涵江水閘畢業(yè)設計

1、河海大學成人教育學院畢業(yè)設計題目：函江泄水閘畢業(yè)設計作者:高學號：專業(yè):水利水電工程班級:BH084祝學弟學妹畢業(yè)快樂呵呵呵指導教師：孫學智刑廣彥2010年11月目錄、八、前言31 綜合說明41.1 工程概況41.2 設計依據(jù)41.3 畢業(yè)設計成果（泄水閘）51.3.1 樞紐總體布置51.3.2 水閘設計52 水文92.1 流域概況92.2 氣象92.3 洪水93 工程地形、地質(zhì)103.1 閘址地形103.2 閘址地質(zhì)103.3 當?shù)亟ㄖ牧?03.4 地震烈度104 工程布置及建筑物114.1 設計依據(jù)114.1.1 工程等級及建筑物級別114.1.2 設計基本資料114.2 工程總體布置1

2、24.2.1 船閘的布置134.2.2 水電站的布置134.2.3 泄水閘的布置134.3 主要建筑物（泄水閘）144.3.1 閘孔設計144.3.2 消能防沖設計174.3.4 閘室的布置284.3.6閘室底板結構計算434.3.7兩岸連接建筑物設計47前言對于修建的水閘，閘址的選擇十分的重要。下面關于水閘閘址的選擇做一下說明：1. 閘址應根據(jù)水閘的功能、特點和運用要求，綜合考慮地形、地質(zhì)、水流、潮汐泥沙、凍土、冰清、施工、管理、周圍環(huán)境等因素，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后選定。2. 閘址宜選擇在地形開闊、岸坡穩(wěn)定、巖石堅實和地下水水位較低的地點。閘址宜優(yōu)先選用地質(zhì)條件良好的天然地基，避免采用人工處理地

3、基。3、節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢相對穩(wěn)定的河段，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后也可選擇在彎曲河段裁彎曲直的新開河道上。4、進水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩(wěn)定的順直河段或彎道頂點稍微偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險工堤段和被保護重要城鎮(zhèn)的下游堤段。5、排水閘（排澇閘）或泄水閘（退水閘）閘址宜選擇在地勢低洼、出水通暢處，排水閘（排澇閘）閘址宜選擇在靠近主要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤堤線上。6、擋潮閘閘址宜選擇在岸線和岸坡穩(wěn)定的潮汐河口附近。宜閘址泓灘沖淤變化較小，上游河道有足夠的蓄水容積的地點。7、若在多支流匯合口下游河道上建閘，選定的閘址與匯合口之間宜有一定的距離。8、若在平原河網(wǎng)地區(qū)交

4、叉河道附近建閘，選定的閘址宜在距離交叉河口較遠處。9、若在鐵路橋或I、II級公路橋附近建閘，選定的閘址與鐵路橋或I、II級公路橋的距離不宜太近。10、選擇閘址應考慮材料來源、對外交通、施工導流、場地布置、基坑排水、施工水電供應等條件。11、選擇閘址應考慮水閘建成后工程管理維修和防汛搶險等條件。12選擇閘址還應考慮下列要求：占用土地和拆遷房屋少盡量利用周圍已有公路、航運、動力、通信等公用設施。有利于綠化、凈化、美化環(huán)境和生態(tài)環(huán)境保護有利于開展綜合經(jīng)營。1 綜合說明1.1 工程概況函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,是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路

5、運輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的航運具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地700多萬畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)的建材輕工。原材料及銷售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運的條件十分優(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的上游水路運輸網(wǎng)。同時也為沿江各縣市擴大直流灌溉創(chuàng)造有利條件。對促進沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，社會和經(jīng)濟效益十分顯著。本工程以航運為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌

6、溉、供水和適應戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程。本次畢業(yè)設計主要對樞紐總體布置方案進行定性的論證和對樞紐中的泄水閘進行全面的結構選型設計。由于設計時間短、任務重，在畢業(yè)設計報告編制過程中，得到了郭振宇、刑廣彥等指導老師的大力支持和幫助，在此謹表示感謝。1.2 設計依據(jù)1、函江樞紐畢業(yè)設計任務書；2、水閘設計規(guī)范(SL2652001)；3、水力計算手冊(武漢水利電力學院水力學教研室編)4、水工設計手冊第6冊過壩與泄水建筑物；5、水工鋼筋混凝土設計手冊1999年；6、水利水電鋼閘門設計規(guī)范DL/T5039-95；7、水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程(DL5021-93)8、水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計指南200

7、8年9、水利水電工程畢業(yè)設計任務書河海大學水電學院13畢業(yè)設計成果（泄水閘）1.3.1樞紐總體布置根據(jù)水閘設計規(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，應能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運行的要求。因此，本設計在樞紐布置時，將泄水閘布置在河床中間，船閘布置在左岸，水電站布置在右岸。其中：泄水閘每孔凈寬10m,共35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。設計流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。船閘1座，閘室有效

8、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，水輪機安裝高程10.5m。水電站設計水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機3X2200KW。站上公路橋設在廠房的上游端。1.3.2水閘設計1、水閘水力設計1）、堰型、堰頂高程閘孔采用結構簡單、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）、水閘總寬度閘室總寬度：10X35+36X1.6=407.6m。2、水閘消能防沖設計1）、消力池消力池采用鋼筋砼

9、結構，深1.45m，消力池長L=20.8m，厚度0.8m。2）、海漫海漫長度L=40m，海漫水平段長15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。3）、防沖槽防沖槽采用梯形斷面，槽深2.5m,槽底寬10m,上游設C20鋼筋砼齒槽，厚50cm,下游坡比為1：2.0,單寬體積為37.5m2，沖刷坑采用拋石合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。3、閘室布置1）、閘室結構閘室采用開敞式布置，鋼筋砼U型結構，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2X1.0m，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

10、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1.6m,縫墩厚度為2X0.8m，邊墩厚度為1.6m。公路橋布置在閘門上游側(cè)，公路橋載重按汽-20設計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道1X1.0m，總寬9.0m。公路橋采用T型結構，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）、

11、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加圓弧型翼墻連接，擴散角為8°,圓弧半徑為20m。上游翼墻頂標咼為25.0m，下游翼墻頂標高為25.0m。4、閘基防滲排水設計由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強透水土質(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鋼筋砼結構，長20m。鋪蓋與閘底板之間設水平止水。在消力池水平段前端與閘底板連接處設置水平止水；消力池末端依次鋪設碎石墊層和無紡土工布反濾，排水孔孔徑15cm，間距1.5m，呈梅花形布置，順水流方向長度為7.5m。5、閘門及啟閉機設計1）、閘門根據(jù)門頂高程及閘

12、底標高，確定平面鋼閘門高為7m,閘門凈寬10m,毛寬10.6m。2）、啟閉機啟閉機型號：QPQ2X3006、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、正常運用期及非常運用期三種工況進行閘室的偏心距、基底應力、基底應力的不均勻系數(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。7、閘底板配筋經(jīng)計算，面、底層鋼筋均按25200配置。8、兩岸連接建筑物設計采用扶壁式擋土墻，上游翼墻頂高程25.00m,底高程12.00m。下游翼墻頂高程25.00m，底高程10.5512.00m。上游擋墻高13.0m,擋墻壁厚1.0m，墻身垂直，墻身高1

13、2m，墻底板厚1.0m。下游擋墻高1314.45m,擋墻壁厚1.0m,墻身高度1213.45m，底板厚度1.0m。翼墻兩側(cè)設置1.0X1.0m腋角，兩側(cè)懸挑4m，底板總寬11m。上游翼墻長30m，下游翼墻長36.8m。翼墻采用C25鋼筋砼澆筑。上游護坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3,40cm厚漿砌塊石護坡。下游護坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3,40cm厚漿砌塊石護坡。9、水閘特性表綜上所述，水閘特性表（表1-1）如下：表1-1水閘特性表基礎資料設計依據(jù)工程級別III等工程建筑物級別主要建筑物3級次要建筑物4級臨時建筑物5級設計洪水P=2%校

14、核洪水P=0.33%水文條件正常水位19.00灌溉水位19.50設計流量10000m3/s設計洪水位23.40m校核流量12350m3/s校核水位23.80m水閘閘室凈寬10X35m總寬407.6m閘底板長20m,厚1.5m閘室底咼程13.0閘室頂咼程25.0閘墩中墩厚1.6m縫墩厚2X0.8m邊墩厚1.6m頂咼程為25.0工作橋4.5m交通橋7m+1X2m閘門板鋼，凈寬10m,高7m上下游連接段上游護底厚60cm,L=10m鋪蓋厚60cm,L=20m消力池d=1.45m,L=15m海漫厚60cm,L=40m防沖槽深2.5m,底寬10m上游翼墻圓弧連接，頂咼25.0m下游翼墻八字型，頂高25.

15、0m上游護坡底咼13.0m,頂咼25.0m下游護坡底咼13.0m,頂咼25.0m2 水文2.1 流域概況函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,是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小。2.2 氣象本流域?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，雨水充沛。洪水期多年平均最大風速為20.7m/s。2.3 洪水經(jīng)計算，各設計頻率洪水流量及相應壩下水位見表1-2。表1-2洪峰流量及相應壩下水位表設計頻率（）0.33220洪峰流量Q（m3/s）1235095405730壩下水位H（m）下123.8023.

16、4022.25水位流量關系曲線見表1-3。表1-3水位流量關系曲線水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）1450203200153002141401665022534017120023770018180024138001924803 工程地形、地質(zhì)3.1 閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順水流方向長700米，垂直水流方向長2000米，山頂主峰標高110米，靠岸邊山頂標高65米；山體周圍是河漫灘沖擊平原，灘面標高18.520.0米；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4米，堤頂標高24.5米；閘址處河寬700米，主河槽寬500米，深泓區(qū)偏右，河床底標高13.013.0米，右岸灘地標高1

17、8.5米。3.2 閘址地質(zhì)閘址河床土質(zhì)，主要由砂礫卵石層組成，表層為中細砂層，層厚25米，左厚右薄并逐漸消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量30%50%，粒徑213厘米，層厚1020米，屬于強透水層，滲透系數(shù)K=1.84X10-15X10-2(cm/s),允許坡降J=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標高從左標高10米向右標高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)資料如下：中砂：D=0.6，E=310kg/cm2，N=20；r063.5砂礫石：D=0.66，E=360kg/cm2；r03.3 當?shù)亟ㄖ牧蠅K石料：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5

18、0萬立方米，平均運距1.0公里。砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地，有大量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細骨料之用，運距35公里，且水運極為便利。土料：閘址上游約2公里有劉家、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。3.4 地震烈度根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖，本地區(qū)地震基本烈度為W度，不考慮地震設防。4 工程布置及建筑物4.1設計依據(jù)4.1.1工程等級及建筑物級別函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水電站總裝機為6600Kw，設計水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據(jù)畢業(yè)

19、設計任務書，本工程為三等工程，主要建筑物按3級建筑物設計，次要建筑物按4級建筑物設計。根據(jù)畢業(yè)設計任務書，泄水閘的設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為300年一遇，最大通航洪水標準為5年一遇。4.1.2設計基本資料一、水位正常蓄水位：19.0m灌溉水位：19.5m設計洪水Q=9540m3/s，相應閘下水位H=23.4m2%下校核洪水Q=9540m3/s，相應閘下水位H=23.8m0.33%下二、計算水位組合1、閘孔凈寬計算水位設計洪水Q=9540m3/s，相應閘下水位H=23.4m；2%下設計水位差H=0.25m（H=23.65m）；上校核洪水Q=9540m3/s，相應閘下水位H=23.8

20、m；0.33%下計算閘上雍高水位H（供墩頂高程用）；上2、消能計算水位閘上水位H=19.5m；上閘下水位H=14.5m；下下泄流量：以閘門開啟度e=0.5m、e=1.0m以及全開時的泄量。3、閘室穩(wěn)定計算水位（關門）閘上設計水位H=19.5m,H=14.5m；上下閘上校核水位H=20.0m,H=14.5m；上下三、地震設防烈度本地區(qū)地震基本烈度為切度，不考慮地震設防。四、安全系數(shù)1、安全超高水閘為3級混凝土建筑物，根據(jù)水閘設計規(guī)范（SL2652001）安全超高下限值：泄洪時0.7m（設計洪水位），0.5m（校核洪水位）；關門時0.4m（設計洪水位），0.3m（校核洪水位）。2、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

21、土基上的3級混凝土建筑物，基本組合（設計）為1.25；特殊組合（核校）為1.1。五、其它資料1、單孔凈寬：812m；2、門型結構：平面鋼閘門；3、閘門類型：直升門；4、底板與中砂的摩擦系數(shù)f=0.4；5、閘孔的允許單寬流量q=30m3/s/m；六、公路橋公路橋載重按汽-20設計，掛-100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道2X1.0m，總寬9.0m，采用T型結構。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.60m，用5根組梁組成,兩側(cè)人行道為懸臂式，每米延長重量按8T/m計。4.2 工程總體布置函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水

22、電站總裝機為6600Kw，設計水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據(jù)設計任務書提供的地形地質(zhì)資料，以及功能要求，樞紐總體布置如下：4.2.1船閘的布置船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。船閘布置在函江的左岸，船閘本身由三部分組成：上游引航道、閘室和下游引航道。上游引航道：長度不小于5倍設計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道標準的設計船隊的長度為91m，故上游引航道的長度為455m，設計時取為500m；上游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用1：2.5；上游引航道的底高程為15.0m。下游引航道：長度不小于5倍設計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道標準的設計船隊的長度

23、為91m，故下游引航道的長度為455m，設計時取為600m；下游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用1：2.5；下游引航道的底高程為11.0m。閘室：閘室的長度為135m，寬度為12.0m；閘室的頂高程為24.0m，底高程為10.50m。上下閘首控制船只的進出。4.2.2 水電站的布置考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可能提高水電站的出力，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在函江的右岸。水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長度為48.0米，上下游方向的寬度為36.20米，主廠房總高度為32.0米。水輪機的型號為：GE(F02)-WP-380發(fā)電機的型號為：SFG

24、200-70/3960總裝機：3X2200KW設計水頭：3.5m最高水頭：7.0m最小水頭：2.0m最大引用流量225m3/s。4.2.3 泄水閘的布置泄水閘布置在水電站和船閘之間。泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。4.3主要建筑物（泄水閘）4.3.1閘孔設計水閘閘孔設計主要是確定閘孔型式、尺寸河設置高程，以保證水閘在設計水位組合情況下有足夠的過流能力。一、堰型和堰頂高程確定根據(jù)設計任務書提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少，本水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水，故本次設計采用堰流式閘室，堰型采用無檻寬頂堰。這種型式閘室對于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而

25、不會阻塞閘孔而影響泄洪。根據(jù)資料提供的地形圖，考慮水閘的運行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價等因素，本次設計取堰頂高程與河床底高程齊平為13.0m。二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核1、水位Q=9540m3/s,H=23.65m,H=23.40m；2%上下Q=12350m3/s,H=24.10,H=23.80m；0.33%上下2、閘孔凈寬計算閘孔總凈寬的確定,主要涉及兩個問題：一個是過閘單寬流量的大?。涣硪粋€是閘室總寬度與河道總寬度的關系。如果采用的閘孔總凈寬過小,使過閘單寬流量過大,將增加閘下游消能布置的困難,甚至影響水閘工程的安全；反之,如果采用的閘孔總凈寬過大,使過閘單寬流量過小

26、,工程量加大,造成浪費。根據(jù)設計任務要求，閘孔允許單寬流量不大于30m3/s，初步擬定閘孔總凈寬為0.7倍主河槽寬為350m，閘孔分成35孔，每孔寬10m，中墩厚1.6m，縫墩厚0.8m。水閘底板為無檻寬頂堰，閘孔泄流能力計算公式（計算示意圖圖1-1）如下：圖1-13Q二B皿m2gH2（水閘設計規(guī)范以下簡稱規(guī)范附A）00式中：Q過閘流量（m3/s）；O淹沒系數(shù)，根據(jù)上下游的堰上水深查得；£側(cè)收縮系數(shù)；單孔閘時(A.0.1-2)(A.0.1-3)(A.0.1-4)A.0.15-A)£=1-0.171*（1-b/b）*（b/b）1/40s0s多孔閘，閘墩墩頭為圓弧形時£

27、;=£*（N-1）*£zb£=1-0.171*1-b/（b+d）*b/（b+d）1/4z00z00z£=1-0.171*1-b/（b+d/2+b）*b/（b+d/2+b）1/4z00zb00zbm流量系數(shù)；B閘孔總凈寬（m）；0H堰頂以上上游總水頭（m）。0b閘孑L凈寬（m）0b上游河道一半水深處的寬度（m）sN閘孔數(shù)£中間孔側(cè)收縮系數(shù)zd中間墩厚度（m）z£邊閘孔側(cè)收縮系數(shù)bb邊閘墩順水流向邊緣線至上游河道水邊線之間的距離（m）b 堰上總水頭H0H（上游水頭）=23.6513.00=10.65m1H（下游水頭）=23.4013.00

28、=10.40ms行近流速V二Q/A=9540/700X（23.6513.00）=1.28m/s0H=H+V2/2g=10.65+1.282/（2X9.81）=10.73m01 淹沒系數(shù)Oh/H=10.4/10.73=0.969s0查規(guī)范附表A.0.1-2,得O=0.556； 流量系數(shù)m按P/H=0查表得m=0.385；0 側(cè)收縮系數(shù)£水閘中墩厚度取為1.6m，縫墩取0.8m，根據(jù)規(guī)范附錄A.0.1-3公式計算得£=0.860根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬B=Q=9540/(0.556X0.860X0.385X4.429X10.73"2)=332.9m03C

29、63;m2gH2一般來說，采用的閘孔總凈寬要略大于計算值，本次設計閘孔總凈寬取350m，相應單寬流量為27.26m3/s/m，小于閘孔允許單寬流量30ms/s/m，滿足要求。但校核工況下，水閘單寬流量為35.28m3/s/m，大于閘孔允許單寬流量q=30m3/s/m，若本次設計水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制，水閘規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價比較而言，會造成浪費。校核工況稍大于允許單寬流量，可能會出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設施得當，個人認為是能滿足工程安全運行要求。因此,經(jīng)綜合考慮本次設計水閘總凈寬取350m，閘孔總數(shù)為35孑L,單孔凈寬為10m。根據(jù)規(guī)范的要求，中

30、墩厚取1.6m，縫墩厚取0.8m。因此水閘總寬度為：B=350+36X1.6=407.6m3、校核工況上游水位根據(jù)水閘泄流能力計算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。設厶H=0.3m，則H=23.80+0.3=24.1m；上h=23.8013.00=10.80m；s行近流速V=Q/A=12350/700X(24.1013.00)=1.59m/s；0H=H+V2/2g=(24.113.0)+1.592/(2X9.81)=11.23m；0h/H=10.80/11.23=0.9617，查規(guī)范附表A.0.1-2得o=0.600；s0按P/H=0查表2.1得m=0.385；0£=0.860；

31、Q=Bo£m(2g)0.5H3/2試=350X0.600X0.860X0.385X(2X9.81)0.5X11.233/2=11589m3/s<Q=12350m3/s；0.33%假設不符，重新假設試算。經(jīng)試算，當H=0.40m時，QQ=12350m3/s。試0.33%相應上游洪水位H=24.20m。上4.3.2消能防沖設計消能防沖設計主要包括消能防沖設備形式的選擇、以及各種消能設施尺寸設計和上下游兩岸護坡的設計。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長度的海漫，海漫末端設置柔性防沖槽。一、消力池尺寸擬定1、消能水力計算消能計算水位：H=19.5m,H=14.5m；上下1

32、)單寬流量計算ae=0.5me/H=0.5/6.5=0.077<0.65，為孔口出流。根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。根據(jù)孔流公式：q=pe(2gH)i/200其中=0.600.176e/H(水計算手冊3-3-6水利出版社)=0.600.176X0.5/6.5=0.586；因孔流狀態(tài)e很小，行近流速V較小，在計算時可不計入，即HH,因此，q=p00e(2gH)1/2=0.586X0.5X(2X9.81X6.5)1/20=3.31m3/s/m；be=1.0me/H=1.0/6.5=0.154<0.65，為孔口出流。根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。u=0.600.176e/H0=0

33、.600.176X1.0/6.5=0.573；q=ue(2gH)1/20=0.573X1.0X(2X9.81X6.5)1/2=6.47m3/s/m；c.閘門全開出流情況屬堰流。q=O£m(2g)0.5H3/2=1.0X0.86X0.385X(2X9.81)1/2X6.53/2=24.30m3/s/m；2)判別下游水流銜接形式經(jīng)計算當水閘閘孔全開時，閘后將發(fā)生淹沒式水躍，無需建消力池；從運行角度來講，泄水時只開啟1孔閘門也是不符實際的。經(jīng)分析比較，結合水閘運行特點，本次設計考慮水閘1/7閘孔開啟作為本次設計工況。由上述計算結果，判別水閘開啟1/7閘孔(開5扇閘門)時下游水流銜接形式。當

34、e=0.5m時=3：=(3.312/9.81)(i/3)=1.04m3g用試算法計算收縮水深he,試算公式如下:T二h+q2=6.5水力學教材11-30c2g申2h2c經(jīng)試算he=0.30m將該值代入水躍方程可得7h/f8q2h"c(1+1)=2.58mc2gh3c查HQ曲線，H=16.9m,h=3.9m；下下t同理，可算出當q=6.47、24.30m3/s/m時,相應的he"、h，計算結果列入下表:k表1-4計算工況qhkhehe"hthe"-ht(m3/s.m)(m)(m)(m)(m)(m)e=0.5m3.311.040.302.581.51.08e

35、=1.0m6.471.620.603.482.071.41閘門全開24.33.922.895.1841.18從表中可以看出，當上游水位為19.50m、水閘開啟1/7孔時，閘門開度e=0.5m1.0m以及全開時，he”>ht,說明都發(fā)生遠離式水躍銜接，故需修建消力池。當q=6.47m3/s/m時，(h"-ht)值最大。因此，應按該流量設計消力池。2、消力池深度計算e=1.0m,q=6.47m3/s/m,hc=0.60m,hc"=3.48m,h=2.07m；t按近似公式估算池深d,即d=ohc”-ht=1.05X3.48-2.07=1.58m設d=1.58m,則上游總水頭

36、為T=6.5+1.58=8.08m；0由公式T'二h+q=8.08試算0c2g申2h2c求得h=0.53m；ch”=(1+8aq2/(qh3)1/21)h/2水躍方程cCC=(1+8X6.472/(9.81X0.533)1/21)X1.62/2=3.75m；消力池的流速系數(shù)屮'=0.95，則池中水流得水面降落Z為Z=q21/(屮ht)21/(oh)2/2g水力學教材11-11=6.472/1/(0.95X2.07)21/(1.05X3.48)2/2/9.81=0.414m將該值代入公式d=ahe”-(ht+Z)水力學教材11-9=1.05X3.69-(2.07+0.414)=1

37、.455m與假設數(shù)據(jù)不符，故需重新試算。經(jīng)試算，假設d=1.44m時,d=1.434m，兩者數(shù)據(jù)接近,試故取消力池深度d=1.45m。3、消力池長度計算水躍長度按公式：L=6.9(h”一h)計算規(guī)范B.1.2-2jccL=6.9X(3.480.6)=19.87m；j消力池長度按公式：L=L+0L計算規(guī)范B.1.2-1sjsjL消力池長度(m)sjL消力池斜坡段水平投影長度(m)s0水躍長度校正系數(shù)，可采用0.70.8L水躍長度(m)j水平長度0L=0.75X19.87=14.9m，取L=15mjj斜坡段L按1：4放坡，取5.8m。s4、消力池底板厚度計算t=k(qAH0.5)0.51=0.2X

38、(6.47X(19.5-15.O7)o.5)o.5=O.74m；取消力池底板厚度為0.8m。二、海漫長度計算當(qAH'o.5)o.5=19,且消能擴散良好時，海漫長度可按下式(B.2.1)計算sLp=k(qsAH/o.5)o.5規(guī)范B.2.1S=11.5X(5.74X(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m；取Lp=40m；式中k=1112；q=6.47X50/56.4=5.74m3/s/m；H=15.07mSs下式中Lp海漫長度(m)q消力池末端單寬流量(m2/s)sk海漫長度計算系數(shù)，可由下表(表1-5)查得s河床土質(zhì)粉砂、細砂中砂、粗砂、粉質(zhì)壤土粉質(zhì)粘土堅硬粘土ks

39、1413121110987紬力:丄海漫水平段長15m,采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m,1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設350g/m2土工布一層和20cm厚碎石層。海漫每1.5m設50排水孔(如下圖1-2)。1訓石.iL_W圖1-2消能防沖布置圖三、防沖槽設計1、沖刷坑深度計算hp=0.164(kq/(d0.5(h/d)1/6)水工設計手冊25-3-17t=O.164(1.3X5.74/(O.OOO5o.5(2.O7/O.OOO5)i/6)=13.66m則沖刷坑底高程=15.4513.66=1.79mW=Ah水閘設計公式6-32d=4X(13.0-2.0-

40、1.79)=36.8m2故取防沖槽頂高程10.5m，深2.5m,底寬10m,上下游邊坡取1:2,單寬體積為37.5m2>W=36.8m2。沖刷坑采用拋合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。四、跌坎的設計跌坎的計算示意圖如下圖(1-3),選定的跌坎高度應該符合公式(B.4.1-1)(B.4.1-3)P20.186*(h2.75/h1.75)kdcP<(2.24*hk-hds)/(1.48hk/pk-0.84)(B.4.1-1)(B.4.1-1)河海大學成教學院畢業(yè)設計第22頁共48頁P>(2.24*hk-hds)/(1.81hk/pkpd-1.16)式中P跌坎咼度(m)(B.4.1-3)h跌坎

41、上的臨界水深（m）kh跌坎上的收縮水深（m）dcpk跌坎后的河床水深（m）pk閘坎頂面與下游河底的高差（m）B.4.2選定的跌坎坎頂仰角0宜在0度10度范圍內(nèi)。B.4.3選定的跌坎反弧半徑R不宜小于跌坎上收縮水深的2.5倍。B.4.4選定的跌坎L不宜小于跌坎上收縮水深的1.5倍。4.3.3防滲排水設計防滲排水設施的布置，又稱地下輪廓線的布置，是圍繞如何減少閘室底板揚壓力，提高閘室抗滑穩(wěn)定性，防止閘基土壤發(fā)生滲透變形開展的。根據(jù)本例設計要求和地基土壤特性，選用的防滲排水布置為（自閘室上游開始）：混凝土鋪蓋、板樁、閘室底板、排水孔（見下圖1-4）圖一防滲排水布置圖1-砼鋪蓋2-板樁3-底板4-排水

42、孔河海大學成教學院畢業(yè)設計第32頁共48頁一、地下輪廓線設計由設計任務書提供資料表明，本工程閘址地基主要由砂礫石層組成，為強透水土質(zhì)，故必須采取水平與垂直相結合的防滲措施。水平向采用鋪蓋防滲，垂直向采用防滲板樁防滲。鋪蓋采用鋼筋混凝土結構，長20m,鋪蓋與閘底板之間設水平止水。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6m，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57m°-水閘設計規(guī)范L265-2001第162頁）。在消力池水平段排水孔，排水孔孔徑150,間距1.5m，呈梅

43、花形布置，底部鋪設土工布反濾。閘基防滲長度：所需的最小地下輪廓線L=CAH=7X5.5=38.5m（根據(jù)地質(zhì)資料取C=7）實際布置滲徑長度：L=（20+6X2+20+6.8）=58.8m（上游鋪蓋長20m，閘底板長20m，垂直防滲墻深6m，下游消力池不設排水孔段長6.8m）,L>L，滿足規(guī)范要求。二、滲流計算1、計算水位組合：設計工況：上游擋水位19.5m，下游相應水位14.5m，H=5.0m。校核工況：上游擋水位20.0m，下游相應水位14.5m，H=5.5m。在上閘地下輪廓線所在的巖土為高滲水的砂礫石，查相關規(guī)范規(guī)定，允許坡降值為：水平段允許坡降值為0.150.25出口段允許坡降值為

44、0.400.50（1）有效深度計算L=46.8m，S=7.5m；00L/S=46.8/7.5=6.24>5.0；計算有效深度T二0.5L=0.5X46.5=23.25m>16m00e0T地基實際透水深度；aT二minr,T=16m水工建筑物第225頁cea（2）簡化地下輪廓將地下輪廓劃分成7個段，計算簡圖（見下圖1-5）。16(計算地基相對不透水底板)圖1-5(3) 阻力系數(shù)計算 進、出口段：g=1.5(S/T)3/2+0.441=1.182,(見圖1-6)0T=16m,S=10m；式中g進、出口段的阻力系數(shù)0S板樁或齒墻的入土深度(m)T地基透水深度(m) 內(nèi)部垂直段：g=2/n

45、ln(ctg(n/4)(1-S/T)=0.191,(見圖1-7)yT=16m,S=7.5m；式中g內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)y圖1-7圖1-6 水平段1：g=L0.7(S+S)/T=0.506,(見圖1-8)xx12T=16m，L=20m，S=7.5m，S=1.9m；12式中g水平段的阻力系數(shù)xL水平段長度(m)xS、S進、出口板樁或齒墻的入土深度(m)12X圖1-8 內(nèi)部垂直段2：g=2/nln(ctg(n/4)(1-S/T)=0.027,yT=16m，S=1.9m； 水平段2：g=L0.7(S+S)/T=0.754,x12T=16m，L=20m，S=1.9m，S=1.9m；12 內(nèi)部垂直段3：g

46、=2/nln(ctg(n/4)(1-S/T)=0.037,yT=16m，S=1.3m； 水平段3：g=L0.7(S+S)/T=0.220,x12T=15.8m，L=6.8m，S=1.3m，S=0m；12 出口段：g=1.5(S/T)3/2+0.441=0.451,0T=15.8m，S=0.8m；式中S-齒墻或板樁的入土深度；T-地基有效深度或?qū)嶋H深度；4)各分段水頭損失計算刀g=3.37,H=20.514.5=5.5m；i各分段水頭損失：hi=(g/Eg)Hiih=1.182X5.5/3.37=1.929m;1h=0.191X5.5/3.37=0.312m;2h=0.506X5.5/3.37=

47、0.826m;3h=0.027X5.5/3.37=0.044m;4h=0.754X5.5/3.37=1.231m;5h=0.037X5.5/3.37=0.060m;6h=0.220X5.5/3.37=0.359m;7h=0.451X5.5/3.37=0.736m;8計算列表如下表1-6改進阻力系數(shù)法滲流計算表分段名稱S(m)S/m)S2（m）T(m)L(m)gih(m)1進口段1016.01.1821.9292內(nèi)部垂直段7.516.00.1910.3123水平段7.51.916.0200.5060.8264內(nèi)部垂直段1.916.00.0270.0445水平段1.91.916.0200.7541

48、.2316內(nèi)部垂直段1.316.00.0370.0607水平段1.3015.86.80.2200.3598出口段0.815.80.4510.736Eg=3.368H=5.5m(5)進出口段水頭損失修正a.進口段修正系數(shù)p'=1.21l/(12(T/T)2+2)(S'/T+0.059)1=1.211/(12(15/16)2+2)(10/16+0.059)=1.09>0，取p=1.0,無需修正。式中:S'底板(包括齒墻)的埋深與板樁入土深度之和；T'板樁另一側(cè)的地基深度；b.出口段修正系數(shù)P'=1.211/(12(T'/T)2+2)(S/T+0

49、.059)2=1.211/(12(15.8/16)2+2)(0.8/16+0.059)=0.540<1,p'應予修正。2出口段水頭損失應修正為：h'=(1-p')Xh=0.46X0.736=0.338m;828修正后水頭的減小值,可按下列公式計算：H=(1-p')h0式中修正后水頭損失的減小值(m)出口段滲透壓力分布圖形可按下列方法進行修正(如圖1-9)圖中的QP'為原有水力坡降線，然后計算處和U值，分別定出P點和O點，連接QPO，即為修正后的水力坡降Z線。圖1-9三、地基土的抗?jié)B穩(wěn)定性驗算水平滲透坡降J=h/L=1.929/20x55=0.010

50、水平段允許坡降值0.150.25；出口滲透坡降J=h/S=0.338/0.8出88=0.42屬出口段允許坡降值0.400.50區(qū)間；因此，地基土抗?jié)B穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。4.3.4閘室的布置水閘閘室的布置應該水閘擋水、泄水條件和運行要求，結合考慮地形、地質(zhì)等因素，做到結構安全可靠、布置緊湊合理、施工方便、運用靈活、經(jīng)濟美觀。閘室結構可根據(jù)泄流特點和運行情況，選用開唱式、胸墻式、涵洞式或雙層式等結構型式。整個閘室結構的重心應盡可能與閘室底板中心相接近，且偏高水位一側(cè)。水閘閘頂高程應根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況確定。擋水時，閘頂高程不應低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計算高度與安全超高值之和；泄

51、水時，閘頂高程不應低于設計洪水位（或校核洪水位）與相應安全超高值之和。水閘安全超高下限值見（表1-7）水閘安全超高下限值（m）表1-7運用情注一7水閘級別1234、5擋水時正常畜水位0.70.50.40.3最高擋水位0.50.40.30.2泄水時設計洪水位1.51.00.70.5校核洪水位1.00.70.50.4位于防洪堤上的水閘，其閘頂高程不得低于防洪堤堤頂高程。閘頂高程的確定，還需考慮下列因素： 、軟弱地基上閘基沉降的影響； 、多泥沙河流上、下游河道變化引起水位升高或降低的影響; 、防洪堤上水閘兩側(cè)堤頂可能加高的影響。、閘室由底板、閘墩、工作橋、交通橋和閘門等部分組成。1、底板閘室底板型式

52、應根據(jù)地基、泄流等條件選用平底板、低堰底板或折線底板、一般情況下，閘室底板宜采用平底板；在松軟地基上且荷載較大時，也可采用箱式平底板。、當需要限制單寬流量而閘底建基高程不能抬高，或因地基表層松軟需要降低閘底建基高程，或在多泥沙河流上有攔沙要求時，可采用低堰式底板。、在堅實或中等堅實地基上，當閘室高度不大，但上、下游河渠底差較大時，可采用折線底板，其后部可作為消力池的一部分。按底板與閘墩連接方式的不同，底板有整體式和分離式兩種(如下圖1-10)；按底板機構型劃分，底板又有平板式、低堰式、折線式和反拱式之分。本水閘懸著應用較廣的平底式。(a)整體式X(b)分離式圖1-10閘室底板與閘墩的連接方式上

53、游段直接與河道連接，用導墻將電站和船閘分隔開。寬度根據(jù)平面布置確定，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3,40cm厚漿砌塊石護坡。二、閘室長度及型式閘底板長度確定：順水流方向取(1.52.0)H,考慮公路橋、工作橋以及檢修便河海大學成教學院畢業(yè)設計第30頁共48頁橋等布置需要，初步擬定為20.0m。因水閘基礎為砂礫石，地基承載力較高，故閘基礎選用整體式平底板，根據(jù)水閘設計規(guī)范，必須進行分縫，分縫的間距根據(jù)規(guī)范要求，不宜大于30.0m，故取為二孔一跨，閘底板采用鋼筋混凝土平底板，厚度（1/51/8的單孔凈跨）初步擬定為150cm。三、閘墩閘墩的作用主要是分隔閘門，同時作為上部結構的支撐，傳遞上部荷載至底板地基。閘墩的長度取決于上部結構的