水閘課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、水閘課程設(shè)計(jì)書目錄水閘課程設(shè)計(jì)任務(wù)書- 2 -一工程任務(wù)- 2 -二基本資料- 2 -三設(shè)計(jì)內(nèi)容- 3 -四設(shè)計(jì)成果- 3 -五時(shí)間安排- 3 -水閘課程設(shè)計(jì)計(jì)算書- 4 -第一章 閘室布置- 4 -一閘型選擇及水閘級別- 4 -二閘室基本尺寸的確定- 4 -三泄流能力校核- 7 -第二章 消能與防沖設(shè)計(jì)- 8 -一.消能計(jì)算的控制情況- 8 -二.消力池長度的計(jì)算- 10 -三.護(hù)坦構(gòu)造- 11 -四.海漫的長度和型式- 11 -五防沖槽設(shè)計(jì)- 12 -第三章 防滲設(shè)計(jì)- 12 -一選擇地下輪廓線- 12 -二.滲透壓力計(jì)算- 13 -第四章 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算- 13 -一，荷載計(jì)算- 13

2、 -二抗滑穩(wěn)定計(jì)算- 14 -三基地壓力計(jì)算- 14 -第五章 閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算- 15 -一計(jì)算情況- 15 -二計(jì)算方法- 15 -水閘課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一工程任務(wù)本樞紐位于某河下游，主要任務(wù)是雍高河道水位，以滿足河道兩岸引水灌溉要求，并適當(dāng)照顧到工業(yè)給水、陸路交通等。樞紐由泄洪閘、灌區(qū)進(jìn)水閘等組成。樞紐建成后可灌溉農(nóng)田5.5完畝。要求閘頂公路凈寬4.5m。二基本資料1.上下游河道底寬20米，邊坡1：1.5。泄洪閘設(shè)計(jì)過閘流量為100 m3/s，相應(yīng)上游水位6.10米，下游水位6.0米。校核流量為130 m3/s，相應(yīng)上游水位為6.35米。2.河道上游正常蓄水位為5.0米，最高蓄水位為6.0米，下

3、游水位為2.5米。泄洪閘下游河道水位流量關(guān)系如表1：水位（m）3.23.74.14.454.85.15.355.6流量（m3/s）1020304050607080水位（m）5.86.06.16.26.25流量（m3/s）901001101201303.泄洪閘上下游地高程1.0米，閘底板高程與河底齊平。4.閘址處地形平緩，堤頂高程7.5米左右。5.閘址持力層中細(xì)砂加粉土，地基承載能力為80KN / m2.混凝土與地基間摩檫系數(shù)f=0.3，C=0。6.閘址附近多年平均最大風(fēng)速為12m/s，沿水面從水閘上游面到對岸的最大垂直距離為2Km。7.回填土料閘底板下砂墊層C=0, = 300 .兩岸翼墻后回

4、填土C=0，= 260，。8.閘頂公路橋汽車荷載10級，行車路面凈寬4.5米，兩側(cè)各加0.75米寬人行道。9.工作閘門可用鋼或鋼筋混凝土平面閘門，檢修門可選用疊梁門。啟閉機(jī)用螺桿或卷揚(yáng)機(jī)式固定啟閉機(jī)。三設(shè)計(jì)內(nèi)容1.水閘型式選擇。2.確定閘孔尺寸，校核過流能力。3.效能防沖設(shè)計(jì)。4.地下輪廓線設(shè)計(jì)及防滲排水布置。5.閘室穩(wěn)定校核及基地壓力驗(yàn)算（完建機(jī)蓄水期）。6兩岸鏈接建筑物布置。四設(shè)計(jì)成果1.圖紙：1號圖幅一張。內(nèi)容包括：泄洪閘半平面圖、縱剖面圖、上游立視圖、閘室橫剖面圖，其他個(gè)主要斷面的剖視圖、細(xì)部結(jié)構(gòu)圖及止水等。2.設(shè)計(jì)說明書及設(shè)計(jì)計(jì)算書的編寫。五時(shí)間安排本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間為一周。水閘課程設(shè)

5、計(jì)計(jì)算書第一章 閘室布置一閘型選擇及水閘級別根據(jù)一系列的數(shù)據(jù)可以確定該閘為開敞式無胸墻、整體式平底板。查表得：該水閘的工程等別為等，建筑物等級為3級。二閘室基本尺寸的確定1.閘底板高程泄洪閘上下游地高程1.0米，閘底板高程與河底齊平。所以，閘底板高程也為1.0米。2.閘底板順?biāo)鞣较蜷L在砂性土及砂壤土地基上，底板長度為（3.04.0）H。所以，底板長度為（3.04.0）×（6-2.5）=10.514m，故，閘底板尺寸可取12m。3閘底板厚度可取閘孔凈寬的1/71/5，一般為1.22.0m，最薄不小于0.6m。初步擬定底板厚1.0m。4.閘墩基本尺寸及樣式（1）、閘墩頂部高程波浪計(jì)算高

6、度的確定：因?yàn)?，此值?0250范圍內(nèi)，為累計(jì)頻率5%的波高，所以，用公式即可求出h，然后再乘以1.24即為波浪的計(jì)算高度。帶入數(shù)據(jù)得h=0.467m，波浪的計(jì)算高度=1.24h=0.58m。當(dāng)為擋水時(shí)：正常蓄水位+波浪計(jì)算高度+安全超高=5+0.58+0.4=5.98m；最高檔水位+波浪計(jì)算高度+安全超高=6+0.58+0.4=5.98m；當(dāng)為泄水時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位+安全超高=6.1+0.7=6.8m；校核洪水位+安全超高=6.35+0.5=6.85m；最后考慮到交通橋的布置和兩岸邊坡的影響最終確定閘墩頂部高程為7.5m。（2）、墩頭型式中墩的墩頭部及尾部均采用半圓型。邊墩采用矩形墩。（3）、閘

7、墩厚度及門槽尺寸一般混凝土閘墩厚1.01.6m，最小厚度不小于0.4m。工作門槽一般不小于0.3m，寬0.51.0m，最優(yōu)寬深比一般為1.61.8。檢修門槽深一般為0.150.30m。檢修門槽與工作門槽之間應(yīng)留1.52.0m凈距，以便安裝和檢修。工作門門槽深度取0.4m，寬度取0.8m；檢修門門槽深度取0.2m，寬度取0.3m；中墩厚度取1.5m；邊墩厚度取1.0m；檢修門槽與工作門槽之間的凈距取2.0m。（4）、閘門高度閘門高度=最高水深+安全超高=5.35+0.5=5.85m;近似的取6m ，最終確定閘門頂部高程為7m。（5）、工作橋高程及尺寸采用固定式啟閉機(jī)械，橋高約為門高的2倍加上1.

8、01.5m的額外高度。工作橋的寬度為啟閉機(jī)外輪廓尺寸每側(cè)不小于1.2m，一般約為35m。所以，工作橋高程=1+6×2+2=15m；寬度取3.6m。（6）、交通橋高程及尺寸行車路面凈寬4.5米，兩側(cè)各加0.75米寬人行道。高程與堤頂高程齊平取7.5m；交通橋?qū)?m。閘室剖面圖如下圖所示 ：三泄流能力校核1.估算閘孔總凈寬水閘過流時(shí)為寬頂堰式，首先應(yīng)判別其流態(tài)是屬于淹沒出流或者是自由出流。判別方法是：當(dāng)時(shí)，為淹沒出流；當(dāng)時(shí)，為自由出流；公式為，當(dāng)處于高淹沒度（）是，也可按公式計(jì)算。首先，計(jì)算行進(jìn)流速：河道里過水?dāng)嗝婷娣e A=(20+5.1x1.5)5.1=141 m2行進(jìn)流速 計(jì)入行進(jìn)水

9、頭的堰上水深判斷流態(tài)：，查表得且此流態(tài)屬于高淹沒故采用第二個(gè)公式則 取三孔，每孔閘寬4.3m，調(diào)整后其次是過流能力的校核在設(shè)計(jì)水位下：符合要求。在校核水位下：查表得所以在上述條件下 130.經(jīng)過調(diào)節(jié)試算閘孔凈寬為15m時(shí)，在5%的范圍內(nèi)，符合要求。最終確定閘孔為三孔，每孔凈寬5m。2.閘室總寬度=15+1.5×2=18m。第二章 消能與防沖設(shè)計(jì)一.消能計(jì)算的控制情況根據(jù)本閘規(guī)劃要求，雖然過閘設(shè)計(jì)流量和校核流量很大，但此時(shí)全部閘門均開啟，上下游水位差很小，且下游水深較大，故將產(chǎn)生淹沒式水躍，不是消能計(jì)算的控制情況。而當(dāng)上游為河道正常蓄水位6.0m時(shí)，部分閘門局部開啟，此時(shí)流量雖小，但下

10、游水位較低，因此會出現(xiàn)消能計(jì)算的控制情況。為此，應(yīng)先擬定閘門開啟孔數(shù)及閘門局部開啟時(shí)的流量Q，然后由水利計(jì)算的躍后水深與下游實(shí)際水深比較，判別水躍形式，選取最不利的情況作為消能計(jì)算的控制情況。1.閘門局部開啟時(shí)，開啟度e與泄量Q的關(guān)系可由自由出流公式計(jì)算：在計(jì)算單孔閘門開啟時(shí)，開啟度e與泄量Qde關(guān)系。為安全起見最大開度計(jì)算到1.5m，計(jì)算可列入下表：開啟孔數(shù)n開啟度（m）e/H§§eHo-§e泄量Q（m3/s）計(jì)算選用流量10.50.10.6150.314.8214.191411.00.20.620.624.5127.692811.00.30.6250.944.

11、1640.21402.控制消能計(jì)算條件根據(jù)單孔閘門局部開啟，泄量分別為、時(shí)，計(jì)算躍后水深，與其相應(yīng)的下游水深進(jìn)行比較，選取最大值的情況，作為效力吃的計(jì)算條件。在選用下游水深時(shí)，為安全起見，可選用上一次閘門開度時(shí)與下泄流量相應(yīng)的下游水位。計(jì)算成果如圖所示開啟孔數(shù)Qqhkhchchthc-ht水躍形式1142.80.930.32.11.50.6遠(yuǎn)驅(qū)式1285.61.470.632.82.30.5遠(yuǎn)驅(qū)式14081.870.933.230.2遠(yuǎn)驅(qū)式3.計(jì)算消力池深取hc=2.1m，ht=1.5m，時(shí)hc-ht=0.6m時(shí)最不利。在建消力池前：而建消力池后：。帶入數(shù)據(jù)后經(jīng)過試算最終m帶入數(shù)據(jù)得帶入數(shù)據(jù)得

12、0.11mm在1.051.10時(shí)符合要求，而規(guī)范規(guī)定，消力池的最小深度為0.8m，故把消力池深度調(diào)整為0.8m。二.消力池長度的計(jì)算閘室與消力池之間用1：3的坡度鏈接，則 在流量為130時(shí)，單寬流量：q=。帶入數(shù)據(jù)后經(jīng)過試算最終m帶入數(shù)據(jù)得=0.9（3.1-0.83）=15.7m則 =2.4+0.75+15.7=14.175m最終確定池長=15m。三.護(hù)坦構(gòu)造1護(hù)坦厚度由于消力池內(nèi)水流高度紊流轉(zhuǎn)臺，脈動壓力情況復(fù)雜，可按經(jīng)驗(yàn)公式：也可以參照規(guī)范設(shè)計(jì)，一般大、中型水閘為0.51.0m，長消力池也可以自上而下，采用不同的厚度，末端厚度為t/2，但不宜小于0.5m。在本次設(shè)計(jì)中，護(hù)坦厚度采用0.6m

13、，且厚度均勻。2. 護(hù)坦的材料和細(xì)部構(gòu)造護(hù)坦地板采用鋼筋混凝土，混凝土為C20，在護(hù)坦的中后部設(shè)置排水孔，孔徑5cm，間距2m，梅花形排列，在平行于水流方向設(shè)有沉降縫，縫的位置與閘墩對齊，護(hù)坦下面設(shè)有反濾層，卵石20cm，砂礫石15cm。細(xì)紗15cm。四.海漫的長度和型式1.海漫的長度海漫的長度可按經(jīng)驗(yàn)公式：( 可取11)在流量為130時(shí)，（可參照上面的數(shù)據(jù)） 為了方便施工L=17m。2.海漫的型式 采用漿砌石加干砌石海漫，前五米是水平段采用漿砌石，后半段是1：24的斜坡采用干砌石，厚度為60cm。砌石下面有砂和碎石墊層，厚度各為10cm。五防沖槽設(shè)計(jì)防沖槽斷面呈梯形，深度一般約為1.52.5

14、m，梯形的坡度一般取1：21：4以內(nèi)，梯形的底部長度在26m左右。所以，防沖槽靠近上游坡度取1：4，靠近下游的坡度取1：3，底L取4m，深度為2m。第三章 防滲設(shè)計(jì)一選擇地下輪廓線1選擇地下輪廓線長度上游鋪蓋長度取12m，材料為混凝土，厚度為0.5m，鋪蓋段的具體形狀如圖所示：=1+0.5+0.7+10+0.7+0.5+0.5+3.5+3.5+1+0.7+9+0.7+0.5+0.4=33.2m此滲徑系數(shù)C=6，作用水頭H=6-2.5=3.5m，L=CH=3.5×6=21m 所以，大于L，閘基防滲長度滿足要求。二.滲透壓力計(jì)算 由于水閘水頭較低，可利用直線比例法計(jì)算閘底板的滲透壓力。

15、滲透壓力可按此公式計(jì)算： 1/2×10×3.5×0.25×12×20=1050KN第四章 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算一，荷載計(jì)算閘墩自重=（1.5×2+2）×12×6.5×25=9750KN閘底自重=（182+1.5×0.5）×20×25=6375KN左邊水平水壓力=1/2×10×5×5×15=1875KN右邊水平水壓力=1/2×10×1.5×1.5×15=112.5KN左邊垂直水壓力=3.8×1

16、5×5×10=2850KN右邊垂直水壓力=7.4×15×1.5×10=1665KN浮托力=（25×12+2.5×0.5）×20=6050KN土重=20×10×0.5×（15-5）×20=500KN荷載計(jì)算表閘身自重荷載類型代號大?。↘N）力臂（m）力矩（KN.M）檢修橋重W1420下4.82016(+)工作橋及小閘墩W260下1.8108(+)公路橋W3540下31620(-)閘門重W4180下1.8324(+)啟閉機(jī)重W590下1.8162(+)閘墩重W69750下00閘底重W76375下00揚(yáng)壓力浮托力U16050上00滲透壓力U21050上22100（-）水平水壓力上游水壓力PI1875右23750（-）下游水壓力P2112.左0.556.3（+）垂直水壓力上游水壓力Q12850下4.111685（+）下游水壓力Q21665下2.33829.5（-）土重土重M500下00二抗滑穩(wěn)定計(jì)算 取齒墻最下面的那個(gè)面抗滑破裂面，計(jì)算在最帶蓄水位時(shí)期閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算公式為：由上表得=1533