河海大學-涵江水閘畢業(yè)設計報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 基本資料第一節(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176km，鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分，該流域氣候溫和、水量充沛、水面平緩、含沙量小、對充分開發(fā)這一地區(qū)的水路運輸具有天然的優(yōu)越條件.流域內(nèi)有耕地700多萬畝，土地肥沃，礦產(chǎn)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340 km通航千噸級駁船的航道和另一條長50 km通航300噸級駁船的航道，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個江河直達的內(nèi)河水路運輸網(wǎng).同時也為沿江縣市擴大自

2、流灌溉創(chuàng)造條件，對促進沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，該工程是以航運為主體，兼有泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和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一 工程等級 本樞紐定為三等工程；主要建筑物按3級建筑物設計；次要建筑物按4級建筑物設計.二 洪水標準設計洪水按50年一遇標準；校核洪水按300年一遇標準；最大通航洪水按5年一遇標準。第三節(jié) 基本資料一樞紐地形、地質(zhì)及當?shù)氐牟牧?. 閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順流向長700m，垂直向長2000m，山頂主峰標高110n，靠岸邊山頂標高65m；山體周圍是河漫灘沖積平原，灘面標高(18.520.0)m

3、；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，河床底標高(13.014.0)m，右岸灘地標高18.5m。2. 閘址地質(zhì)(見閘軸線地質(zhì)剖面團) 閘址河床土質(zhì)，主要由礫卵石層組成，表層多為中細砂層，層厚(25)m，左厚右薄并逐步消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量3050，粒徑213cm，層厚(1020)m，屬于強透水層滲透系數(shù)k=1.84×1015×102(cm/s)允許坡降J=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標高從左標高10米向右增深至標高15米以下，其岸性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質(zhì)岸。 河床土質(zhì)有關

4、資料如下： 中砂：Dr0.6，E0310kg/cm2，N63.520砂礫石：Dr=0.66，E0=360kg/cm23當?shù)亟ㄖ牧?塊石料：在閘址左岸的山頭上，有符合質(zhì)理要求的塊石料場，其儲量50萬方，平均運距1.0km。 砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地，在上、下游(35)km的沙灘臺地上，均有大量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細骨料之用，且水運方便。土料：閘址上游約2km有劉家、八坪土料場、儲量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量要求。還有可作為土凡防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。二工程基本資料 (一)地形：1：5000地形圖一張 (二)地質(zhì)：閘軸線地質(zhì)剖面圖一張。 (三)氣象洪水期多年平均最大風速：

5、20.7m/s風向：按垂直壩軸線考慮吹程：3km (四)水文 1設計洪水 各設計頻率涉水流量及相應壩下水位表設計頻率()0.33220洪水流且Q(m3/s)1235095405730壩下水位H下(m)23.823.4022.25 2水位流量關系曲線水位(m)1415161718192021222324流量(m3s)50300650120018002480326041405340770013800(五)地震 本地區(qū)地震基本烈度為6度。(六)回填土回填土力學性質(zhì)干容重干(Tm3)濕容重(Tm3)飽和容重(Tm3)內(nèi)摩擦角粘聚力ckgcm2含水量砂性土1.551.852.0527O粘性土1.501.

6、9218O.228三、建筑物的設計參數(shù) (一)船閘(五級航道標準) 1水位：最高通航水位22.32m，最低通航水位19.0m；正常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。 2船型、船隊：船型300噸駁船，單駁尺度35× 9.2×1.3m(長×寬×吃水深)；船隊300馬力+2× 300噸。船隊尺度91×9.2×1.3m(長×寬×吃水深)。 3船閘、引航道尺寸及高程：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。上

7、閘首平面尺寸長×寬18×24m；墩頂高程 25.0m(注：該高程控制公路橋面高程)，門檻高程16.5m，基底高程 8.5m。下閘首平面尺寸長×寬17×24m；墩頂高程24.5m、門底高程10.5m、基底高程70米。上、下游導墻段長度50m。上、下游引航道直線段長度應滿足L5倍設計船隊長度，引航道底寬35m；邊坡1：2.5；引航道底高程；上游15.0m，下游11.0m；引航道轉(zhuǎn)彎半徑R5倍設計船隊長度；進出口軸線與主河流基本流向的交角20° 4閘上公路橋設在上閘首的上游端。 (二)電站 1機型 水輪機型號：GE(F302)WP380機型； 發(fā)電機

8、型號：SFG200703960； 總裝機：3×2200KW。2水頭 設計水頭3.5m；最高水頭7.0m，最小水頭2.0m；最大引用流量225m3/s。 3主廠房平面尺寸及高程主廠房底板長度48m；總寬36.2m；機組進水室寬2.8m；中墩厚3.4m；進口高程 7.5m，出口高程 7.8m；基底最低高程 2.0m；基底平均開挖高程 5.0m；進水口前混凝土鋪蓋長10m，并在1：5反坡向上游與原河床高程銜接，并在上游端應設攔沙檻。尾水出口后設混凝土護坦、護坦水平段15m并用1：5的倒倒坡段與尾水渠相連。 上部廠房寬15米(順流向)，長36.2m，廠房地面高程24.5m，水輪機安裝同程 1

9、0.5m廠房屋頂高程 37.0m，廠房邊墻距底板上游端15.0m。 4站上的公路橋設在三房的上游端。 (三)泄水閘 1水位： 正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.50m； 設計洪水Q2=9540m3s，相應閘下水位H下23.40m 校核洪水Q0.33%=12350m3s，相應閘下水位H下23.80m 2計算水位組合 閘孔凈寬計算水位 設計流量Q2=9540m3s，相應H下23.40m 設計水位差H：甲組H0.25m(H上23.65m) 校核流量Q0.33%=12350m3s，相應閘下水位H下23.80m 計算閘上壅高水位H上(供墩頂高程用) 消能計算水位 閘上水位H上=19.50m 閘下水位H

10、下=甲組H下14.50m 下泄流量：以閘開啟啟度e_m、_m、以及全開時的泄量。 閘室穩(wěn)定計算水位(關門) 閘上設計水位 H上19.5米，甲：H下=14.50m 閘上校核水位 H上20.0m(與門頂齊平) 甲：H下=14.5m 3其它參數(shù) 單孔凈寬：(812)m 門型結構：平面鋼閘門 閘門類型： 升臥門 底板與中砂的摩擦系數(shù)f0.4 閘孔的允許單寬流量q=30m3sm (四)公路橋 公路功重按汽20設計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道2×2.0m，總寬9m，采用T型結構。梁高1.0m，梁腹寬0.2米，梁翼寬1.6m，用5根組粱組成，兩側(cè)人行道為懸臂式。每米延長重量按

11、8m計。第二章 樞紐布置第一節(jié) 樞紐總體布置樞紐布置的任務就是合理的安排樞紐各個建筑物的位置，要考慮各種建筑物的各自特點，合理的安排他們的具體布置方式，樞紐包含建筑物主體工程：泄水閘，船閘，土壩，水電站。 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,以節(jié)省工程量，降低造價。水電站廠房布置要求地質(zhì)條件好，開挖深度不大，故由壩主線地質(zhì)剖面圖可知,水電站應布置在左岸，因閘質(zhì)左岸砂礫石埋深較淺，下層為堅硬石灰?guī)r，開挖深度較小。3號樁到9號樁處河段位于河槽中部,適宜修建水閘.9號樁到10號樁之間為一灘地，地勢平坦，適宜布置船閘，故船閘布置在右岸。此外，船閘不能緊靠泄水閘,因為當泄洪時，下游水位

12、比較高，如船閘和泄水閘緊靠在一起船閘水位被迫抬高，不利于通航，故在船閘核泄水閘之間布置隔流體，以使水面線平緩變化。隔流體采用土壩形式，土壩按四級建筑物設計。主體工程布置方面，1號樁至3號樁之間布置水電站，3號樁至8號樁布置水閘，9號樁到10號樁間布置船閘，在船閘和泄水閘之間布置土壩。具體樞紐布置示意圖見附圖。各建筑物平面布置示意圖見附圖第三章 水閘水力計算設計基本資料：1 水位正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.5m 設計洪水Q2%=9540 m3/s，相應閘下水位H下=23.40m 校核洪水Q0.33%=12350 m3/s，相應閘下水位H下=23.80m2 計算組合閘孔凈寬計算水位 設計流

13、量Q2=9540m3s，相應H下23.40m 設計水位差H：甲組H0.25m(H上23.65m) 校核流量Q0.33%=12350m3s，相應閘下水位H下23.80m 計算閘上壅高水位H上(供墩頂高程用) 消能計算水位 閘上水位H上=19.50m 閘下水位H下=甲組H下14.50m 下泄流量：以閘開啟啟度e_m、_m、以及全開時的泄量。 閘室穩(wěn)定計算水位(關門) 閘上設計水位 H上19.5米，甲：H下=14.50m 閘上校核水位 H上20.0m(與門頂齊平) 甲：H下=14.5m第一節(jié) 閘孔及堰型設計一堰型選擇寬頂堰在溢流方面的優(yōu)點是流量系數(shù)變化小，不易受下游水位抬高的影響而呈現(xiàn)淹沒出流的狀態(tài)

14、，且寬頂堰的過流能力較強，適合在平原地區(qū)使用，所以本次設計采用寬頂堰的形式。 閘門的控制形式有帶胸墻和不帶胸墻之分，帶胸墻適合于上下游水位變化很大時，考慮此次設計的水頭差不是很大，故采用不設胸墻的閘門控制。二堰頂高程設計選擇堰頂高程是閘孔設計的關鍵，直接影響水閘的運用和造價，在選擇堰頂高程時，應盡可能使底板建在較堅實的土層上，以避免復雜的地基處理工作。同時選擇堰頂高程還要考慮使過閘單寬流量在合理的范圍內(nèi)。堰頂高程的高低直接影響水閘的造價，取的過高和過低都會產(chǎn)生悲劇合理的情況，考慮河床的高程在13m到14m之間，綜合各種考慮，初擬閘底板的高程為13m。三.閘孔凈寬試算在設計流量Q=9540 m3

15、/s，相應閘上水位H上=23.65，閘下水位H下=23.40m時，水位大部在主河槽以上，故取閘址處河寬700m，即:b=700mH=23.65-13.0=10.65mv=1.28m/s計入行進流速水頭的堰上水深則Ho=H+=10.65+=10.734m,其中，hs由堰頂算起的下游水深則hs= H下-堰=23.4-13.0=10.4m=0.9689>0.8,故為淹沒出流根據(jù)規(guī)范表A.0.1-2 寬頂堰值，得=0.5566。因為采用平底板寬頂堰，無閘坎,查流量系數(shù)m值表可得：m=0.385。側(cè)收縮系數(shù)與閘孔總凈寬有關，現(xiàn)未知，設=1.0，以此計算的近似值如下：粗估計 n=29孔，單孔凈寬 以

16、上為的第一次近似值，據(jù)此計算的第二次近似值，計算=0.9689。閘墩和邊墩形狀（擬定閘墩頭部為半圓形，邊墩頭部為圓弧形），查表（見水力學341頁表9.1得：閘墩系數(shù)，邊墩系數(shù)，按下式計算側(cè)收縮系數(shù)：的第二次近似值： 取的第二次近似值為：n=35; 將的第二次近似值代入式： 閘孔總凈寬：根據(jù)計算，選取水閘孔數(shù)為：n=35;單孔凈寬：則總凈寬：三、泄流能力校核計算1、設計流量下：2、校核流量下： 根據(jù)水閘設計規(guī)范5.0.5，一般情況下，平原區(qū)水閘的過閘水位差可采用0.1m0.3m之間，由于在此水閘校核流量校核計算過程中，三百年一遇洪水，擬定上下游水頭差為0.4m。即上游水位為：23.8+0.4=2

17、4.2m，過堰水深H=24.20-13.00=11.20m,則上游過水斷面面積：。行進流速：取 則堰上總水頭：下游水位過堰高度：=23.80-13.00=10.80m, 故為淹沒出流。根據(jù)規(guī)范表A.0.1-2 寬頂堰值經(jīng)插值得：=0.645計算側(cè)收縮系數(shù)：則此時可過閘流量： =12405>=12350，故滿足要求綜上所述，最后確定：孔數(shù)為：n=35;單孔凈寬：，總凈寬：。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

18、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，它是通過修建消力池來控制水躍發(fā)生的位置，消耗大量多余的能量。閘上水位H上=19.50米，閘下水位H下=14.50米,則H=19.5-14.5=5.0m，為計算閘門進口行進流速水頭,取閘門前（510）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進流速，取8H處的流速v，兩側(cè)開角為100進行計算。（如圖31）B1=35×10+1.5×34+2×1=403mB2= B1+2·8Htan10=403+2×8×6.5×tan10422m一、消力池的計算1、消

19、力池深的計算1）當閘孔開度e=0.6m時= 所以為孔流，=0.6146按照孔流計算流量，根據(jù)水力學P354得：流量Q=1457.5 m3/s。在2-2斷面閘前行近流速：閘前總水頭查水閘設計規(guī)范表 經(jīng)插值得： 初擬： 計算出閘流量： 公式中：孔流淹沒系數(shù)，取1.00.5634閘孔凈寬，350me孔口開度,0.6m則=1459.1 m3/s取流量Q為1459.1 m3/s=404-2×1=402單寬流量q=3.63 m2/s下面進行消力池深的計算：式： （21） （22） （23） （24）公式中 d消力池深度（m）水躍淹沒系數(shù)，可采用1.051.10，取1.05躍后水深（m）收縮水深（

20、m）水流動能效正系數(shù)，可用1.01.05，取1.0q過閘單寬流量（m3/s）消力池首端寬度（m）消力池末端寬度（m）由消力池底板頂面算起的總勢能（m）出池落差（m）出池河床水深（m）如圖（32）所示：下游河床的高度為13.0m，=14.5-13.0=1.5初設池深為d=1.0mm 得試算設=0.3 得0.2274 =0.32 得-0.065=0.35 得0.0386 =0.31 得-0.02=0.3053 得0.00009 取=0.3053 因為消力池的長度，擴散角在7o12o之間,取10o，所以1m=m=1.05×2.8176-1.5-0.214=1.244m，驗算見表（37）表（

21、37）消力池深度試算dTohchc”Zdd=1.007.514 0.30532.81760.2141.244d=1.2447.7580.3 2.8460.21561.273d=1.2737.7870.32.8460.21561.273最后?。篸=1.273m根據(jù)規(guī)范表A03-2值得<0得=1.0 所以滿足要求 2）當閘孔開度e=1.2m時=0.185<0.65通過查水閘設計規(guī)范表 得:=0.549則 m3/s則閘前行近流速：m/sm則 m3/s，滿足要求取=2933.1 m3/s m2/s當e=0.6m時，=1459.1m3/s，查圖H下=17.35m此時出池河床水深：=17.35

22、-13.0=4.35m=+d=6.558+1.273=7.831m得=0.611 1.69>1.1所以淹沒系數(shù)過大，不滿足條件，閘門需提前開啟.假設下游水深為16.0m，=16.0-13.0=3m，=16.0-13.0=3m=7.831m，=0.611m，=3.91m ，m<1.05,假設下游水深為15.7m，=15.7-13.0=2.7m，=15.7-13.0=2.7m=7.831m，=0.611m，=3.91m ，<1.1,滿足根據(jù)規(guī)范表A03-2值得=-0.47<0得=1.0 所以滿足要求 3) 當閘孔全開時當e=1.2m時，流量Q=2933.1 m3/s, 查圖

23、H下=19.40m=19.4-13.0=6.4m =19.413.0=6.4m根據(jù)規(guī)范表A01-2寬頂堰值得=0.415 閘孔凈寬，350m=3469 m3/sQvhs/Q34691.266.5810.9730.5264478.84478.81.6336.6350.95660.5804999.54999.51.826.670.95660.6275471.95471.91.9956.70.95480.6365562.9由于行近流速改變，需要進行流量試算流量試算=1.6%<5.0%取=5562.9m3/s m2/s當閘門全開時，閘門不可能直接開啟，不是一個瞬便過程，必須經(jīng)過一段時間，而閘門從

24、e=0.6m時到e=1.2m時可以認為是一個瞬便過程。這樣，當閘門從1.2m到全開取中間的一個中間值的單寬流量進行計算。 m2/sm得=0.895； ； 1.6>1.1所以淹沒系數(shù)過大，不滿足條件，閘門需提前開啟假設下游水深為16.5m，=16.5-13.0=3.5m =7.973m，=0.895m，=4.6m ，1.08>1.05所以滿足條件.綜上所述，對閘門進行開啟限制，故編制閘門開啟制度如下：(1)閘門開啟度為0.6米時，當閘門繼續(xù)開啟時到1.2米，下游水位為17.35米，為了滿足消力池的抗沖要求，使泄流在消力池內(nèi)發(fā)生臨界水躍，此時所需下游的水深為15.7米時就滿足發(fā)生臨界水

25、躍的要求，淹沒系數(shù)在1.051.1之間的規(guī)范要求，所以閘門需提前開啟。(2)閘門開啟度為1.2米時，下游水位為19.4米，當閘門繼續(xù)開啟到全開時，同樣為了滿足消力池的抗沖要求，使泄流在消力池內(nèi)發(fā)生臨界水躍，此時所需下游的水深為16.5米時就滿足發(fā)生臨界水躍的要求，淹沒系數(shù)在1.051.1之間的規(guī)范要求，所以閘門需提前開啟。2、消力池長度的確定根據(jù)規(guī)范公式: （25） （26） =（45）Z公式中：消力池長度(m) 消力池水平段傾斜投影長度(m)水躍長度效正系數(shù)，可采用0.70.8。取0.8 水躍長度(m)Z消力池底板頂面至閘底板頂面的垂直距離則： =5Z=5×1.356.4m驗算見下

26、表（39）eLsLjLsj0.66.417.5720.4561.26.422.7624.608全開6.425.5626.850實際取消力池的池長為27.0米。3、消力池底板厚度的確定防沖要求下，根據(jù)公式： （39）公式中：t消力池底板始端厚度閘孔泄水時上下游水位差閘底板計算系數(shù)，可采用0.150.20，取0.2驗算見表（310）表（310）消力池底板厚度試算ek1QHt0.60.23.635.00.571.27.2783.80.75全開13.83.00.98取消力池的底板厚度為1.0米。二、海漫長度的計算根據(jù)規(guī)范: （27）公式中：海漫長度（m）消力池末端單寬流量沒m2/s海漫長度計算系數(shù)，本

27、地區(qū)為砂石地基，取11.驗算見表（311）表（311）海漫長度試算eKsqsHLp0.6113.635.031.351.27.2783.840.61全開13.83.053.78所以實際取海漫長度為56m。海漫前端16米為水平段，后40米為傾斜段，坡比為1:40. 三、防沖槽的設計當河床受到?jīng)_刷后，槽內(nèi)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(nèi)的塊石數(shù)量必須滿足河床沖成坑后對沖坑上游起保護作用。查水閘設計規(guī)范海漫末端的河床沖刷深度公式（B.3.1） 海漫末端河床沖刷深度（m） 海漫末端單寬流量（） 河床

28、土質(zhì)允許不沖流速（m/s） 海漫末端河床水深（m）查水工建筑物P251，防沖槽深為1米-2米，取為2米。由于太大，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。第四章 防滲排水設計閘上水位H上=19.50米，閘下水位H下=14.50米,H =19.5-14.5=5.0m一、 鋪蓋設計 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=(35)H=(1525)m，實際取為20.0m。二、水閘底板尺寸的確定1.板樁。本處為砂地基，為固定基土和防止地基受震動產(chǎn)生液化

29、，設板樁。上游板樁的入土深度為（0.61.0）H，35m，取5.0m。上游板樁設計為3米。2.齒墻。設齒墻深為0.5m3.閘底板長度。初擬為L=(23.5) =(23.5) 5.0=(1017.5)m,實際取為18.0m4.底板厚度。對于大中型水閘，可取為 1/61/8的閘孔凈寬，即10 （1/61/8）=(1.251.67),實際取為1.5m.二、水閘有效地基深度的確定地下輪廓線的水平投影長度為=20+18=38m，地下輪廓線的垂直投影長度為=5+2=7m。=5.43>5根據(jù)規(guī)范要求：，本地區(qū)修建水閘位置的地基深度的平均值為樁號B7點位置31.69m所以取其中的小值為計算深度，即計算深

30、度19m進行計算。三 滲流計算1） 計算時地基深取為，將實際的地下輪廓線進行如下簡化：三滲流計算 1） 計算時地基深取為19m，將實際的地下輪廓線進行如下簡化：此部分計算的所有公式均查于水閘設計規(guī)范附錄C（1）進口段I, （2）水平段II （3）內(nèi)部垂直段（4）水平段 （5）內(nèi)部垂直段（6）內(nèi)部垂直段（7）水平段（8）內(nèi)部垂直段（9）水平段分段編號i0.4620.0320.030.5710.4130.3430.8010.0320.0980.50hi(m)0.7040.0470.0460.8700.6290.5231.2210.0490.1490.762（10）有板樁的出口段 2）進出口段水頭損

31、失值的修正當進出口段的板樁埋深及板樁的長度較小時，需要進行修正，才能得到與實際急變曲線接近的水力坡降線。進口段的修正 出口段的修正 進口段的水頭損失失值為，出口段的水頭損失值為各角點的滲透水頭修正值見上表（52）各角隅點滲透水頭修正值H21H22H23H24H25H26H27H28H29H30H315.04.6254.5314.4393.3332.7042.1810.9350.8370.53905、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假定，即可計算實際圖（A）地下輪廓各角隅點的滲透水頭如下表（53）：表（53） 實際地下輪廓各角隅點的滲透水頭12345678910115.0

32、4.6254.5314.4233.4323.3783.3393.2373.1322.6082.1121213141516172.0742.0210.9350.8370.5390三、計算閘底板的滲透坡降 水平段的滲透坡降 45段 1314段 根據(jù)規(guī)范表6.0.4中砂地基的水平段允許坡降為0.100.13，故能滿足要求。出口段的滲透坡降 根據(jù)規(guī)范表6.0.4中砂地基的出口段允許坡降為0.350.40，故能滿足要求。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（砂，礫石，碎石）組成，每層30cm。四、反濾層的構造布置反濾層布置圖（310）反濾層用砂、礫石、碎石等按反濾原則從

33、下到上逐層鋪設，頂部用混凝土蓋板鋪蓋，冒水孔設在消力池水平段，下端有阻砂設施，防止冒水孔堵塞。冒水孔的作用是設在急流區(qū)、脈動壓力較大的地區(qū)，防止掀翻水平排水體上的蓋板，在海漫下部也設反濾層。（如圖310）第四章 閘室布置第一節(jié) 閘室的結構的組成1、底板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(cè)設伸縮縫，如圖（41）。 閘室剖面圖（41）它是閘室的基礎部分，能把上部結構的重力及荷載傳給地基，并有防沖和防滲的作用、支撐作用。底板的厚度必須滿足結構和強度的要求，可取為1/51/7的閘孔凈寬，一般為1.22.0m，最薄也不宜小于0.7m，本工程取1.5m，

34、以增加閘室的穩(wěn)定性和延長防滲長度。底板混凝土應滿足強度、防滲和抗沖等要求，其強度等級采用C25整體式平底板抗震性能好，2、閘墩閘墩的主要作用是分隔閘門，同時也支撐閘門、工作橋、交通橋等上部結構。閘墩的長度應滿足結構布置要求，該值一般等于底板的長度，為18.0m閘墩分為中墩、邊墩及縫墩。中墩上游部分（以閘門為界）的頂部高程一般要高出設計（校核）水位，以使閘上交通橋既不防礙過水，也不受波浪影響。邊墩是閘室與兩岸擋水墻相連接的部分，邊墩頂部高程在泄洪時應高出設計或校核洪水位加上安全超高值；關門時應高出設計或校核洪水位加上波浪計算高度及安全超高值。該兩項安全保證應該同時得到滿足，以便使上游來水不漫過邊

35、墩頂部，確保閘室安全。一、墩頂高程確定超高值等于波浪中心線超過靜水位的高度、波浪高度及安全超高的總和。 （41） 公式中：超高波浪中心線超過靜水位的高度相應于波列累積頻率（p=5%）的波高安全超高。（1）在泄洪時應高出設計水位為23.65m，校核洪水位24.2m。墩=設+0.7=23.65+0.7=24.35m墩=校+0.3=24.2+0.5=24.5m（2）在關門時利用公式（42） （43） （44）公式中：平均波高（m）計算風速（m/s）,在設計時風速為計算風速的1.5倍風區(qū)長度（m），為3000m風區(qū)內(nèi)平均水深（m）平均波周期（s）設計洪水時，H上=19.5m，堰=13.0m，=19.5

36、-13.0=6.5m m/s=0.011 s由表E.0.12由表E.0.13 ，墩=設+d=19.5+0.2+0.91+0.4=21m校核時 由表E.0.12由表E.0.13 ，墩=設+d=20.0+0.2+0.92+0.3=21.42m所以，綜合以上幾種工況條件，選取閘墩頂高程為墩=24.5m3、閘門閘孔凈寬為10.0m，閘門的高度為7.0m。啟閉方式：根據(jù)工程特點，結構尺寸，與及運用條件，采用升臥式平板鋼閘門。定型：選擇露天式鋼質(zhì)平面閘門。構造：根據(jù)閘門與啟閉機選擇滾動行走支承，定輪式。主輪直徑選擇800mm，輪緣寬度為140mm。懸臂軸，軸直徑為180mm。側(cè)輪安放在門體側(cè)向四角，當閘門

37、在啟閉過程中偏斜是，可沿著閘墩或門槽邊側(cè)滾動以導向，直徑為200mm，輪緣60mm。4、閘門止水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分為頂止水、側(cè)止水、底止水和中間止水等。止水是用其上游的水壓力作用來保證。本工程側(cè)止水采用P型止水，底止水采用條形橡皮。 5、閘墩的平面設計閘墩的外部形狀主要考慮水流平順的基本要求，以減小側(cè)收縮的影響，提高閘孔過水能力，閘墩的頭部及尾部多采用圓頭形和尖圓形，閘墩的上游端部一般做成半圓形，以減小水流進口損失，下游端部宜做成流線型，以利于水流擴散。閘墩的厚度必須滿足穩(wěn)定和強度的要求，

38、混凝土閘墩厚一般為0.91.4m，中墩取1.5m；閘墩在門槽處的厚度一般不宜小于0.4m，取1m，此多孔閘門為平面閘門，門槽深一般為0.20.3m，取0.25m，門槽寬約0.51.0m，取0.6m；檢修門槽深度取為0.25m，寬度約為0.150.3m，取0.3m；檢修門槽與主門槽的間距為1.52.0m，為方便檢修，取2m。6、升臥平面鋼閘門（1）升臥式平面鋼閘門 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)直立擋水，啟門3首先直立上升，然后邊上升邊轉(zhuǎn)動，全開時閘門平臥在閘墩頂部。這種閘門最大的特點是工作橋高度小，從而可以降低造價，提高抗震能力。起吊設備為卷揚式啟閉機，吊點一般設置在上游一

39、側(cè)。平面閘門的制造、安裝和管理、維護，一般比較簡單，但平面閘門的啟閉力，受門重、水壓力的影響較大，同時，平面閘門也需要較高的啟閉臺和較厚的閘墩等。本工程為鋼閘門，它有材料的強度高、性能和質(zhì)量有保證，結構受荷明確，施工和養(yǎng)護較容易掌握的優(yōu)點，同時，鋼閘門在孔口尺寸和水頭較大的情況以及運行條件較差有遭受震動、空蝕等危害時，也有更為適應的優(yōu)點。采用鋼閘門，由于門體活動部位較輕，其啟閉費用也較為節(jié)省。（2）閘門設計平面鋼閘門的門體主要由面板、梁格及支撐等部分組成。面板承受水壓力，并將其傳給梁格，在由梁格通過支撐行走部分傳給閘墩或閘墻的門槽等處。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，并

40、與之焊為整體。梁格由橫梁、縱梁和支撐等部分組成。為了獲得合理的面板厚度，以及照顧門體的剛度，梁格布置為多橫梁式閘門，（如圖46）。圖中1主橫梁 2頂橫梁3底橫梁4邊縱梁 5中縱梁梁格的連接方式采用齊平連接，又叫等高連接，梁格的全部與面板連成整體，面板成為四邊支承板，門體的剛度最高，因采用主次梁布置，不涉及到小橫梁斷開的情況。如圖（47）， 圖中1主橫梁 2縱梁 3面板閘門底緣按布置要求設計，如圖（48）。 圖（46） 圖（47） 圖（48）7、橋梁設計1）工作橋為了安置閘門的啟閉設備和工作人員操作的需要，通常設置工作橋，并在閘墩上修建支撐或排架等，用來支撐工作橋。 (1)底梁高程 底梁高程=墩

41、頂+起吊富裕高度 =24.5+3.5=28.0m(2)工作橋?qū)挾裙ぷ鳂虺龖獫M足啟閉設備所需的寬度外，還應在橋的兩側(cè)各留0.61.2m以上的富裕寬度，以供工作人員操作及設置欄桿用，橋面總寬約35m.實際取為4.0m 2）交通橋（公路橋）供汽車、拖拉機運行等通行使用，交通橋的位置根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸交通條件確定。本工程不置在閘室的靠高水位一側(cè)，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(cè)人行道21.0m，總寬9.0m，采用T型結構，梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每米延長重量按8t/m計

42、。3)檢修便橋由于交通橋緊挨著檢修閘門，為了節(jié)約投資，可以不設檢修便橋8、分縫和止水閘室在垂直水流方向，每隔一段距離需要用縫分開，以免閘室因為地基不均勻沉降及溫度變化而產(chǎn)生裂縫，為了使閘室在溫度變化下能自由伸縮而建造的縫叫做溫度縫，縫距一般為1520m，縫寬14mm；為了使閘室在地基不均勻沉降下能自由伸縮而建造的縫叫做沉降縫，縫距一般為1525m，但不超過35m,實際取33.5m；縫寬視地基土質(zhì)情況及水閘荷載變化情況而定，縫的寬度應保證相臨部分沉降時互不影響。一般為2.02.5cm，取2.5cm。 本工程為整體式底板，沉降縫設閘墩中間，主要保證在閘室在發(fā)生不均勻沉降時不防礙閘門的正常運行，分縫

43、不宜過多，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沉降，同時，也要構造簡單，易于施工。在此采用條形止水。9、閉力的估算1）閘門重量計算本工程閘門采用平板鋼閘門，根據(jù)公式： （45）公式中：閘門的支承構造系數(shù)，滾動支承，取1.0閘門的材料系數(shù)，普通碳素鋼，取1.0 閘門高度,為7米閘門的高度系數(shù)，采用0.13 孔口寬度2）支承摩阻力 （1）滑動摩擦系數(shù)：滾輪的材料，一般采用碳素鋼或合金鋼，為了減小輪子尺寸，選用合金鑄鋼。門

44、槽軌道采用Q235碳素鋼，因此，滑動摩擦系數(shù)查水閘設計下,鋼對鋼最大：0.50.6；最小：0.15. 在此取用：0.55 （2）滑動軸承摩擦系數(shù)：由于膠木軸套經(jīng)常會出現(xiàn)諸如抱軸，軸套脫落等毛病，故在此不采用，而采用鋼對青銅（有潤滑）時的系數(shù)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(cè)止水采用P形橡皮。則橡皮對不銹鋼最大： 0.5；最?。?.23）啟閉力計算公式對于平面閘門的啟閉力計算，查水閘設計下應用公式：（1）滾動支承摩擦阻力用公式 （46）公式中：閘門上的總水壓力 滾輪半徑（cm） 軸與軸套的滑動摩擦系數(shù)，取0.25 軸的半徑（cm）滑動支承的摩擦系數(shù)取0.

45、1cm（2）止水摩擦阻力用公式 （47） 公式中：止水與止水座的滑動摩擦系數(shù)，取0.50作用在止水上的水壓力，可以從側(cè)止水和頂止水的總長度乘以止水橡皮的寬度，再乘以平均水壓力得出。（3）上托力用公式公式中： 水的重度，9.81 H上游水頭 D底止水厚度 B底止水長度（3）在動水中的啟門力為： （48） 閉門力為：（49）當利用水柱壓力關閉閘門時需要的持住力 （410）上式中：摩擦阻力的安全系數(shù)，取1.2計算啟門力和持住力用的門重修正系數(shù)，取1.1計算閉門力用的門重修正系數(shù)，取0.9閘門活動部分的自重 作用在閘門上的水住壓力支承摩擦阻力 止水摩擦阻力上托力4）啟閉力計算（1）啟門力計算在校核水位

46、情況下啟動，上下游水位差最備，閘門受到水壓力最大， H上=20.0m，H下=14.5m，計算閘門所受的力。選用滾倫直徑為D=800mm,輪緣寬度為b=140mm,輪軸直徑d=180mm,將上述參數(shù)帶入公式（46）得：滾動支承摩擦阻力用公式：止水摩擦阻力用公式： 則啟門力： （2）閉門力計算由于閉門時上下游水位差很小，故水平水壓力可以忽略不計，即P=0, ,則 上托力： 閉門力：t算出的閉門力為負值，表示閘門可以靠自重關閉，不需施加水柱壓力，因此也不需要驗算持住力。綜上所述啟門力=25.35t；閉門力= t5)啟閉機選型根據(jù)上述所算啟閉力，查閱有關資料，結合實際情況，在此選用QPQ225雙吊點的

47、卷揚式啟閉機符合條件。QPQ225雙吊點的卷揚式啟閉機的尺寸如下：DdChl側(cè)輪（mm）150451090100主輪（mm）3001030190170tgBBf側(cè)輪（mm）102505060230主輪（mm）3030080100250尺寸表（43）啟閉機的情況表（44）吊點型號閉力(t）啟門高度（m）速度(m/min)鋼絲繩規(guī)格YB27064雙吊點QPQ2255081.65619+1-23.510、吊點的確定閘門選用雙吊點的啟閉方式，凈寬10.0m，取吊點距為6.0m。第五章 抗滑穩(wěn)定計算圖51：閘室受力圖閘室在運用、檢修、施工期都應該是穩(wěn)定的，在運用期閘室受到水平推力等荷載，有可能產(chǎn)生地基面

48、的滑動。閘門竣工時，可能產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降，這不但使閘門高程降低，而且會使閘室傾斜甚至斷裂，地基也可能失去穩(wěn)定性。因此，必須對閘室的穩(wěn)定進行驗算，以保證閘室在各種情況下能安全可靠的運用。閘室穩(wěn)定計算包括：閘室的抗滑安全系數(shù)小于允許的安全系數(shù)閘室的基底應力不大于地基的允許承載力閘室基底壓力的最大值與最小值之比不小于允許的比值。一、荷載組合1、自重自重含有：底板重、閘墩、工作橋以及橋墩重、交通橋重、閘門重、啟閉設備重1）閘門重 （見第四章啟閉力的計算）2）啟閉機重 3）交通橋重 長34.5m，寬9m，厚0.3m4）工作橋及排架工作橋一般采用梁板式橋，由兩根大梁承受啟閉機荷栽，橋長34.5m，梁板厚取為0.3m，橋面寬4m。排架高度為3.5m，寬度為0.6m，單個厚度與閘墩同厚。鋼筋混凝土的重度：（1）梁與橋面：（2）排架： 則工作橋與排架總重：5）閘墩重中墩 中墩高為墩頂高程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，中墩的寬為1.5m。（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0.75m。則閘墩