攔河閘設(shè)計計算書

WordWord資料目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"基本資料 3\o"CurrentDocument"工程概況 3\o"CurrentDocument"地質(zhì)資料 3\o"CurrentDocument"水文氣象 4\o"CurrentDocument"建筑材料 4\o"CurrentDocument"批準的規(guī)劃成果 5\o"CurrentDocument"閘孔設(shè)計 5\o"CurrentDocument"閘址的選擇 5\o"CurrentDocument"閘型確定 5\o"CurrentDocument"擬定閘孔尺寸及閘墩厚度 5\o"CurrentDocument"校核泄洪能力 7\o"CurrentDocument"3消能設(shè)計 8\o"CurrentDocument"消能防沖設(shè)計的控制情況 8\o"CurrentDocument"消力池尺寸及構(gòu)造 15\o"CurrentDocument"海漫設(shè)計 16\o"CurrentDocument"防沖槽設(shè)計 18\o"CurrentDocument"上下游岸坡防護 20\o"CurrentDocument"4防滲排水設(shè)計 20\o"CurrentDocument"閘底地下輪廓線的布置 20\o"CurrentDocument"排水設(shè)備的細部構(gòu)造 22\o"CurrentDocument"防滲計算 24\o"CurrentDocument"5閘室布置 27\o"CurrentDocument"底板和閘墩 27\o"CurrentDocument"閘門與啟閉機 28\o"CurrentDocument"上部結(jié)構(gòu) 30\o"CurrentDocument"閘室的分縫與止水 32\o"CurrentDocument"6閘室穩(wěn)定計算 32\o"CurrentDocument"設(shè)計情況及荷載組合 32\o"CurrentDocument"完建無水期地基承載力驗算 33\o"CurrentDocument"正常擋水期閘室抗滑穩(wěn)定驗算 36\o"CurrentDocument"7上下游連接建筑物 41\o"CurrentDocument"上下游連接建筑物的作用 41\o"CurrentDocument"上游連接建筑物 41\o"CurrentDocument"下游連接建筑物 41\o"CurrentDocument"附圖 42水閘半平面布置圖 42水閘縱剖面圖 42\o"CurrentDocument".結(jié)束語 42基本資料工程概況某攔河閘閘址以上流域面積2234平方公里，流域內(nèi)耕地面積288萬畝，河流平均縱坡1/6200。本工程屬三級建筑物。本工程投入使用后，在正常高水位時，可蓄水2230萬立米。上游5個縣25個鄉(xiāng)已建成提灌站42處，有效灌溉面積25萬畝。閘上游開南、北兩干渠，配支干23條，修建各種建筑物1230座，可自流灌溉下游三縣21萬農(nóng)田，效益巨大，是解決某河流域農(nóng)田的灌溉動脈，同時，也是解決地區(qū)淺層地下貧水區(qū)的重要水源。地質(zhì)資料（一）根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，閘址附近地層中粉質(zhì)壤土，厚度約25m,其下為不透水層，其物理力學性質(zhì)如下：1、濕重度r濕=20.2KN/m3土壤干重度r干=16.0KN/m3飽和重度r飽=22.2KN/m3浮重度r浮=12.2KN/m32自然含水量時，內(nèi)摩擦角①二23。飽和含水量時，內(nèi)摩擦角①二200土壤的凝聚力C=0.1KN/m2.地基允許承載力［P地基］=150KPa.混凝土、砌石與土基摩擦系數(shù)f=0.36.地基應(yīng)力的不均勻系數(shù)聞=1.5~2.0.滲透系數(shù)K=9.29x10-3cmIs（二）本地區(qū)地震烈度為60以下水文氣象（一）氣溫：本地區(qū)年最高氣溫42度，最低氣溫為-18度。（二）風速：最大風速V=20m/s,吹程D=0.6Km。（三）降雨量：非汛期（1~6月及10~12月）9個月河流平均最大流量為10m3/s；汛期（7~9月）3個月河流平均最大流量為130m3/s。年平均最大流量36.1m3/s,最大年徑流總量為9.25億m3。年平均最小流量15.6m3/s,最小年徑流總量為0.42億m3。（四）冰凍：穎河流域冰凍時間短，凍土很薄，不影響施工。（五）上下游河道斷面建筑材料本工程位于平原地區(qū)、山丘少，石料需從外地供給，距京廣線很近，交通條件較好。經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料。閘址處有足夠多的砂料。批準的規(guī)劃成果（一）灌溉用水季節(jié)，攔河閘的正常擋水位為58.69m,下游無水。（二）洪水標準。1.設(shè)計洪水位50年一遇，相應(yīng)的洪峰流量1119m3/s,閘上游的洪水位為59.5m,相應(yīng)的下游水位59.35m。2.校核洪水位200年一遇，相應(yīng)洪峰流量1642.35m3/s,閘上游的洪水位6l.00m,閘下游水位60.82m。2閘孔設(shè)計閘址的選擇閘址、閘軸線的選擇關(guān)系到工程的安全可靠、施工難易、操作運用、工程量及投資大小等方面的問題。在選擇過程中首先應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水流、施工管理應(yīng)用及拆遷情況等方面進行分析研究,權(quán)衡利弊,經(jīng)全面分析比較,合理確定。本次設(shè)計中閘軸線的位置已由規(guī)劃給出。閘型確定本工程主要任務(wù)是正常情況下攔河截水,以利灌溉,而當洪水來臨時,開閘泄水,以保防洪安全。由于是建于平原河道上的攔河閘,應(yīng)具有較大的超泄能力,并利于排除漂浮物,因此采用不設(shè)胸墻的開敞式水閘。同時,由于河槽蓄水,閘前淤積對洪水位影響較大,為便于排出淤沙,閘底板高程應(yīng)盡可能低。因此,采用無底坎平頂板寬頂堰,堰頂高程與河床同高,即閘底板高程為51.92m。擬定閘孔尺寸及閘墩厚度由于已知上、下游水位，根據(jù)斷面面積公式A=（b+mh）h（b為河床底寬，m為邊坡系數(shù)，h為水深)，可通過計算斷面面積。由資料可得b=80m,m=2,設(shè)計高程：h上=59.5m、h下=59.35m,校核高程：h上二61m、h下=60.82m馬道以下的面積Ai=(80+4.98x2)x4.98=448,0008m馬道到設(shè)計水位的面積A2=(80+4.98x2x2+6x2+2.6x2)=304.512m馬道到校核水位的面積A3=(80+4.98x2x2+6x2+4.1x2)x4.1=492.492m可得：A設(shè)計=A1+A2=752.5128mA校核=A1+A3=940.4928m列入下表，如表2-1所示：表2-1上游水頭計算流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水深H(m)過水斷面積(m2)行近流速(m/s)V2既上游水頭H0(m)設(shè)計流量11197.437.58752.51281.4870.1137.693校核流量1642.358.99.08940.49281.7460.1569.236注：考慮壅高15?20cm。閘門全開泄洪時，為平底板寬頂堰堰流，根據(jù)公式—0.8H0判別是否為淹沒出流。表2-2淹沒出流判別表計算情況下游水深hs(m)上游水頭H0(m)h>0.8Hs 0流態(tài)設(shè)計水位7.437.6937.43^6.154淹沒出流校核水位8.99.2368.9^7.388淹沒出流按照閘門總凈寬計算公式cremV2gH陋根據(jù)設(shè)計洪水和校核洪水兩種情況分別計算如下表。其中8為堰流側(cè)收縮系數(shù)，取0.96；m為堰流流量系數(shù)，取0.385。

B設(shè)計=1119/(0.96x0.385x0.574義>/196x7.693is)=55,84mB校核二1642.35/(0.96x0.586x0.385義719.6x9.236i,5)=61.03m表2-3閘孔總凈寬計算表流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水頭H0(m)h——s-Ho淹沒系數(shù)°B0(m)設(shè)計流量11197.437.6930.9660.57455.84校核流量1642.358.99.2360.9640.58661.03根據(jù)《閘門設(shè)計規(guī)范》中閘孔尺寸和水頭系列標準，選定單孔凈寬b=9m,同時為了保證閘門對稱開啟，防止不良水流形態(tài)，選用7孔，閘孔總寬度為：L=nb0+(n-1)d=(7x9)+(2x1.6+4x1.2)=71m由于閘基為軟基河床，選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，中墩厚1.2m,縫墩校核泄洪能力根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計算側(cè)收縮系數(shù)，查《水閘設(shè)計規(guī)范》(規(guī)范表2-2)結(jié)果如下：對于中孔b/b=9/(9+1.2)=0.882,得,中1=0.9803；0s靠縫墩孔b/b=9/(9+1.6)=0.849,得￡中2:0.975；0s對于邊孔b0/bs=9/(b0+bb)=9/(9+9.08x2+6+(80-71)/2)=0.239,

bb=h校核—h底，得‘中3—0.910;所以n8+n8 +n88=1所以n8+n8 +n88=1中1 2—中2 3■■中3n+n+n

123=0.956(1x0.9803-1W^275+2x0,910)/(1+4+2)=0.957與假定接近，根據(jù)選定的孔口尺寸與上下游水位，進一步換算流量:利用公式Q=呼目卜5%1線薩|<5%校核得： _Q設(shè)計=0.96義0.574義0.385義63義7196x7.693i.5=1262.6m3/s|(1262.6-1119)/1262.6|=11.4%Q校核=0.96x0.586x0.385x63x,標x9-236^5=1695.6m3/s|(1695.6-1642.35)/1695.6|=3.1%列入下表得：表2-4過流能力校核計算表計算情況堰上水頭H0(m)h-sh 0 O8Q校核過流能力設(shè)計流量11197.6930.9660.5740.961262.5311.37%校核流量1642.359.2360.9640.5860.961695.493.13%設(shè)計情況超過了規(guī)定5%的要求，說明孔口尺寸有些偏大，但根據(jù)校核情況滿足要求，所以不再進行孔口尺寸的調(diào)整。3消能設(shè)計3.1消能防沖設(shè)計的控制情況由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。設(shè)計水位或校核水位時閘門全開渲泄洪水，為淹沒出流無需消能。閘前為正常高水位58.69m,部分閘門局部開啟，只宣泄較小流量時，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴重的沖刷河床現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無論何種開啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，所以采用閘前水深H=6.77m，閘門局部開啟情況，作為消能防沖設(shè)計的控制情況。為了降低工程造價，確保水閘安全運行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè)計按1、3、5、7孔對稱方式開啟，分別對不同開啟孔數(shù)和開啟度進行組合計算，找出消力池池深和池長的控制條件。按公式(7)、(8)、(9)、(11)計算：孔口山流流量公式！消力地他潦:挖池前收縮水深:躍后水深;式中Q—^下泄流昆，產(chǎn)一寬頂堰上孔流流量:系數(shù).產(chǎn)二小華爐——閘門開用高度,m；———收縮系數(shù):華流速系數(shù),n[09?10b——閘孔單寬，mHD 堰上水頭，孫?——開啟孔數(shù)：d—消力池深度，m；的——水躍淹沒系數(shù)，可采用105-110h； 躍后水深，m 收縮水深，m：。——總勢能mIAZ 出池落關(guān)，m；h*——出池河床水深，m?WordWord資料WordWord資料其中，本次設(shè)計取。0=1.08,30.95,a=1.02,收縮系數(shù)￡則通過查表差值可得。當開孔數(shù)n=1,e=0.8時，￡’=0.616,^=0,5852,Q=0.5852x0,8x9x1xJ2義9.8義6.77=48.54hc=0.616x0.8=0,493?“0.4928(hc=?“0.4928(hc=---x=3.265?8x1.02x5.3924=3.2651+ -19.8x0.49283 J當開孔數(shù)n=1,e=1.0時，￡’=0.618,^=0,5871,Q=0.5852x0,8x9x1x<2x9.8x6-77=60.87hc=0.618x1=0.618q=Q/b=60.87/9=6.760.618

hc"二 x2(8x1.020.618

hc"二 x29.8x0.6183 J9.8x0.6183 J同理可算得其它情況的各值，將數(shù)據(jù)列入表3-3。下游水深的計算則需要通過水閘所在的橫斷面圖，繪制下游水位和流量關(guān)系曲線，并采用明渠均勻流公式計算：Q=AC；C=}R］；R="式中A——過流斷面面積C 謝才系數(shù),口』/sR 水力半徑.m押——河槽的糙率：X——過水斷面的淑周，tt—0一^道底坡。1A3/5i1/2由上述三個公式綜合得出一個流量公式：Q=-nh2/3此外，由于河床n1和灘地n2的糙率不同，且n1<n2,由《水力學上冊》209頁可得等效糙率的計算公式為：nr=jn2號鱉2（當渠道底部的糙率小于側(cè)壁的粗糙系數(shù)的糙率時采用）又由于本河道斷面有馬道，要分兩種情況計算：①當下游水深W4.98m（馬道高程-底部高程=56.9-51.92=4.98m）時，分別取Hs=0、0.5、1、1.5……4、4.5、4.98m,然后通過上述公式計算可得Q=0、14.11、44.47、86.86……436.36、529.73、626.05,計算簡圖如下：「a-將數(shù)據(jù)代入表3-1,通過這些數(shù)據(jù)可以繪制出下游水位和流量關(guān)系曲線,如圖3-1。表3-1(HsW4.98)QbHsX1+X3X2總濕周nrA0.008000.008080.000.02250.0014.11800.52.248082.240.022740.5044.478014.478084.470.023082.0086.86801.56.718086.710.0232124.50139.548028.948088.940.0234168.00

201.45802.511.188091.180.0235212.50271.8880313.428093.420.0237258.00350.31803.515.658095.650.0239304.50436.3680417.898097.890.0240352.00529.73804.520.1280100.120.0242400.50626.05804.9822.2780102.270.0243448.00Q與HsQ與Hs的關(guān)系圖Q(h?/G500②當下游水深24.98m（馬道高程-底部高程=56.9-51.92=4.98m）時，該斷面要考慮馬道，查《水力學上冊》210頁可知復(fù)式斷面明渠均勻流的流量計算方法：即將斷面分成1、。、力三個部分，再對每個部分應(yīng)用公式Q=AC\R得到：Q「AiCi網(wǎng)二七近Q“二AR”網(wǎng)=K”忑WordWord資料WordWord資料Q-,C八；町；=K/i則通過復(fù)式斷面渠道的流量，應(yīng)為通過各部分流量Q-Q”、Q”的總和，于是：Q=(K「'+”彳計算簡圖如下：mhA?mhA?=A川=(b1+&i)\福電：河尿&收心mo.o3X/T751.MA“=(b1+m"h’)h’+(b2+2m“h')h|各部分濕周分別為x1=X3=bi+hi”+m2X2=b2+2j+m2h’各部分的水力半徑分別為R「A/4各部分的流量模數(shù)分別為1,14=K「A"弱=nARi3. 1 2K=ACVR二一AR3

uII\n用excel將這些公式編入表格，可設(shè)計出這兩種情況的流量計算程序，通過變

換Hs的值可以得出相應(yīng)的Q值。又因為之前使用孔口流量公式算出了一系列Q值，則可以在excel里面用試算的方法反算出對應(yīng)的Hs值，結(jié)果如下表3-2：表3-2Q48.53660.86673.15891.743123.112145.606182.599219.473275.228369.334Hs1.0541.2091.3521.5511.8542.0522.3552.6343.0223.614Q242.677304.332365.789458.713615.557339.748426.064512.104642.199861.780Hs2.8003.2133.5934.1234.9293.4343.9424.4095.4306.330將上述計算結(jié)果列入表3-3：表3-3消力池池深池長估算表開啟孔數(shù)n開啟高度e收縮系數(shù)￡f泄流量Q單寬流量q收縮水深hc躍后水深hc"下游水深Hs△Z流態(tài)判別消力池尺寸備注池深d水躍長Lsj池長Lj10.80.61648.545.390.4933.2671.05441.3666自由出流1.1119.1418.791.00.61860.876.760.6183.6281.20931.62261.0919.9220.771.20.61973.168.130.7433.9481.35171.86471.0520.7722.111.50.62191.7410.190.9324.3761.55052.20990.9721.6823.762.00.625123.1113.681.2504.9921.85352.74990.7922.5225.8230.80.616145.615.390.4933.2672.05240.2563自由出流1.2219.2419.141.00.618182.606.760.6183.6282.35510.29471.2720.6520.771.20.619219.478.130.7433.9482.63370.32861.3021.7922.111.50.621275.2310.190.9324.3763.02240.37351.3323.1423.76池深控制2.00.625369.3313.681.2504.9923.61440.43521.3424.7325.82限開50.80.616242.685.390.4933.2672.79980.0721自由出0.6616.9819.141.00.618304.36.760.613.623.2130.07470.6318.1020.77

388流1.20.619365.798.130.7433.9483.5930.07450.6018.9722.111.50.621458.7110.190.9324.3764.1230.07000.5319.9523.762.00.625615.5613.681.2504.9924.92920.05330.4121.0025.8270.80.616339.755.390.4933.2673.4340.0004淹沒出流1.00.618426.066.760.6183.6283.9421.20.619512.108.130.7433.9484.40851.50.621642.2010.190.9324.3765.432.00.625861.7813.681.2504.9926.333.2消力池尺寸及構(gòu)造1、消力池深度計算根據(jù)所選擇的控制條件，估算池深為1.5m,用（10）、（11）、（12）式計算挖池后的收縮水深hc和相應(yīng)的出池落差A(yù)Z及躍后水深hc”,驗算水躍淹沒系數(shù)符合在1.05~1.10之間的要求。挖池后收縮水深；h1-丁牌:+ =0 {10）躍后水深!出池落差;躍后水深!出池落差;(11)(12)OO驗算得0d+h+△Z_1.5+3.6144+0,435_s--1.09h 4.992c2、消力池池長根據(jù)池深為1.5m,用公式（13）、（14）計算出相應(yīng)的消力池長度為25m。消力池長度水躍長度三L,=6.90二—九)(14)式中以一消力池長度,mL/一消力池斜坡段水平投影長度，m3一水躍長度校正系數(shù)，可采用0.7-0.8匕 水氏長度，nic3、消力池的構(gòu)造t=0.18<13.68%后.77—3.61=0.89m，取消力池底板的厚度t=0.18<13.68%后.77—3.61=0.89m，取消力池底板的厚度t=1.0m。消力池構(gòu)造尺寸見下圖：V58=_69r= g51L92K— 汪臚N五Z丙L5D0陰600砰右1800消力池構(gòu)造尺寸因中聃埴昨IDrot采用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置排水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為10cm，間距為2m，呈梅花形布置。根據(jù)抗沖要求，按式16計算消力池底板厚度?！?16)其中ki為消力池底板計算系數(shù)，取0.18；q為確定池深時的過閘單寬流量;XH'為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。3.3海漫設(shè)計1、海漫長度計算用公式(18)計算海漫長度。其中k為海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土則選12上游水深為s

6.77m,下游水深可由Q與Hs關(guān)系圖用差值法得出，也可在excel里面通過試算得出，單寬流量qs=Q/L,L=71m,AH=H-hs',通過計算將結(jié)果列入表3-3。取計算表中的大值，確定海漫長度為42m。3尉(18)式中Lv——海漫長度,m：G——iff力池末端單寬流量,n?/(s-m)：△H'—泄水時的上、下游水位差.一地渴及度計嵬系數(shù)M杳g水工建筑物》教材。表3-3海漫長度計算表流量Q上游水深H下游水深h'sqAH，Lp1006.771.6351.4085.13521.4382006.772.492.8174.28028.9693006.773.1854.2253.58533.9424006.773.7955.6342.97537.4075006.774.3457.0422.42539.7396006.774.8548.4511.91641.042626.056.774.988.8181.79041.2166506.775.4649.1551.30638.8157006.775.67999.8591.09038.5012、海漫構(gòu)造因為對海漫的要求為有一定的粗糙度以便進一步消除余能,有一定的透水性,有一定的柔性。所以選擇在海漫的起始段為10米長的漿砌石水平段,因為漿砌石的抗沖性能較好,其頂面高程與護坦齊平。后32米做成坡度為1：16的干砌石段,以使水流均勻擴散,調(diào)整流速分布,保護河床不受沖刷。海漫厚度為0.6米,下面WordWord資料WordWord資料鋪設(shè)15cm的砂墊層。3.4防沖槽設(shè)計海漫末端河床沖刷坑深度按公式19計算，式中r—海泡！末端的可能沖期深度,m,-海漫末端的單展流量/Gm),［知1——?可床上質(zhì)的不加流速.m/sI工——海漫末瑞的水深，m,其中河床土質(zhì)的不沖流速可按下式計算。按不同情況計算如表3-4所示。(20)V]=vR14~15)=vR15

0 01 J0(20)式中 V01一河床土質(zhì)的不沖流速，m/s；v0一查《水力學》可知此處取0.8m/s；R—水力半徑，RR—水力半徑，R=\；”一海漫末端河床水深，m。校核情況：計算簡圖見右圖4=60.82-49.92=10.9A1=(80+80+10.9x2x2)x10.9x0.5=1109.62X1=80+10.9義有x2=128,746q"=Q校/80=20.53(a1(a11/5R1/5=tI4J(1109.62)i/5、128.746j=1.5385[v]=0.8x1.5385=1.23080h=60.82-49.92=10.9sd,=1.1xq7[v]-t=7.450設(shè)計情況：計算簡圖見下圖

H2=59.35-49.92=9.43H2=59.35-49.92=9.43A2=(80+80+9.43x2x2)x9.43x0.5=932.2498X2=80+9.43義道x2=122.17q”=Q設(shè)/80=13.99(a、(a、1/5R1/5二一I%(932.249811/5、122.17/=1.5015[v]=0.8x1.5385=1.23080h”=59.35-49.92=9.43sd'=1.1xq'/[v]-t=3.38

0將數(shù)據(jù)填入表3-4表3-4沖刷坑深度計算表計算情況q相應(yīng)過水水面積A濕周XR15["0h〃sd，校核情況20.531109.62128.7461.53851.230810.97.45設(shè)計情況13.99932.2498122.171.50151.20129.433.38根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，防沖槽的深度一般取1.5?2m,底寬則為深度的2?3倍。所以確定防沖槽的深度為2m。采用寬淺式，底寬取4m,上游坡率為2,下游坡率為3，出槽后作成坡率為5的斜坡與下游河床相連。如下圖所示。海慢防沖槽構(gòu)造圖3.5上下游岸坡防護為了保護上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進行護坡。采用漿砌石護坡，厚0.3米，下設(shè)0.1米的砂墊層。保護范圍上游自鋪蓋向上延伸2?3倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸4?6倍的水頭。4防滲排水設(shè)計閘底地下輪廓線的布置1、防滲設(shè)計的目的防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。2、布置原則防滲設(shè)計一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，用以延長滲徑減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。3、地下輪廓線布置(1)閘基防滲長度的確定根據(jù)公式21計算閘基理論防滲長度：LiCXH (21)其中C為滲徑系數(shù)，因為地基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土，查表取7,H為上下游最大水頭差，為6.77m。L=7x6.77=47.39m(2)防滲設(shè)備由于閘基土質(zhì)以粘性土為主，防滲設(shè)備采用粘土鋪蓋，閘底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，為了避免破壞天然的粘土結(jié)構(gòu)，不宜設(shè)置板樁。(3)防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。①閘底板順水流方向長度根據(jù)公式20)計算：L=AH底根據(jù)閘基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土A取2.0,代入數(shù)據(jù)得L底=AxH=2x6.77=13.54m。底板長度綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定為15m。②閘底板厚度為t=9x1/6=1.5m,實際取為1.5m。③齒墻具體尺寸見下圖。11001100(4)鋪蓋長度根據(jù)3到5倍的上、下游水位差，確定為30m。鋪蓋厚度確定為：便于施工上游端取為0.6m,末端為2.5m以便和閘底板聯(lián)接。為了防止水流沖刷及施工時破壞粘土鋪蓋，在其上設(shè)置30cm厚的漿砌塊石保護層，10cm厚的砂墊層。4、校核地下輪廓線的長度根據(jù)以上設(shè)計數(shù)據(jù)，實際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長度，通過校核，滿足要求。鋪蓋長度+閘底板長度+齒墻長度=30+15+6.8=51.8m>47.39m其中齒墻的長度包括齒墻的下面的斜邊3和兩個直角邊1和2，所以齒墻長度為2義（1+1+1義尬）=6.8m,計算簡圖如右圖： 夕2排水設(shè)備的細部構(gòu)造1、排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到既減少滲壓又避免滲透變形。2、排水設(shè)備的設(shè)計①水平排水水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。反濾層一般是由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)該是能抗風化的砂石料，并滿足：被保護土壤的顆粒不得穿過反濾層；各層的顆粒不得發(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，以保證排水通暢；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)計中的反濾層由碎石，中砂和細砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細砂（見下圖）。反濾層構(gòu)造圖f單位;5】）②鉛直排水設(shè)計本工程在護坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為2m,孔徑為10cm,呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。③側(cè)向排水設(shè)計側(cè)向防滲排水布置（包括刺墻、板樁、排水井等）應(yīng)根據(jù)上、下游水位,墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變化等情況綜合考慮,并應(yīng)與閘基的防滲排水布置相適應(yīng),在空間上形成防滲整體。在消力池兩岸翼墻設(shè)2~3層排水孔,呈梅花形布置,孔后設(shè)反濾層,排出墻后的側(cè)向繞滲水流。3、止水設(shè)計凡具有防滲要求的縫,都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平止水兩種。前者設(shè)在閘墩中間,邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在粘土鋪蓋保護層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。在粘土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。其構(gòu)造詳圖見下圖。

止水詳圖(雎位:E)4.3防滲計算1、滲流計算的目的：計算閘底板各點滲透壓力；驗算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。2、計算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進阻力系數(shù)法，由于改進阻力系數(shù)法計算結(jié)果精確，采用此種方法進行滲流計算。3、計算滲透壓力(1)地基有效深度的計算。根據(jù)公式(22)(22)(22)判斷L/S=18>5,地基有效深度Te為00Te=0.5x45=22.5m計算Te小于實際的地基透水層深度25m,所以取小值Te=22.5m。(2)分段阻力系數(shù)的計算。通過地下輪廓的各角點和尖端將滲流區(qū)域分成9個典型段，如圖4所示。漆瀟區(qū)城外段圖(電位；m)其中1、9段為進出口段，用式(23)計算阻力系數(shù)；3、5、7段為內(nèi)部垂直段，用式(24)計算相應(yīng)的阻力系數(shù)；2、4、6、8段為水平段，用式(25)計算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式(26)計算。進、出11段：扁不13停廣+0,441 (23)亢中亂——進、出口段的阻力系數(shù):S——板樁或齒墻的入土深度,m：T——地基透水層深度，m口內(nèi)部垂自段；&=9a[和-?)] ⑵)提中《-內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù).水平段：皂二L竽F (25)式中￡—水平段的阻力系數(shù):L一水平段長度,m；計算各斷面的水頭損失：吊=6d (26)1在excel中編制公式可直接得出所有結(jié)果將計算結(jié)果列入表4-1中：表4-1 各段滲透壓力水頭損失分段編號分段名稱SS1S2TL自ihih，i①進口0.622.50.4480.9900.333②水平—01.921.9301.3092.8963.553③垂直1.921.90.0870.1930.193④水平002010.0500.1110.111⑤垂直1210.0480.1050.105⑥水平1.01.021130.5521.2221.222⑦垂直1210.0480.1050.105⑧水平002010.0500.1110.371⑨出口1.521.50.4691.0370.777合計3.06H=6.77H=6.77對于進出口段的阻力系數(shù)修正，按公式(27)、(28)、(29)計算：修正后的水頭損失：也n士川力。 (27)式中叫'一進出口段修正后的水頭損失值，目3%——按式(5-23)計算出的水頭損失值，m：阻力修正系數(shù)：p-121f-廳廠備, ； (2幻12卜廠)+ +0.(159/式中守■―-底板埋深與板樁人L深度之和，m；r——板柱蘇側(cè)地基透水層深度，m。修1E后的進、出口段水頭損失將弒小△Aa/?=(I- (29)式中△/?——修正后水頭損失的弒小值，m將計算結(jié)果列入表4-2：

表4-2進出口段的阻力系數(shù)修正表段別S’T'P，ho'Ahhx進口段0.621.90.340.333490.6573.553出口段2.5200.750.77690.2600.371(3)計算各角點的滲透壓力值。用表4-1計算的各段的水頭損失進行計算，總的水頭差為正常擋水期的上、下游水頭差6.77m。各段后角點滲壓水頭二該段前角點滲壓水頭一此段的水頭損失值，結(jié)果列入表4-3。表4-3閘基各角點滲透壓力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H106.776.442.882.692.582.471.251.150.780.00(4)驗算滲流逸出坡降。出口段的逸出坡降為：J=h/S'=0.777/1.5=0.518，小于壤土出口段允許滲流i坡降值JL①50~0.60(查表得)，滿足要求，2.88不會發(fā)生滲透變形。繪制閘底板的滲透壓力分布圖見右圖。2.885閘室布置底板和閘墩1、閘底板的設(shè)計(1)作用：閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，并較均勻地傳給地基，還有防沖、防滲等作用。(2)型式：常用的閘底板有平底板和鉆孔灌注樁底板。由于在平原地區(qū)軟基上修建水閘，采用整體式平底板，沉陷縫設(shè)在閘墩中間。⑶長度：根據(jù)前邊設(shè)計已知閘底板長度為15m。⑷厚度根據(jù)前邊設(shè)計已知閘底板厚度為1.5m。2、閘墩設(shè)計(1)作用：分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利的通過閘室。(2)外形輪廓：應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小的，過流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線型。其長度采用與底板同長，為15m。(3)厚度為中墩1.2m，縫墩1.6m，邊墩1.0m。平面閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，檢修門槽深0.20m,寬0.20m,主門槽深0.3m,寬0.8m。檢修門槽與工作門槽之間留2.6m的凈距，以便于工作人員檢修。⑷高度采用以下三種方法計算取較大值，根據(jù)計算墩高最大值為9.58m，H墩二校核洪水位時水深+安全超高=9.08+0.5=9.58m。H墩二設(shè)計洪水位時水深+安全超高=7.58+0.7=8.28m；H墩二正常擋水位時水深十八%(波浪高加安全超高)=6.77+0.59+0.4=7.76m(式中波浪高度的計算請查閱相關(guān)書籍)另根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定有防洪任務(wù)的攔河閘閘墩高程(9.58+51.92=61,5m)不應(yīng)低于兩岸堤頂高程(61.5m)，兩岸堤頂高程為61.5m，故經(jīng)比較后取閘墩高度為10.0m。縫墩尺寸見下圖。20縫地尺寸詳圖(地位g0閘門與啟閉機閘門按工作性質(zhì)可分為工作閘門、事故閘門和檢修閘門；按材料分為鋼閘門、混凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)分為平面閘門、弧形閘門等。1、工作閘門基本尺寸為閘門高8m,寬9m,采用平面鋼閘門，雙吊點，滾輪支承。TOC\o"1-5"\h\z2、檢修閘門采用疊梁式，閘門槽深為20cm，寬為一. ,20cm，閘門型式如右圖所示。3、啟閉機可分為固定式和移動式兩種，常用固定式., .啟閉機有卷揚式、螺桿式和油壓式。卷揚式啟閉機啟閉能 \ /一力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價高。螺桿式啟閉一、一廠~\ /~機簡便、廉價，適用于小型工程，水壓力較大，門重不足；一-、的情況等。油壓式啟閉機是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動，可一、 /一用較小的動力獲得很大的啟閉力，但造價較高。在有防洪 瞽閘門示意圖要求的水閘中，一般要求啟閉機迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷揚式啟閉機，一門一機。4、啟閉機的選型(1)根據(jù)《水工設(shè)計手冊》平面直升鋼閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量公式:G=0.012kkH1.65Bi.85支材 (1)式中G一閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量，t；k支一閘門的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，對于滑動式支承取0.8,?對于滾輪式支承取1.0，對于臺車式支承取1.3。k材一閘門材料系數(shù)，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門為1.0,?低合金結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門取0.8。H一孔口高度，取8m；B一孔口寬度，取9m。將數(shù)據(jù)代入公式：G=0.012x1.0x0.8x81.65x91.85=17.29t，閘門的重力二17.29義103x9.8=169.442KN，考慮其它因素取閘門自重170KN。(2)初估閘門啟閉機的啟門力和閉門力，根據(jù)《水工設(shè)計手冊》中的近似公式：F二(0.10~0.12)P+1.2GQ (2)TOC\o"1-5"\h\zF=(0.10~0.12)P—1.2G cW (3)1P=—h2b2b式中P—平面閘門的總水壓力， KN，2 ；Fq一啟門力，KN；Fw一閉門力，KN；代入數(shù)據(jù)得：總水壓力：P=-yh2b=1/2x10x6.772x9=2062.48(KN)2啟門力：Fq=0.11x2062.48+1.2x170=430.87(KN)閉門力：FW=0.11x2062.48-1.2x170=22,87(KN)由于閘門關(guān)閉擋水時，水壓力P值最大。此時閘門前水位為6.77m,本次設(shè)計的水閘為中型水閘，系數(shù)采用0.11,經(jīng)計算啟閉力Fq為430.8728KN,閉門力Fq為22.8728KN。查《水工設(shè)計手冊》選用電動卷揚式啟閉機型號QPQ-2x40。上部結(jié)構(gòu)1、工作橋工作橋是為了安裝啟閉機和便于工作人員操作而設(shè)的橋。若工作橋較高可在閘墩上部設(shè)排架支承。工作橋設(shè)置高程與閘門尺寸及形式有關(guān)。由于是平面鋼閘門,采用固定式卷揚啟閉機,閘門提升后不能影響泄放最大流量,并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計規(guī)范,工作橋設(shè)在工作閘門的正上方,用排架支承工作橋，橋上設(shè)置啟閉機房。由啟閉機的型號決定基座寬度為2m,啟閉機旁的過道設(shè)為1m,啟閉機房采用24磚砌墻，墻外設(shè)0.66m的陽臺(過人用)。因此，工作橋的總寬度為6m。由于工作橋在排架上，確定排架的高度即可得到工作橋高程。排架高度=閘門高+安全超高+吊耳高度=8+0.5+0.5=9m工作橋高程二閘墩高程+排架高+T型梁高=61.92+9+1=71.92m工作橋細部構(gòu)造圖見下圖：

工作橋細部構(gòu)造圖（單位：cm）工作橋細部構(gòu)造圖（單位：cm）2、交通橋交通橋的作用是連接兩岸交通，供車輛和人通行。交通橋的型式可采用板梁式。交通橋的位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，布置在下游。僅供人畜通行用的交通橋，其寬度不小于3m；行駛汽車等的交通橋，應(yīng)按交通部門制定的規(guī)范進行設(shè)計，一般公路單車道凈寬為4.5m,雙車道為7?9m。本次設(shè)計采用橋?qū)?m，其中人行道1m，具體尺寸如下圖所示。23U230交加稱細部構(gòu)造圖（單cm）23U230交加稱細部構(gòu)造圖（單cm）3、檢修橋檢修橋的作用為放置檢修閘門，觀測上游水流情況，設(shè)置在閘墩的上游端采用預(yù)制T型梁和活蓋板型式。尺寸如下圖所示。閘室的分縫與止水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?？p距一般為15?30m,縫寬為2?2.5cm。整體式底板閘室沉陷縫，一般設(shè)在閘墩中間，一孔、二孔或三孔一聯(lián)為獨立單元，其優(yōu)點是保證在不均勻沉降時閘孔不變形，閘門仍然正常工作。凡是有防滲要求的縫，都應(yīng)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，邊墩與翼墻間以及上游翼墻本身；后者設(shè)在鋪蓋、消力池與底板，和混凝土鋪蓋、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。本次設(shè)計縫墩寬1.6m，縫寬為2cm，取中間三孔為一聯(lián)，兩邊各為兩孔一聯(lián)。6閘室穩(wěn)定計算6.1設(shè)計情況及荷載組合1、設(shè)計情況選擇水閘在使用過程中，可能出現(xiàn)各種不利情況。完建無水期是水閘建好尚未投入使用之前，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷，這是驗算地基承載力的設(shè)計情況。正常擋水期時下游無水，上游為正常擋水位，上下游水頭差最大，閘室承受較大的水平推力，是驗算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計情況。泄洪期工作閘門全開，水位差較小，對水閘無大的危害，故不考慮此情況。本設(shè)計地震烈度為6度，不考慮地震情況。2、完建無水期和正常擋水期均為基本荷載組合。取中間三孔一聯(lián)為單元進行計算，需計算的荷載見表6-1所示。

表6-1 荷載組合表荷載組合計算情況荷載自重靜水壓力揚壓力泥沙壓力地震力浪壓力基本組合完建無水期V正常擋水期VVVV6.2完建無水期地基承載力驗算完建無水期荷裁分布圖1.荷載計算完建無水期荷裁分布圖荷載計算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自重。在計算中以三孔一聯(lián)為單元，省略一些細部構(gòu)件重量，如欄桿、屋頂?shù)?。力矩為對閘底板上游端點所取。鋼筋混凝土重度采用25KN/m3；混凝土重度采用23KN/m3；水重度采用9.81KN/m3；磚石重度采用19KN/m3。完建無水期的荷載分布圖見右圖，荷載計算表見表6-2。通過各部分的構(gòu)造圖寫出計算步驟：①閘底板(以中間3個閘門為一聯(lián)) .二力矩對閘底板上有端點所取，見右:「夢、一◎%凈士、6W至圖。1+2c、CC-、重力二(1.5義15+—x2)x31x25=i9762.5(KN)力臂長=7.5m力矩=19762.5x7.5=148218.75(KN,m)②中墩：WordWord資料WordWord資料重力=1.2x10x15x2x25=9000(KN)力臂長=7.5m力矩=9000義7.5=67500(KN?m)③縫墩：重力=1.6x10x15x25=6000(KN)力臂長=7.5m力矩=6000x7.5=45000(KN,m)④工作橋：10x20 八…,、重力=(30義80義4+460義20+ 2 x70x2)x28x25x10-4=1619,75(KN)力臂長=3.4+0.2+2.6+0.4=6.6m力矩=1619.75x6.6=10690.35(KN?m)⑤交通橋：重力=(40x50x3+20x600+110x20x2+10x10x2)x31x25=1751.5(KN)力臂長=15-6/2=12m力矩=1751.5x12=21018(KN?m)⑥檢修橋重力=(30義50義2+210義30)義31義25=720.75供2力臂長=3.4+0.1=3.5m力矩=3.5x720.75=2522.625(KN?m)⑦啟閉機重力=235.443)力臂長=6.6m

力矩=235.44義6.6=1553.904(KNm)將計算結(jié)果填入表6-2：表6-2完建無水期荷載計算表荷載自S(KN)力臂(m)力矩(KN.m)八/+閘底板19762.57.5148218.75閘墩中墩90007.567500縫墩60007.545000工作橋1619.756.610690.35交通橋1751.51221018檢修橋720.753.52522.625啟閉機235.446.61553.904啟閉機房1209.606.67983.36排架1011.006.66672.6閘門621.156.64099.59合計41931.69311569.1792、地基承載力驗算根據(jù)荷載計算結(jié)果，采用公式(1)、(2)進行地基承載力的驗算，可得結(jié)論完建無水期的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會發(fā)生不均勻沉陷。地基承載力公式為Pmax(i±6Pmax(i±6)Bmin(1)式中p* 完建無水期基底壓力的最大值和A4小值.kPae 偏心距，上=冷- ,孫EG一作用在閘室上的全部豎向荷載.kN；、:M——作用在閘室上的多向和水平荷栽對于閘底板上游由點處的力矩和，逆時計旋轉(zhuǎn)為正，順時針旋轉(zhuǎn)為負3N?m：地基承或〃不均勻性給品公式:9=；；厘芯［.

』ntn(2)根據(jù)計算結(jié)果,判斷是否滿足要求.(2)￡M偏心距：由公式e=B-RL代入數(shù)值得：2￡Ge=15/2-311569.179/41931.69=0.0696(m)地基承載力：「 41931.69「一6x0.0696一92.69Pmax= X1土 = (kpa)min31X15 1587.67P-L^lL^<周Pmaxmin、Ip由2 ，代入數(shù)值得；地基承載力平均值P=Pmax+Pmin=92.69+87.67=90.18KPa<[P]=200(kpa)22nPJIn=—max<n」地基不均勻系數(shù)：由公式Pmin ，代入數(shù)值得；地基不均勻系數(shù)：由公式Pn=pax=92.69/8767=1.057<[[=2.5。min6.3正常擋水期閘室抗滑穩(wěn)定驗算1、荷載計算正常擋水期荷載計算除閘室自重外，還有靜水壓力，水重，閘底板所受揚壓力由滲透計算中可得。由于浪壓力小于靜水壓力的5%，忽略不計。WordWord資料上游水平水母津透壓?力正常擋水期荷就分布圖根據(jù)上圖可計算各部分壓力：下游水平水壓力①閘室自重：-%②上游水壓力：P②上游水壓力：P1：-\G=41931.69(KN)力臂長=7.5m

力矩=41931.69x7.5=311569.179(KNm)P1=1/2x6.772x9.81x31=6969,12(KN)力臂長=6.77/6=2.257m

力矩=6969.12x2.257=15726.98(KN,m)P2:/+(1.5+2.69*9.81)+6.77*9.81義2.5義31=4166.307(KN)25.3D98 4110392.5通過右圖可計算得(1.542.69JX9.81=41.10392.5 2.5力臂長二=1.152m41.1039x2.5x一+0.5x2.5x25.3098x一

力臂長二=1.152m41」039+6.77x9.81x2.5力矩=