=28.54m 波浪中心線在靜水位上的高度hz為： =×1.882/28.54=

43、0.39m 于是，波浪高度為 =1.88+0.39=2.27m 同理，計算校核水位時： 采用多平均年最大風(fēng)速計算，即20.7m/s， Hm為7m。 則 =2.66 (s)， =0.69 m , =11.04m， =0.14m 波浪計算高度為 =0.69+0.14=0.83m 閘墩迎水面高程: 泄水時： 設(shè)計洪水位：23.65+0.7=24.35m 校核洪水位： 24.242+0.5=24.74m 關(guān)門時： 設(shè)計水位：19.50+2.27+0.4=22.17m 校核水位：20.00+0.83+0.3=21.13m 取閘墩迎水面高程為25.0m。 2、對閘墩下游部分：閘墩高程取公路橋梁底高程為25

44、.0m。 閘墩厚度的確定：閘墩厚度必須滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求。本次設(shè)計閘墩厚度受控于閘門槽處最小厚度為50cm，中墩厚度取1.4m，縫墩厚度為2×1.0m，邊墩厚度為1.2m。6.1.3 交通橋公路橋位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸公路連接情況確定，現(xiàn)布置在閘門下游側(cè)，公路橋載重按汽-20設(shè)計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道1×1.0m，總寬9.0m。公路橋采用T型結(jié)構(gòu)，梁底高程為25.0m，梁高1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸壁式。6.1.4 上下游翼墻頂高程為盡量減少翼墻工程量，取上游翼墻頂標(biāo)高為24.5m，取下游翼墻頂標(biāo)

45、高為24.0m。6.1.5 閘門閘門設(shè)置在距上游端4.1m處。6.1.6 啟閉層高程本工程閘門采用直升式平板鋼閘門，為不影響泄洪及閘門檢修要求，啟閉層高程取為33.5m。6.2 長度擬定6.2.1 鋪蓋長度上游鋪蓋長度一般采用上、下游最大水位差的35倍（水閘設(shè)計規(guī)范SL265-2001第16頁），為16.527.5m，鋪蓋長度取20m，滿足水平防滲要求。6.2.2 板樁長度采用鋼筋砼板樁，布置在閘底板上游一側(cè)。由于閘址位置不透水層距底板約有16m，為便于施工和降低造價，采用“懸掛式板樁”。板樁入土深度為4.4m，厚20cm。（根據(jù)江蘇省大型水閘實踐經(jīng)驗，鋼筋砼板樁長度多數(shù)采用35 。-水閘設(shè)計

46、規(guī)范SL265-2001第162頁）。6.2.3 防滲長度驗算鋪蓋與閘底板及翼墻間用水平止水連接，共同組成水平防滲區(qū)。按防滲要求，閘基防滲長度LC×H。（水閘設(shè)計規(guī)范SL265-2001第14頁）式中：L為防滲長度；H為上下游水位差；C 為滲徑系數(shù)。設(shè)計水位時，H=H上-H下=19.5-14.5=5.0m，C=7.0，CH=35m。校核水位時，H=H上-H下=20.0-14.5=5.5m，C=7.0，CH=38.5m。根據(jù)上述擬定的尺寸，設(shè)計防滲長度L38.5m，滿足防滲要求。6.2.4 消力池長度消力池長度根據(jù)消能計算，采用挖深式消力池，長度擬定為15m。按水閘消能防沖設(shè)計計算復(fù)核

47、。6.2.5 上游護(hù)底及下游海漫長度水閘進(jìn)口段，水流速度加大，上游設(shè)梯形斷面拋石防沖槽，槽深1.5m，槽底寬1.0m，下游坡比為1：2，后接20m長的漿砌塊石護(hù)底（水流對上游河床發(fā)生沖刷，這會危及閘室安全，故在閘室上游除有鋪蓋保護(hù)外，還需設(shè)置護(hù)底，護(hù)底長度一般為35倍堰頂水頭。水工建筑物第221頁），防止上游進(jìn)口水流速度加大對河床底的淘刷；同時在閘室以外到上游翼墻以上20m的范圍采用漿砌塊石護(hù)坡，以確保岸坡的穩(wěn)定；消力池后接57m長水平漿砌塊石海漫緊接消力池消除水流剩余動能（海漫常每塊尺寸為810m），海漫后接面寬4m的防沖槽確保護(hù)坦穩(wěn)定。6.3 其他尺寸擬定6.3.1 厚度上游砼鋪蓋厚度不宜

48、小于0.4m，取0.5m。-水閘設(shè)計規(guī)范第163頁上游護(hù)底采用漿砌塊石護(hù)底，厚度取0.5m。下游消力池采用C25鋼筋砼，厚度取0.6m。下游海漫均采用砼框格漿砌石護(hù)底，厚度取0.5m。6.3.2 上下游連接上游連接采用扶壁式翼墻（一般來說，高度在6以下的擋土墻，采用重力式是較為經(jīng)濟(jì)。高度在10以上的擋土墻多采用扶壁式。-水閘設(shè)計規(guī)范第171頁），圓弧連接，半徑為20m，下游翼墻采用扶壁式八字型翼墻加圓弧型翼墻連接，擴(kuò)散角為8°(水閘設(shè)計規(guī)范第172頁規(guī)定水閘下游翼墻的平均擴(kuò)散角每側(cè)宜采用7°12°)， 圓弧半徑為20m（此數(shù)值與砼鋪蓋長度相一致）。7 閘基防滲排水

49、設(shè)計7.1 擬定地下輪郭線由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故在采用水平防滲措施的同時還必須采取垂直防滲措施。鋪蓋采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長20m。鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。在消力池水平段前端與閘底板連接處設(shè)置水平止水；消力池末端鋪設(shè)碎石墊層和無紡?fù)凉げ挤礊V，排水孔孔徑15cm，間距1.5m，呈梅花形布置，順?biāo)鞣较蜷L度為7.5m。7.2 滲流計算主要內(nèi)容：確定設(shè)計和校核水位條件下的閘基滲透壓力、地基抗?jié)B穩(wěn)定性驗算和滲流量。1、滲透壓力計算：采用改進(jìn)阻力系數(shù)法 a、設(shè)計水位條件下： 為簡化計算，簡化地下輪廓（如圖1） 由各角隅點(diǎn)引出等勢線將滲透區(qū)域分成、X等10個分段。 確定計算

50、深度：地下輪廓線的水平總長度= 40m，最大鉛直投影長度=6.9m，根據(jù)=40/6.9=5.805，計算有效深度=0.5×40=20m16m其中：地基實際透水深度 =16m 水工建筑物 計算阻力系數(shù)及水頭損失，（根據(jù)水工建筑物的阻力系數(shù)計算公式表）計算各段阻力系數(shù)及水頭損失： ：=1.5×(1.0/16)1.5+0.441=0.464 ：=0.8-0.7×0/15=0.053 ：=0.032 ：=(19.95-0.7(0.5+6.4)/15.5=0.975 ：=0.445 ：=0.396 ：=(18.25-0.7×(5.4+1.0)/14.5=0.950

51、 ：= 0.069 ：=(1.0-0.7×0)/13.5=0.074 ：=1.5×(1.35/14.85)1.5+0.441=0.482 上述 =3.94各段水頭損失： -水工建筑物公式（6-14）式中： H=19.5-14.5=5.0m 則：h1=0.464×5/3.94=0.589 ：h6=0.396×5/3.94=0.503 ：h2=0.053×5/3.94=0.067 ：h7=0.950×5/3.94=1.206：h3=0.032×5/3.94=0.041 ：h8=0.069×5/3.94=0.088：h4

52、=0.975×5/3.94=1.237 ：h9=0.074×5/3.94=0.094：h5=0.445×5/3.94=0.565 ：h10=0.482×5/3.94=0.612將上述計算結(jié)果列表如下：表7-1 滲流的阻力系數(shù)、水頭損失計算表分段編號0.4640.0530.0320.9750.4450.3960.9500.0690.0740.482hi (m)0.5890.0670.0411.2370.5650.5031.2060.0880.0940.612 修正各角隅點(diǎn)的滲透水頭：因進(jìn)出口處底板埋深及板樁長度的總值較小，進(jìn)出口段的水頭損失需進(jìn)行修正，才能使計算值接近于實際情況。 -水工建筑物第225頁公式（616） 其中： 式中： 按式 計算的出、進(jìn)口水頭損失值 修正后的進(jìn)、出口水頭損失值 阻力修正系數(shù) 底板埋深與板樁入土深度之和，或力齒墻外側(cè)埋深 板樁另一側(cè)地基透水層深度，或力齒墻底部至計算深度線的鉛直距離 進(jìn)口段 ： =15 =16 =1 =0.5541 出口段