畢業(yè)設計中山市s水閘重建工程設計樣本

目錄第一章概述 1第一節(jié)水閘概況 1第二節(jié)改建原由 1第三節(jié)工程設計資料 1第二章水利樞紐布置 5第一節(jié)樞紐總體布置概述 5第二節(jié)水閘布置 5第三章水閘設計 7第一節(jié) 閘孔型式和尺寸設計 7第二節(jié) 消能防沖設計 7第三節(jié) 防滲排水設計 12第四節(jié)閘室布置 16第五節(jié)水閘抗滑穩(wěn)定計算 18第六節(jié)閘室結構設計 20第七節(jié)細部結構設計 24第八節(jié)上下翼墻設計 25第九節(jié)基礎處理 25第四章參照文獻 28第一章概述第一節(jié)水閘概況本次畢業(yè)設計選題為中山市S水閘重建工程。該工程位于中山市某鎮(zhèn)境內，是該市中順大圍某堤段上重要水閘之一，本水閘是以防洪、排污、灌溉為主綜合性水利工程。該水閘（舊閘）建于50年代，由于舊閘原設計原則低，加上年代已久，經(jīng)關于部門復核在設計洪水位時，水閘不能安全運營?，F(xiàn)決定拆除舊閘，在原閘上重建新水閘。第二節(jié)改建原由舊閘建于50年代，設計閘孔為一孔，凈寬4.0m，原閘底板高程-1.50m。該閘建成后通過近年運營，工程質量已經(jīng)老化，某些構造破壞嚴重，各項工程設施已趨落后，存在著諸多安全隱患，嚴重影響水閘正常運營。由于舊閘原設計原則低，與前幾年河涌疏浚及環(huán)境整治工程不配套，當前整治后河涌過水斷面寬度為15m.為使水閘安全運營，并與周邊整治后環(huán)境相協(xié)調，以適應當代化水利需要。通過中山市水利局和市水電設計院論證，決定重建該水閘，以從主線上解決該水閘在防洪、排澇、安全運營方面等問題。第三節(jié)工程設計資料一、氣象及工程地質狀況水文水文氣象1、氣象特性S水閘地處珠江三角洲中心地帶，屬于亞熱帶海洋性氣候，常年溫暖濕潤，偶有霜凍，陽光充分，四季常青。據(jù)本地水利及總體規(guī)劃資料，該區(qū)域年平均氣溫23℃，最高七月均溫29℃左右，最低一月均溫10℃左右，無霜期352天。雨量充沛，雨季多發(fā)生在春夏兩季，年平均雨量為1626mm，最高降雨量為2444.6mm該區(qū)域屬季風氣候，全年風向系數(shù)夏季最大為南風、次為東南風、西南風；冬季最大風為北風；春秋兩季有過渡性。年平均風速為2.2～3.6m/s。每年4～9月為南海臺風季節(jié)，年平均4次，以7～9月頻率最高，占全年登陸次數(shù)73%，偶有颶風，最大風力12級，并伴有暴雨。2、水文資料S水閘地處西江下游三角洲河網(wǎng)區(qū)，全市河道交錯。洪水重要是上游來水，另一方面是臺風雨，降雨集中于4至9月汛期，占全年80％。依照廣東省水利廳6月發(fā)布《西、北江下游及其三角洲網(wǎng)河河道設計洪潮水面線》，通過內插辦法，查得該區(qū)域有關水文站提供閘址各頻率洪水位值：水閘按1一遇外江水位設計，外江水位5.40米，相應內河水位0.60米。水閘按50年一遇外江水位設計，外江水位5.31米，相應內河水位0.60米。（二）工程地質1、區(qū)域地形地貌、地質該區(qū)域地處珠江三角洲南部邊沿地帶、西江沖積平原上，地勢平坦，河涌交錯，河流（河汊）和階地地貌發(fā)育，階地高程普通3.5m～4.5場地內第四系沉積環(huán)境經(jīng)歷了海陸交互相、河流沖積相等多次沉積，形成多旋回沉積規(guī)律。區(qū)內第四系沉積層厚20～30m。2、閘址地質條件（1）、地質描述S水閘位于中山市某鎮(zhèn)境內，在中順大圍某堤段上。依照勘探成果，在鉆孔控制深度范疇內，場地巖土自上而下可劃分為：1)人工填土：土黃色，褐灰色，上部松散,下部可塑,重要由粉質土及淤泥質土回填而成,上部含碎石。層厚3.60～3.80m。2)淤泥質土：灰黑色，很濕,軟塑，重要由粘土及有機質等構成,含少量粉砂及貝殼屑。分布于全場地，層厚5.10～5.70m。地基承載力原則值fk取60KPa。3）淤泥：灰黑色，飽水,流塑，重要由粘土及有機質等構成,少量粉砂及貝殼碎屑等構成。底部為淤質泥土。分布于全場地，層厚5.50～6.6m。地基承載力原則值fk取50KPa。4)粉細砂：灰黑色，松散，以粉砂為主。分布于全場地，上部含粘土。層厚15.0～15.6m。地基承載力原則值fk取80KPa。5)粉質粘土：褐黃色，濕，可塑，重要以粘土、粉砂及少量細砂構成。分布于全場地，層厚3.40m。地基承載力原則值fk取100KPa。6）細中砂：灰黃色，松散，以細砂、中砂為主。分布于全場地，含粉砂及少量粘土，局部含5％石英礫石。層厚8.30m。地基承載力原則值fk取120KPa7)粉細砂：褐黃色，松散，以粉砂為主，含少量細砂及礫石，局部含少量粘土。地基承載力原則值fk取85KPa。（2）、地下水勘察期間，各鉆孔均碰見地下水，賦存于第四系各地層中地下水屬上層滯水～潛水類型，重要受大氣降水及地表水(涉及河水)補給，水位變化因氣候、季節(jié)及潮位而異，勘察期間測得其混合穩(wěn)定水位埋深介于4.30m～4.60m之間。該場地地下水對砼無腐蝕性。（3）、結論與建議：依照《中華人民共和國地震烈度區(qū)劃圖》(1：400萬)(1990)，中山市地震基本烈度為Ⅶ度，結合本次勘察成果，按《建筑抗震設計規(guī)范》GBJll—89)關于原則鑒定，場地土類型為軟弱場地土，建筑場地類別為Ⅲ類，場區(qū)上部15m深度范疇內未發(fā)現(xiàn)可液化地層，可不考慮液化問題。1）S水閘位于Ⅶ度地震烈度區(qū)，場地屬抗震不利地段，場地土類型屬軟弱場地土，建筑場地類型屬Ⅲ工類；第(2)至(3)層承載力低，不適當作擬建建筑物地基基本持力層；建議采用第(4)層粉細砂層為該水閘樁基本持力層。2）依照工程舊閘狀況及地質剖面知，本次設計閘室及上下游連接段大概位于第(2)層淤泥質土層，該土層承載力基本值為64kPa；其下層為第（3）層次為淤泥質土，該土層承載力基本值為88kPa，第（4）層粉細砂層，該土層承載力基本值為248kPa。若采用樁基本，宜采用摩擦樁，擬采用(4)礫砂層為該水閘樁基本持力層。3）樁基本設計指標建議值（當樁入土深度>10米時）qsik——樁極限側阻力；qpk——樁極限端阻力序號土層名稱狀態(tài)預制樁qsik（kpa）qpk（kpa）①填筑土②淤泥質土軟塑15～20③淤泥流塑12～18④細粉砂松散20～252500⑤粉質粘土可塑40～503200⑥細中砂松散25～353500⑦細粉砂松散20～25二、設計基本數(shù)據(jù)（一）、水文氣象1.外江校核洪水位：5.40米（P=1％），內河相應水位：0.6米2.外江設計洪水位：5.31米（P=2％），內河相應水位：0.6米3.外江近年平均枯水位：—0.4米，內河相應水位：0.6米4.圍內不澇水位：1.3米，內河不沖刷流速：V=0.8m/s5.過閘最大流量Q=30m36.氣象歷年平均枯水位狀況保證引水沖污最小流量Q=12m37.洪水期近年平均最大風速Vmax=18m/s；風向：按垂直水閘橫軸線考慮；吹程1.0km。設計風壓力p風=0.45kN/m2（二）、設計防洪原則1.依照《水閘設計規(guī)范》（SL265-）第2.2.1條及省市擬定堤圍防洪原則：S水閘設計洪水原則采用1％；2．上游最高設計水位（校核洪水位）為5.40米(1％)，下游相應水位為0.60米；3.閘頂高程采用校核洪水位加超高1.5～2.0米（中山市原則為2米），且不低于既有堤頂高程并應留有恰當安全裕度。（三）、設計引用數(shù)據(jù)1.材料容重：土料：回填土濕容重18kN／m3，浮容重9.0kN／m3；飽和容重19kN／m3；砼料：鋼筋混凝土25kN／m3，混凝土24kN／m3；2．地基關于數(shù)據(jù)：回填土換算內摩擦角φ=320；基本抗滑摩擦系數(shù)：fk=0.25；淤泥質土及粉細沙：滲徑系數(shù)：C=9；容許坡降：水平段［J］=0.065～0.091；垂直段及出口處［J］=0.325～0.390。淤泥土層承載力原則值：fk=60KPa3．地下水位：4.30m～4.60m4.閘室公路橋按汽—20設計，掛—100驗算。5.工作橋（室）人群、檢修設備活荷載：q活=3.0kN/m26.公路橋欄桿（防撞墩）重：6kN/m；工作橋欄桿重：1.0kN/m7.河涌控制斷面寬度:15米8.防洪堤既有堤面寬6米，設計外坡為1：3，內坡為1：2.5（四）、工程等別依照《水利水電工程級別劃分及洪水原則》(SL252-)第2.1.3條及第2.2.1條擬定本工程為四等小(一)型，但水閘位于中順大圍上，而中順大圍是全省十大聯(lián)圍之一，屬二級堤防，即相應水閘等別也應為二等。因而重要建筑物按二級建筑物設計，次要建筑物按三級建筑物設計。（五）、閘門(運營)啟動條件（按水利部門提供引水沖污水位擬定）1.依照本水閘用途，擬定本水閘設計運營條件為：開閘進洪時閘外水位不高于3.50米，閘內水位不低于—0.5米。2.水閘閘門運營條件應滿足在各種運營水位狀況下均保證下游河道不受沖刷。（六）、附圖紙：1：500地形圖；閘址1-1＇、2-2＇地質剖面圖第二章水利樞紐布置第一節(jié)樞紐總體布置概述一、擬定樞紐建筑物級別依照《水利電力工程級別劃分及洪水原則》（SL252—）第2.1.3條及2.2.1條擬定本工程為四等小（一）型，重要建筑物按二級建筑物設計，次要建筑物按三級建筑物設計。二、閘址選取樞紐布置選取須考慮如下幾點：閘址應選取在順直河段，且較穩(wěn)定河岸；軸線附近地質條件因較好、河床穩(wěn)定；閘址上游河道有足夠蓄水容積；交通以便、原料最佳就近取材。第二節(jié)水閘布置水閘由閘室、上游連接段和下游連接段三某些構成。一、閘室布置閘室是水閘擋水和泄水主體某些，本設計閘室涉及：底板、閘門、胸墻、邊墩（岸墻）、工作橋及交通橋。底板是閘室基本，見有防滲和防沖作用，并保護地基免受泄水水流沖刷，同步它又是水閘地下輪廓重要構成某些，限制通過地基滲入水流，減小地基滲入變形也許性。閘門是用來雙向擋水和控制過閘流量。胸墻是用來擋水以減小閘門高度。閘墩用以支撐閘門、工作橋、交通橋，把閘門傳來水壓力和上部構造重量以及菏載傳布于地板。工作橋用來安裝啟閉設備。交通橋用來聯(lián)系兩岸交通。二、防滲排水布置防滲設施重要有水平防滲和豎向防滲，水平防滲重要是指鋪蓋，豎向防滲有板樁及齒墻，而排水設施則是指鋪設在消力池、漿砌石海漫底部或閘底板下游段起導滲作用沙礫石層。排水常于防濾層結合使用。承受雙向水頭水閘，其防滲排水布置應以水位差較大從來為主，合理選取雙向布置方式。三、消能防沖布置本水閘是雙向排水，上下游都均應考慮其消能防沖布置。但是水閘多為外江往內河泄洪時啟動閘門，而內河水位受不澇水位1.3m控制，當水位較高時，采用抽排設施減少內河水位。因而次處不對內河往外江排水狀況進行效能防沖計算。閘下消能防沖設施石用于消能功能與均勻擴散水流，且應與下游河道有良好連接；本設計采用底流式消能方式。四、兩岸連接布置上游連接段上游連接段涉及護底、上游防沖槽以及上游翼墻。上游護坡及護底布置應依照水流流態(tài)、河床土質抗沖能力等因素擬定，由上游護底首端再加設防沖墻。具備雙向擋水作用水閘，其上游護坡、護底應依照水流條件擬定。（二）、下游連接段下由連接段涉及海漫、防沖槽及兩岸翼墻和護坡兩大某些，其重要作用是改進出閘水流條件，提高泄流能力和消能防沖效果，以保證下游河床和邊坡穩(wěn)定。第三章水閘設計閘孔型式和尺寸設計閘孔型式和尺寸設計涉及：堰型選取；單孔尺寸及閘孔總凈寬擬定；閘頂高程、閘門高度擬定；閘墩設計和底板設計。一、閘室構造型式本水閘是以防洪、排污、灌溉為主綜合性水利工程，由于閘址地勢平坦，無攔沙任務，故采用開敞式閘室構造。由于上游水位變幅較大，（在運營中，本閘擋水位達5.31~5.40m，而泄水時上游水位最低為-0.4~3.5m）故擬設立胸墻代替閘門擋水，以減少閘門和工作橋高度并減少作用在閘門上水動力和啟閉力，還用啟到減少閘門調節(jié)流量。從而節(jié)約工程費用。綜上所述，本閘采用帶胸墻開敞式構造。二、堰型選取及堰頂高程擬定由于無攔沙任務，底板選取構造簡樸，施工以便自由出流范疇較大平底板寬頂堰；依照本閘地基為淤泥地基，地基承載力不大且壓縮性較大地基條件及受力狀況，現(xiàn)擬定采用整體式平底板。閘底板高程以本來河床高程為宜（-1.5m），由于考慮到舊水閘沖刷流量因素，在地基強度可以滿足規(guī)定狀況下，盡量運用現(xiàn)成地基，避免開挖量過大。閘門可采用垂直升降式平板閘門。三、胸墻布置考慮閘門高度問題，胸墻底部高程可設在2.5四、閘孔總寬及孔數(shù)擬定單孔尺寸及閘孔總寬經(jīng)計算得：閘孔單孔尺寸為8.0m，總凈寬為8.0m，采用單孔。消能防沖設計過閘水流受到閘孔約束，某些勢能轉化為動能，流速大，挾沙能力強，若不采用恰當消能辦法，會嚴重沖刷下游河道，甚至沖毀消力池，掏空閘基，威脅閘身安全，故必須做好消能設施。由于平原水閘水頭低，河床土體抗沖能力差，下游水位變幅大，故不用挑流消能和面流消能，而采用底流消能。底流消能普通由消力池、海漫、防沖槽等構成。一、過閘流量驗算及閘門控制運用分別在固定下游水位及相應容許最大過閘流量狀況下假定閘門開度e和相應上游水深H，求出相應流量，若所求出流量與相應容許最大過閘流量相近，則闡明所擬定e和H對的，可做為曲線一點。運用閘門開度與閘前水位關系，繪成曲線（見下圖表）供閘門控制運用時使用。計算公式：式中：——取=1——=0.6-0.18e/H——閘門開度——計入行近流速上游水深，(m)依照以知條件得出下游河床在不同水位容許最大流量，見下表：注：表中上游水位范疇是依照容許開閘最高外水位為+3.5m，閘內近年平均枯水位為-0.5m定出。二、消力池設計由于時間關系，現(xiàn)只計當在最大過閘流量（Q=30m3／s）時狀況。按規(guī)范公式或則采用進行計算，式中：；—用未設消力池時5m代入計算；式中：—水流動能校正系數(shù)，可采用1.0~1.05，現(xiàn)??；—過閘單寬流量，=30/8=3.75m3／s。得出躍后水深>出池河床水深hs，故需要建消力池。經(jīng)計算，在不能忽視時用公式和現(xiàn)擬設挖深式消力池，池深d=0.7m。三、消力池池長消力池池長依照：《水閘設計規(guī)范》P236B.1.2-1式中：——消力池斜坡段水平投影長度（m）——水躍長度校正系數(shù)，可采用0.7~0.8；取=0.75——水躍長度，由《水閘》歐氏公式得經(jīng)計算得：=2.8+0.75*12.275=12.006m取池長為12m。（注：由于本水閘只在上游水位不超過3.5米時才開閘，因此不必計算其她水位狀況。）四、消力池底版厚度依照《水閘設計規(guī)范》，滿足抗沖規(guī)定得池底板厚度公式：《水閘設計規(guī)范》P236B.1.3-1式中：——消力池計算系數(shù)，可取0.15~0.20；取0.175—相應泄流量時上、下游水位差，m;由計算得t=0.479m，取消力池底板厚度為0.5m，先后等厚。在消力池后半段設排水孔，孔徑為0.1m，間距1.5m，呈梅花形布置，孔內填砂、碎石。消力池與閘底板連接處留一寬為1.0m平臺，以便更好地促成出閘水流在池中產(chǎn)生水躍，消力池平面上呈擴散狀，擴散角為15度。五、海漫設計海漫長度擬定按如下公式計算海漫長度（當=1~9，且消能擴散良好時）《水閘設計規(guī)范》P237B.2.1式中：——為海漫長度（m）——為其中消力池末端單寬流量，（）——為海漫長度計算系數(shù)，取10 ——為閘孔泄水時上、下游水位差（m）經(jīng)計算得：=20m，則海漫長度取20m。（2）、海漫布置和構造海漫應有一定柔性、透水性和表面粗糙性，其構造和抗沖能力應與水流流速相適應。由于下游河床局部沖刷過大，應采用傾斜海漫，傾斜段坡度為1：10，海漫使用厚度為30cm塊石材料，前7m采用漿砌石，后13m采用干砌石塊。漿砌塊石漫上設排水孔，底部鋪設0.15m厚砂礫墊層。（護坡下墊層應依照不同土質狀況擬定，對于粘土土質渠岸，只鋪筑厚度不不大于10厘米碎石墊層即可。）六、拋石防沖槽設計計算海漫末端河床沖刷深度?！端l設計規(guī)范》P237B.3.1式中：——為海漫末端河床沖刷深度（m）；——為海漫末端單寬流量（）；——為河床土質容許不沖流速（m/s）；——為海漫末端河床水深（m）` 經(jīng)計算得：=0.423m<1，理論上可以不建深防沖槽。但為了保護海漫末端頭部，故在海漫末端建構造防沖槽。其深度普通采用1.0~2.5m，現(xiàn)取1.0m，底寬為深度2~3倍，因此底寬取2m。防沖槽上、下游邊坡坡度采用1：2~1：4，現(xiàn)取1：2。防沖槽采用寬淺式梯形斷面，堆石構造，槽頂與海漫齊平。兩側邊坡坡度可與兩岸河岸坡相似。為了防止水流沖刷，必要時上游護底首端宜增設防沖槽（或防沖墻），其深度普通采用1.0m。圖3-2-2防沖槽布置圖（單位：m）防滲排水設計一、地下輪廓設計對于非粘性土地基，普通會采用垂直板樁防滲。故地下輪廓重要涉及底板、防滲鋪蓋和板樁。地下輪廓線就是底板、防滲鋪蓋和板樁構成第一根流線。底板底板既是閘室基本，又兼有防滲、防沖刷作用。它既要滿足上部構造布置規(guī)定，又要滿足穩(wěn)定及自身構造強度等規(guī)定。（1）、底板順水流方向長度為了滿足上部構造布置規(guī)定，L必要不不大于交通橋寬、工作橋寬及其之間間隔總和，則取L為15m。從穩(wěn)定規(guī)定考慮，采用整體式平底板，對粉質砂性土可取（2.0~2.5）；=5.40-0.60=4.80m，則取12m。綜上所述，取底板順水流方向長度L為15m。（2）、底板厚度d依照經(jīng)驗，底板厚度為（1/5~1/8）單孔凈跨，普通為1.0~1.6。故初擬d為1.5m。（3）、底板構造底板采用鋼筋混凝土構造，混凝土強度為C25，上、下游兩端各設0.5m深，底寬為1.0m齒墻嵌入地基。底板齒墻既能起閘室底板分段長度擬定應依照閘室地基條件和構造構造特點，結合考慮采用施工辦法和辦法擬定。閘室構造垂直水流方向分段長度依照《水閘設計規(guī)范》第4.2.11條闡明：土基上分段長度不適當超過35m。故本水閘底板不設分縫。底板與防滲鋪蓋之間連接縫用“V”型銅片止水。2、鋪蓋鋪蓋設在緊靠閘室上游河底上，其重要作用是延長滲徑，以減少滲入壓力和滲流坡降；同步具備上游防沖作用。鋪蓋采用混凝土構造，其長度依照閘基防滲需要擬定，普通為2~4倍閘上水頭或3~5倍上、下游水位差（48m），=5.40-0.60=4.80m,即鋪蓋長度：4*4.80=19.20m,擬取20m，鋪蓋厚為0.6m。鋪蓋上游端設0.5m深小齒墻，其頭部不再設防沖槽。為了防止上游河床沖刷，鋪蓋上游設塊石護底，厚為0.3m，其下設0.2m厚砂石墊層。3、板樁板樁入土最大深度普通為閘上水頭0.6~1.0倍。為了更好底防滲減壓。采用鋼筋混凝土板樁，厚10cm，寬50cm，長8m。4、齒墻齒墻有延長滲徑，增長閘身抗滑穩(wěn)定性和防止地基被沖刷作用，齒深采用0.50m。5、側向防滲側向防滲重要靠上游翼墻和邊墩。上游翼墻為反翼墻，收縮角取為15度，延伸至鋪蓋頭部以半徑為2.0m6、排水、止水為了減少作用于閘底板上滲入壓力，在整個消力池底板下布設砂礫石排水，鋪蓋與上游翼墻、上游翼墻與邊墻之間永久性分縫，為了防止閘基土與墻后土被水流帶出，縫中鋪貼瀝青油氈。閘底板與鋪蓋間分縫采用“V”型銅片止水。二、滲流計算依照《水閘設計規(guī)范》規(guī)定，對軟弱地基上水閘采用改進系數(shù)法進行計算，擬定地下輪廓線如圖3-3-1。計算其中用到：1）、計各水流段水頭損失：式中：——第i流段阻力系數(shù);——i流段阻力系數(shù)總和；——上、下游水頭差。2）、三個阻力系數(shù)計算公式：進出口段阻力系數(shù)內部鉛直段阻力系數(shù)水平段阻力系數(shù)上三式中：S——板樁或齒墻入土深度，m;T——地基透水層深度，m；L——水平段長度，m；、——兩端板樁或齒墻入土深度，m。注意：式中值為3.14159，而值為180度。3）、當時地基有效深度式中：、——底下輪廓線在水平及垂直面上投影，m。4）、進、出口段水頭損失值局部修正公式：式中：、——修正先后進出口水頭損失值，m；——修正系數(shù)，可按右上角式計算，<1.0應于以修正；——底板埋深與板樁入土深度之和，m；——板樁另一側地基透水層深度，m，取值同有效深度計算辦法，修正后，水頭損失減少值按下式計5）、對進出口處水頭損失進行修正后，得出各點在設計（校核）洪水狀況滲壓水頭值如下：、、、、、、、。地下輪廓線簡化圖如圖3-3-2依照以上算得滲壓水頭值，并以為沿水平段水頭損失呈線性變化，畫出滲壓力分布圖如圖3-3-3。三、抗?jié)B性分析驗算閘基抗?jié)B穩(wěn)定性，重要是為了防止底下滲流沖刷地基土并導致滲入變形。驗算閘基抗?jié)B穩(wěn)定性時水平段和出口段滲流坡降必要分別不大于《水閘設計規(guī)范》表中規(guī)定值，以保證地基不會發(fā)生滲入破壞。滲入坡降J驗算：水平段滲入坡降=0.081<=0.065~0.091。出口滲入坡降=0.0371<=0.325~0.390。闡明本水閘地基輪廓線滿足閘基抗?jié)B穩(wěn)定規(guī)定?？倽B入壓力=8873.145KN濾層設計濾層作用是防止?jié)B流出口處土體由于滲入變形或水土流失而引起破壞，濾層設計，最基本規(guī)定是不容許基土流失或穿過濾層導致堵塞，從而影響濾料透水性和被保護土體穩(wěn)定性。濾層普通由1~3層級配均勻耐風化沙、礫、卵石或碎石構成每層粒徑隨滲流方向而增大，級配應能滿足被保護土穩(wěn)定性和濾層透水性規(guī)定，普通狀況下，粘性土地基上濾層為兩層。濾層厚度可采用0.2~0.3m。濾層鋪設長度應使其末端滲流坡降值不大于地基土在濾層保護時容許滲流坡降值。排水設施排水普通都布置在閘室下游消力池下面，消力池上設排水孔。對于粘性土地基，水閘底板下普通不設立排水。由于排水濾層一旦發(fā)生淤堵事故，將難以檢修和更換。在下游翼墻、上游護底和下游海漫水平分段分別設立排水孔，排水孔孔徑取0.1m；間距..為1.0~3.0m。翼墻上取3m、護底和海漫上取1.0m；按照梅花形排列。第四節(jié)閘室布置閘室構造布置重要涉及底板、閘墩、胸墻、閘門、工作橋和交通橋等構造布置和尺寸擬定。底板底板采用整體式平底板，長度為15m，厚度為1.5m，上下游均設齒墻。二、閘墩設計閘墩是閘門和各種上部構造支承體，由閘門傳來水壓力和上部構造重量和荷載通過閘墩傳布于底板。閘墩構造型式依照閘室構造抗滑穩(wěn)定性和閘墩縱向剛度規(guī)定擬定，本設計采用實體式（其剛度很大，可以保證在縱向不會產(chǎn)生變形）。邊墩厚度為0.8m，上游墩頭采用1/4圓形，R=0.8m；下游墩尾采用尖角形。閘墩長度與閘室底板順水流方向長度相等，為15m。閘墩設立工作閘門門槽和兩個檢修門槽。工作閘門門槽取寬0.68m，深0.4m；門槽處最小厚度為0.4m。檢修門槽上下游各一道，槽深0.25m，寬0.3m。三、閘頂高程擬定依照《水閘設計規(guī)范》第4.2.4條闡述：擋水時閘頂高程最高擋水位+底板高程+安全超高而依照資料給出：閘頂高程采用校核洪水位加超高1.5~2.0米（中山市原則為2米），且不低于既有堤頂高程并應留有恰當安全裕度。本次設計安全超高取2m，而閘底板高程為-1.5m，最高擋水位為5.4m，因此閘墩高為5.4+2+1.5+0＝8.9m。即高程為7.4m閘墩內江某些高度只要比下游最高水位（不澇水位）1.3m高些，不影響泄流即可，考慮本次設計水閘屬于小型水閘，下游某些與上游設計高程一致，使施工以便。四、胸墻設計為了保證起閉閘門鋼絲繩不浸在水中，胸墻設在工作閘門上游側。胸墻采用鋼筋混凝土板梁式構造，簡支于閘墩上。上梁高度約為孔凈寬1/12~1/15；取跨度1/14，取8*1/14=0。571m，取0.60m，底梁約為孔寬1/6~1/9，取1/8，即8*1/8=1m，板厚20cm,上梁梁寬取50cm，底梁寬取80cm。為計算以便，頂、中、底梁尺寸都為0.8m*0.4m。板厚0.2m。下梁下端胸墻頂與閘墩上游某些頂部同高程取在7.40m處，由于圍內不澇水位為1.30m，胸墻底部高程可設在該水位上，但為了安全起見現(xiàn)設在高程為2.50m處，則胸墻高度=7.40-2.50=4.90m。閘門頂應當要比胸墻底部高一點，現(xiàn)設閘門頂高程為2.70m。閘門高度=閘門頂高程-閘底高程=2.70-（-1.50）=4.20m五、工作橋設計（一）、起閉機選型。閘門采用平板滾輪鋼閘門，閘頂高出胸墻底緣0.20m，依照經(jīng)驗公式：《水閘》式中：——閘門工作性質系數(shù)，工作閘門，=1.0——孔口高寬比修正系數(shù)，當H/B2時，=0.93；H/B1時，=1.1；其她狀況=1.0。（本工程H/B=9.1-8=1.13，因此取1.0）——水頭修正系數(shù)，當60m時，取=1.0——孔口面積（）——設計水頭（m）經(jīng)計算門重G=71.89KN依照經(jīng)驗公式，初估起門力=（0.1~0.2）P+1.2G起閉力=（0.1~0.2）-0.9G式中：G——閘門重力P——作用在門上總水壓力不計浪壓力影響。經(jīng)計算：作用在每米寬門上游面水壓力=1177.2KN作用在每米寬門下游面水壓力=49.05KN則門上總水壓力為P=902.52KN，=175.14KN，=-24.641KN。<0表達閘門能靠自重關閉，不需要加壓重塊協(xié)助關閉。依照計算所需起閉力=175.14KN，初選雙吊點手搖電動卷揚式起閉機QPQ-2*12.5型號。、工作橋尺寸及構造工作橋寬度不但要滿足起閉機布置規(guī)定，且兩側應留得足夠操作寬度。B=起閉機寬度+2*操作寬度+2*欄桿柱寬+2*欄桿外寬裕寬度=3.915m，取4.8m工作橋，為現(xiàn)澆混凝土構造。（三）、工作橋排架構造啟閉機排架柱高度不高，采用單層構造。排架柱子由力柱和橫梁構成，力柱截面尺寸取0.4*0.4m，橫梁則為0.4*0.3m。六、檢修便橋為了便于進行檢修在工作閘門槽后0.06m設寬為0.9m七、交通橋在工作室下游側布置交通橋，交通橋按資料給出要不不大于7m設計，因此現(xiàn)路面凈寬取7m，其中兩側各設1.0m高欄墩，橋身構造和欄墩構造都為鋼筋混凝土橋構造。第五節(jié)水閘抗滑穩(wěn)定計算荷載分類及其組合作用于水閘上荷載分兩類?；竞奢d重要有：水閘構造及其上部填料和永久設備自重；相應于正常畜水位或設計洪水位下水閘底板上水重；相應于正常畜水位或設計洪水位狀況下靜水壓力；相應于正常畜水位或設計洪水位狀況下?lián)P壓力；土壓力；淤泥壓力；風壓力；相應于正常畜水位或設計洪水位狀況下浪壓力。特殊荷載重要有：相應于校核洪水水位狀況下水閘地板上水重；相應于校核洪水水位狀況下靜水壓力；相應于校核洪水水位狀況下?lián)P壓力；相應于校核洪水水位狀況下浪壓力；地震荷載；其她浮現(xiàn)機會較少荷載等。設計洪水位時荷載圖在本設計中，分兩種狀況（完建狀況、校核/設計狀況）進行荷載計算及組合。完建狀況（基本組合），荷載計算僅考慮閘室及其上部構造自重；校核狀況（特殊組合），荷載除考慮構造自重外，還考慮水重，靜水壓力、揚壓力和浪壓力影響。二、基底反力與抗滑穩(wěn)定計算1、土基上閘室穩(wěn)定計算應滿足下列規(guī)定：在各種計算荷載狀況下，閘室平均基底應力不不不大于地基容許承載力，最大基底應力不不不大于地基容許承載力1.2倍。閘室基底應力最大值與最小值之比不不不大于《水閘設計規(guī)范》P137表7-3-5（松土：基本組合1.50；特殊組合2.00）規(guī)定容許值。沿閘室基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不不大于《水閘設計規(guī)范》P153表7-3-13（水閘四級：基本荷載1.20；特殊組合1.15）規(guī)定容許值。應力計算及地基承載力驗算經(jīng)計算，兩種設計狀況基底應力如下表（對下游閘底板上端點A求距）鉛直力彎距偏心距與否滿足規(guī)定（KN）（KN.m）（m）（KN/m^3）（KN/m^3）完建狀況12549.53490746.26360.26596.286077.82971.237是校核狀況14405.54978437.6972-1.332594.540828.80013.2827否3、抗滑穩(wěn)定驗算在設計狀況下，由于閘門啟動，不需驗算閘室抗滑穩(wěn)定，只需驗算校核狀況下抗滑穩(wěn)定性。按規(guī)范公式計算，得到校核狀況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)=1.2777，依照《水閘設計規(guī)范》P153表7-3-13：四級水閘特殊組合抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)容許值1.15（校核狀況），滿足規(guī)范規(guī)定，故沿地表抗滑穩(wěn)定性滿足規(guī)定。第六節(jié)閘室結構設計閘室構造設計重要有閘底板和閘墩設計。閘底板構造設計本工程是軟弱地基上小型水閘，故采用計算較為簡樸倒置梁法對底板進行構造計算。倒置梁法即假定地基反力（均布）做荷載，地板當作梁，閘墩當支點，按倒置持續(xù)梁計算其內力。計算中假定垂直水流方向地基反力是均布分布。倒置梁法是沒有考慮底板與地基變形協(xié)調條件，假設地基地板在橫向地基反力為均勻分布與實際狀況不符，閘墩處支座反力實際鉛直荷載也不相等；因而該計算辦法只合用于軟弱地基上小型水閘。在計算水閘底板時，跨中負彎距常按計算，支座彎距按計算，以適合考慮變位影響。計算各部環(huán)節(jié)闡明和計算成果如下：1、下地基反力計算閘底板《水工建筑物》式中：、——地基反力及揚壓力；、——底板及作用于底板上水重力。2、配筋計算（按運用期下游端設計值計算）由內力計算分析得：計算跨度m；=901.3544KN1）、先計=0.0336《建筑構造》式中：——保護層計算厚度,mm；（查《建筑構造》P19表1-9本工程選定為四類環(huán)境得：砼保護層C=45mm，=50mm）；——構造系數(shù)；(查《建筑構造》P30表2-5=1.20)；——彎距設計值；——混凝土軸心抗壓強度設計值， N/mm^3(查《建筑構造》P14表1-7C25：=12.5N/mm^3)；——矩形截面寬度，取1m來計算；——截面有效高度，=1500-50=1450mm。2）、計=0.0342=0.544《建筑構造》闡明不會發(fā)生超筋破壞式中：——實際混凝土受壓區(qū)相對高度；——相對極限受壓計算高度。3）、計=0.138%<=0.15%《建筑構造》闡明有也許發(fā)生少筋破壞，這時須按==0.15%進行計算，則取=0.15%——受拉縱筋配筋率，（%）；——普通鋼筋得抗拉強度設計值，N/mm^3，（按《建筑構造》P11表1-3二級熱扎鋼筋=310N/mm^3）；——最小配筋率，（%），（查《建筑構造》一級板梁鋼筋：=0.12%；二級板梁鋼筋：=0.15%；）4）、計=《建筑構造》——鋼筋截面面積，。5)、選配鋼筋水閘底板受力鋼筋常選用直徑12~25mm，當h=1500mm時，為了防止產(chǎn)生過寬裂縫板中受力鋼筋間距S應當不大于或等于300mm，分布鋼筋則規(guī)定單位長度上截面面積不適當不大于單位寬度上受力鋼筋截面面積15%，且每米長度內不少于3根，其直徑不適當不大于6mm。因此，受力鋼筋選用分布鋼筋選用二、閘墩構造計算閘墩重要荷載是構造自重（涉及上部構造重量）和水推力，在順水流和垂直向水重兩個方向受力。閘墩在垂直水流方向外力作用下，可以當作一種固支于底板上懸臂梁或框架（視上部構造與閘墩連接狀況而定），取單位寬度用材料力學辦法進行應力計算，但在順水流方向外力作用下閘墩應力分析是一種比較復雜計算問題，由于這時不能再把閘墩看作一種桿件，而是一種實體構造，要用彈性理論辦法才干作比較精確應力計算，但是由于水閘擋水水頭低，閘墩應力比較低（與材料容許應力比較而言），沒有必要進行精準應力計算，普通仍把它當作固支于底板上懸臂梁，用材料力學辦法進行近似計算。1、閘墩設計應對閘墩進行下面幾項應力計算：.閘墩底面正應力計算（涉及橫向和縱向正應力）.墩底水平截面上剪應力計算（同樣為雙向作用）.邊墩墩底主拉應力計算.門槽應力驗算經(jīng)計算，兩種狀況下各種應力均未超過混凝土相應抗拉抗壓強度。2、閘墩配筋1）、墩身配筋當兩岸建空箱式擋土墻時，兩岸土壓力就傳不到邊墩，而當在校核洪水位時，水對邊墩水壓力最大，邊墩處在最危險時候。通過配筋計算得：配受力鋼筋；分布鋼筋選用2）、門槽配筋由前面計算可知，門槽底頂部浮現(xiàn)拉應力，其最大值為435.190KPa。此值低于混凝土容許抗拉強度，頂部為壓應力，該值也不大于混凝土容許抗壓強度，故門槽處不必配備水平受力鋼筋，僅需按構造配備鋼筋：門槽頸部水平配筋沿門槽高度布置在頸部兩則，采用＠200，錨固長度取40d（即500mm）垂直構造鋼筋在頸部兩則布置，每側采用2～4根。三、胸墻構造計算胸墻重要涉及上、中、下梁和板四某些構成。由于中間板長邊比短邊不不大于2，因此按單向板進行計算，取單寬1米計算，可以參照《建筑力學》將其設定為兩端固定簡支梁進行計算。得最大跨中彎距為M=195.56KN.m，用于配梁底鋼筋，最大梁端M=-391.12KN.m，用于配底梁上部。經(jīng)計算進行配筋成果是分四層來布置。上層縱筋選用6，中間側面兩層縱筋選用2，下層縱筋選4。頂梁、中梁與底梁采用相似配筋辦法，則都分四層來布置。上層縱筋選用4，中間側面兩層縱筋選用2，下層縱筋選4。第七節(jié)細部結構設計分縫設計為了適應地基不均勻沉降和伸縮變形，水下各構件和構件自身均留有接縫。凡不容許透水縫中均必要設立止水設備。按照止水設備走向，縫有垂直分縫和水平縫之分。屬于垂直縫有：設于邊墩與翼墻間接縫等。屬于水平縫有，消力池和底板之間，護底與兩則翼墻底板之間，尚有閘后消力池與閘底板之間分縫（視排水起點不同，這種縫也許是透水，也也許是不透水），以及消力池與翼墻之間接縫。各種接縫應盡量做成平面形狀，寬度和間距應依照相對沉降量，伸縮變形和水閘總體布置