水利水電專業(yè)水閘工程畢業(yè)設(shè)計

水利水電專業(yè)水閘工程畢業(yè)設(shè)計 31.1概述 1.2基本資料 31.3工程綜合說明書 2.1閘室的結(jié)構(gòu)形式及孔口尺寸確定 2.2消能防沖設(shè)計 9 3.1閘底輪廓布置 3.2防滲和排水設(shè)計及滲透壓力計算 3.3防滲排水設(shè)備和細部構(gòu)造 214.1閘底板、閘墩 214.2工作橋、公路橋、檢修橋 224.3閘門和啟閉機 244.4閘室的分縫和止水設(shè)備 25 275.1荷載及其組合 275.2地基應(yīng)力驗算 285.3閘室穩(wěn)定驗算 31 326.1閘底板不平衡剪力計算 286.2底板板條內(nèi)力計算 326.3閘底板配筋計算及裂縫校核 37 417.1上游連接建筑物 417.2下游連接建筑物 417.3閘室與岸坡連接建筑物 41表1XX河閘基土質(zhì)的物理力學(xué)特性土體單元顆粒組成粒徑（mm）含水土的度土?？紫侗蕊柡椭囟纫合拗笖?shù)液性指數(shù)壓縮模量壓縮年代成因單元序號地層名稱地層深埋m砂粒粉粒粘粒2~0.050.05~0.005<0.005%kN/m3//%%%//Kg/cm2Cm2/kgQ1重粉質(zhì)砂壤土層4927%64%9%297.42.70.949730.30.890.143Q2壤土層45.5037%47%24.87.22.710.8529626.88.60.778.60.125Q345.50表2XX河閘基礎(chǔ)各土層力學(xué)實驗數(shù)據(jù)層次埋深高程內(nèi)摩擦角凝聚力kN/m2滲透系數(shù)k（cm/s）標(biāo)貫擊數(shù)N63.5容許承載力T/m2一層54.9～49m2009.68.3×10-5410（100kpa）兩層49～45.50m8.06.9×10-5410（100kpa）三層45.5m以下/15（150kpa）圖1閘址處河道斷面圖表4水位流量關(guān)系曲線表水深00.52.02.53.03.54.04.55.0水位54.9855.4855.9856.6856.9857.4857.9850.4858.9859.4859.98流量m/s040270350430525635附表5閘門常規(guī)孔口尺寸表：本工程的主要任務(wù)是攔河截水,以利灌溉。由于是建于表2—1上游水頭計算3/s）下游水深hs上游水深H0過水?dāng)嗝娣e行近流速V0（m3/s）V02/2g上游水頭H0設(shè)計3993.994.093081.2950.0864.12校核6095.065.214101.4850.1125.32表2—2淹沒出流判別計算計算情況Q3/s)下游水深hs上游水頭H0h0與0.8H0流態(tài)設(shè)計水位3.994.176淹沒出流校核水位5.065.322淹沒出流（2-1）表2—3閘孔總凈寬計算流量Q3/s)下游水深hs上游水頭H0hs/H0B0設(shè)計3993.994.1760.960.6146.84校核6095.065.3220.9510.6447.83根據(jù)《閘門設(shè)計規(guī)范》中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準，選單孔凈寬B=7m，同時為了保圖2-1閘孔尺寸布置圖表2-4過流能力校核計算堰上水頭H0hs/H0εQ校核過流能力設(shè)計流量3994.1760.960.610.97417.384.6%校核流量6095.3220.9510.640.97649.72.96%高度的情況下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，采用閘前水n高度ehc(m)水深Hs(m)判別流態(tài)1自由出流123自由出流125自由出流127（2-3）d=σ0hc"-hs-ΔZ（2-4）'e（2-5）222（2-8）Lsjsj（2-9）Lj=6.9(hc"-hc)（2-10）結(jié)論：通過計算，為節(jié)省工程造價，防止消力池過深，對開啟3孔開啟高度為2mLj=6.9(hc"-hc)=6.9×(3.30-0.95)=16.22(m)Lsj壓力，在水平底板的后半部設(shè)排水孔，孔下鋪反濾層，排水孔徑10cm，間距2m，呈梅按抗沖要求，根據(jù)式t=k1計算消力池底板厚度。其中k1為消力池底圖2-2消力池構(gòu)造尺寸圖（單位：高程m，尺寸cm）按公式Lp=ks計算海漫長度，Ks為海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)表2-6海漫長度計算表流量(m3/s)上游水深(m)3/s.m)3.80.902.6514.523.82.1819.613.82.152.7122.392003.82.53.6124.342503.82.784.5126.333003.83.235.420.5724.123503.83.56.320.3022.35表2-7海漫沖刷坑深度計算計算情況qm3A(m2)X(m)R1/4hs設(shè)計9.67500.92101.906.15校核6.33408.7295.895.170.16圖2-3海漫防沖槽構(gòu)造圖（單位m）游自防沖槽向下延伸4-6倍的水頭。L底圖3-1閘底板尺寸圖（3）鋪蓋長度取3—5倍的上下游水位差，確定為計算閘底版各點滲透壓力；演算地基土在初步擬定的地下L0S0圖3-2滲流區(qū)域分段圖（單位：m）3、5、7段為內(nèi)部垂直段，用公式lncot計算其阻力系數(shù)，2、4、6、8段為水平段，用公式計算其阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用公式hi=ξi計算。表3-1各段滲透壓力水頭損失分段編號分段名稱SS1S2TL1hihi'①進口0.6---0.3970.222②水平-01.4271.602③垂直---0.1860.186④水平-000.1270.127⑤垂直---0.1100.110⑥水平-0.9310.931⑦垂直---0.110.11⑧水平-000.1270.157⑨垂直---0.380.350合計4.5H=3.8H=3.8表3-2進出口段的阻力系數(shù)修正表段別S'T'h0'hx'進口段0.624.40.3130.2180.4772.517出口段2.522.50.7220.5130.1980.918(3)計算各角點的滲透壓力值..用上表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3.8m。各段后角點滲壓水頭=該段前角點滲壓水頭-表3-3閘基各角點滲透壓力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H103.83.580.620.510.350布如下圖所示.圖3-3閘底板下滲透壓力分布圖圖3-4反濾層構(gòu)造圖圖3-5止水詳圖圖4-1縫墩尺寸詳圖（單位：cm）排架高度=閘門高+安全超高+吊耳高度=5+0.圖4-3工作橋細部構(gòu)造圖（單位：cm）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)計僅供人畜通行圖4-4交通橋的細部構(gòu)造（單位：cm）上游端，采用預(yù)制T型梁式和活蓋板形式。尺寸如圖4-5所示。圖4-5檢修橋細部構(gòu)造圖（單位：cm）4.3.1閘門按工作性質(zhì)分為工作閘門，事故閘門和檢修閘門；按材料分鋼閘門，混凝土圖4-2圖4-2疊梁式檢修閘門FQFW手冊》選用電動卷揚式啟閉機型號QPQ－2×8。凡是有防滲要求的縫，都應(yīng)該設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平兩種，本次設(shè)計縫墩寬1.2m縫寬為20mm，取中間三孔為一聯(lián)，兩邊各為兩孔一聯(lián)。止水表5-1荷載組合荷載組合計算情況荷載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√-----正常擋水期√√√--√表5-2完建無水期荷載計算荷載力臂（m）力矩（kN.m）-↘+↙閘底板10018.8550094-2859.75514298.75-縫墩1725.2158626.05-工作橋853.425.14352.44-交通橋747.57.55606.25-檢修橋4122.61071.20-啟閉機55.865.1284.89-啟閉機房7215.13677.10-排架6245.13182.4-5.1969-合計18207.54 92162.08-圖5-1完建無水期荷載分布圖,得結(jié)論為：完建無水期的地基承載力滿足要求，正常擋水期荷載除閘室自重外，還有靜水壓力表5-3正常擋水期荷載計算荷載名稱垂直力（kN）水平力（kN）力臂力矩kN.m↓↑→←-↘+↙18207.54---92162.08-上游水壓力P1--1714.04-2176.83-P2-4944.242400.73-3061.50-浮托力---5-24721.20滲透-2939.08--4.05-11903.273992.47---2.359382.30-合計22200.017883.32---106782.7136624.274114.77→--70158.24圖5-2正常當(dāng)水期荷載分布圖得結(jié)論為：完建無水期的地基承載力滿足要求，層?；瑒用嫜亻l底板與地基的接角面，采用公式進行計算，其中閘底板與地基之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)閘址處地層分布可知為中粉此采用彈性地基梁法進行計算較合適.彈性地基梁法的基本假定是:完建無水期的水閘不受上下游的水壓力和揚壓力的影響,只受自身重力和地基反力的影響,但自重較大,是計算情況之一;正常擋水期的水閘既受上下游水壓力和揚壓力的影響,又受自身重力和地基反力的影響,且上,下游水位差最大,也是計算情況之一.77.9572.5377.9572.53連續(xù)變化的，所以作用在單寬板條及墩條上的力是不平衡的，維持板條及墩條上力圖6-1不平衡剪力荷載分布圖表6-1不平衡剪力計算荷載名稱完建無水期正常擋水期上游段下游段上游段下游段結(jié)構(gòu)重力1344.081515.67————縫墩810.85914.36————交通橋——747.5————啟閉機27.9327.93————檢修橋412——————啟閉機房360.5360.5——————————工作橋426.71426.71————排架312312————底板4708.845309.96————合計8402.919804.638402.919804.63水重————3992.47——滲透壓力————1381.371157.71浮托力————2323.792620.45地基反力8394.0111354.087826.258737.80不平衡力8.91549.45863.973111.32不平衡剪力779.18779.181987.651987.65計算中性軸位置：計算簡圖如圖6-2：圖6-2中性軸計算簡圖圖6-3不平衡剪力墩與板分配圖根據(jù)公式τyLdy=式中ΔQ——不平衡剪力在閘底板上的分配值kNΔQ——不平衡剪力在閘墩上的分配值kNΔQ——閘墩和閘底板上總的不平衡剪力kN2表6-2閘墩和閘底板上不平衡剪力分配荷載一個中墩Q一個縫墩Q完建無水期131.34647.84194.35129.57正常擋水期335.031652.62495.79330.52在閘底板上游段和下游段各取長為一聯(lián)的單寬板條進行計算。上游圖6-4單寬板條上荷載分布圖表6-3單寬板條簡化荷載計算計算情況段別均布荷載q集中荷載P1集中荷載P2完建無水期上游段-下游段-正常擋水期上游段下游段9表中符號含義如下（重力單位kN）表6-4單寬板條上荷載計算計算情況段別集中荷載P1(中完建無水期上游段42.55290.5168.41下游段40.38219.98116.98正常擋水期上游段45.95173.5290.9下游段11.44256.04143.51邊荷載是指計算閘段底板兩側(cè)相臨的閘室或邊墩背后填土產(chǎn)生的影響。邊荷載左右各15個。如圖6-5所示，計算結(jié)圖6-5單寬板條荷載分布圖表6-5邊荷載匯總表計算情況段別第一個L范圍P1-P第二個L范圍P11－P15完建無水期上游段89.93178.60下游段92.58185.15正常擋水期上游段71.96143.92下游段71.24142.29圖6-6完建無水期地基反力分布圖（單位：KN)上游段地基反力P上=72.53kn，下游段地基反力P下=77.95kN,工作閘門上緣處地基將q上邊、q下邊轉(zhuǎn)化成集中力緊接閘室段的L范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為10個集中力，第二個L圖6-7正常擋水期地基反力分布圖(單位：KN)6-7圖6-8閘底板上、下游彎矩圖（單位：KN·m）h0表6-6閘底板配筋計算上游段下游段592.81-66.81273.2