攔河閘設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

Word攔河閘設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)Word目錄1根本資料 3工程概況 3地質(zhì)資料 3水文氣象 3建筑材料 4批準(zhǔn)的規(guī)劃成果 42閘孔設(shè)計(jì) 5 5閘型確定 5擬定閘孔尺寸及閘墩厚度 5校核泄洪能力 73消能設(shè)計(jì) 8 8 13 15 16 184防滲排水設(shè)計(jì) 18 18 19 215閘室布置 24底板和閘墩 24閘門(mén)與啟閉機(jī) 25上部結(jié)構(gòu) 27閘室的分縫與止水 296閘室穩(wěn)定計(jì)算 29設(shè)計(jì)情況及荷載組合 29完建無(wú)水期地基承載力驗(yàn)算 30正常擋水期閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 337上下游連接建筑物 37 37 37下游連接建筑物 378附圖 37水閘半平面布置圖 37水閘縱剖面圖 37 381根本資料工程概況某攔河閘閘址以上流域面積2234平方公里，流域內(nèi)耕地面積288萬(wàn)畝，河流平均縱坡1/6200。本工程屬三級(jí)建筑物。本工程投入使用后，在正常高水位時(shí)，可蓄水2230萬(wàn)立米。上游5個(gè)縣25個(gè)鄉(xiāng)已建成提灌站42處，有效灌溉面積25萬(wàn)畝。閘上游開(kāi)南、北兩干渠，配支干23條，修建各種建筑物1230座，可自流灌溉下游三縣21萬(wàn)農(nóng)田，效益巨大，是解決某河流域農(nóng)田的灌溉動(dòng)脈，同時(shí)，也是解決地區(qū)淺層地下貧水區(qū)的重要水源。地質(zhì)資料(一)根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，閘址附近地層中粉質(zhì)壤土，厚度約25m，其下為不透水層，其物理力學(xué)性質(zhì)如下：1、濕重度r濕=土壤干重度r干=／m3飽和重度r飽=／m3浮重度r浮=／m3，內(nèi)摩擦角φ=230飽和含水量時(shí)，內(nèi)摩擦角φ=200土壤的凝聚力C=／m2[P地基]=150KPa、砌石與土基摩擦系數(shù)f=[η]=～=×10-3cm(二)本地區(qū)地震烈度為60以下水文氣象(一)氣溫：本地區(qū)年最高氣溫42度，最低氣溫為-18度。(二)風(fēng)速：最大風(fēng)速V=20m／s，吹程D=。(三)降雨量：非汛期(1～6月及10～12月)9個(gè)月河流平均最大流量為10m3/s；汛期(7～9月)3個(gè)月河流平均最大流量為130m3/s。m3(四)冰凍：穎河流域冰凍時(shí)間短，凍土很薄，不影響施工。(五)上下游河道斷面建筑材料本工程位于平原地區(qū)、山丘少，石料需從外地供給，距京廣線(xiàn)很近，交通條件較好。經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料。閘址處有足夠多的砂料。批準(zhǔn)的規(guī)劃成果(一)灌溉用水季節(jié)，，下游無(wú)水。(二)洪水標(biāo)準(zhǔn)。，相應(yīng)的洪峰流量1119m3／s，，。，m3／s，，。2閘孔設(shè)計(jì)閘址、閘軸線(xiàn)的選擇關(guān)系到工程的平安可靠、施工難易、操作運(yùn)用、工程量及投資大小等方面的問(wèn)題。在選擇過(guò)程中首先應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水流、施工管理應(yīng)用及拆遷情況等方面進(jìn)行分析研究，權(quán)衡利弊，經(jīng)全面分析比較，合理確定。本次設(shè)計(jì)中閘軸線(xiàn)的位置已由規(guī)劃給出。閘型確定本工程主要任務(wù)是正常情況下攔河截水，以利灌溉，而當(dāng)洪水來(lái)臨時(shí)，開(kāi)閘泄水，以保防洪平安。由于是建于平原河道上的攔河閘，應(yīng)具有較大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不設(shè)胸墻的開(kāi)敞式水閘。同時(shí)，由于河槽蓄水，閘前淤積對(duì)洪水位影響較大，為便于排出淤沙，閘底板高程應(yīng)盡可能低。因此，采用無(wú)底坎平頂板寬頂堰，堰頂高程與河床同高，。擬定閘孔尺寸及閘墩厚度由于上、下游水位，根據(jù)斷面面積公式A=(b+mh)h〔b為河床底寬，m為邊坡系數(shù)，h為水深〕，可通過(guò)計(jì)算斷面面積。由資料可得b=80m，m=2，設(shè)計(jì)高程：h上=、h下=m，校核高程：h上=61m、h下=馬道以下的面積A1=(80+×2)×=㎡馬道到設(shè)計(jì)水位的面積A2=(80+×2×2+6×2+×2)=㎡馬道到校核水位的面積A3=(80+×2×2+6×2+×2)×=㎡可得：A設(shè)計(jì)=A1+A2=㎡A校核=A1+A3=㎡列入下表，如表2-1所示：表2-1上游水頭計(jì)算流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水深H(m)過(guò)水?dāng)嗝娣e(m2)行近流速(m/s)gvgv220上游水頭H0(m)設(shè)計(jì)流量11191.4870.1137.693校核流量1.7460.1569.236注：考慮壅高15~20cm。閘門(mén)全開(kāi)泄洪時(shí)，為平底板寬頂堰堰流，根據(jù)公式判別是否為淹沒(méi)出流。

表2-2淹沒(méi)出流判別表計(jì)算情況下游水深hs(m)上游水頭H0(m)流態(tài)設(shè)計(jì)水位7.693≥淹沒(méi)出流校核水位9.236≥淹沒(méi)出流

按照閘門(mén)總凈寬計(jì)算公式根據(jù)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種情況分別計(jì)算如下表。其中為堰流側(cè)收縮系數(shù)，；m為堰流流量系數(shù)，。B設(shè)計(jì)=1119/(××××)=mB校核=(××××)=表2-3閘孔總凈寬計(jì)算表流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水頭H0(m)淹沒(méi)系數(shù)(m)設(shè)計(jì)流量11197.6930.96655.84校核流量9.2360.96461.03根據(jù)閘門(mén)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定單孔凈寬b=9m，同時(shí)為了保證閘門(mén)對(duì)稱(chēng)開(kāi)啟，防止不良水流形態(tài)，選用7L＝nb0+(n－1)d=(7×9)+(2×+4×)=71由于閘基為軟基河床，選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，，，邊墩厚1m。如以下圖所示。校核泄洪能力

根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)，查水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)表2-2)，結(jié)果如下：對(duì)于中孔b0/bs=9/(9+)=，得；靠縫墩孔b0/bs=9/(9+)=，得；對(duì)于邊孔b0/bs=9/(b0+bb)=9/(9+×2+6+(80-71)/2)=，bb=h校核—h底，得；所以(1×+4×+2×)/(1+4+2)=與假定接近，根據(jù)選定的孔口尺寸與上下游水位，進(jìn)一步換算流量:利用公式校核得：Q設(shè)計(jì)=×××63××=|()/|=%Q校核=×××63××=m3/s|()/|=%列入下表得：表2-4過(guò)流能力校核計(jì)算表計(jì)算情況堰上水頭H0(m)校核過(guò)流能力設(shè)計(jì)流量111911.37%校核流量3.13%設(shè)計(jì)情況超過(guò)了規(guī)定5%的要求，說(shuō)明孔口尺寸有些偏大，但根據(jù)校核情況滿(mǎn)足要求，所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。3消能設(shè)計(jì)由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。設(shè)計(jì)水位或校核水位時(shí)閘門(mén)全開(kāi)渲泄洪水，為淹沒(méi)出流無(wú)需消能。，局部閘門(mén)局部開(kāi)啟，只宣泄較小流量時(shí)，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無(wú)論何種開(kāi)啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒(méi)式水躍消能，所以采用閘前水深H=，閘門(mén)局部開(kāi)啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。為了降低工程造價(jià)，確保水閘平安運(yùn)行，可以規(guī)定閘門(mén)的操作規(guī)程，本次設(shè)計(jì)按1、3、5、7孔對(duì)稱(chēng)方式開(kāi)啟，分別對(duì)不同開(kāi)啟孔數(shù)和開(kāi)啟度進(jìn)行組合計(jì)算，找出消力池池深和池長(zhǎng)的控制條件。按公式(7)、(8)、(9)、(11)計(jì)算：其中，本次設(shè)計(jì)取σ0=，ψ=，α=，收縮系數(shù)ε那么通過(guò)查表差值可得。當(dāng)開(kāi)孔數(shù)n=1，e=，ε’=，μ=，Q=××9×1×=hc=×=q=Q/b=hc″=當(dāng)開(kāi)孔數(shù)n=1，e=，ε’=，μ=，Q=××9×1×=hc=×1=q=Q/b=hc″=同理可算得其它情況的各值，將數(shù)據(jù)列入表3-3。下游水深的計(jì)算那么需要通過(guò)水閘所在的橫斷面圖，繪制下游水位和流量關(guān)系曲線(xiàn)，并采用明渠均勻流公式計(jì)算：由上述三個(gè)公式綜合得出一個(gè)流量公式：此外，由于河床n1和灘地n2的糙率不同，且n1<n2，由水力學(xué)上冊(cè)209頁(yè)可得等效糙率的計(jì)算公式為：nr=(當(dāng)渠道底部的糙率小于側(cè)壁的粗糙系數(shù)的糙率時(shí)采用)又由于本河道斷面有馬道，要分兩種情況計(jì)算：①當(dāng)下游水深≤(馬道高程-底部高程==)時(shí)，分別取Hs=0、、1、……4、、，然后通過(guò)上述公式計(jì)算可得Q=0、、、……、、，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：將數(shù)據(jù)代入表3-1，通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以繪制出下游水位和流量關(guān)系曲線(xiàn)，如圖3-1。表3-1(Hs≤)QbHsχ1+χ3χ2總濕周nrA8008080808018080808028080808038080808048080808080②當(dāng)下游水深≥(馬道高程-底部高程==)時(shí)，該斷面要考慮馬道，查水力學(xué)上冊(cè)210頁(yè)可知復(fù)式斷面明渠均勻流的流量計(jì)算方法：即將斷面分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)局部，再對(duì)每個(gè)局部應(yīng)用公式Q=AC得到：QⅠ=AⅠCⅠ=KⅠQⅡ=AⅡCⅢ=KⅡQⅢ=AⅢCⅢ=KⅢ那么通過(guò)復(fù)式斷面渠道的流量，應(yīng)為通過(guò)各局部流量QⅠ、QⅡ、QⅢ的總和，于是：Q=(KⅠ+KⅡ+KⅢ)計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：AⅠ=AⅢ=(b1+)hⅠAⅡ=(b1+mⅡh’)h’+(b2+2mⅡh’)hⅠ各局部濕周分別為χ1=χ3=b1+h1χ2=b2+2h’各局部的水力半徑分別為RⅠ=RⅢ=AⅠ/χ1RⅡ=AⅡ/χ1各局部的流量模數(shù)分別為KⅠ=KⅢ=AⅠCⅠ=KⅡ=AⅠCⅠ=用excel將這些公式編入表格，可設(shè)計(jì)出這兩種情況的流量計(jì)算程序，通過(guò)變換Hs的值可以得出相應(yīng)的Q值。又因?yàn)橹笆褂每卓诹髁抗剿愠隽艘幌盗蠶值，那么可以在excel里面用試算的方法反算出對(duì)應(yīng)的Hs值，結(jié)果如下表3-2：表3-2Q48.53660.86673.15891.743123.112145.606182.599219.473275.228369.334Hs1.0541.2091.3521.5511.8542.0522.3552.6343.0223.614Q242.677304.332365.789458.713615.557339.748426.064512.104642.199861.780Hs2.8003.2133.5934.1234.9293.4343.9424.4095.4306.330將上述計(jì)算結(jié)果列入表3-3：表3-3消力池池深池長(zhǎng)估算表開(kāi)啟孔數(shù)n開(kāi)啟高度收縮系數(shù)泄流量Q單寬流量q收縮水深hc躍后水深hc″下游水深Hs△Z流態(tài)判別消力池尺寸備注池深d水躍長(zhǎng)Lsj池長(zhǎng)Lj1自由出流3自由出流池深控制限開(kāi)5自由出流7淹沒(méi)出流1、消力池深度計(jì)算根據(jù)所選擇的控制條件，，用(10)、(11)、(12)式計(jì)算挖池后的收縮水深hc和相應(yīng)的出池落差ΔZ及躍后水深hc″，～。驗(yàn)算得2、消力池池長(zhǎng)，用公式(13)、(14)計(jì)算出相應(yīng)的消力池長(zhǎng)度為25ｍ。3、消力池的構(gòu)造采用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置排水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為10cm，間距為2m，呈梅花形布置。根據(jù)抗沖要求，按式16計(jì)算消力池底板厚度。(16)其中為消力池底板計(jì)算系數(shù)，；為確定池深時(shí)的過(guò)閘單寬流量；為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。，取消力池底板的厚度t=。消力池構(gòu)造尺寸見(jiàn)以下圖：1、海漫長(zhǎng)度計(jì)算用公式(18)計(jì)算海漫長(zhǎng)度。其中為海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土那么選12,，下游水深可由Q與Hs關(guān)系圖用差值法得出，也可在excel里面通過(guò)試算得出，單寬流量qs=Q/L,L=71m，△H=H-hs'，通過(guò)計(jì)算將結(jié)果列入表3-3。取計(jì)算表中的大值，確定海漫長(zhǎng)度為42m。表3-3海漫長(zhǎng)度計(jì)算表流量Q上游水深下游水深q1002003004005006006507002、海漫構(gòu)造因?yàn)閷?duì)海漫的要求為有一定的粗糙度以便進(jìn)一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以選擇在海漫的起始段為10米長(zhǎng)的漿砌石水平段，因?yàn)闈{砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護(hù)坦齊平。后32米做成坡度為1：16的干砌石段，以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。，下面鋪設(shè)海漫末端河床沖刷坑深度按公式19計(jì)算，其中河床土質(zhì)的不沖流速可按下式計(jì)算。按不同情況計(jì)算如表3-4所示。(20)式中—河床土質(zhì)的不沖流速，m/s；—查水力學(xué)；—水力半徑，；—海漫末端河床水深，m。校核情況：計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)右圖H1==A1=(80+80+×2×2)××=χ1=80+××2=q〞=Q校/80=R1/5====d’=×q’/-t=設(shè)計(jì)情況：計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)以下圖H2==A2=(80+80+×2×2)××=χ2=80+××2=q〞=Q設(shè)/80=R1/5====d’=×q’/-t=將數(shù)據(jù)填入表3-4表3-4沖刷坑深度計(jì)算表計(jì)算情況相應(yīng)過(guò)水水面積濕周校核情況設(shè)計(jì)情況根據(jù)水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，~2m，底寬那么為深度的2~3倍。所以確定防沖槽的深度為2m。采用寬淺式，底寬取4m，上游坡率為2，下游坡率為3，出槽后作成坡率為5的斜坡與下游河床相連。如以下圖為了保護(hù)上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進(jìn)行護(hù)坡。采用漿砌石護(hù)坡，，。保護(hù)范圍上游自鋪蓋向上延伸2～3倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸4～6倍的水頭。4防滲排水設(shè)計(jì)1、防滲設(shè)計(jì)的目的防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。2、布置原那么防滲設(shè)計(jì)一般采用防滲和排水相結(jié)合的原那么，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，用以延長(zhǎng)滲徑減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。3、地下輪廓線(xiàn)布置(1)閘基防滲長(zhǎng)度確實(shí)定根據(jù)公式21計(jì)算閘基理論防滲長(zhǎng)度：其中為滲徑系數(shù)，因?yàn)榈鼗临|(zhì)為中粉質(zhì)壤土，查表取7，H為上下游最大水頭差，。L=7×=(2)防滲設(shè)備由于閘基土質(zhì)以粘性土為主，防滲設(shè)備采用粘土鋪蓋，閘底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，為了防止破壞天然的粘土結(jié)構(gòu)，不宜設(shè)置板樁。(3)防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。①閘底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度根據(jù)公式(20)計(jì)算：L底=AH，代入數(shù)據(jù)得L底=A×H=2×=。底板長(zhǎng)度綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定為15m②閘底板厚度為t=9×1/6=，。③齒墻具體尺寸見(jiàn)以下圖。

(4)鋪蓋長(zhǎng)度根據(jù)3到5倍的上、下游水位差，確定為30m。鋪蓋厚度確定為：，。為了防止水流沖刷及施工時(shí)破壞粘土鋪蓋，在其上設(shè)置30cm厚的漿砌塊石保護(hù)層，10cm厚的砂墊層。4、校核地下輪廓線(xiàn)的長(zhǎng)度根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際的地下輪廓線(xiàn)布置長(zhǎng)度應(yīng)大于理論的地下輪廓線(xiàn)長(zhǎng)度，通過(guò)校核，滿(mǎn)足要求。鋪蓋長(zhǎng)度+閘底板長(zhǎng)度+齒墻長(zhǎng)度=30+15+=＞其中齒墻的長(zhǎng)度包括齒墻的下面的斜邊3和兩個(gè)直角邊1和2，所以齒墻長(zhǎng)度為2×(1+1+1×)=，計(jì)算簡(jiǎn)圖如右圖：1、排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，防止?jié)B透變形，增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到既減少滲壓又防止?jié)B透變形。2、排水設(shè)備的設(shè)計(jì)①水平排水水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。反濾層一般是由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，各層次的粒徑那么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(mǎn)足：被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過(guò)反濾層；各層的顆粒不得發(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，以保證排水通暢；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。本次設(shè)計(jì)中的反濾層由碎石，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(見(jiàn)以下圖)。②鉛直排水設(shè)計(jì)本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為2m，孔徑為10cm，呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。③側(cè)向排水設(shè)計(jì)側(cè)向防滲排水布置(包括刺墻、板樁、排水井等)應(yīng)根據(jù)上、下游水位，墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變化等情況綜合考慮，并應(yīng)與閘基的防滲排水布置相適應(yīng)，在空間上形成防滲整體。在消力池兩岸翼墻設(shè)2~3層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排出墻后的側(cè)向繞滲水流。3、止水設(shè)計(jì)凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平止水兩種。前者設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在粘土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。在粘土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。其構(gòu)造詳圖見(jiàn)以下圖。1、滲流計(jì)算的目的：計(jì)算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下輪廓線(xiàn)下的滲透穩(wěn)定性。2、計(jì)算方法有直線(xiàn)比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法，由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。3、計(jì)算滲透壓力(1)地基有效深度的計(jì)算。根據(jù)公式(22)判斷L0/S0=18＞5，地基有效深度為T(mén)e=×45=計(jì)算Te小于實(shí)際的地基透水層深度25m，所以取小值Te=。(2)分段阻力系數(shù)的計(jì)算。通過(guò)地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成9個(gè)典型段，如圖4所示。其中1、9段為進(jìn)出口段，用式(23)計(jì)算阻力系數(shù)；3、5、7段為內(nèi)部垂直段，用式(24)計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)；2、4、6、8段為水平段，用式(25)計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式(26)計(jì)算。計(jì)算各斷面的水頭損失：在excel中編制公式可直接得出所有結(jié)果將計(jì)算結(jié)果列入表4-1中：表4-1各段滲透壓力水頭損失分段編號(hào)分段名稱(chēng)①進(jìn)口———②水平—030③垂直———④水平—00201⑤垂直1——21—⑥水平2113⑦垂直1——21—⑧水平—00201⑨出口———合計(jì)H=H=對(duì)于進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正，按公式(27)、(28)、(29)計(jì)算：修正后的水頭損失：阻力修正系數(shù)：將計(jì)算結(jié)果列入表4-2：表4-2進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正表段別S′T′ho′Δh進(jìn)口段出口段20(3)計(jì)算各角點(diǎn)的滲透壓力值。用表4-1計(jì)算的各段的水頭損失進(jìn)行計(jì)算，總的水頭差為正常擋水期的上、。各段后角點(diǎn)滲壓水頭=該段前角點(diǎn)滲壓水頭—此段的水頭損失值，結(jié)果列入表4-3。表4-3閘基各角點(diǎn)滲透壓力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H106.442.882.692.582.471.251.150.780.00(4)驗(yàn)算滲流逸出坡降。出口段的逸出坡降為：J=hi/S’=，小于壤土出口段允許滲流坡降值(查表得)，滿(mǎn)足要求，不會(huì)發(fā)生滲透變形。繪制閘底板的滲透壓力分布圖見(jiàn)右圖。5閘室布置底板和閘墩1、閘底板的設(shè)計(jì)(1)作用：閘底板是閘室的根底，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，并較均勻地傳給地基，還有防沖、防滲等作用。(2)型式：常用的閘底板有平底板和鉆孔灌注樁底板。由于在平原地區(qū)軟基上修建水閘，采用整體式平底板，沉陷縫設(shè)在閘墩中間。(3)長(zhǎng)度：根據(jù)前邊設(shè)計(jì)閘底板長(zhǎng)度為15m(4)厚度。2、閘墩設(shè)計(jì)(1)作用：分隔閘孔并支承閘門(mén)、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利的通過(guò)閘室。(2)外形輪廓：應(yīng)能滿(mǎn)足過(guò)閘水流平順、側(cè)向收縮小的，過(guò)流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線(xiàn)型。其長(zhǎng)度采用與底板同長(zhǎng)，為15m(3)厚度，，。平面閘門(mén)的門(mén)槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門(mén)的尺寸確定，,,,。，以便于工作人員檢修。(4)高度采用以下三種方法計(jì)算取較大值，，1)=校核洪水位時(shí)水深+平安超高=+=。2)=設(shè)計(jì)洪水位時(shí)水深+平安超高=+=；3)=正常擋水位時(shí)水深+(波浪高加平安超高)=++=(式中波浪高度的計(jì)算請(qǐng)查閱相關(guān)書(shū)籍)另根據(jù)水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定有防洪任務(wù)的攔河閘閘墩高程(+=)不應(yīng)低于兩岸堤頂高程()，，。縫墩尺寸見(jiàn)以下圖。閘門(mén)與啟閉機(jī)閘門(mén)按工作性質(zhì)可分為工作閘門(mén)、事故閘門(mén)和檢修閘門(mén)；按材料分為鋼閘門(mén)、混凝土閘門(mén)和鋼絲網(wǎng)水泥閘門(mén)；按結(jié)構(gòu)分為平面閘門(mén)、弧形閘門(mén)等。1、工作閘門(mén)根本尺寸為閘門(mén)高8m，寬92、檢修閘門(mén)采用疊梁式，閘門(mén)槽深為20cm，寬為20cm，閘門(mén)型式如右圖所示。3、啟閉機(jī)可分為固定式和移動(dòng)式兩種，常用固定式啟閉機(jī)有卷?yè)P(yáng)式、螺桿式和油壓式。卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉能力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價(jià)高。螺桿式啟閉機(jī)簡(jiǎn)便、廉價(jià)，適用于小型工程，水壓力較大，門(mén)重缺乏的情況等。油壓式啟閉機(jī)是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動(dòng)，可用較小的動(dòng)力獲得很大的啟閉力，但造價(jià)較高。在有防洪要求的水閘中，一般要求啟閉機(jī)迅速可靠，能夠多孔同步開(kāi)啟，這里采用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，一門(mén)一機(jī)。4、啟閉機(jī)的選型(1)根據(jù)水工設(shè)計(jì)手冊(cè)平面直升鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)活動(dòng)局部重量公式:(1)式中—閘門(mén)結(jié)構(gòu)活動(dòng)局部重量，t；—閘門(mén)的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，；，。—閘門(mén)材料系數(shù)，；?！卓诟叨?，取8m；—孔口寬度，取9m。將數(shù)據(jù)代入公式：G=××××=，閘門(mén)的重力=×103×=，考慮其它因素取閘門(mén)自重170KN。(2)初估閘門(mén)啟閉機(jī)的啟門(mén)力和閉門(mén)力，根據(jù)水工設(shè)計(jì)手冊(cè)中的近似公式：(2)(3)式中—平面閘門(mén)的總水壓力，KN，；—啟門(mén)力，KN；—閉門(mén)力，KN；代入數(shù)據(jù)得：總水壓力：P==1/2×10×2×9=(KN)啟門(mén)力：FQ=×+×170=(KN)閉門(mén)力：FW=××170=(KN)由于閘門(mén)關(guān)閉擋水時(shí)，水壓力P值最大。，本次設(shè)計(jì)的水閘為中型水閘，，，。查水工設(shè)計(jì)手冊(cè)選用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)型號(hào)QPQ-240。上部結(jié)構(gòu)1、工作橋工作橋是為了安裝啟閉機(jī)和便于工作人員操作而設(shè)的橋。假設(shè)工作橋較高可在閘墩上部設(shè)排架支承。工作橋設(shè)置高程與閘門(mén)尺寸及形式有關(guān)。由于是平面鋼閘門(mén)，采用固定式卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)，閘門(mén)提升后不能影響泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工作橋設(shè)在工作閘門(mén)的正上方，用排架支承工作橋，橋上設(shè)置啟閉機(jī)房。由啟閉機(jī)的型號(hào)決定基座寬度為2m，啟閉機(jī)旁的過(guò)道設(shè)為1m，啟閉機(jī)房采用24磚砌墻，(過(guò)人用)。因此，工作橋的總寬度為6m。由于工作橋在排架上，確定排架的高度即可得到工作橋高程。排架高度=閘門(mén)高+平安超高+吊耳高度=8++=9工作橋高程=閘墩高程+排架高+T型梁高=+9+1=工作橋細(xì)部構(gòu)造圖見(jiàn)以下圖：工作橋細(xì)部構(gòu)造圖(單位：cm)2、交通橋交通橋的作用是連接兩岸交通，供車(chē)輛和人通行。交通橋的型式可采用板梁式。交通橋的位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，布置在下游。僅供人畜通行用的交通橋，其寬度不小于3m；行駛汽車(chē)等的交通橋，應(yīng)按交通部門(mén)制定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，，雙車(chē)道為7~9m。本次設(shè)計(jì)采用橋?qū)?m，其中人行道1m，具體尺寸如以下圖3、檢修橋檢修橋的作用為放置檢修閘門(mén)，觀(guān)測(cè)上游水流情況，設(shè)置在閘墩的上游端。采用預(yù)制T型梁和活蓋板型式。尺寸如以下圖所示。閘室的分縫與止水水閘沿軸線(xiàn)每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫，兼作溫度縫，以免閘室因不均勻沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫?？p距一般為15~30m，縫寬為2~。整體式底板閘室沉陷縫，一般設(shè)在閘墩中間，一孔、二孔或三孔一聯(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(mén)仍然正常工作。但凡有防滲要求的縫，都應(yīng)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，邊墩與翼墻間以及上游翼墻本身；后者設(shè)在鋪蓋、消力池與底板，和混凝土鋪蓋、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。，縫寬為2cm，取中間三孔為一聯(lián)，兩邊各為兩孔一聯(lián)。6閘室穩(wěn)定計(jì)算設(shè)計(jì)情況及荷載組合1、設(shè)計(jì)情況選擇水閘在使用過(guò)程中，可能出現(xiàn)各種不利情況。完建無(wú)水期是水閘建好尚未投入使用之前，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷，這是驗(yàn)算地基承載力的設(shè)計(jì)情況。正常擋水期時(shí)下游無(wú)水，上游為正常擋水位，上下游水頭差最大，閘室承受較大的水平推力，是驗(yàn)算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)情況。泄洪期工作閘門(mén)全開(kāi)，水位差較小，對(duì)水閘無(wú)大的危害，故不考慮此情況。本設(shè)計(jì)地震烈度為6度，不考慮地震情況。2、完建無(wú)水期和正常擋水期均為根本荷載組合。取中間三孔一聯(lián)為單元進(jìn)行計(jì)算，需計(jì)算的荷載見(jiàn)表6-1所示。表6-1荷載組合表荷載組合計(jì)算情況荷載自重靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力地震力浪壓力根本組合完建無(wú)水期√—————正常擋水期√√√——√完建無(wú)水期地基承載力驗(yàn)算1．荷載計(jì)算荷載計(jì)算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自重。在計(jì)算中以三孔一聯(lián)為單元，省略一些細(xì)部構(gòu)件重量，如欄桿、屋頂?shù)?。力矩為?duì)閘底板上游端點(diǎn)所取。鋼筋混凝土重度采用25KN/m3；混凝土重度采用23KN/m3；KN/m3；磚石重度采用19KN/m3。完建無(wú)水期的荷載分布圖見(jiàn)右圖，荷載計(jì)算表見(jiàn)表6-2。通過(guò)各局部的構(gòu)造圖寫(xiě)出計(jì)算步驟：①閘底板(以中間3個(gè)閘門(mén)為一聯(lián))力矩對(duì)閘底板上有端點(diǎn)所取，見(jiàn)右圖。重力=(×15+×2)×31×25=(KN)力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)②中墩：重力=×10×15×2×25=9000(KN)力臂長(zhǎng)=力矩=9000×=67500(KN·m)③縫墩：重力=×10×15×25=6000(KN)力臂長(zhǎng)=力矩=6000×=45000(KN·m)④工作橋：重力=(30×80×4+460×20+×70×2)×28×25×10-4=(KN)力臂長(zhǎng)=+++=力矩=×=(KN·m)⑤交通橋：重力=(40×50×3+20×600+110×20×2+10×10×2)×31×25=(KN)力臂長(zhǎng)=15-6/2=12力矩=×12=21018(KN·m)⑥檢修橋重力=(30×50×2+210×30)×31×25=(KN)力臂長(zhǎng)=+=力矩=×=(KN·m)⑦啟閉機(jī)重力=(KN)力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)將計(jì)算結(jié)果填入表6-2：表6-2完建無(wú)水期荷載計(jì)算表荷載自重(KN)力臂(m)力矩()-↘↙+閘底板148218.75—閘墩中墩900067500—縫墩600045000—工作橋—交通橋1221018—檢修橋—啟閉機(jī)—啟閉機(jī)房—排架—閘門(mén)—合計(jì)——2、地基承載力驗(yàn)算根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，采用公式(1)、(2)進(jìn)行地基承載力的驗(yàn)算，可得結(jié)論完建無(wú)水期的地基承載力能夠滿(mǎn)足要求，地基也不會(huì)發(fā)生不均勻沉陷。地基承載力公式為：(1)(2)偏心距：由公式e=,代入數(shù)值得:e=15/(m)地基承載力：由，代入數(shù)值得；地基承載力平均值KPa＜[P]=200(kpa)地基不均勻系數(shù)：由公式，代入數(shù)值得；=＜[]=。正常擋水期閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算1、荷載計(jì)算正常擋水期荷載計(jì)算除閘室自重外，還有靜水壓力，水重，閘底板所受揚(yáng)壓力由滲透計(jì)算中可得。由于浪壓力小于靜水壓力的5%，忽略不計(jì)。根據(jù)上圖可計(jì)算各局部壓力：①閘室自重：-↘G=(KN)力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)②上游水壓力：P1：-↘P1=1/2×2××31=(KN)力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)P2：↙+P2=(KN)通過(guò)右圖可計(jì)算得力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)③浮托力：↙+F浮=〔15××+3×〕×31=(KN)力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)④滲透壓力：↙+用虛線(xiàn)將滲透壓力分布圖分成8個(gè)局部，如以下圖，分別計(jì)算它們的面積和形心位置：面積：A=×15+×14+1/2×+×14+×1+1/2××13+×1+1/2××1=F滲=××31=(KN)形心點(diǎn)位置離A點(diǎn)位置：X==力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)⑤水重-↘G水=××31×=力臂長(zhǎng)=力矩=×=(KN·m)將以上