水閘課程設(shè)計(jì)

1、水閘課程設(shè)計(jì)第一章 總述第一節(jié)概述本工程是西通河灌區(qū)第一級(jí)抽水站的攔河閘，其主要任務(wù)是攔蓄西通河的河 水，抬高水位滿足抽水灌溉的需要；洪水期能夠宣泄洪水，保證兩岸農(nóng)田不被洪 水淹沒(méi)。第二節(jié)基本資料（一）閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SD133-84（以下簡(jiǎn)稱SD133-84）該閘按IV級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。（二）水位流量資料運(yùn)用情況上游水位（米）下游流量（m3/s）正常畜水198.000設(shè)計(jì)洪水198.3661.40校核洪水198.9079.70下游水位流量關(guān)系見(jiàn)表H 下(m)195.00196.00197.00197.50198.00198.15198.50198.65Q(m3/S)0.008.632

2、7.9641.0755.4061.4073.9879.70（三）地形資料18米，邊坡1:1.5，河底閘址附近，河道順直，河道橫部面接近梯形，底寬 高程195.00米，兩岸地面高程199.20米。（四）閘基土質(zhì)資料閘基河床地質(zhì)資料柱狀圖如圖所示* 1 f 1 '1 fi 1 SJiiJiJa Ja fc d J ri i- ii fa1 -I I- 1 I 141-1 I 14»4 fi 1 r na j !I* a j- - - -Mt層序高程（M）土質(zhì)摡況I195.00-191.8細(xì)砂II191.8183.32組砂III183.32粘土閘址附近缺乏粘性土料，但有足夠數(shù)量的混

3、凝土骨料和砂料。閘基細(xì)砂及墻后回 填砂料土工試驗(yàn)資料如下表；天然容重飽和容重內(nèi)摩擦角凝聚力不均勻系數(shù)相對(duì)密實(shí)度細(xì)砂18.6420.61220120.46砂土料18.2020.21320150.62細(xì)砂允許承載力為150KN/m2，其與混凝土底板之間的摩擦系數(shù)f=0.35（五）其他資料1閘上交通為單車道，按汽-10設(shè)計(jì)，帶-50校核。橋面凈寬4.0m，總寬為 4.4m。2閘門采用平面鋼閘門，有3米，4米，5米三種規(guī)格閘門。3. 該地區(qū)地震設(shè)計(jì)烈度為4度。4. 閘址附近河道有干砌石護(hù)坡。5. 多年平均最大風(fēng)速12米/秒，吹程0.15公里。第三節(jié)工程綜合說(shuō)明書本工程為W級(jí)攔河閘。設(shè)計(jì)采用開敞式水閘。

4、水閘由上游連接段、閘室段、下游連接段三部分組成。閘室段位于上、下游連接段之間。是水閘工程的主體。其作用是控制水位、 調(diào)節(jié)流量。包括閘門、閘墩、邊墩、底板、工作橋、檢修便橋、交通橋、啟閉機(jī) 等。上游連接段的作用是將上游來(lái)水平順地引進(jìn)閘室。包括兩岸的翼墻、護(hù)坡、 鋪蓋、護(hù)底和防沖槽。下游連接段的作用是引導(dǎo)過(guò)閘水流均勻擴(kuò)散。 通過(guò)消能防沖設(shè)施。以保證閘 后水流不發(fā)生有害的沖刷。包括消力池、海漫、防沖槽以及兩岸的翼墻和護(hù)坡。第二章水力計(jì)算第一節(jié) 閘室的結(jié)構(gòu)型式及孔口尺寸確定（一）閘孔型式的選擇該閘建在天然河道上，河道橫部面接近梯形，因此采用開敞式閘室結(jié)構(gòu)。該 閘建在天然河道上，為了滿足泄洪、沖沙、排污

5、的要求，宜采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工 方便，自由出流范圍較大的無(wú)坎寬頂堰，考慮到閘基持力層是粘細(xì)砂，土質(zhì)一般， 承載能力不好，并參考該地區(qū)已建工程的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)一般情況下，攔河閘的底板 頂面可與河底齊平。即閘底板頂面（即堰頂）與西通河河底齊平，所以高程為 195.00 m。（二）閘孔尺寸的確定初擬孔口尺寸，該閘的尺寸必須滿足攔洪灌溉以及泄洪的要求。1.計(jì)算閘孔總凈寬Bo 在設(shè)計(jì)情況下：、上游水H=198.36-195=3.36 m 、下游水深 hs=198.15-195.00=3.15 m 、下泄流量Q=61.40m3/s則上游行近流速：V0=Q/A根據(jù)和斷面尺寸：A=（ b+ mH ） H = （ 1

6、8+1.5 X 3.36 ）X 3.36 = 77.4 m2其中b為河道寬：b=18m m 為邊坡比：m=1:1.5V0=Q/A =61.40/77.4仁0.793m/s2H=H+a v/2（取 a= 1.0）=3.36 + 0.7932/ （ 2X 9.81 ）=3.39 mhs=3.15/3.39=0.929>0.8H。故屬于淹沒(méi)出流 校核情況：、上游水H=198.9-195=3.9 m 、下游水深 hs=198.65-195=3.65 m、下泄流量Q=79.70m3/s則上游行近流速：V0=Q/A根據(jù)和斷面尺寸：2A=( b+ mH ) H = ( 18+1.5 X 3.9)X 3

7、.9 = 93.02m其中b為河道寬：b=18m m 為邊坡比：m=1:1.5V0=Q/A =79.7/93.02=0.86m/sH=H+a v2/2g(取 a= 1.0)=3.9 + 0.862/ ( 2X 9.81)=3.94 mhsH。=3.65/3.94=0.93>0.8 ,故屬于淹沒(méi)出流(3)確定閘孔寬度由以上結(jié)果可得，則按水流成堰流時(shí)并且為淹沒(méi)出流， 計(jì)算根據(jù)水工建筑 物，由寬頂堰淹沒(méi)出流公式：Q=m出也逼日晉根據(jù)hsH。,查SL-265-2001,附錄A.01，查得淹沒(méi)系數(shù) =0.74，對(duì)無(wú)坎寬頂堰：m=0.385假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)=0.90在設(shè)計(jì)情況下:由公式所以，在設(shè)計(jì)情況

8、下序 01 -3 -6140J4 X 9.90 X0385X 3395/2<2 X9.91=8.66 m在校核情況下：2 -Q 廣79J(174 X 090 xO.335y 3.943/32 栄 9.B1=9.0 m整理上述計(jì)算如下表計(jì)算 情況上游水深H下游 水深hs流量Q行進(jìn)流速行進(jìn) 水頭Ho淹沒(méi) 系數(shù)6流量 系數(shù)m側(cè)收 縮系 數(shù)&Bo設(shè)計(jì) 情況 下3.363.1561.4OO.7933.39O.74O.385O.9O8.66校核 情況 下3.9O3.6579.7OO.863.94O.74O.385O.9O9.O2.閘孔孔數(shù)n及單孔凈寬bo單孔寬度bo根據(jù)水閘使用要求，閘門型式

9、及啟閉機(jī)容量等因素，并參照閘門尺寸選定。由Boi>Bo2比較得，取凈寬較大的值，則取 Bo=9.Om。以上為Bo的第一次近似值，據(jù)此可計(jì)算 的第二次近似值，按hs Ho=O.93，及閘墩邊形狀，查水力學(xué)，得一 =O.5O2，' =O.7O。側(cè)收縮系數(shù)按式計(jì)算為：=1-0.2 X 0.7+ (3-1 ) X 0.502 X 3.9/9=0.85凈寬B0的第二次計(jì)算近似值為FQ _7701 一丁肩0-74X 0,85 X0.385X 3.942x9.81=9.5 m再將凈寬B。的第二次近似值代入式中，可得=0.86，再次試算后仍得=0.86，計(jì)算得出B°2=9.4m,根據(jù)所

10、給閘門的型號(hào)尺寸，則選擇孔數(shù)n=3，每孔凈寬b0 =3.2 m，則閘孔總凈寬B0=3.2 X3=9.6 m,3.閘孔泄流能力校核中墩采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001,取中墩厚d=1.5m,墩首、墩尾均采用尖圓形。邊墩厚度為1.0 m，墩首、尾采用半圓形。根據(jù)擬定的閘孔尺寸凈寬B0=9.6 m，用設(shè)計(jì)情況進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)堰流公式：逬f曲°劃略縈Q實(shí) 0.86 0.74 0.3852 9.813/2 9.6=64.28m3 / s則：|十二“=| (64.28-61.40 ) /61.40| X 100% =4.7%v 5%實(shí)際過(guò)流能力滿足泄水的設(shè)計(jì)要求由此得該閘的孔口

11、尺寸確定為：選擇孔數(shù)n=3,每孔凈寬b°=3.2m, 2個(gè)中墩各厚d=1.5 m，邊墩厚度為1.0 m，閘孔總凈寬B0=9.6m，閘室總長(zhǎng)度B=3X 3.2+2 X 1.5=12.6 m。第二節(jié)消能防沖型式水閘閘門開啟時(shí)，下泄水流具有較高能量，為防止高速水流及波狀水躍的沖 擊等不利作用，閘下應(yīng)采取防沖措施。（一）消能型式水閘上、下游水頭一般較低，下游一般為土基，宜米用底流式消能。因此， 消能設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定下游消力池深度與長(zhǎng)度，護(hù)坦型式與構(gòu)造、海漫長(zhǎng)度 與構(gòu)造一集防沖槽等。（二）消力池設(shè)計(jì)1 消力池設(shè)計(jì)依據(jù)當(dāng)過(guò)閘流量不變，上游水位較高時(shí)往往是消力池設(shè)計(jì)的依據(jù)，而實(shí)際運(yùn)行中， 流量

12、卻是變化的。因而，消能設(shè)計(jì)依據(jù)應(yīng)是上游為較高水位、下游為較低水位時(shí)， 通過(guò)某一流量，下泄水流能量E=y qAH最大時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)即為消力池設(shè)計(jì)依 據(jù)。為了降低工程造價(jià)、確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè) 中孔開啟。分別開啟不同高度進(jìn)行計(jì)算，找出消力池池深和池長(zhǎng)的控制條件。 閘 門的開度擬分三級(jí)開啟。第一級(jí)泄流量 8.63m3/s ;待下游水位穩(wěn)定后，開度增 大至設(shè)計(jì)流量61.4m3/s ;最后待下游水位穩(wěn)定后，再增大開度至最大下泄流量79.7m3/s。消力池尺寸計(jì)算表開啟 高度e垂直收縮系數(shù)泄 流 量Q單 寬 流 量q收縮水深1%躍后 水深nhe下游水深hs流 態(tài)he1h；池深d

13、消 力 池 長(zhǎng) 度Lsj水 躍 長(zhǎng)Lj0.170.6128.190.650.100.881.00遠(yuǎn) 離 式 水 躍0.071.130.57.57.32.420.66698.567.823.800.673.15淹 沒(méi) 式 水 躍3.910.97347.613.783.620.853.65淹 沒(méi) 式 水 躍其中按以下公式計(jì)算垂直收縮系數(shù) 與閘孔相對(duì)開度e/H有關(guān)，查水力學(xué)表9-8可得泄流量：Q= eB0 2gH流量系數(shù):消力池深度：dohchsZ收縮水深：hc消能計(jì)算公式:hciT。To2q2g 2hc20.25 b_ b2出池落差：Z2g 2hs2q2ghC2消力池長(zhǎng)：Lsj = LSLj其中消

14、力池與閘底板以1:4的斜坡段連接水躍長(zhǎng)度：Lj 6.9 h； hc hs是出池河床水深To是從消力池底板頂面算起的總勢(shì)能為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0。B為水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)取0.75。水躍淹沒(méi)系數(shù)0=1.05。流速系數(shù)0.95。2 消力池深度d及消力池長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)論：通過(guò)計(jì)算上述計(jì)算可知，當(dāng)閘孔開度為0.17 m時(shí)滿足控制條件，其余兩組都不滿足條件，根據(jù)下列計(jì)算：以下泄流量Q=8.63m3/s作為確定消力長(zhǎng)度的計(jì)算依據(jù)(1)消力池力池深依據(jù)SL265-2001,附表B1.1,則計(jì)算出消力池的相關(guān)參數(shù)2q2g 2 9.81 0.91hs0.7212 22 9.81 110.72 1=-0.006其中

15、Z為出池落差、hs為出池河床水深、-為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0。d °h； hs Z=1.05X 0.921-1+0.006=-0.0385m則計(jì)算出消力池池深d=-0.0385 m，但為了穩(wěn)定泄流時(shí)的水流，根據(jù)規(guī)范取池深d=0.5 m(2)消力池長(zhǎng)度計(jì)算由前面的計(jì)算，以下泄流量8.63 m3/s作為確定消力池長(zhǎng)度計(jì)算的依據(jù)。 略去行進(jìn)流速Vo，則:T0 H d =3.9+0.5=4.4 m根據(jù)公式其中:2 2 q_= 0.68 2g 2 =2 9.810.02則：hC1=0.07 m=1.13 m水躍長(zhǎng)度：Lj6.9 h； hc =6.9(1.13-0.07)=7.3 m0.25h

16、e2bib228 0.68239.81 0.07消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接，Ls=dp=0.5 X4=2m，則消力池長(zhǎng)度:Lsj=LsLj =2+0.75 X 7.3=7.5 m所以取消力池長(zhǎng)度為7.5 m。3消力池底板厚度t（1）消力池底板厚度，為減少作用于底板揚(yáng)壓力，消力池底板可以做成透水的, 始端厚度可按抗沖和抗浮要求確定?？箾_抗浮t k2U W 卩“1其中k1為消力池底板計(jì)算系數(shù)取0.18，q為消力池進(jìn)口處的單寬流量，H為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。此結(jié)構(gòu)按抗沖條件計(jì)算得：t k1 . q H消力池底板厚度計(jì)算表流量(m 3/s)上游水 深（m）下游水 深hs（ m）3q

17、( m /s m)H (m)t ( m)8.633.901.000.682.900.1927.963.902.002.221.900.3141.073.902.503.261.400.3555.403.903.004.400.900.3761.403.903.154.870.750.3773.983.903.505.870.400.3579.703.903.656.320.250.32計(jì)算取最大值t=0.37 0.5，故取消力池池底厚度取t=0.5 m（2）消力池構(gòu)造消力池一般可用漿砌石或混凝土建成，下設(shè) 0.3 m的卵石墊層，透水底板設(shè)排水 孔，孔徑0.2 m，孔距2m，梅花狀布置，底部設(shè)反

18、濾層。為使出閘水流在池中產(chǎn)生水躍，在消力池與閘底板連接處留一寬為1.5 m的平臺(tái)，為了增強(qiáng)護(hù)坦班的抗滑穩(wěn)定性在消力池的末端設(shè)置齒墻，墻深1m，寬為0.6 m（三）防沖加固措施1. 海漫水流經(jīng)過(guò)消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動(dòng)能，特別是流速分布不均、脈動(dòng)仍較劇烈，具有一定的沖刷能力。設(shè)置海漫等防沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，并將流速分布逐漸調(diào)整到接近天 然河道的水流形態(tài)。（1）海漫的長(zhǎng)度計(jì)算由式：Lp Ksds、. HKs為海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為河床為細(xì)砂取Ks=14.0，qs為消力池出口處的單寬流量。海漫長(zhǎng)度計(jì)算表流量(m 3/s)上游 水深（m）下游水 深hs

19、（ m）qs ( m3 /s m)H ( m)i1<=Ks#qs( HLp ( m)8.633.901.000.482.900.9012.6627.963.902.001.551.901.4620.4641.073.902.502.281.401.64P 22.9955.403.903.003.080.901.7122.9361.403.903.153.410.751.7224.0673.983.903.504.110.401.61P 22.5779.703.903.654.430.251.4920.84計(jì)算取表中最大值Lp=24m，河床寬度為18m（2）海漫構(gòu)造。海漫使用厚度45cm的

20、塊石材料，海漫起始段做10m長(zhǎng)的水平段 漿砌塊石，其頂面高程與護(hù)坦齊平。水平段后做成 1： 10的斜坡干砌塊石，以使 河流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。漿砌塊石海漫上設(shè)排水孔， 干砌塊石上設(shè)漿砌塊石格埂。海漫底部鋪設(shè) 20cm厚的砂粒墊層。2 防沖槽海漫與下游渠道相交處，應(yīng)設(shè)防沖槽，以保護(hù)海漫免受沖刷。按下列公式：dm 1.1 業(yè)hmV。流量Q單寬流qm海漫末端水深hmV。dm設(shè)計(jì)洪水61.403.413.150.801.54校核洪水79.704.433.650.802.44根據(jù)計(jì)算防沖槽的深度太大，如按計(jì)算深度作為防沖槽深度、很不經(jīng)濟(jì)、施工也 困難。故取防沖槽深度為2.0 m，槽

21、頂高程與海漫末端齊平，底寬取5m。上游 邊坡系數(shù)為2，下游邊坡系數(shù)為3。第三章 水閘防滲及排水設(shè)計(jì)第一節(jié) 防滲設(shè)施及閘底輪廓布置水閘的地下輪廓是指水閘底板與地基的接觸部分，由不透水和透水部分組 成，對(duì)于砂土層地基通常采用直板樁和鋪蓋增加防滲長(zhǎng)度， 地下輪廓的設(shè)計(jì)主要 包括底板，防滲鋪蓋，板樁等的設(shè)計(jì)。1. 底板底板既是閘室的基礎(chǔ)， 又兼有防滲、 防沖刷的作用。 它既要滿足上部結(jié)構(gòu)布 置的要求，又要滿足穩(wěn)定及本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求。（ 1）底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度 L：有經(jīng)驗(yàn)公式：L=3.5H=3.5 X （198.90-195.00）=13.6 m為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求， L 必須大于交通橋?qū)挕?/p>

22、工作橋、工作便橋及 其之間間隔的總和，即取 L=14.0 m。（ 2）底板厚度 d:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，底板厚度為（1/51/7 ）單孔凈跨，一般為1.02.0 m由此初 擬底板厚度 d=1.0 m（ 3）底板構(gòu)造：底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用 C20混凝土，上下游兩端各設(shè)1.0 m深的齒 墻嵌入地基，底板分縫設(shè)以“ v”型銅片止水，由于地基為砂性土的細(xì)砂地基， 抵抗?jié)B流變形的能力較差， 滲流系數(shù)也較大， 由此得在底板兩端分別設(shè)置不同深 度的板樁，由于一般為水頭的（ 0.61.0）倍，由水頭大小可知，上游端設(shè)板樁 深為3.0 m，下游端不設(shè)板樁。2. 鋪蓋鋪蓋用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用 C20,其長(zhǎng)度為上下

23、游最大水位差的（35） 倍，則取鋪蓋L=12.0 m，鋪蓋厚度為0.5 m。鋪蓋兩端各設(shè)設(shè)0.5 m深的小齒墻， 其頭部不再設(shè)防沖槽，為了防止上游河床的沖刷，鋪蓋上游設(shè)塊石護(hù)底，厚為 0.3 m ，其下設(shè) 0.2 m 厚的砂石墊層。順?biāo)鞣较蛟O(shè)置永縫，縫距為 8m。3. 板樁（1）根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)：用鋼筋混凝土板樁，板樁長(zhǎng)度3m，厚度0.2 m,寬度0.4 m 。（2）板樁的構(gòu)造：采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，樁的兩側(cè)做成舌槽形，以便相互貼緊，板 樁與閘室的連接形式是把板樁頂嵌入底板面特留的的凹槽內(nèi)， 樁頂填塞可塑性較 大的不透水材料4. 其它防滲設(shè)施側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩， 則上游翼墻為曲線形式， 從邊墩

24、開始向上游延 伸至鋪蓋頭部，以半徑為 7.0米的圓弧插入岸坡。閘底板的上、下游端均設(shè)置齒 墻，用來(lái)增強(qiáng)閘室的抗滑穩(wěn)定，并延長(zhǎng)滲徑，齒墻深1m。綜上所述閘基防滲的計(jì)算必須的防滲長(zhǎng)度滿足 ：L=C H H為上下游最大水位差，則 H=3.9m,C為允許滲徑系數(shù)值，由于為砂性 土則取C=9.0。得最小允許防滲長(zhǎng)度 L=C- H=3.9X 9.0=35.1 m。則地下輪廓布 置見(jiàn)下圖。實(shí)際閘基防滲長(zhǎng)度L:L=0.5+0.5+0.7+11+0.7+0.5+3+1+1.4+10+1.4+1+1.5=36.0 m則L=36.0 m > L=35.1 m閘基防滲長(zhǎng)度滿足要求rTr-rt-1it第二節(jié)防滲和

25、排水設(shè)計(jì)及滲透壓力計(jì)算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算為了便于計(jì)算，將復(fù)雜的地下輪廓進(jìn)行簡(jiǎn)化。由于鋪蓋頭部及底板上下游兩 端的齒墻均較淺，可以將它們簡(jiǎn)化成短板的形式如下圖：r1-一” 化016nr/-J，1 / jlj J Qr -11II'我舊匚訂二/'A! 1Fl1 / J11.確定地基的有效深度根據(jù)鉆探資料，閘基透水層深度很大。故在滲流計(jì)算中必須取一有效深度代 替實(shí)際深度。由地下輪廓線簡(jiǎn)化圖知：地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度Lo=12+14=26m;地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度 S=195.00-190.00=5m。L o/S=26/5=5.2 > 5時(shí)，故地基的有效深度Te=0.

26、5 L0=13m而地基的實(shí)際計(jì)算深度 T =195.0-183.32=11.68m,則T v Te，故地基的實(shí)際計(jì)算深度Te =T =11.68m。2 滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計(jì)算過(guò)地下輪廓的角點(diǎn)、尖點(diǎn)，將滲流區(qū)域分成八個(gè)典型段。如上圖，1、8段為進(jìn)出口段，2、4、5、7則為內(nèi)部垂直段，3、6、二段為內(nèi)部水平段。（1）設(shè)計(jì)洪水位情況各流段阻力系數(shù)為編 號(hào)名 稱計(jì)算公式ST Lihihi'進(jìn) 出 口 段3S 21.5 0.441T1.011.680.4780.4330.2941.510.980.5170.4680.397內(nèi) 部 垂 直 段2S In cot 14T0.511.180.0

27、450.0410.0824.511.180.4570.4144.010.680.3790.3431.010.680.0910.0820.155內(nèi) 部 水 平 段L 0.7 S1S20=0.5S2 =4.5T =11.18L=120.7600.6880.786TS =4.0S2=1.0T =10.68L=14.00.9830.890 H=198.36-195.00=3.36m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過(guò)各流段的單寬滲流 流量均應(yīng)相等。 各流段的水頭損失的計(jì)算hi i ,則得hfc =0.343mh =0.890hv=0.082mhfe=0.468m 進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù) “：為&

28、amp; = 121； 12 停)十彳y +0.059T =11.18m T =11.68m S =1m則得：:=0.68 v =1.0故需要修正進(jìn)水口段水頭損失的修正為：h1= . x hi=0.68 x 0.433=0.294m進(jìn)口段水頭損失的修正量為： h=h, h；=0.434-0.294=0.140m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段h2 + h3=0.73>0.140所以h2 =0.041 2=0.082mh3 =0.688+ (0.139-0.041 ) =0.786m.同樣對(duì)出口段修正如下y+0.0591 = 1-21;12(?) +2T =10.68m T =11.68m S =2

29、m則得：=0.849 v =1.0 故亦需要修正出口段的水頭損失修正為h8=' x h8=0.397m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：h = hs - hs =0.467-0.397=0.070m將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則h7 =0.085+0.070=0.155 計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游從作用水頭值 H中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值:H1 =3.36mH2 = H1- h'=3.066mH3 = H2- h =2.984mH 4 = H 3 - h3 =2.198mH5 = H4- h4=1.784mH 6 = H 5

30、 - h5=1.441mH7 = H 6- h6=0.551mH8 = H7- h7=0.396mH 9 = H 8 - h8 =0 作出滲透壓力分布圖：根據(jù)以上算得滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段水頭損 失呈線形變化，則作出設(shè)計(jì)洪水位是滲透壓力分布圖設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲透壓力分布圖單位寬度底板所受滲透壓力：R=0.5 X (H6 + H7 ) X 14X 1=0.5 X( 1.441+0.551 ) X 14 X 1=136.91 kN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：P2=0.5 X ( H3 + H4) X 12X 1=0.5 X( 2.984+2.198 ) X 12 X 1=304.49 kN2校核洪水

31、位情況各流段阻力系數(shù)為編 號(hào)名 稱計(jì)算公式ST Lihihi'進(jìn) 出 口 段3S 21.5 f0.441T1.011.680.4780.5020.3411.510.980.5170.5430.461內(nèi) 部 垂 直 段2丨*彳S In cot 14T0.511.180.0450.0470.0944.511.180.4570.4804.010.680.3790.3981.010.680.0910.0960.178內(nèi) 部 水 平 段L 0.7 S,S2S=0.5S2 =4.5T =11.18L=120.7600.7990.913TS =4.0S2=1.0T =10.68L=14.00.983

32、1.033 H=198.90-195.00=3.90m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過(guò)各流段的單寬滲流 流量均應(yīng)相等.各流段的水頭損失的計(jì)算hi i ,則得 =0.502mh3 =0.799mh2=0.047mh4=0.480mh5 =0.398mh6=1.033h7 =0.096mh8=0.343m 進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)IL為1= 1-21;12 (J) +2)+0-059|T =11.18m T =11.68m S =1m則得：=0.68 v 一=1.0故需要修正進(jìn)水口段水頭損失的修正為：x hi=0.68 X 0.502=0.341m進(jìn)口段水頭損失的修正量為： h=h - h

33、1=0.502-0.341=0.161m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段h2 + h3=0.846>0.047所以h2 =0.047 2=0.094mh3 =0.799+ (0.161-0.047 ) =0.913m.同樣對(duì)出口段修正如下= 1,21； 12 (y) -|-2j y+0.059T =10.68m T =11.68m S =2m則得：=0.849 v =1.0故亦需要修正出口段的水頭損失修正為h8= l-< x h8=0.461m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：h = hs - hs =0.543-0.461=0.082m將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則h7 =0.096+0.082=0

34、.178 計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游從作用 水頭值 H中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值：H1 =3.9mH2 = H- h| =3.559mH3 = H2-=3.465mH4 = H3- h3 =2.552mH 5 = H 4 - h4 =2.072mH 6 = H 5 - h5=1.674mH7 = H 6- h6=0.641m出二比-h7 =0.461mH9 = H8- hs=0.000 根據(jù)以上計(jì)算作出校核洪水位是滲透壓力分布圖，如圖H = . IH= . -lrkHrH =JH = = .D73nH.='；計(jì)口 =H -

35、 P 1j . j I校核洪水位時(shí)滲透壓力分布圖 單位寬度底板所受滲透壓力：R =0.5 X ( H 6+ H7) X 14X 1=158.97 kN單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：R2=0.5 X ( H 3+ H4) X 12X 1=353.87 kN3.抗?jié)B穩(wěn)定驗(yàn)算閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降:(1)閘底板水平段的平均滲透坡降Jx為：設(shè)計(jì)情況h6 70.890Jx 口0.0636 JX 0.07 0.10Lx14校核情況IJx g 1003 0.072 Jx 0.07 0.10 Lx14(2)滲流出口處的平均逸出坡降為設(shè)計(jì)情況Jhi0 ' s0.3970.265 J

36、00.3 0.351.5校核情況J h8s0.4610.307 J。0.3 0.35，所以閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。1.5第三節(jié)排水設(shè)施及細(xì)部構(gòu)造為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反濾層一般是 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， 各層次的粒徑則按 滲流方向逐層增大。反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過(guò) 反濾層，各層次的粒不得發(fā)生移動(dòng)，相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過(guò)較粗 一層的空隙，反濾層不能被阻塞。應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水暢通。同時(shí) 還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而變差。

37、本次設(shè)計(jì)中的反濾層有碎石、中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。第四章閘室布置第一節(jié)閘底板、閘墩(1)閘底板采用整體式平底板。詳細(xì)敘述見(jiàn)第三章第一節(jié)。底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度L=14m底板厚度d=1.0m。（2）閘墩閘墩承受閘門傳來(lái)的水壓力，也是壩頂橋梁的支撐。閘墩順?biāo)较虻拈L(zhǎng)度取與底板相同，取 14.0m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中 墩厚均為1.5m。邊墩與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。閘墩上游部分的頂部 高程在泄洪時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或校核洪水位加相應(yīng)的安全超高；擋水時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或 校核洪水位加波浪計(jì)算高度加安全超高。水位高程安全加高波浪計(jì)算 高程閘

38、頂高程閘墩咼程擋水時(shí)設(shè)計(jì)洪水 位198.360.30.2198.863.86校核洪水 位198.900.20.2199.304.30泄水時(shí)設(shè)計(jì)洪水 位198.360.50.2199.064.06校核洪水 位198.900.40.2199.504.50由已知的多年平均最大風(fēng)速為12m/s，吹程為0.15公里，計(jì)算破浪高:根據(jù)官?gòu)d水庫(kù)公式：O.O166V04d'30.0166 l2"40.l530.2 m其安全超高查SL265-2001，表得，泄水時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為 0.5m。 校核洪水位時(shí)為0.4m;擋水時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為 0.3m。校核洪水位時(shí)為0.2m。 依據(jù)表格得，閘墩高

39、度為4.5m。閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可。由于校核洪水位時(shí)下游最高水位=198.65m,由此取閘墩下游部分的頂部高程為=199.2m,閘墩上設(shè)兩道門槽（檢修門槽和工作門槽），檢修門槽在上游，槽深為 0.2m,寬0.4m,工作槽槽深為0.40m,寬0.5m。兩者相距2.0m。具體位置見(jiàn)下 圖。下游不設(shè)檢修門，閘墩下游頭部均為流線形。第二節(jié)閘門和啟閉機(jī)閘門采用露頂式平面鋼閘門，則閘門頂高程為199.40m,閘門高4.4m,門寬 為 4.0m。查SL265-2001和水閘，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：G KzKckgH1.43B0.08初估閘門自重.G為門重，10KN B墩高度4

40、.5m, B為孔口寬度為3.2m,采用滾輪式支承Kz=1.0 , KC采用普通低合金鋼結(jié)構(gòu) Kc=0.8，由于H< 5.0m,取Kg =0.156，則得門自重G 1.0 0.8 0.156 4.51.43 3.20.0811.77kN,為滿足要求則取門G 12.0kN。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，初估計(jì)啟門力Fq 0.1 0.2 P 1.2G ，閉門力Fw0.1 0.2 P 0.96G。則P為作用在門上的總水壓力（見(jiàn)圖），NI.、n1J *'J. j n不計(jì)浪壓力的影響，作用在每米寬門上游面的水壓力:Pt =1/2 X 9.81 X 3.9 X 3.9=74.60 kN作用在每米寬門上游面的水

41、壓力：P下 =1/2 X 3.65 X 3.65 X 9.81=65.35 kN則門上總的水壓力為：當(dāng)處于開啟狀態(tài)時(shí)：P = P± X 3.2=238.72 kNFq =0.2 X 74.6+1.2 X 12.0=62.41 kN當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)：P = ( Ph - P下)X 3.2= (74.6-65.35 )X 3.2=29.6 kNFw =0.2 X 29.6-0.9 X 15.0=-7.58 kNFw <0,表示閘門能靠自重關(guān)閉，則不需加壓重塊幫助關(guān)閉，根據(jù)計(jì)算所需的啟門力FQ=62.14kN，初選單吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī) QPQ-80機(jī)架外輪廓J=1473mm（查閘門與啟

42、閉設(shè)備P240-242）。第三節(jié) 工作橋、公路橋、檢修便橋（一）工作橋工作橋的寬度不僅要滿足啟閉機(jī)布置的要求，且兩側(cè)應(yīng)留有足夠的操作度， 其寬度B=啟閉機(jī)寬度+2X欄桿柱寬+2X操作寬度+2X欄桿外富裕寬度=1.473+2X 1.0+2 X 0.2+2 X 0.1=4.073m，故取工作橋凈寬 4.0m。工作橋?yàn)榘辶菏浇Y(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配，兩根主梁高0.8m,寬0.4m，中間活動(dòng)鋪板厚0.1m。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。為了保證啟閉機(jī)的機(jī)腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為1.2m。在啟閉機(jī)機(jī)腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁，其寬0.3m，高為0.5m，工作橋設(shè)在實(shí)體排架上，排 架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為 0.7m,排架順?biāo)?/p>

43、流方向的長(zhǎng)度為2.2m，寬0.6m。 則排架高=門高+富裕高度+上游頂高程=4.4+0.6+199.4=204.4m。（二）公路橋在下游閘墩部分?jǐn)R置公路橋，橋面高程為=200.30m,梁的截面尺寸0.4 X0.7m，橋面凈寬為4.0m，總寬4.4m。（三）檢修便橋?yàn)榱吮阌趯?duì)閘門進(jìn)行檢修、觀測(cè)、在檢修門槽處設(shè)置有檢修便橋。橋?qū)?.5m。 橋身結(jié)構(gòu)僅為兩根嵌置于閘墩內(nèi)的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，梁高0.4m,寬0.2cm。梁中間鋪設(shè)厚0.1m的鋼筋混凝土板。由于檢修閘門使用頻率低，故不需設(shè)固定啟 閉機(jī)，檢修時(shí)可米用臨時(shí)啟閉設(shè)備。第四節(jié) 閘室的分縫和止水設(shè)備水閘沿軸線每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫， 兼作溫度縫

44、，以免閘室因不均勻 沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫。縫距一般為 15-30m縫寬為2-3cm。整體式底板閘室 沉陷縫。一般設(shè)在閘墩一孔、兩孔或三孔一聯(lián)為獨(dú)立單元。其優(yōu)點(diǎn)是保證在不均 勻沉降時(shí)閘孔不變形，閘門仍正常工作。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，前者設(shè) 在閘墩中間，邊墩與翼墻以及上游翼墻本身。后者設(shè)在鋪蓋，消力池與底板和混 凝土鋪蓋，以及消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。本次設(shè)計(jì)縫寬為20mm橫縫設(shè)在閘墩之間，閘墩與底板連在一起。止水設(shè)備： 鉛直止水設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間采用水平止水設(shè)備。第五章閘室穩(wěn)定計(jì)算第一節(jié)荷載及其組合（一）荷載情況水閘承受的荷載主要由：自重、水重、水

45、平水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力、地震 等。荷載組合分基本組合和特殊組合?；窘M合按完建無(wú)水期和設(shè)計(jì)洪水位情況, 特殊組合按校核洪水位情況何載組合計(jì)算情況自重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力地震何載基本組合完建無(wú)水 期V設(shè)計(jì)洪水 位情況VVVV特殊組合校核洪水 位情況VVVV（二）荷載計(jì)算1.完建期的荷載荷載計(jì)算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自重，取中間閘室為單元進(jìn)行計(jì)算"inZZLXZF1TI111 n 1：1廠卜I此nL F4巴卩亠 匸 斗完建期的荷載主要包括閘底板重力G，閘墩重力G2，閘門重力G3、工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力G4、公路橋重力G5和檢修便橋重力G6、取鋼筋混凝土的容重為 25kN /m3。底板重力

46、為 G1：Gi=14X 1 X 9.4 X25+0.5 X( 2+1)X 1X 9.4 X25X 2=3995kN閘墩重力 G2 ：則每個(gè)中墩重：G2' =1.55X 1.5X 4.5X 25+0.4X 1.1 X 4.5 X 25+0.7X0.5 X4.2 X 25+5.95X 1.5X 4.2X25+2X1.03X4.5 X 25+2X 1.03X 4.2 X25+2X1.5X4.5X 25=2070.49kN每個(gè)閘室單元有兩個(gè)中墩，則 : G2 =2G2'=2X 2070.49=4141kN 閘門重 G3' = 1 2 kN ，則兩個(gè)閘門重 G3=24.0 kN工

47、作橋重力 G4 :G4' =(4.9 X 0.6 X 0.7+5.2 X 0.6X 0.7+0.6 X 0.7X 1)X 2X 25+0.4X 0.8X 9.4X 2X 25+0.1 X4X 9.4 X25+9.4 X 2X 0.5X (0.1+0.02 )X 1X25+0.7X0.1 X 9.4X2X25=516.4 kN考慮到欄桿機(jī)橫梁重等取 G4' =520kN查閘門與啟閉設(shè)備QPQ-8C啟閉機(jī)機(jī)身重15.0 kN，考慮到混凝土及電機(jī)重，每臺(tái)啟閉機(jī)重20kN , 啟閉機(jī)重力 G4''=2X 20=40.0kN公路橋重力 G5:X 2X 25=639.2 k

48、N考慮到欄桿重,取公路橋重為：G5=650kN檢修便橋重力G6:G6=0.2 X 0.5 X 9.4 X 25X 2+1.1 X 0.1 X 9.4 X 25=72.85kN考慮到欄桿及橫梁重力等去檢修橋重：G6 =85kN。完建情況下作用荷載和力矩計(jì)算表(對(duì)底板上游端B點(diǎn)求力矩)部位重力(KN)力臂(m)力矩(kN m)/底板39957.027965閘門123.1337056125.566閘墩41417.028987工作橋5205.52860啟閉機(jī)203.1362.6205.5110公路橋6509.86370檢修便橋853.13266.05合計(jì)9455667242.設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載在設(shè)計(jì)

49、洪水情況下，閘室的荷載除了閘室本身的重力外，還有閘室內(nèi)水的重力、浪壓力、水壓力、揚(yáng)壓力等。閘室內(nèi)水重W1：W1=3.36 X 6.4 X 5.75 X 9.81=1212.99 kN水平水壓力：首先計(jì)算波浪要素。由設(shè)計(jì)資料可知：多年平均最大風(fēng)速為12m/s，吹程為0.15公里，計(jì)算破浪高:h10.0166V4Dl30.0166 12540.151'0.2 mL 10.4礦8 10.4 0.2082.9mhzh12coth23.14 0.2 丄，2 3.14 3.36coth2.92.90.04 m則波浪破碎的臨界水深為：H=3.36> L/2=2.9/2=1.45 故為深水波：則相關(guān)荷載計(jì)算值如下：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)荷載圖R =0.5 X 1.45 X 9.81 X (0.2+0.04+1.45) X 9.4+0.5 X (1.45+3.36+0.3)X 9.81 X 2.21 X 9.4=647.16kN ()F2=0.5X( 2.496+3.804)X 9.81X 9.4X 1.7=504.3kN ()2F4=0.5 X( 0.7+2+0.552 ) X 9.81 X 9.4 X 1.3=199.1 kN浮托