水利水電江蘇水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書

水利水電江蘇水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書江蘇省某地區(qū)地勢(shì)低洼，排水通道不暢，常常小雨小Abstractdraintime,isdrainingcourseofriverbitterendandbuildingandliningupfloodgate,improvewaterconservancyenvironmentintheregion.Don'testablishtheadoptionbottomofriverGaoChengofGaoChengofthescaleboardoftheopeningofchestwallChangtypefloodadoptionaccordingtotheactualgeographycircumstance,theZhaboreestablishesfivebores.Theupperstreamwiwingwalladoptedagravitytypetoblockasoilwallwhileinseofshorebody;Thedownstreamwingwalladoptionleadkeepsofthehoroscopeformwingwall,againadoptionhanganarmtypetoblockasoilwaTheupperstreamestablishesthebeddingwith20ms,thedownstreamestablishestheeliminatingoftogrowaftereliminatingdintpondofdefendingandhurtlingslot.Keywords:Zhaborecalculation;defendtooozecatchmendefendblunt;foundationloadingdint;Zharoom 新中國(guó)成立以來(lái),我國(guó)的用水狀況發(fā)生了很大的改變。隨第一章基本資料短排水時(shí)間，因此決定在排水河道末端興建本水閘持力層為中粗砂含少量礫石局部并夾有粘壤土質(zhì)淤聚力c=0，摩擦角φ=20。，取綜合摩擦系數(shù)f=0.45，標(biāo)準(zhǔn)地基承載力110kPa。表1-1土的物理性質(zhì)指標(biāo)濕重度飽和重度浮重度細(xì)砂顆粒重度細(xì)砂干重度18kN/m320kN/m310kN/m327kN/m315kNm3表1-2土的力學(xué)性質(zhì)內(nèi)摩擦角土基允許承載力摩擦系數(shù)不均勻系數(shù)滲透系數(shù)回填土為粉砂土?xí)r，其內(nèi)摩擦角φ=260混凝土、砌石與土基的摩擦系數(shù)，當(dāng)土基為黏壤土層時(shí)為f=0.45黏土砂土中細(xì)砂層以下土層2、多年平均年最大風(fēng)速：v=20m/s。2.5m2.4m460m3/s3.0m2.4m670m3/s-97）確定。地震動(dòng)水壓力yQ=1.05、地震慣性力分項(xiàng)系數(shù)yz：yz=1.0⑥結(jié)構(gòu)系數(shù)yd：yd=1.2第二章閘孔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)上游過(guò)水面積×5=390m2校核時(shí)上游過(guò)水面積×5.5=434.5表2-1上游水頭計(jì)算流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水深H過(guò)水?dāng)嗝娣e（m2）行近流速v0（m2/s）v02/2g上游水頭H0設(shè)計(jì)流量4604.953900.075.07校核流量6704.95.5434.55.62閘門全開(kāi)泄洪時(shí)為平板寬頂堰堰流，根據(jù)公式hs>0.8H0判別是否為淹沒(méi)出流，其判表2-2淹沒(méi)出流判別計(jì)算計(jì)算情況下游水深hs(m)上游水頭H0（m）hs>0.8H0流態(tài)設(shè)計(jì)水位4.95.074.9>4.06淹沒(méi)出流校核水位4.95.624.9>4.5淹沒(méi)出流（2-1）表2-3閘門總凈寬計(jì)算流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水頭H0hs/H0淹沒(méi)系數(shù)σ0BO(m)設(shè)計(jì)流量4604.95.070.970.5545校核流量6704.95.620.870.88535根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001[1]中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定單孔凈寬b=7m,同時(shí)為了保證閘門對(duì)稱開(kāi)啟，防止不良水流形態(tài),選用5孔。由于閘基為軟基河床，1.07.01.57.02.07.02.07.01.57.0圖2.1閘孔尺寸（單位：m）根據(jù)孔口閘墩尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)，查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001[1]A.0.1，計(jì)=1-0.171（2-2）εdz——閘墩厚度（mεb——邊孔側(cè)收縮系數(shù)；=0.824得εz1=0.971=0.778得εz2=0.964=0.347得εb3=0.9142=0.824得εz1=0.971=0.778得εz2=0.964對(duì)于邊孔：=0.314得εb3=0.9122所以與假定的接近，根據(jù)選得的孔口尺寸與上下游Q=mσε-H03/2B0(2-5)其中?為堰流側(cè)收縮系數(shù)已算出，m為堰流流量系數(shù)，為0.385。σ為淹沒(méi)系數(shù)，由Q-Q Q-QQ-Q Q-Q表2-4過(guò)流能力校核計(jì)算計(jì)算情況（m3/s）堰上水頭H0σsε校核過(guò)流能力H0設(shè)計(jì)流量4605.070.970.550.9635223.4%校核流量6905.620.870.8850.966623.42%第三章消能設(shè)計(jì)3、5孔對(duì)稱開(kāi)啟，分別對(duì)不同開(kāi)啟孔數(shù)和開(kāi)啟度進(jìn)行組合計(jì)算，找出消力池池深和池長(zhǎng)AR=x式中A——過(guò)流斷面的面積，m2；x——過(guò)水?dāng)嗝娴臐裰?；i——渠道底坡，1/5000。表3-1下游水深~~流量Q關(guān)系曲線糙率n底坡i邊坡m底寬b水深h濕周x斷面面積A水力半徑R謝材系流量Q2222222222圖3.1下游水深h~流量Q的關(guān)系曲線Q=B0σ'μheJ2gH0(σ'=1(3-4)2(3-5)T0=H0，(3-6)2Fr2=(3-8)η1=h''c/hc(3-9)表3-2消力池池深、池長(zhǎng)估算開(kāi)啟孔數(shù)n開(kāi)啟高度e(m)收縮系數(shù)'ε泄流量Qm3s)單寬流量q(m3/s收縮水深(m)躍后水深(m)下游水深(m)流態(tài)判別消力池尺寸備注池深d池長(zhǎng)Lsi水躍長(zhǎng)Lj10.82,00.6180.6200.6220.6250.63032404758754.575.716.718.290.490.620.750.942.692.953.163.403.690.780.280.550.480.050.0730.81.01.21.52.00.6180.6200.6220.6250.630962234.575.716.718.2910.70.490.620.750.941.262.692.953.163.403.69淹沒(méi)池池深為0.6m，消力池如果淤積勢(shì)必會(huì)影響消能效果，因此，為了節(jié)省工程造價(jià)，防止挖池后收縮水深-T0h(3-10)式中φ——流速系數(shù)，取0.9～1.0;T消力池長(zhǎng)度：Lsj=Ls+βLj水躍長(zhǎng)度：Lj=6.9(hc''-hc式中Lsj——消力池長(zhǎng)度，m；Lj——水躍長(zhǎng)度，m。460m3/s-3.1消力池底斜坡段水平投影長(zhǎng)度Ls（m）收縮水深hc（m）水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)β水躍長(zhǎng)度Lj（m）消力池長(zhǎng)度Lsj（m）采用挖深式消力池，底流式消力池設(shè)施有三種形式：挖深式、消力檻式和綜合式。于施工，消力池底板做成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)根據(jù)抗沖要求，按式t=k1計(jì)算消力池底板的厚度，其中k1為消力池底板計(jì) v2.6 //.-2.5.1 35.-2.5.1 35碎石20cm中砂10cm細(xì)砂10cm圖3.2消力池構(gòu)造尺寸（單位：m)Lp=ks(3-15)式中Lp——海漫長(zhǎng)度，m；qs——消力池末端單寬流量，m3/(s.m)；ΔH'——泄水時(shí)的上、下游水位差，m。表3-4ks值河床土質(zhì)粉砂、細(xì)砂中砂、粗砂中砂、粗砂、粉質(zhì)壤土堅(jiān)硬粘土ks8~7表3-5海漫長(zhǎng)度計(jì)算表流量Q上游水深H下游水深hs'qs'ΔHLP（m3/s）(m)(m)52.033.185.532.640.242.617.44253.720.60354.220.83504.820.55604.870.23因?yàn)閷?duì)海漫要求有一定的粗糙度，以便進(jìn)一步消除余能，有一定的透水性和柔性，塊沿斜坡陸續(xù)滾下，鋪在沖坑的上游斜坡上，防止沖刷坑向上'海漫末端河床沖刷坑深度按式t''=1.1其中河床土質(zhì)的不沖流速可按式00R14~15按不同情況計(jì)算如表3-5所示。q'——海漫末端的單寬流量，m3/(s.m)；0]——床土質(zhì)的不沖流速，m/s；R——水力半徑，v0——查《水力學(xué)》[12]可知此處取表3-6海漫沖刷坑深度計(jì)算計(jì)算情況'qm3相應(yīng)過(guò)水水面積A濕周R15海漫末端河床水深t設(shè)計(jì)情況6.76634.29102.087.62-1.165校核情況9.85744.01106.958.710.503 88圖3.3海漫、防沖槽（單位：cm）2～3倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸4~6倍的水頭。圖3.4護(hù)岸尺寸構(gòu)造圖（單位：mm）第四章防滲排水設(shè)計(jì)L≥CH(4-1)底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，為了避免破壞天然的黏土[1]根據(jù)式：L底=AH(4-2)圖4.1閘底板（單位：cm）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，各層次各層的顆粒不得發(fā)生移動(dòng)。相鄰兩層間，較小一層的顆粒圖4.2反濾層（單位：cm）3）側(cè)向排水設(shè)計(jì)。側(cè)向防滲排水布置（包括刺墻、板樁、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，排水墻后的側(cè)鋼筋木蓋板40瀝青填料兩層瀝青麻袋黏土40瀝青填料圖4.3止水（單位：cm）計(jì)算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2000當(dāng)L0T1231/6576548圖4.4滲流區(qū)域分段（單位：cm）19（1）進(jìn)、出口段：ξ0=1.5+0.441ξ0——進(jìn)、出口段的阻力系數(shù)。（2）內(nèi)部垂直段lncot(4-6)式中：ξy——內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)。式中：ξx水平段的阻力系數(shù)；=ξi(4-8)表4-1各段滲透壓力水頭損失分段編號(hào)分段名稱SS1S2TLξihi123456789合計(jì)進(jìn)口水平垂直水平垂直水平垂直水平出口0.62.5000005.04.44.42.53.53.53.52.54.0200.504.483.090.402.953.032.950.400.790.1371.2090.8480.1100.8090.8310.8090.1100.2170.1371.252O.8480.1100.8090.8130.8090.1280.215h0'=β'h0(4-9)T'——板樁另一側(cè)地基透水層深度，m。修正后進(jìn)、出口段水頭損失將減小Δh=進(jìn)口處T/=4.4m,T=5m,S'=0.6m,將數(shù)據(jù)帶入上述公式計(jì)算得，Δh＝(1-β1)h0=(1-0.715)×0.137=0.039(m)出口處T/=2.5m，T=4m，S'=2.5m，將數(shù)據(jù)帶入上述公式計(jì)算得，Δh＝(1-β1)h0=(1-0.99)×0.217=0.00217(m)表4-2進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正表段別S'T'β'hx'進(jìn)口段0.64.40.7150.1370.039出口段2.52.50.990.2170.002170.128各段滲壓水頭=上一段滲壓水頭-此段的水頭損失值表4-3閘基各角點(diǎn)滲透壓力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H104.9833.7322.8842.7740.3430.2150J=h0'[J]=0.50~0.60（查表得滿足要求，不會(huì)發(fā)生滲透變形。閘底板的滲透壓力分布如圖00.2150.3430.215———2.774———2.774圖4.5閘底板滲透壓力分布（單位：m）第五章閘室布置采用以下三種方法計(jì)算，取較大值。根據(jù)計(jì)算墩高最大值為6.0m，令根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，有防洪任務(wù)的排水閘閘墩高程不要低于兩岸堤頂高程，兩岸堤頂高程為圖5.1縫墩單位cm）凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)可分為平卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉能力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價(jià)高。螺桿式啟閉機(jī)簡(jiǎn)便、中，一般啟閉機(jī)迅速可靠，能夠多孔同步開(kāi)啟，這里采用卷?yè)P(yáng)（1）根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》[11]，平面直升鋼閘門結(jié)構(gòu)活動(dòng)部分重量公式如下，經(jīng)式中P——平面閘門的總壓力，kN，77圖5.2工作橋（單位：cm）交通橋，其寬度不小于3m；行駛汽車等的計(jì)，一般公路單車道凈寬為4.5m，雙車道為7～9m。本次設(shè)計(jì)采用雙車道8m寬，檢修橋的作用為放置檢修閘門，觀測(cè)上游水流情況，設(shè)置在閘墩的上游端。采用預(yù)圖5.4檢修橋（單位：cm）第六章閘室穩(wěn)定計(jì)算表6-1荷載組合荷載組合計(jì)算情況荷載靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力地震力浪壓力基本組合完建無(wú)水期√ ————正常擋水期√√√——√量，如欄桿、屋頂?shù)取Ａ貫閷?duì)閘底板上游端點(diǎn)所取。鋼筋混凝土重度采用25kN/m3；混凝土重度采用23kNm3；水重度采用10kN/m3；磚石重度采用19kN/m3。完建無(wú)水期圖6.1完建無(wú)水期荷載分布表6-2完建無(wú)水期荷載計(jì)算荷載力臂（m）-↘閘底板15900.0007.0 7875.0007.055125—縫墩12422.2007.086955.4—工作橋1001.9656111.9865—交通橋1827.84518478.45—檢修橋508.5351576.4585 啟閉機(jī)235.4401436.184—啟閉機(jī)房1209.6007378.56—排架1011.0006167.1—431.6402633.004—合計(jì)42443.225—297162.143—式中:Pmax——完建無(wú)水期基地壓力的最大值和最小值，kPa；minΣG——作用在閘室上的全部豎向荷載，kN；ΣM——作用在閘室上的豎向和水平荷載對(duì)于閘底板上游角點(diǎn)處的力矩和，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)，kN.m；A——閘室基礎(chǔ)底面的面積，m2；W——閘室基礎(chǔ)對(duì)于底面垂直水流方向的形心軸的截面矩，m3。G工G交G交G橋G排G門G墩\(chéng)G板浮托力滲透力圖6.2正常擋水期荷載分布表6-3正常擋水期荷載計(jì)算表荷載名稱垂直力(kN)水平力(kN)力臂(m)力矩(kN●荷載名稱↓↑→←—↘↙+閘室自重42443.225————297162.143—上游水壓力——3446.325—5858.753—下游水壓力———298.1250.5—149.063浮托力—4107.5——7—28731.5滲透力—6678——4—26712水重10476.42———2.526191.05—合計(jì)52919.64510785.5———303020.89655592.56342134.1453148.2—-273619.383地基承載力：7kPa底板與地基的接觸面滑動(dòng)，采用公式（1）計(jì)算；如果是深齒墻，滑動(dòng)，采用公式（2）計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判式中：f——閘室與地基的摩擦系數(shù)；ΣP——作用在閘室上的全部水平荷載，kN；A——閘室基礎(chǔ)底面與土質(zhì)地基之間的接觸面積，m2；c0——閘室基礎(chǔ)底面與土質(zhì)地基之間的黏結(jié)力，kPa。動(dòng)面沿閘底板與地基的接觸面，采用公式（1）進(jìn)行計(jì)算，其中的閘擦系數(shù)，根據(jù)已知資料可知摩擦系數(shù)f=0.45，允許的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)本工程主要表6-4土基上沿閘室基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值荷載組合水閘級(jí)別1234基本組合特殊組合Ⅰ特殊組合Ⅱ第七章兩岸連接建筑物設(shè)計(jì)下游翼墻的平均擴(kuò)散角每側(cè)宜采用70~120，其順?biāo)鞣较虻耐队伴L(zhǎng)度應(yīng)大于或等于消力翼墻平面布置通常有幾種形式：反翼