《泵站穿堤涵計(jì)算書(shū)》word版

1、泵站穿堤涵計(jì)算書(shū)一、基本資料1、防洪標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。2、設(shè)計(jì)引水流量：Q=5.5m3/s3、土壩設(shè)計(jì)資料：壩頂寬8.0米，迎水坡邊坡系數(shù)1:3.0，背水坡邊坡系數(shù)1:3.0。4、涵洞進(jìn)、出口高程的確定：進(jìn)口底高程114.5m，出口高程為114.34m。5、水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程：4.21m。特征水位進(jìn)水池最高水位115.43 設(shè)計(jì)水位115.11 最高運(yùn)行水位115.43 最低運(yùn)行水位113.80 平均水位115.11出水池校核水位119.57防洪水位118.8設(shè)計(jì)水位118.01最高運(yùn)行水位118.8最低運(yùn)行水位117.26 平均水位118.01 二、工程總

2、體布置該泄水涵洞工程位于東風(fēng)民主堤9+700處。主要由泄水涵洞、閘室段、出口U型槽和海漫段組成。1、泄水涵洞：涵洞按無(wú)壓流短洞設(shè)計(jì)，孔徑尺寸為1.81.8m， 1孔；涵洞總長(zhǎng)40m，分為4節(jié)，每節(jié)10m；涵洞縱坡為1/250；涵洞型式為鋼筋砼箱形結(jié)構(gòu)，壁厚0.5m。2、閘室段：閘室段長(zhǎng)8m，閘孔尺寸為1.81.8m， 1孔，閘底板1.0m厚，順?biāo)鞣较騼啥嗽O(shè)齒墻，設(shè)檢修閘門(mén)一道。工作橋橋面高程為120.90 m。為防止閘門(mén)出現(xiàn)故障時(shí)洪水倒灌，工作橋下設(shè)豎井，豎井頂高程與工作橋齊平，交通橋?yàn)檫B接工作橋與堤頂而設(shè)置。交通橋與工作橋周?chē)鷤?cè)均設(shè)置1m高的鋼筋欄桿。3、出口U型槽：出口為鋼筋砼U型槽消力

3、池，底板厚0.8m，池長(zhǎng)13.0m，池深1.0m，出口接海漫長(zhǎng)25m。4、海漫：U型槽出口與海漫直接連接，干砌石護(hù)坡、護(hù)底，厚度30cm，下設(shè)20cm的碎石墊層、10cm的粗砂墊層和一層無(wú)紡布。三、水力計(jì)算 1、計(jì)算內(nèi)容：過(guò)流能力計(jì)算和消能防沖設(shè)計(jì)。2、計(jì)算工況：涵洞過(guò)流能力計(jì)算采用的是上游設(shè)計(jì)水位，下游最高運(yùn)行水位（防洪水位），即上下游水位差最小時(shí)計(jì)算出的孔口尺寸能滿足任何工況下過(guò)流能力；消能防沖計(jì)算采用上下游最大水位差工況，即上游采用最高水位，下游采用最低水位進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)對(duì)消能防沖要求是最高的。3、過(guò)流能力計(jì)算已知條件：上游水位：115.11m下游水位：118.80m水泵揚(yáng)程：4.21m

4、進(jìn)水口孔數(shù)：4孔孔口直徑：0.8m進(jìn)口洞底高程：114.5m出口洞底高程：114.34m設(shè)計(jì)流量：5.5m3/s擬定洞高：本工程采用洞高D=1.8m，其理由是1.8m洞高便于施工及檢修涵洞。流態(tài)判別：上游水深：H=上游水位+水泵揚(yáng)程-進(jìn)口洞底高程=115.11+4.21-114.5=4.82m下游水深：h=下游水位-出口洞底高程=118.80-114.34=4.46m 洞高：D=1.8m H/D=4.82/1.8=2.671.5h/D=4.46/1.8=2.481為淹沒(méi)壓力流。過(guò)流能力計(jì)算：計(jì)算參數(shù)：進(jìn)口水頭損失系數(shù)：1=0.2攔污柵損失系數(shù)：2=0.3閘門(mén)槽損失系數(shù)：3=0.1出口損失系數(shù)：

5、4=1進(jìn)口漸變段損失系數(shù)：5=0出口漸變段損失系數(shù)：6=0.5總水頭損失系數(shù)：=1+2+3+4+5+6=0.2+0.3+0.1+1+0+0.5=2.1洞長(zhǎng)：L=40m縱坡坡度：i=(進(jìn)口洞底高程-出口洞底高程)/洞長(zhǎng)=(114.5-114.34)/40=0.004糙率：n=0.014上游行進(jìn)流速：V=設(shè)計(jì)流量/（進(jìn)水口孔數(shù)進(jìn)水口面積） =5.5/(43.410.82/4)=2.74m/s洞寬計(jì)算：擬定洞寬：B=1.8m洞身過(guò)水?dāng)嗝婷娣e：A=BD=1.81.8=3.24m2濕周：=2B+2D=21.8+21.8=7.2m水力半徑：R=A/=3.24/7.2=0.45m謝才系數(shù)：C=R1/6=0.

6、45=62.53流量系數(shù)：m3=0.63包括行進(jìn)流速的進(jìn)口水深：HO=H+=4.82+=5.20m核算過(guò)流能力：Q=m3 =0.63 =8.54m3/s5.5 m3/s，滿足設(shè)計(jì)流量要求?？紤]到工程維修及管理方便，選定孔口為1.8m1.8m。4、消能防沖設(shè)計(jì)已知條件：上游水位：115.43m下游水位：115m水泵揚(yáng)程：5.96m進(jìn)水口孔數(shù)：4孔孔口直徑：0.8m進(jìn)口洞底高程：114.5m出口洞底高程：114.34m設(shè)計(jì)流量：5.5m3/s過(guò)閘單寬流量：q=設(shè)計(jì)流量/孔寬=5.5/1.8=3.06 m3/s/m上游行進(jìn)流速：V=設(shè)計(jì)流量/（進(jìn)水口孔數(shù)進(jìn)水口面積） =5.5/(43.410.82/

7、4)=2.74m/s上游水深：H=上游水位+水泵揚(yáng)程-進(jìn)口洞底高程=115.43+5.96-114.5=6.89m上游總能頭To計(jì)算：考慮最危險(xiǎn)情況即最大水頭和上游流速水頭及坡高作為消能計(jì)算的上游總能頭。To=H+iL=6.89+0.00440=7.81m收縮水深hc計(jì)算：計(jì)算公式：其中hC收縮水深(m)； To由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能(7.81m)； q過(guò)閘單寬流量(3.06m3/s/m)；流速系數(shù)(0.95)。經(jīng)電子表格Excel試算得收縮水深hc=0.26m躍后水深hc”計(jì)算及消能防沖判別：在判別是否設(shè)消能設(shè)施時(shí)，采用b1=b2, = =2.58m0.66m,需設(shè)消力池。消力池深度計(jì)

8、算：消力池水平段首端底寬b1采用與洞寬相等，即b1=1.8m，末端寬b2采用與下游渠底寬相等，即b2=5.4m。第一次池深計(jì)算：躍后水深： = =1.94m臨界水深：hk=0.68m因hshk，所以下游水深為hs=0.66m池水位落差： = =0.90m消力池深： =1.051.94-0.66-0.90 =0.45m第二次池深計(jì)算：上游總能頭:TO=7.81+0.45=8.27m收縮水深hc計(jì)算公式：其中hC收縮水深(m)； To由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能(8.27m)； q過(guò)閘單寬流量(3.06m3/s/m)；流速系數(shù)(0.95)。經(jīng)電子表格Excel試算得收縮水深hc=0.26m躍后水深

9、： = =1.98m池水位落差： = =0.91m消力池深： =0.49m第三次池深計(jì)算：上游總能頭:TO=7.81+0.49=8.31m收縮水深hc計(jì)算公式：其中hC收縮水深(m)； To由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能(8.31m)； q過(guò)閘單寬流量(3.06m3/s/m)；流速系數(shù)(0.95)。經(jīng)電子表格Excel試算得收縮水深hc=0.26m躍后水深： = =1.98m池水位落差： = =0.91m消力池深： =0.49m第三次計(jì)算的消力池深度和第二次計(jì)算的消力池深度已接近，滿足要求，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，采用消力池深度d=1.0m。消力池長(zhǎng)度計(jì)算：水躍長(zhǎng)度：Lj=6.9(hc”-hc)=6.9(

10、1.98-0.26)=11.91m斜坡段坡度：1：4水平投影長(zhǎng)度：Ls=41=4m水躍長(zhǎng)度修正系數(shù)：=0.75消力池長(zhǎng)度：Lsj=Ls+Lj=4+0.7511.91=10.91m，取Lsj=13m。消力池底板厚度計(jì)算：按抗沖要求計(jì)算：進(jìn)口單寬流量：q=Q/b1=5.5/1.8=3.06m3/(ms)上游總能頭：T0=8.31m計(jì)算系數(shù)：k1=0.15底板厚度：t=k1=0.15=0.45m按抗浮要求驗(yàn)算：抗沖計(jì)算結(jié)果：t=0.45m水平段水深：h=1.98m（近似為躍后水深）消力池底板水重：W=101.98=19.8kN躍前收縮水深：hc=0.26m脈動(dòng)壓力：Pm=100.05 =100.05

11、 =3.66kPa底板揚(yáng)壓力：U=10(1.98+0.45+0.09)=25.17kPa（滲透壓力按改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算）安全系數(shù)：k2= =1.181.3滿足條件。5、海漫及防沖槽設(shè)計(jì)海漫長(zhǎng)度計(jì)算消力池末端單寬流量：qs=Q/b2=5.5/5.4=1.02 m3/(ms)上游總能頭：T0=8.31m計(jì)算系數(shù)：Ks=13海漫長(zhǎng)度：Lp=Ks=13=22.3m設(shè)計(jì)取海漫長(zhǎng)度為25m。海漫末端渠槽沖刷深度及防沖槽深度計(jì)算海漫末端單寬流量：qm=5.5/5.4=1.02 m3/(ms)渠槽允許不沖刷深度：v0=0.6沖刷深度：dm=1.1-hm=1.1=1.21m四、防滲設(shè)計(jì)1、已知條件：計(jì)算工況：采

12、用下游最高水位，上游最低水位為控制工況。上游水位：113.8m下游水位：119.57m滲徑系數(shù)：C=5實(shí)際透水層深度：T=15m地下輪廓線水平投影長(zhǎng)度：LO=83.7m地下輪廓線垂直投影長(zhǎng)度：S0=4.2m2、防滲長(zhǎng)度計(jì)算：計(jì)算方法：滲徑系數(shù)法防滲長(zhǎng)度：L=CH=5(119.57-113.8)=28.85m83.7m滲徑滿足要求。3、滲透穩(wěn)定計(jì)算：計(jì)算方法：改進(jìn)阻力系數(shù)法阻力系數(shù)的計(jì)算a.有效深度的確定地下輪廓線水平投影長(zhǎng)度：LO=83.7m地下輪廓線垂直投影長(zhǎng)度：S0=4.2m比值：L0/S0=83.7/4.2=205地基有效深度：Te=0.5L0=0.583.7=41.85mT=15m故按

13、實(shí)際透水層深度T=9.5m進(jìn)行計(jì)算。簡(jiǎn)化地下輪廓將地下輪廓?jiǎng)澐殖?9段，如圖所示。 計(jì)算阻力系數(shù)進(jìn)口段。將齒墻簡(jiǎn)化為短板樁板樁打入深度：0.52m鋪蓋厚度：0.48mS1=0.52+0.48=1mT1=14.23mS2=0.52mT2=13.75進(jìn)口段阻力系數(shù)：01=1.5+0.441+ =1.5+0.441+ =0.51進(jìn)口傾斜段S1=0.52mT1=13.75mS2=1.02mT2=11.98mLx=7.5m進(jìn)口傾斜段阻力系數(shù)：s= = =0.59齒墻垂直段S1=1.02mT1=11.98mS2=0.5mT2=11.46m齒墻垂直段阻力系數(shù)：y1=+ =+ =0.12泵房底板水平段S1=S

14、2=0.5mL1=10.2mT=11.46m泵房底板水平段阻力系數(shù)：x1= =0.83齒墻段S1=0.5mT1=11.46mS2=1.2mT2=13.75m齒墻垂直段阻力系數(shù)：y2=+ =+ =0.13鋪蓋水平段1S1=S2=0.3mL1=10mT=13.75m鋪蓋水平段1阻力系數(shù)：x2= =0.69齒墻垂直段1S1=0.5mT1=13.75mS2=0.3mT2=14.5m齒墻垂直段1阻力系數(shù)：y3=+ =+ =0.04鋪蓋水平段2S1=S2=0.3mL1=10mT=14.5m鋪蓋水平段2阻力系數(shù)：x3= =0.66齒墻段2S1=S2=0.3mT1=T2=14.5m齒墻垂直段2阻力系數(shù)：y4=

15、+ =+ =0.04鋪蓋水平段3S1=S2=0.3mL1=10mT=14.5m鋪蓋水平段3阻力系數(shù)：x4= =0.66齒墻段3S1=S2=0.3mT1=T2=14.5m齒墻垂直段3阻力系數(shù)：y5=+ =+ =0.04鋪蓋水平段4S1=S2=0.3mL1=10mT=14.5m鋪蓋水平段3阻力系數(shù)：x5= =0.66齒墻段4S1=0.3mT1=14.5mS2=0.5mT2=14m齒墻垂直段4阻力系數(shù)：y6=+ =+ =0.06閘室底板水平段S1=S2=0.5mL1=8mT=14m閘室底板水平段阻力系數(shù)：x6= =0.52齒墻段5S1=S2=0.3mT1=T2=14m齒墻垂直段5阻力系數(shù)：y7=+

16、=+ =0.04消力池底板水平段S1= S2=0.5mT1=14mT2=13.2mL3=13m消力池底板水平段阻力系數(shù)：s= = =0.95齒墻垂直段6S=0.5mT=12.7m齒墻垂直段6阻力系數(shù)：y8= = =0.04齒墻水平段S1= S2=0mL3=0.5mT=12.7m齒墻水平段阻力系數(shù)：x7=L3/T=0.5/12.7=0.04出口段S=0.5mT=12.7m出口段阻力系數(shù)：02=1.5+0.441 =1.5+0.441 =0.45 滲透壓力的計(jì)算求各分段的滲壓水頭進(jìn)、出口水頭損失值的修正進(jìn)口處修正系數(shù)計(jì)算1=1.21- =1.21-=0.621=0.831.0，應(yīng)予修正。進(jìn)口段水頭

17、損失值應(yīng)修正為： =1h1=0.620.41=0.26m進(jìn)口段水頭減小值為： h1=0.41-0.26=0.16mh2=0.47m故鋪蓋段水頭損失值修正為： =h2+h1=0.47+0.16=0.63m出口處修正系數(shù)2=1.21- =1.21-=0.48出口水頭損失應(yīng)修正為： =2h19=0.480.37=0.17m出口段水頭減小值為： h19=0.37-0.17=0.20mh18+h17修正各段水頭損失值為： =2h18=20.03=0.06m =2h17=20.03=0.06m =h16+h19-(h18+h7) =0.77+0.20-(0.06+0.06) =0.90m計(jì)算各角隅點(diǎn)的滲壓

18、水頭繪制滲壓水頭分布圖根據(jù)下表可繪制滲壓水頭分布圖。進(jìn)口處滲壓水頭修正范圍： =T1=14.23=2.62m 閘底板水平段滲流坡降和滲流出口處坡降的計(jì)算閘底板水平段滲流坡降：Jx=0.42/8=0.050.07滲流出口處坡降：J0=0.25/1.5=0.170.30滿足防滲要求。點(diǎn)號(hào)=119.57-113.8=5.77(m)阻力系數(shù)水頭損失hi修正后的水頭損失hi滲壓水頭Hi10.510.410.260.2620.580.470.630.8830.120.100.100.9940.830.680.681.6650.130.100.101.7760.700.560.572.3370.040.03

19、0.032.3780.660.540.542.9190.040.030.032.94100.660.540.533.48110.040.030.033.51120.660.540.544.05130.060.050.054.10140.520.420.424.52150.040.040.044.56160.950.780.905.46170.040.030.075.53180.040.030.065.59190.450.370.185.777.085.775.77五、穩(wěn)定計(jì)算1、計(jì)算工況：完建期、設(shè)計(jì)洪水期、校核洪水期2、計(jì)算內(nèi)容：閘室基底壓力、抗滑、抗浮穩(wěn)定計(jì)算3、計(jì)算各部分自重及產(chǎn)生力矩：

20、計(jì)算公式：力矩=自重力臂部位荷載力臂力矩閘底板703.9242815.68閘墩門(mén)前1631.682.351484.45門(mén)前27.340.151.10門(mén)前33.670.51.84門(mén)槽126.44.9129.36槽間1445.85842.4門(mén)槽226.46.8179.52槽尾967.5720擋土墩118.434.379.26擋土墩29.793.736.23工作橋橋面板46.334.9227.03柱63.904.9313.10橫梁23.044.9112.90縱梁16.343.723.44縱梁224.296.1148.16啟閉機(jī)與閘門(mén)23.764.9116.42交通橋橋面板27.773.7182.85

21、牛腿21.653.7合計(jì)1904.717100.634、計(jì)算不同工況下的基底壓力、抗滑、抗浮穩(wěn)定：計(jì)算公式：1)閘室基底壓力驗(yàn)算e=B/2-MA/G=G/A(16e/A)=Pmax/Pmin式中：e合力對(duì)基礎(chǔ)底中心的偏心距(m) A基礎(chǔ)底面積(m2)B基礎(chǔ)底邊長(zhǎng)度 (m)MA作用于閘室的全部荷載對(duì)底板垂直于水流方向的形心軸的力矩之和(kN.m)2)閘室抗滑計(jì)算Kc= fG/H式中：H、G基礎(chǔ)承受水平力之和，垂直力之和(kN) f基礎(chǔ)與地基摩擦系數(shù)3)閘室抗浮計(jì)算K浮= G / Wf+式中：Wf作用于底板上的浮力(KN)a.完建期閘室自重1904.7127100.628土壓力159.732239.598合計(jì)2064.4447340.226e0.4444543.555546P1101.1988P250.5986比值（Pmax/Pmin)2.000031設(shè)計(jì)期 荷載名稱(chēng)垂直力水平力力臂力矩+-+-+-閘室自重1904.7127100.628水重上游329.0862.35773.3521下游191.5746.551254.81上游水壓力P1401.53321.62650.4838P2156.7060.5586.1883P3171.6660.3666673.016933下游水壓力