水工建筑物水閘設(shè)計(jì)模板

...wd......wd......wd...水閘課程設(shè)計(jì)報(bào)告系別：水利工程系專業(yè)：水利水電建筑工程題目：水閘課程設(shè)計(jì)班級(jí)：10級(jí)水工()班姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師：成績(jī)：湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利系水工專業(yè)2012年3月26日目錄第一章 水閘設(shè)計(jì)根基知識(shí)水閘概念及水閘分類…………1水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)……2閘水利計(jì)算的內(nèi)容……………3水閘防滲排水設(shè)計(jì)內(nèi)容…………3水閘構(gòu)造設(shè)計(jì)內(nèi)容……………3水閘荷載組合…………………3水閘地基計(jì)算內(nèi)容………………4全截面直線分布法………………4水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)用詞和用語說明………………5第二章 水閘設(shè)計(jì)水閘形式及孔口尺寸擬定………………6消能防沖設(shè)計(jì)………………11滲流分析…………………13穩(wěn)定分析…………………13第三章 設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)過程總結(jié)………………19心得體會(huì)………20第一章 水閘設(shè)計(jì)根基知識(shí)1.1水閘概念及水閘分類水閘：水閘是一種控制水位和調(diào)節(jié)流量的低水頭水工建筑物，具有擋水和泄水的雙重作用。水閘的類型: 一、按水閘說承當(dāng)?shù)娜蝿?wù)分類:〔1〕進(jìn)水閘〔取水閘〕:在河、湖、水庫的岸邊興建，常位于引水渠道首部，引取水流?！?〕節(jié)制閘:攔河興建，調(diào)節(jié)水位，控制流量?！?〕沖沙閘:靜水通航，動(dòng)水沖沙，減少含沙量，防止淤積?！?〕分洪閘:在河道的一側(cè)興建，分泄洪水、削減洪峰洪、滯洪?！?〕排水閘:在江河沿岸興建，作用是排水、防止洪水倒灌?！?〕擋水閘:建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。二、按構(gòu)造的型式分類:〔1〕開敞式：閘室露天，又分為有胸墻；無胸墻兩種形式〔2〕涵洞式：閘室后部有洞身段，洞頂有填土覆蓋?！灿袎骸o壓〕1.2水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)〔1〕平原區(qū)水閘樞紐工程，其工程等別按水閘最大過流量及其防護(hù)對(duì)象的重要性劃分成五等，如表1-1.樞紐中的水工建筑物級(jí)別和洪水標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行根據(jù)SL252-200規(guī)定。 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電樞紐工程，其工程等別、水閘級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)定依據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。表1-1平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo)工程等別ⅠⅡⅢⅣⅤ規(guī)模大〔1〕型大〔2〕型中型小〔1〕型小〔2〕型最大過閘流量〔m3/s)≥5005000-10001000-100100-20＜20防護(hù)對(duì)象重要性特別重要重要中等一般一般 〔2〕灌排渠系上的水閘，其級(jí)別可按現(xiàn)行的GB50288-99確定，見表1-2，其洪水標(biāo)準(zhǔn)見表1-3.表1-2灌排渠系建筑物級(jí)別劃分建筑物級(jí)別12345過閘流量〔m3/s)300300-100100-2020—55表1—3灌排渠系水閘的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)水閘級(jí)別12345設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期〔a)100-5050-3030-2020—1010 〔3〕為于防洪〔檔潮〕堤上的水閘，其級(jí)別和防洪標(biāo)準(zhǔn)不的低于防洪〔檔潮〕堤的級(jí)別和防洪標(biāo)準(zhǔn)。 〔4〕平原區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)與該水閘洪水洪水標(biāo)準(zhǔn)一致，山區(qū)、丘陵區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)見表1-4.表1-4山區(qū)、丘陵區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)水閘級(jí)別12345閘下消能防沖的洪水重現(xiàn)期〔a)100503020101.3水閘水利計(jì)算的內(nèi)容(1)閘孔總凈寬計(jì)算; (2)消能防沖設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算； (3)閘門控制運(yùn)用方式的擬定1.4水閘防滲排水設(shè)計(jì)內(nèi)容〔1〕滲透壓力計(jì)算 〔2〕抗?jié)B穩(wěn)定性計(jì)算 〔3〕滲層計(jì)算 〔4〕防滲帷幕及排水孔設(shè)計(jì) 〔5〕永久縫止水設(shè)計(jì)1.5水閘構(gòu)造設(shè)計(jì)內(nèi)容〔1〕荷載及其組合 〔2〕閘室和岸墻、翼墻的穩(wěn)定計(jì)算〔3〕構(gòu)造應(yīng)力分析1.6水閘荷載組合〔1〕根本荷載主要有以下各項(xiàng)；水閘構(gòu)造及其上部填料額永久設(shè)備的自重相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下閘底板上的水重；相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)水位情況下的靜水壓力；相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的揚(yáng)壓力〔即浮托力與滲透壓力之和〕；土壓力；淤沙壓力；風(fēng)壓力；相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的浪壓力；冰壓力；土的凍漲力其他出現(xiàn)時(shí)機(jī)較多的荷載等；〔2〕特殊荷載主要有以下各項(xiàng)；相應(yīng)于校核洪水位的情況下水閘底板的水重；相應(yīng)于校核洪水位的情況下的靜水壓力；相應(yīng)于校核洪水位的情況下的揚(yáng)壓力；相應(yīng)于校核洪水位的情況下的浪壓力；地震荷載；其他出現(xiàn)時(shí)機(jī)較少的荷載等。1.7水閘地基計(jì)算內(nèi)容〔1〕地基滲流穩(wěn)定性的計(jì)算；〔2〕地基整體穩(wěn)定計(jì)算；〔3〕地基沉降計(jì)算；1.8全截面直線分布法假設(shè)滲流沿地下輪廓線的坡降是均一的，即水頭損失按直線變化。1.9水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)用詞和用語說明為便于執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：——表示很嚴(yán)格，非這樣做不可得： 正面詞采用“必須〞，反面詞采用“嚴(yán)禁〞?！硎緡?yán)格，在正常情況下均應(yīng)該這樣的： 正面詞采用“應(yīng)〞，反面詞采用“不應(yīng)〞“不得〞?！硎驹试S稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做： 正面詞采用“宜〞，反面詞采用“不宜〞；表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可〞用語說明如下：條文的“條〞、“款〞之間承上啟下的鏈接用語常采用“符合以下規(guī)定〞，“遵守以下規(guī)定〞或“符合以下要求〞等。條文中應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)中的其他條文是，采用“符合本標(biāo)準(zhǔn)****條的規(guī)定〞或“按本標(biāo)準(zhǔn)***條的規(guī)定采用〞等典型用語。條文中引用本標(biāo)準(zhǔn)中的其他表、公式時(shí)，分別采用“按本標(biāo)準(zhǔn)表***的規(guī)定取值〞或“按本標(biāo)準(zhǔn)公式〔***〕計(jì)算〞等典型用語。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用“····，除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定〞典型用語。第二章 水閘設(shè)計(jì)2.1水閘形式及孔口尺寸擬定2.1.1水閘形式選擇1.水閘類型常用的堰型有：寬頂堰和低實(shí)用堰。寬頂堰是水閘中最常用的一種堰型它有利于泄洪、沖沙。排污、排冰，且泄流能力比擬穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但自由泄流時(shí)流量系數(shù)較小，容易產(chǎn)生波狀水躍。低實(shí)用堰有梯形的、曲線形的和駝峰等型式。2.選擇本水閘主要任務(wù)是發(fā)電〔裝機(jī)容量5000KW，為Ⅴ等水閘〕。開敞式及涵洞式兩種根本閘孔型式均可以采用，但假設(shè)考慮運(yùn)用和檢修方便，則采用開敞式較好，由于該水閘建在巖基上,采用整體式平底板.并采用平板閘門.2.1.2孔口尺寸擬定1．計(jì)算公式泄水閘泄流能力按《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL265-2001附錄A中公式〔A.0.1-1~A.0.1-6〕計(jì)算，對(duì)于平底閘和翻板閘，當(dāng)為堰流時(shí)，流量計(jì)算公式為：式中Q—過閘流量〔m3/s〕； B—閘孔總凈寬〔m〕；m—堰流流量系數(shù)；ε—堰流側(cè)收縮系數(shù)；σ—淹沒系數(shù)，由hs/H值查表得H0—計(jì)入行進(jìn)流速的堰上水頭g—重力加速度〔m/s2〕2．計(jì)算條件校核洪水流量(p=5%)=720(m3/s).平底板〔即p1=0〕則m=0.385由河道斷面圖可知：河底板寬大約40m,河道坡度大約50度。3．計(jì)算過程由河寬為40m,擬定為5孔，每孔凈寬7m，擬定中閘墩為半圓墩寬1m，邊墩5m。①求流量系數(shù)m。平底板〔即p1=0〕則m=0.385②求側(cè)收縮系數(shù)。按《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL265-2001附錄A中公式〔A.0.1-3~A.0.1-5〕計(jì)算，多孔閘，閘墩墩頭為圓弧形時(shí)：由于河道正常蓄水位為3m,則校核洪水位估計(jì)大約有5m,則校核水位對(duì)應(yīng)的bb估計(jì)大約有3m,即假定bb=3m。代入數(shù)據(jù)，得：③確定眼淹沒系數(shù)。在不知上游水頭的情況下無法確定，暫假定為=0.9。④校核水位時(shí)：將各系數(shù)帶入式計(jì)算：則,查表(《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL265-2001附錄A中表A.0.1-2)得=1.00，與假定的0.9不符合。再假定為=1.00。校核水位時(shí)：將各系數(shù)帶入式計(jì)算：=5.356m則,查表得=1.00，與假定的符合。且此水位所對(duì)應(yīng)的bb與假定的3m接近，即Ho=5.36m為所求。由河道截面圖可知坡角約為50度.A=H*(39+H)HO=H+V2/2g現(xiàn)用試算法試算，見下表：HAVV2/2gH+V2/2g4.70205.393.5055260.6263365.3263364.71205.873.4972830.6233945.3333944.72206.363.4890750.6204715.3404714.73206.843.4809030.6175685.3475684.74207.333.4727650.6146845.3546844.75207.813.4646620.6118195.3618194.76208.33.4565930.6089725.3689724.77208.783.4485580.6061445.3761444.78209.273.4405580.6033355.383335由表可知H=4.74mH校核=227.14+4.74=23同樣設(shè)計(jì)水位時(shí)可求得HO=4.70m,試算過程見下表：HAVV2/2gH+V2/2g4.11177.18213.3355510.5670694.6770694.12177.65443.3266840.5640584.6840584.13178.12693.3178590.561074.691074.14178.59963.3090780.5581044.6981044.15179.07253.3003390.555164.705164.16179.54563.2916430.5522384.712238由表可知H=4.14m,則H設(shè)計(jì)=231.4．計(jì)算結(jié)果H校核=231.88mH設(shè)計(jì)5.方案選定選用5孔閘，凈寬：7m,圓形中閘墩1m,邊閘墩5米。鋪蓋8米,閘底板8米，厚1.7米。2.1.3閘頂高程確定1．設(shè)計(jì)依據(jù)莆田試驗(yàn)站公式，同土石壩2．閘頂高程計(jì)算由于正常水位為3.00m,校核水位為5.36m,而風(fēng)雍高度不可能大于2m,則閘高只需在正常蓄水位加0.3m〔查《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL265-2001表4.2.4得〕,即正常擋水為時(shí)閘高3.3m。3．閘頂高程確定該水閘沒有庫容〔很小〕，因此沒有很大的防洪能力。且主要任務(wù)是發(fā)電，沒有防洪任務(wù)。故閘頂高程為：3+0.3=3.3m2.2消能防沖設(shè)計(jì)1．計(jì)算方法及公式按《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL265-2001附錄B中公式〔B.1.1-3~B.1.1-4〕計(jì)算，2．計(jì)算條件上游水頭EO=5.36m,Q校核=720m3/s,(q=20.571m3下游水深ht=3.06m,取3．計(jì)算過程①求hc代如數(shù)據(jù)得,一元三次方程：現(xiàn)進(jìn)展試算，并列表如下：321.243.0121.291243.0221.341743.0321.39153.0421.440513.0521.488783.0621.536283.0721.583023.0821.62899由表可得hc=3.07m,②求臨界水深hk4．計(jì)算結(jié)果由于收縮斷面為激流，下游為激流，不會(huì)產(chǎn)生水躍。不必建消力池。5．方案選定可不設(shè)消力池，但選定方案：建個(gè)小消力池，且上下游建護(hù)坦，見圖紙。2.3滲流分析1．方法選擇選用：直線法2．滲流計(jì)算由于該水閘無防洪任務(wù)，即洪水來是為自由泄流，幾乎無上下游水位差，故自需計(jì)算正常水位時(shí)滲流分析。又由于該地基為巖基不需計(jì)算滲流量〔同重力壩〕。=2295.5KN3．滲壓分布圖2.4穩(wěn)定分析2.4.1抗滑穩(wěn)定分析1．計(jì)算依據(jù)及公式按《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL265-2001中7.3.8公式計(jì)算：2．荷載組合及荷載計(jì)算 荷載組合：根本荷載組合，正常蓄水位自重wW=8*1.7*39*25+〔3.14*0.52+7*1*3.3〕*4*25=15648.5KN力劈=0力矩=15648.5*0=0平板閘重w1W1=kz*kc*kg*H1.43*B0.08*N=1*1*0.156*3.31.43*(7+0.5)0.08=5.22(10KN)=52.2KN力劈=0力矩=0板上水重wwww=4*3*(7*5)*9.81=4120.2KN力劈=2m力矩=+4120.2*2=+8240.4(KN．m)(逆+，順-，下同)水平向水推力p為方便計(jì)算，現(xiàn)將水平推力當(dāng)4.7m的水深進(jìn)展計(jì)算，同時(shí)使計(jì)算的偏小，使構(gòu)造偏安全。=1/2*9.81*4.72*39=4225.7KN力劈=0.717m力矩=-4225.7*0.717=-3029.83kN·m揚(yáng)壓力u=2295.5K力劈=1.33m力矩=-2295.5*1.33=-3053.02KN·m閘室穩(wěn)定計(jì)算表符號(hào)方向大小力劈力矩自重W↓15648.50平板閘重量W1↓52.20底板上水重WW↓4120.228240.4水平向水推力P1→4225.70.7173029.83水平向水推力P2←0揚(yáng)壓力U↑2295.51.333053.02泥沙壓力PO↓0合計(jì)8240.46082.842157.563．穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算為安全和計(jì)算簡(jiǎn)便考慮不計(jì)C′A(閘基底面與巖基之間的抗剪斷粘結(jié)力kPa)。則帶入數(shù)據(jù)可得，查《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL265-2001中表7.3.14巖基上沿閘室基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值得：【 k】=1.054．成果分析K=4.15＞【 k】=1.05，則抗滑穩(wěn)定安全由于該地基為巖基，只需考慮抗滑穩(wěn)定即可，即此水閘經(jīng)過穩(wěn)定分析，為穩(wěn)定的構(gòu)造。2.4.2基底壓力計(jì)算1．計(jì)算依據(jù)及公式對(duì)于構(gòu)造布置及受力情況對(duì)稱的閘孔,按下式計(jì)算:式中pmax、pmin----閘室基底應(yīng)力的最大值和最小值，kPa；∑G---作用在閘室上的所有豎向荷載，kN；A---閘室基底面的面積，m2；∑M---作用在閘室上的所有豎向和水平向荷載對(duì)根基底面垂直水流方向的形心軸的力矩和，KN·M;W---閘室基底面對(duì)該基底面垂直水流方向的形心軸的面積矩，m3。2．基底壓力計(jì)算Pmax=61.72KN,Pmin=50.98KN3．成果分析由表可知壩址巖基飽和抗壓強(qiáng)度60～100MPaPmax<60MPa,且Pmin=50.98KN﹥0。則閘室基底應(yīng)力經(jīng)計(jì)算滿足要求。第三章設(shè)計(jì)總結(jié)1．設(shè)計(jì)過程總結(jié)本次水閘課程設(shè)計(jì)過程大致如下：水閘的根基知識(shí)回憶；回憶了有關(guān)水閘的概念、水閘的分類、等級(jí)劃分、水力計(jì)算的內(nèi)容、荷載組合及地基計(jì)算內(nèi)容。水閘的等級(jí)劃分；本水閘按其最大過閘流量〔720m3/s〕應(yīng)分為Ⅲ等〔中型〕，但此水閘無防洪任務(wù)，主要任務(wù)是發(fā)電，裝機(jī)容量為5000kw,為Ⅴ等水閘。確定水閘形式和孔口尺寸擬定，校核泄流能力；水閘形式和孔口尺寸擬定為本次設(shè)計(jì)之重點(diǎn)，水閘形式的選定要