水閘畢業(yè)設(shè)計

第一章基本資料一、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176km2。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對充足開發(fā)這一地區(qū)的航運具有天然的優(yōu)越條件。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、淮河水系互相貫穿形成一種江河直達的上游水路運送網(wǎng)。同步也為沿江各縣市擴大直流澆灌發(fā)明有利條件。本工程以航運為主體，兼任泄洪、發(fā)電和澆灌。二、水文、氣象1、設(shè)計上游水位根據(jù)排澇規(guī)定及上游特性，取上游特性水位如下：（1）正常水位 19.00米2、設(shè)計排澇流量當下游水位為23.40米，設(shè)計排澇流量為9540m3/s。當下游水位為23.80米，設(shè)計排澇流量為12350m3/s。3、氣象洪水期數(shù)年平均最大風速為：20.7m/s風向：與水閘軸線正交吹程：3km。三、工程地質(zhì)根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》提供的工程地質(zhì)勘察匯報，本工程場區(qū)地基以砂礫石層為主。表層顆粒較細，向下顆粒逐漸加粗，滲透系數(shù)較大。水閘的防滲處理應(yīng)重點考慮。1、地基巖土性質(zhì)對水閘有影響的地質(zhì)層重要有三層，現(xiàn)自上而下進行描述：1層中砂層其力學指標如下：E0=31MpaN63.5=20Dr=0.62層砂礫石層其力學指標如下：E0=36MpaDr=0.66四、設(shè)計根據(jù)1、工程等別和重要建筑物級別及設(shè)計原則工程等級：本工程為三等工程，其重要建筑物為3級，泄水閘為該工程的重要建筑物，故也為3級建筑物，次要建筑物為4級。設(shè)計原則：根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》的規(guī)定，泄水閘的設(shè)計洪水原則為50年一遇，校核洪水原則為3一遇，最大通航洪水原則為5年一遇?？拐鸬燃墸焊鶕?jù)《1/4000萬中國地震烈度區(qū)劃圖》（1990），本場區(qū)最大地震震級為Ⅵ級，不考慮地震設(shè)防。

樞紐總體布置樞紐的建筑物的構(gòu)成函江樞紐的重要建筑物有船閘、泄水閘和電站三部分構(gòu)成。船閘的通航能力，按照五級航道原則進行設(shè)計。水電站總裝機為6600Kw，設(shè)計水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。船閘的布置船閘的通航能力，按照五級航道原則進行設(shè)計。船閘布置在函江的左岸，重要是為了照顧水電站的布置。船閘自身由三部分構(gòu)成：上游引航道、閘室和下游引航道。其詳細尺寸如下：1、上游引航道：長度不不不小于5倍設(shè)計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道原則的設(shè)計船隊的長度為91米，故上游引航道的長度為455米，設(shè)計時取為500米；上游引航道的底寬度為35米，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15.0米。2、下游引航道：長度不不不小于5倍設(shè)計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道原則的設(shè)計船隊的長度為91米，故下游引航道的長度為455米，設(shè)計時取為600米；下游引航道的底寬度為35米，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11.0米。3、閘室：閘室的長度為135米，寬度為12.0米；閘室的頂高程為24.0米，底高程為10.50米。上下閘首控制船只的進出。水電站的布置船閘布置在函江的右岸，重要是考慮河床的主槽比較靠近右岸，水電站的上下游不輕易發(fā)生淤積，盡最大的也許提高水電站的出力，發(fā)揮水電站的效益。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：SFG200-70/3960總裝機：3×2200KW設(shè)計水頭：3.5米最高水頭：7.0米最小水頭：2.0米最大引用流量225m3/s。四、泄水閘的布置泄水閘的布置在水電站和船閘之間。泄水閘重要有三部分構(gòu)成：上游連接段、閘室段和下游連接段。其詳細尺寸由后續(xù)的計算確定。

第三章孔口尺寸確定一、計算狀況的選擇計算狀況上水位下水位泄流量123.6523.409540224.1723.8012350二、計算措施及過程閘底板擬采用平底板，閘室段為堰流。閘室段按寬頂堰計算：Q＝σεmB√H3/2式中σ:根據(jù)上下游的堰上水深查得ε:側(cè)收縮系數(shù)暫取為0.95m=0.385B=？米H＝上水位-閘底板高程根據(jù)河床狀況，水閘底板盡量的低，考慮河道的沖刷和淤積、考慮通航的規(guī)定，下游引航道的底部高程為11.0米，將水閘底板的頂高程略低于河床，即為12.00米。根據(jù)以上公式可以計算出閘孔總凈寬（如下表）閘孔總凈寬為360米。取36孔，單孔凈寬為10.0米，對應(yīng)的單寬流量為：26.40m3/s.m，能滿足規(guī)定。但在校核狀況下為34.5m3/s.m，本人認為是滿足使用規(guī)定的。三、水閘總寬度閘墩的厚度根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，最小不得不不小于1.10米，縫墩應(yīng)不小于0.80米，為統(tǒng)一外觀，將所有的中墩厚度取為1.60米，縫墩取為0.80米。因此水閘的總寬度為：B=360+(36+1)×1.6-2×0.8=417.60(m)四、校核狀況的上游水位根據(jù)水閘的堰流公式可以計算出校核狀況下的上游水位（如下表）由上表可見：校核狀況下的上游水位為24.17米，也就是校核水位為24.17米。

第三章水閘的閘室布置一、上游段上游段直接與河道連接，采用導墻與電站、上游引航道分隔開。寬度根據(jù)布置規(guī)定確定，河道兩岸采用鋼筋混凝土護坡。二、水閘的閘基礎(chǔ)考慮閘址處的地質(zhì)條件為砂礫石，地基承載力較高，故閘基礎(chǔ)選用整體式平底板，根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，必須進行分縫，分縫的間距根據(jù)規(guī)范規(guī)定，不適宜不小于30.0米，故取為二孔一跨，閘底板采用鋼筋混凝土平底板，厚度（1/5～1/8的單孔凈跨）初步確定為150CM。順水流方向?。?.5～2.0）H，初步確定為20.0米。三、閘墩閘墩采用C20鋼筋混凝土，中墩厚度按構(gòu)造規(guī)定確定為160CM，縫墩厚度按構(gòu)造規(guī)定確定為80CM，長度與閘底板順水流方向長度相等為CM。四、閘上交通橋閘上交通橋采用C30鋼筋混凝土，總寬度為900CM，采用T型構(gòu)造。閘上交通橋的布置可以有兩個布置方案，即布置在上游側(cè)和布置在下游側(cè)，后者交通橋可以免受風浪的影響；前者在上游側(cè)風浪較大時，風浪對交通橋會產(chǎn)生頂托，從而增長交通橋的造價。考慮以上幾種原因，閘上交通橋布置在上游側(cè)。閘上交通橋的梁底高程為校核水位+0.50米，即為24.17+0.5=24.67米，故閘上交通橋的梁底高程取為25.00米。按照以上措施可以推求出公路橋面高程為25+1+0.25=26.25米。水閘的閘頂高程確實定：根據(jù)資料：洪水期數(shù)年平均風速：20.7m/s吹程3km風向：垂直與水閘軸線上游水深：11.40米（12.17米，校核狀況）水閘的閘頂高程為25.65米，橋面高程高于25.65，故交通橋面不會積水，橋梁的高程比較合適。五、閘門閘門采用平面鋼閘門，平面鋼閘門的頂高程應(yīng)當高于澆灌水位，我們?nèi)?0.0米，因此平面鋼閘門的尺寸為10.0×8.0米(寬×高)，閘門上設(shè)側(cè)止水和底止水。工作閘門采用卷揚式啟閉機啟閉，啟閉力后續(xù)計算。檢修閘門設(shè)二道，位置分設(shè)工作閘門的上、下右側(cè)，檢修閘門采用鋼閘門，用手拉葫蘆啟閉。檢修閘門高度確定為4.0米，有上下兩塊迭合而成，平時安放在啟閉機室內(nèi)。五、啟閉機房由于景觀的規(guī)定，啟閉機房的高度應(yīng)盡量的低，通過建筑立面多種方案的比較確定。六、下游段下游段采用下降式消力池，消力池底板采用C20鋼筋混凝土構(gòu)造，其厚度應(yīng)進行計算確定；消力池后接C20鋼筋混凝土海漫，海漫后采用拋石防沖。

第四章消能防沖設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)1、消能防沖設(shè)備形式的選擇2、消力池深度和消力池長度確實定3、海漫長度的計算4、防沖槽的設(shè)計5、上下游兩岸護坡的設(shè)計6、消能防沖設(shè)備的構(gòu)造二、消能防沖設(shè)備形式的選擇1、消能形式采用下降式消力池。2、消力池后布置一定長度的海漫，海漫末端設(shè)置柔性防沖槽。三、消能防沖設(shè)計條件的選擇（一）消能設(shè)計條件的選擇1、設(shè)計狀況排澇時上游設(shè)計狀況，下游為數(shù)年平均水位，閘門考慮全開。2、校核狀況排澇時上游設(shè)計狀況，下游為數(shù)年平均水位，閘門考慮0.5米、1米開度兩種狀況。

設(shè)計條件如下表所列下泄流量計算表（自由出流）下泄流量計算表（孔口出流）表中下泄流量 當為自由出流時 Q＝1.62σBH3/2(M3/s) 當為孔口出流時 Q＝eB(2gH)1/2(M3/s) =0.6-0.18（e/H)四、下游排水渠水深計算下泄流量所對應(yīng)的水深計算表五、消力池深度的計算假定消力池為矩形斷面，二維水流，消力池進口寬度為417.6米，出口寬度為417.6米，計算時均假定消力池進口、出口寬度為417.6米；則計算過程見下表：的水躍計算表（開度0.50米）的水躍計算表（開度1.00米）=0.95E0=上游水位-2.0+消力池深度+(q/h)2/(2g)Z=q2/19.6{1/(0.95ht)2-1/(1.05hc”)2}d=1.05hc”-(ht+Z)通過以上計算可以得出消力池深度需要0米，為安全計設(shè)計時取消力池深度為500毫米。六、消力池長度的計算消力池長度取為20.00米。七、海漫設(shè)計1、海漫長度的計算海漫長度計算按《水閘設(shè)計規(guī)范》P44公式進行計算海漫長度取為40米。2、海漫構(gòu)造設(shè)計海漫前15米采用500毫米厚鋼筋混凝土構(gòu)造，后25米采用漿砌塊石。海漫內(nèi)均應(yīng)設(shè)排水孔，墊層采用400g土工布一層，上鋪200毫米厚碎石層。八、防沖槽設(shè)計1、沖刷坑深度的計算沖刷坑低于海漫末端4.50-1.26=3.24（M）2、沖刷坑的防沖措施沖刷坑的防沖措施采用板樁加拋石來處理，每米斷面拋石10立方米。九、下游護坡下游護坡同上游護坡。第五章閘室穩(wěn)定計算閘室穩(wěn)定計算的內(nèi)容重要有如下四方面：1、滲透穩(wěn)定2、水平抗滑穩(wěn)定3、地基的穩(wěn)定4、抗傾穩(wěn)定和抗浮穩(wěn)定一、滲透穩(wěn)定計算 1、滲透穩(wěn)定驗算滲透計算采用直線比例法。地下輪廓線從鋼筋混凝土鋪蓋至消力池前端，水平長度有85米。設(shè)計狀況取為如下兩種：根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得，最大的水位差為校核時的狀況，詳細數(shù)字為5.5米。據(jù)此可的平均滲透坡降J＝5.5/85=0.0.065，參照《水閘設(shè)計規(guī)范（SD133-84）C值取為3～4，則臨界地下輪廓線的長度為L=C*H=(3～4)×5.5=（16.5～22）米<85米，防滲長臨界地下輪廓線的長度基本滿足所布置的地下輪廓線的長度。在出口處（海漫段）加設(shè)反慮層，則滲透穩(wěn)定應(yīng)不成問題。 2、底板下滲透壓力分布計算 底板下滲透壓力分布計算措施采用直線比例法，計算時忽視垂直防滲的作用，計算過程如下圖

二、水平抗滑穩(wěn)定計算 (一)、荷載計算1、自重計算(見表2) 表2、自重計算表表3、基底壓力計算表

表4、基底壓力分布圖

2、設(shè)計工況的水壓力計算水壓力包括水重、上游水平水壓力、下游水平水壓力、下游風浪壓力、揚壓力和側(cè)向水壓力。計算按下式進行上游水壓力＝10H2B/2 下游水壓力＝10H22B/2 水平止水如下水平水壓力＝(X3-X4)×1×12.8=12.8(X3-X4) 上游水重＝10×7.8×H×7.75 下游水重＝10×7.8×H2×4.75 揚壓力1＝X4×12.5×12.8=160X4（矩形部分） 揚壓力2＝0.5×(X3-X4)×12.5×12.8=80(X3-X4)（三角形部分） 水壓力計算表 浪壓力的計算按SD133-84公式計算H=4.98mhl=1.72mhz=0.37mPls=25.8KpaPl=207.5KN/m穩(wěn)定分析表水平抗滑穩(wěn)定計算表基底壓力分布圖

3、校核工況的水壓力計算水壓力包括水重、上游水平水壓力、下游水平水壓力、下游風浪壓力、揚壓力和側(cè)向水壓力。計算按下式進行 水壓力計算表穩(wěn)定分析表水平抗滑穩(wěn)定計算表基底壓力分布圖可見水平抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)定。根據(jù)N63.5=20,可以查規(guī)范推知[R]=300Kpa,基底壓力滿足規(guī)定。

第五章閘室底板構(gòu)造計算不平衡剪力的計算以閘門