水閘設計步驟

匚作內(nèi)容及步驟范本水閘工程設計工作內(nèi)容及步驟、設計前期的各項準備工作1、閱讀院內(nèi)下達的設計任務書，了解各項設計要求;2、組織相關專業(yè)人員到工程現(xiàn)場查勘;3、收集有關設計資料:、原工程設計報告及相關圖紙;、工程運行管理方面的資料;、工程所在地的社會經(jīng)濟資料;、主要材料單價;、工程所在地的水文及氣象資料:收集和整理流域自然地理概況、流域和河道特征、流域的暴雨和洪水特性等資料。資料系列應盡可能長。3.5.1、氣象資料根據(jù) 站 年至 年的資料進行統(tǒng)計:氣溫：多年平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫;風速：不受潮汐影響的水閘工程需收集八個方位組的歷年汛期最大風速的平均值；受潮汛影響的水閘工程需收集八個方位組設計頻率的設計風速資料。3.5.2、水文資料降雨資料：應包括流域內(nèi)各站點（必要時流域外）最大1小時、6小時、24小時（或72小時）暴雨資料。流量資料：收集歷年年最大洪峰流量、枯水期歷年各月最大洪峰流量資料。水位（潮位）資料：歷年年最大水位資料、歷年枯水期各月水位資料（或各頻率下全年、枯水期水位設計值）；潮感區(qū)應收集以下潮位資料：歷年平均高潮位、歷年最高高潮位、歷年平均低潮位、歷年最低低潮位、歷年平均落潮潮差；典型潮位過程線；閘內(nèi)實測最高（低）水位或實際運行最高（低）控制水位。歷史洪水調查：包括歷史洪水的洪峰流量、水位及洪量資料的收集。、地形測量資料包括平面圖、橫斷面圖。、地勘資料工程地質資料包括：閘址處巖基、地基土的層理分布及其物理力學性質試驗資料與地質評價結論；填筑土、砂石料的查勘調查資料（儲量、料場地理位置及運輸條件、物理力學性質等）。、交通要求根據(jù)閘址內(nèi)外的交通條件、閘上交通要求，明確設計荷載及橋面寬度。、業(yè)主關于工程的要求和設想二、設計工作內(nèi)容1、水文設計暴雨計算、各控制斷面處的設計頻率洪水計算（應包括施工期洪水計算），進行計算成果的合理性分析。進行各控制斷面處的各頻率設計洪水位計算（包括施工期洪水位）。進行各控制斷面處的水位?流量關系曲線計算。對各工況進行相應設計潮型的選擇，選擇的原則為：過去曾經(jīng)發(fā)生，并具有一定的代表性；潮水位與設計頻率的潮水位相近；對所考慮的設計情況較為不利。進行內(nèi)、外河洪水遭遇分析，合理確定出正常運行、設計、校核及消能等工況下水閘的上下游水位。2、水閘規(guī)模的確定分析確定水閘的功能（防洪、排澇、引灌等）；水閘規(guī)模的確定：排洪工況水閘規(guī)模的確定：非潮感區(qū)水閘可由設計洪水過程線、閘內(nèi)河涌涌容曲線進行調節(jié)計算確定水閘規(guī)模，或直接采用設計洪峰流量作為過閘設計流量確定水閘規(guī)模；潮感區(qū)的水閘則應根據(jù)設計洪水過程線、閘外設計潮型等資料進行調節(jié)計算，或直接采用設計洪峰流量作為過閘設計流量確定水閘規(guī)模。灌溉引水工況水閘規(guī)模的確定：非潮感區(qū)水閘可由設計引灌流量、閘外設計水位等資料進行計算確定水閘規(guī)模；潮感區(qū)水閘則應根據(jù)設計引灌流量（水量）、設計潮型等資料進行調節(jié)計算確定，或直接采用設計引灌流量（水量）、引灌時的閘內(nèi)外平均水位確定水閘規(guī)模。3、工程布置根據(jù)工程地質勘察資料，對工程進行合理布置，使之更趨合理。工程布置不僅在于設計的建筑物能夠滿足擋水、過流、檢修等運行和管理要求，更重要的是在滿足穩(wěn)定安全的條件下，經(jīng)濟合理地使閘室與上、下游之間以及閘室中的工作閘門、檢修閘門與相應啟閉設施和工作橋、檢修橋、交通橋等分部結構布置上，均能達到最佳組合。、閘的軸線位置閘的軸線位置應根據(jù)以下原則進行優(yōu)化：① 首先地質條件有利于采用天然地基，避免軟弱地基和可能產(chǎn)生不均勻沉陷地基及可能產(chǎn)生液化的地基；②水流條件較好，進出水閘的水流順暢；③具有土石方工程量小、方便施工和管理等特點。、閘室布置閘室主要由閘墩、閘底板、工作閘門、檢修閘門、胸墻、工作橋、檢修橋、交通橋、啟閉機房等部分組成。閘室布置應具有先進的啟閉方案，確保閘門啟閉靈活可靠；應使交通和檢修、運行管理方便以及優(yōu)美的整體外觀造型，還能適應抗震、過木、排沙、排冰等特殊要求。閘室分縫位置，應根據(jù)閘室結構型式，地基情況，通過綜合比較論證后確定。、防滲排水布置防滲排水布置應根據(jù)水閘上、下游的水位差和工程地質條件等因素，結合水閘布置綜合考慮采用適當?shù)墓こ檀胧瑯嫵赏暾姆罎B排水體系。軟基上的水閘防滲長度必須滿足地基土壤的允許坡降要求， 否則應采取加設齒墻或板樁等工程措施；在巖基上的水閘則在底板上游端設灌漿帷幕；閘室岸墻兩側則加設刺墻來增加繞滲的滲徑長度。、消能防沖布置消能防沖布置應根據(jù)初步計算，或依據(jù)水工模型試驗確定，應具有改善水閘進出水流條件，降低下游河（渠）道流速、減少工程數(shù)量、方便施工等特點。、兩岸聯(lián)接布置確定閘室上游翼墻型式，墻頂高程，墻體高度及長度；下游翼墻型式，墻頂高程，翼墻擴散角度，墻體高度及長度。4、水力設計、水閘的過水能力核算分別核算水閘在設計水位、校核水位等各種特征水位下的過水能力。、消能防沖設施設計根據(jù)水閘的水流條件、單寬流量、地質條件、閘的控制運用方式，通過消能防沖計算初步成果（或經(jīng)水工模型試驗）確定最終方案。、擬定閘的控制運用方式分別確定閘前各種水位時閘門開度與過閘流量關系，并繪出曲線；還要結合工程具體情況確定閘門操作的開啟程序方便管理部門使用。閘門控制應盡量同步開啟，但由于實際條件限制很難達到同步開啟，可由中間孔向兩側分段分級開啟或隔孔對稱開啟，關閘時則與上述順序相反，以避免閘下形成偏流造成集中沖刷。5、閘室穩(wěn)定計算、荷載計算作用在水閘上的荷載按基本荷載和特殊荷載分別計算。計算范圍應與閘室穩(wěn)定計算中選定的計算單元相適應。、荷載組合5.2.1、荷載基本組合施工完建情況：水閘上、下游均無水。設計荷載為水閘結構自重及其設備自重，邊孔計算時還應考慮邊墩側向土壓力。正常擋水情況：水閘上游為正常擋水位，下游無水或最低水位。設計荷載：水閘結構自重及其設備自重，正常擋水位的靜水壓力、揚壓力、波浪壓力、風壓力、土壓力，泥沙壓力,水重。5.2.2、荷載特殊組合最高擋水情況：水閘上游為最高擋水位，下游無水或最低水位。設計荷載為：水閘結構自重及其設備自重，最高擋水位的靜水壓力、揚壓力、波浪壓力、土壓力，泥沙壓力，水重。檢修情況：水閘上游為正常擋水位或檢修水位。閘孔一孔檢修，相鄰閘孔正常擋水，設計荷載除考慮水閘結構自重及其設備自重、靜水壓力、揚壓力、波浪壓力、土壓力之外，還要考慮作用在閘墩上的側向靜水壓力。地震情況：水閘上游為正常擋水位，下游無水或最低水位。設計荷載為正常擋水情況的荷載加地震力。、閘室穩(wěn)定計算①確定計算單元：計算單元應根據(jù)閘室布置情況確定。大底板水閘應取中聯(lián)閘室和邊聯(lián)閘室分別計算；分離式底板水閘取單個中墩和邊墩分別計算。②穩(wěn)定計算：閘室穩(wěn)定計算主要確定基底壓力的最大值、最小值、平

均值和基底壓力不均勻系數(shù)、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，并滿足規(guī)范規(guī)定和地質勘察成果確定的容許值。若不能滿足其相應的容許值，則需對閘室布置進行適當調整，直到滿足為止。6、結構設計、閘底板結構計算①閘底板的結構型式：閘底板的結構型式應根據(jù)閘室布置的要求，結合地基特性和閘室穩(wěn)定計算綜合考慮確定。若地基為堅硬的土質或巖基，通常采用平底板或平底板加低堰（如駝峰堰）結構；跨度較小的水閘也可考慮采用反拱底板；若地基為承載力較小且閘室沉降量較大的軟弱地基，多采用樁基加小底板的型式。②閘底板內(nèi)力計算：閘底板內(nèi)力計算方法應根據(jù)底板結構型式結合閘基條件確定。閘底板配筋計算。閘底板抗裂計算。、閘墩結構計算①閘墩的結構型式：閘墩的結構型式，有實體閘墩、排架與實體相組合的閘墩以及鋼筋砼U型槽式與底板相聯(lián)的閘墩；就受力條件來看，有分散傳遞水推力并設置門槽的平面閘門閘墩，還有集中傳遞水推力的弧形閘門閘傳遞水推力并設置門槽的平面閘門閘墩，還有集中傳遞水推力的弧形閘門閘墩。②閘墩溫度應力計算：根據(jù)閘墩的實際尺寸、溫度變化幅度和地基約束條件等確定采用相應的閘墩溫度應力計算方法。平面閘門實體閘墩結構計算。閘墩抗裂計算。、其它結構設計①上下游翼墻：翼墻結構型式的確定：翼墻穩(wěn)定計算、結構計算。②其它結構：胸墻、工作橋、交通橋、排架等。7、地基設計保持地基穩(wěn)定性，不僅要求基底應力小于地基容許承載力，建筑物的穩(wěn)定安全系數(shù)大于其規(guī)定值，還要求建筑物的沉降量不超過容許值，并防止?jié)B透破壞的發(fā)生。地基設計要充分考慮利用天然地基的可能性。地基處理方案應進行多方案經(jīng)濟技術比較，以達到結構合理、施工方便、效益顯著之目的。、天然地基設計計算①驗算地基的容許承載力。②地基的穩(wěn)定性計算。地基沉降計算：選擇沉降計算斷面和計算點；確定壓縮層厚度；地基的應力計算；最終沉降量計算；水閘容許沉降量的確定。、閘基處理①墊層法處理水閘淺層基礎：根據(jù)計算確定墊層厚度及墊層寬度。②鉆孔樁基礎設計：鉆孔樁基礎結構布置；荷載計算(計算出單樁樁頂承受的最大垂直荷載、最小垂直荷載、單樁承受的水平荷載)；單樁的承載能力計算。樁基的內(nèi)力與變位計算：單樁的內(nèi)力與變位計算：單樁在設計荷載作用下，樁身將產(chǎn)生彈性變形，樁側將產(chǎn)生土抗力。計算在設計荷載和土抗力共同作用下樁的內(nèi)力與變位；樁基的內(nèi)力與變位計算：樁基計算的主要任務是確定承臺的變位值，并確定外部荷載各樁之間的分配，這樣才能按照單樁內(nèi)力計算方法計算每根樁的內(nèi)力。樁基的配筋計算：鉆孔樁按照偏心受壓圓形構件計算配筋；樁基承臺一般按構造配置鋼筋。8、施工導流、施工期設計洪水：設計標準；設計流量；設計內(nèi)外河水位。、施工導流方案：圍堰頂高程；圍堰結構及穩(wěn)定；工場平面布置。9、管理設施、管理設施平面位置及環(huán)境綠化；、住房建筑面積、建筑結構；、建筑地基處理。10、觀測設計工程觀測一般根據(jù)水閘工程的規(guī)模、重要性和是否具有特殊要求，分別設置位移、滲壓、伸縮縫、沉降等外部觀測和閘墩內(nèi)部的溫度、鋼筋應力與應變等觀測，并設置重要的水文觀測項目