涵江水閘工程畢業(yè)設計報告

涵江水閘工程畢業(yè)設計報告第一節(jié)工程興建緣由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充分開發(fā)這一地區(qū)的水路運輸具有天然的優(yōu)越條件.流域內有耕地700多萬畝，土地肥沃，礦產資源十分豐富，工礦企業(yè)發(fā)達，原料及銷售地大部分在長江流域，利用水運的條件十分優(yōu)越.流域梯級開發(fā)后，將建成一條長340km通航千噸級駁船的航系相互貫通形成一個江河直達的內河水路運輸網(wǎng).同時也為沿江縣適應需要的綜合開發(fā)工程，它在經(jīng)濟上將會具有非常顯著的效益.第二節(jié)工程等級及設計標準第三節(jié)基本資料原，灘面標高(18.5~20.0)m；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4m，堤頂標高24.5m；閘址處河寬700m，主河槽寬500m，深泓區(qū)偏右，量30~50粒徑2~13cm，層厚(10~20)m，屬于強透水層滲透系數(shù)k=1.84×10－1~5×10－2(cm/s)允許坡降J=0.15~0.25；河床底層為基砂礫石：Dr=0.66，E0=360kg/cm223／s)干3)3)3)ψ%O3．船閘、引航道尺寸及高程：①閘室有效尺寸——閘室頂高程▽24.0m，室底高程▽10.5m；長×寬×檻上水深=135×12×2.5m。高程控制公路橋面高程)，門檻高程▽16.5m，基底高程▽8.5m。③▽10.5m、基底高程▽70米。④上、下游導墻段長度50m。⑤上、下邊坡1：2.5；引航道底高程；上游▽15.0m，下游▽11.0m；引航道轉彎半徑R≥5倍設計船隊長度；進出口軸線與主河流基本流向的交進口高程▽7.5m，出口高程▽7.8m；基底最低高程▽2.0m；基底水輪機安裝同程▽10.5m．廠房屋頂高程▽37.0m，廠房邊墻距底下=14.5m⑤閘孔的允許單寬流量[q]=30m3／s／m兩側人行道2×2.0m，總寬9m，采用T型結構。梁高1.0m，梁第一節(jié)樞紐總體布置壩軸線的選擇從地形上看，把主線應選擇在河床寬度最窄處,以不大，故由壩主線地質剖面圖可知,水電站應布置在左岸，因閘質左號樁處河段位于河槽中部,適宜修建水閘.9號樁到10號樁之間為一校核洪水Q0.33%=12350m3/s下=14.5m第一節(jié)閘孔及堰型設計寬頂堰在溢流方面的優(yōu)點是流量系數(shù)變化小，不易受下游閘門的控制形式有帶胸墻和不帶胸墻之分，帶胸墻適合于在設計流量Q=9540m3/s，相應閘上水位H上=23.65，閘下水即:H0—計入行進流速水頭的堰上水深αv2=0.9689>0.8,故為淹沒出流因為采用平底板寬頂堰，無閘坎,查流量系數(shù)m值表可得：側收縮系數(shù)ε與閘孔總凈寬B0有關，現(xiàn)B0未知，設ε=1.0，以此計算B0的近似值如下：以上為B0的第一次近似值，據(jù)此計算ε的第二次近似值，計算ξ0=0.69,ξk=0.70，按下式計算側收縮系數(shù)：ε=1-0.2=1-0.2=0.852將B0的第二次近似值代入式：根據(jù)計算，選取水閘孔數(shù)為：n=35;單孔凈寬：b0=10.0m則總凈寬：B0=350m×100%==4.32%<5%,滿足設計要求算過程中，三百年一遇洪水，擬定上下游水頭差為0.4m。即上游游過水斷面面積：A=BH=700×(24.2-13.0)=7840m2。堰上總水頭：H0=H+=11.20+0.13=11.33m下游水位過堰高度：HS=23.80-13.00=10.80mQ=12405m3/s>Q校核=12350m3/s×100%=×100%=0.44%<5%，故滿足要求總凈寬：B0=350m。第二節(jié)消能防沖計算泄水建筑物下游水流的消能方式經(jīng)堰、閘等泄水建筑物下泄的水流，流速高，動能大，必須采取工程措施消耗水流多余的能量，防止其對下游河床的嚴重沖刷和淤積，避免破壞水工建筑物的正常運行。常用的消能方式有3種：底流消能、挑流消能、面流消能。本工程為底流消能，底流消能也稱為水躍消能，它是通10）H處的流速為行進流速，因為此時的流速近似為閘門進口行B1=35×10+1.5×34+2×1=所以為孔流，ε'=0.61462閘前總水頭H0=H+=6.5+0.014=6.514m查《水閘設計規(guī)范》表經(jīng)插值得：μ=0.5634計算出閘流量：Q=B0μμ—0.5634B0—閘孔凈寬，350m則Q=B0μ=1459.1m3/s式：d=σ0h-hs'-Δz（2—1）2-T0h（2—3）22（2—4）h—躍后水深（m）TΔZ—出池落差（m）寬2 LSJT0=H0+d=6.5+1.0=7.514m-T0h=0得h-7.8h+1.12=0試算hc設hc=0.3取hc=0.3053因為消力池的長度，擴散角在因為消力池的長度，擴散角在7o12o之間,取10o，所以d=σ0h-hs'-Δz=1.05×2.8176-1.5-0.214=1.244m，驗算見表dhc”d根據(jù)規(guī)范表A．0．3-2α'值得α'=1.0通過查《水閘設計規(guī)范》表得:μ=0.549則Q=B0μ則閘前行近流速：v0==1.069m/s2H0=H+=6.558m則Q=B0μ2933.1取Q=2933.1m3/s此時出池河床水深：hs'=17.35-1T0=H0+d=6.558+1.273=7.831mTh=0得h7.85h+3.71=0hs'=16.0-13.0=3m，hs=T0=7.831m，hc=0.611m，h=3.91m，ΔZ=0.123mhs'=15.7-13.0=2.7m，hs=15.T0=7.831m，hc=0.611m，h=3.91m，ΔZ=0.194根據(jù)規(guī)范表A．0．3-2σ,值得α'=1.0hs'=19.4-13.0=6.4mhs=19.QvH0hs/H0σQ取Q=5562.9m3/s當閘門全開時，閘門不可能直接開啟，不是一個瞬便過程，T=H0+d=6.7+1.273=7T0h=0得h7.973h+5.661=0T0=7.973m，hc=0.895m，h=4.6m，ΔZ=0.1946所以滿足條件.游水位為17.35米，為了滿足消力池的抗沖臨界水躍的要求，淹沒系數(shù)在1.05～1.續(xù)開啟到全開時，同樣為了滿足消力池的抗沖要求，使泄流在消根據(jù)規(guī)范公式:Lsj=Ls+βLj（2—5）Lj=6.9(hhc)（2—6）Ls=（4～5）Z公式中：Lsj—消力池長度(m)Ls—消力池水平段傾斜投影長度(m)β—水躍長度效正系數(shù)，可采用0.7～0.8。取0.8Lj—水躍長度(m)eΔH'—閘孔泄水時上下游水位差eQt根據(jù)規(guī)范:L=KpsIqsvΔH公式中：Lp—海漫長度（m）e當河床受到?jīng)_刷后，槽內石塊自動坍塌在沖刷坑上游的坡面上，以防止沖刷坑向上游延伸以破壞海漫，由于過水斷面增大，流速減小，可防止水流對下游河床進一步破壞。防沖槽內的塊石dm——海漫末端河床沖刷深度（m）qm——海漫末端單寬流量（m2/s）由于dm太大，開挖不經(jīng)濟且施工困難，按經(jīng)驗可取防沖槽深度d=2.0m，防沖槽底寬b=2d=4.0m，上游坡度為1：2，下游坡度為1:2.5，則防沖槽的長度為13米。本工程設計采用混凝土鋪蓋，根據(jù)規(guī)范鋪蓋土料的允許水力坡降值計算確定，鋪蓋長度L=(3～5)H=(15～25)m，實際取為1.板樁。本處為砂地基，為固定基土和防止地基受震動產4.底板厚度。對于大中型水閘，可取為1/6～1/8的閘孔地下輪廓線的水平投影長度為L0=20+18=38m，地下輪廓線的垂直投影長度為S0=5+2=7m。=5.43>5根據(jù)規(guī)范要求：Te=0.5L0=19m，本地區(qū)修建水閘位置的地基ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩ1-β')h0=(1-0.533)×0.771=0.3291-β')h0=(1-0.706)×0.823=0.223進口段的水頭損失失值為Δh=0.329，出口段的水頭損失值為Δh=0.22305、是地下輪廓簡化后的計算圖，先運用兩點間滲透水頭直線分布的1234567890根據(jù)規(guī)范表6.0.4中砂地基的出口段允許坡降為0.35～0.40，故能四．排水設施:主要采用平鋪式排水，鉛垂排水，濾層設置由3層不同粒徑石料濾反反濾層層濾反反濾層層第一節(jié)閘室的結構的組成底板分為整體式與分離式兩種，本工程采用整體式底板即平地板與閘墩連成整體，為三孔一連，兩側設伸縮縫，如圖（4它是閘室的基礎部分，能把上部結構的重力及荷載傳給地構和強度的要求，可取為1/5～1/7的閘孔凈寬，一般為1.2~2.0m，最薄也不宜小于0.7m，本工程取1.5m，以增加閘室的穩(wěn)求，其強度等級采用C25整體式平底板抗震性能好，閘墩的主要作用是分隔閘門，同時也支撐閘門、工作橋、超高值等于波浪中心線超過靜水位的高度、波浪高度及安d=h0+hp+δ（4—1）公式中：d—超高hp—相應于波列累積頻率（p=5%）的波高δ—安全超高。（1）在泄洪時應高出設計水位為23.65m，校核洪水位（4—4）公式中：hm—平均波高（m）Hm—風區(qū)內平均水深（m）Hm=19.5-13.0=6.5mhm=0.48由表E.0.1—3Tm=3.08，H=6.5，Lm=14.67所以，綜合以上幾種工況條件，選取閘墩頂高程為▽墩止水是為了堵塞閘門門體活動部分和它的接觸面之間以及閘門門體分段之間的空隙，以防止漏水而裝設的。止水可根據(jù)其裝設的位置不同而力作用來保證。本工程側止水采用P型止水，底止閘墩的外部形狀主要考慮水流平順的基本要求，以減小側收縮的厚度一般不宜小于0.4m，取1m，此多孔閘般為0.2～0.3m，取0.25m，門槽寬約槽深度取為0.25m，寬度約為0.15～0.3m，取0.3m；檢修門槽與主它是在直升式閘門的基礎上發(fā)展起來的。閘門在關閉狀態(tài)直立擋墩頂部。這種閘門最大的特點是工作橋高度小，從而本工程為鋼閘門，它有材料的強度高、性能和質量有保證，結構22平面鋼閘門的門體主要由面板、梁格及支撐等部分組成。面板承面板為閘門的擋水部分，一般采用平面鋼板。它被支持于梁格，梁格的連接方式采用齊平連接，又叫等高連接，梁格的全部與面 22及兩岸交通條件確定。本工程不置在閘室的靠高水位一側，可以使閘門上游的水重加大以使閘室穩(wěn)定。公路橋重按汽—20t設計，掛100t校核，雙車道，橋面凈寬7.0m，兩側人行道橋因為地基不均勻沉降及溫度變化而產生裂縫，為了度變化下能自由伸縮而建造的縫叫做溫度縫，縫距一般為15~20m，縫寬1～4mm；為了使閘室在地基不均勻沉降下能自由伸縫的寬度應保證相臨部分沉降時互不影響。一般為2.0~因為分縫的閘墩加厚，工程量必將加大，設計為三孔一聯(lián)，即每隔三孔設一道沉降縫，并且以沉降縫代替溫度縫。水閘分縫后，凡是有縫的地方都必須有止水設備，對于止水設備，除應滿足防滲要求外，還應該能適應混凝土的收縮和地基的不均勻G=K材K支K高H1.43B0.88（4—5）公式中：K支—閘門的支承構造系數(shù)，滾動支承，取1.0K材—閘門的材料系數(shù)，普通碳素鋼，取1.0H—閘門高度,為7米K高—閘門的高度系數(shù)，采用0.13B—孔口寬度G=K材K支K高H1.43B0.88=1.0×1.0×0.13×7.01.43×100.88=15.94t軸套脫落等毛病，故在此不采用，而采用鋼對青銅（有時的系數(shù)f2最大：0.25；最?。?.12（3）止水摩擦系數(shù)：在門槽邊緣鋪設不銹鋼，側止水采用P形橡皮。則橡皮對不銹鋼f3最大：0.5；最?。?.2zd=公式中：P—閘門上的總水壓力R—滾輪半徑（cm）f1—軸與軸套的滑動摩擦系數(shù)，取0.25f—滑動支承的摩擦系數(shù)取0.1cmTzs=f3Pzs（4—7）公式中：f3—止水與止水座的滑動摩擦系數(shù)，取0.50（3）在動水中的啟門力FQ為：閉門力FW為：FW=nT(Tzd+Tzs)-nGG+Pt（4—9）上式中：nT—摩擦阻力的安全系數(shù)，取1.2Tzd—支承摩擦阻力P壓力最大，H上=20.0m，H下=14.5m，P32P選用滾倫直徑為D=800mm,輪緣寬度為b=140mm,輪軸直徑T=f3Pzs閉門力FW：FWTT根據(jù)上述所算啟閉力，查閱有關資料，結合實際情況，在此選用QPQ—2×25雙吊點的卷揚式啟閉機符合條件。 Λ ΛΛΛ-MDdChltgBBf85閘室在運用、檢修、施工期都應該是穩(wěn)定的，在運用期閘室受不大于地基的允許承載力③閘室基底壓力的最大值與最小值之比不G=31.05×2.5=232.88t（2）縫墩縫墩高為墩頂高程24.5m減去閘底板高程13.0m為11.5m，閘墩長等于閘室的長度18.0m，縫墩的寬為6）底板重底板的長度等于閘室的長度為18.0m，寬度則底板重：G=18×1.5×34.5×2.5(1)設計水位下，H上=19.5m,H下=14底板重力：G=18×34.5×1.5×9.81×2.5=22845.04KN(1)設計水位下，H上=19.5mH上游水重：G=6.5×13.4×30×9.81=25633.5KN下游水重：G=1.5×4×30×9.81=17上游水重：G=7×13.4×30×9.81=27605.34KN下游水重：G=1.5×4×30×9.81=17(2)校核水位下，H上=20.0mH下=14.5m設計水位下，H上=19.5mH下=14.5m,由第三章滲透可知1）單寬浮托力為下游水面與底板底面輪廓線之間的面積Ω2和水的重度的乘積:Pf則一聯(lián)的總浮托Pf=Pf'L=495×34.8=19458KN2）單寬滲透壓力為圖中滲透壓力線與水平線之間的面積多年平均最大風速V=20.7ms吹程DF=3000m閘前的平:=0.0054×20.72/9.81=0.53m根據(jù)基本資料查得此此設計的水閘為三級建筑物，波列累積總浪壓力F=34.8×95.83=3306.135KN(2)校核水位下，H上=20.0m,H下=14.5mH=7.0m，Lm=16.31m，hp=0.92m，hz=0.8m，HK=1.07LH=7.0m>HK=1.07m，H=7.0m<=8.155m，=1.62KPP則一聯(lián)的浪壓力：Pzl=p1L=99.75×34.5=3441.4KN√√√√√√水平力總和:ΣH=02345=80.46KN/m2Pmin=77.07KN/m2水平力總和:P垂直力總和:ΣV=ΣG+Gw1+Gw2PsPf=56853.96KNΣM=12306.74KN●mPmax=98.1KN/m2Pmin=84.9KN/m2=1.15<滿足規(guī)范要求:閘室基本組合下的基底應力最按標準貫入基數(shù)確定地基土的允許承載力N63.5=20查圖得地基在完建期時=245KN/m2在擋水時σmax=84.9KN/m<[σ]=245KN/m2σmin98.1KN/m一、基本荷載情況→→←1）求形心的位置將墩底面積分成若干塊簡單的圖形，為便于計77截面面積算式分面積形心距上游端的距離分面積矩×1234566Σ求得形心距Xc=2153.255/250.3=8.6mIy與Sy值驗算表（6—3）截面序號積Σ1236406586070500Σ2Iy=ΣIy+Σawi=1412.5225+4656.32=606.88m4同理計算得：Ix值計算表號1234567∑I=4.1053m4x↓↑→←↘↙3上游水壓力下游水壓力234567∑∑yy公式中：Q—墩底水平截面上的剪力，計算Sy—墩底水平截面上的靜矩Ix—截面慣矩567τ=τ=33.37833.37800水壓力（不過水∑閘門關閉時，受閘門傳來的水壓力作用，縫墩兩側不對應，且水P1234．24567Σ1）求形心的位置將墩底面積分成若干塊簡單的圖形，將縫墩分y0=0.355mIy與Sy值驗算表（6—8）分面積I分面積形心距全面積2WaWa2WΣWiai截形心的面ai12.3456700Σ2Iy=ΣIy+ΣWia=(370.42+1913.12)×107=230.2m4同理Ix=0.86m4↓↑→←↘↙3力力5234567∑∑多孔水閘的中墩與縫墩，一般情況下閘墩的拉應力一般不超過根據(jù)門槽的應力結果表明，門槽處上部為壓應力，下部為拉應力。本工程采用C25的混凝土，軸心抗拉應力為112t/m2，所以下此時按彈性地基梁法進行計算。彈性地基法認為梁和地基都是彈浮托力1.58t/m；上游校核水位20.0m，下游相應水位14.5m，在校E=2.8×105kg/cm2以閘門為界，將閘室分為上下兩段，并分別在其中央截取單寬板（2）上游端閘墩自重及上部結構荷重ΣG的計算剪力ΔQ 3、計算α集中力P2的作用點：α2==01.65、1.75、1.85、1.95、2.05、2.15、2.25、2.35Mi=c2