水閘課程設(shè)計(jì)

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=4\*ROMANIV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）正常蓄水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)0.008.6327.9641.0755.4061.4073.9879.70(三)地形資料閘址附近，河道順直，河道橫部面接近梯形，底寬18米，邊坡1:1.5，河底高程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層序高程（M）土質(zhì)摡況=1\*ROMANI195.00-191.8細(xì)砂=2\*ROMANII191.8—183.32組砂=3\*ROMANIII183.32粘土閘址附近缺乏粘性土料，但有足夠數(shù)量的混凝土骨料和砂料。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4.0，總寬為4.4。2.閘門(mén)采用平面鋼閘門(mén)，有3米，4米，5米三種規(guī)格閘門(mén)。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(shū)本工程為Ⅳ級(jí)攔河閘。設(shè)計(jì)采用開(kāi)敞式水閘。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(mén)、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(kāi)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195.00m。（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(1)在設(shè)計(jì)情況下：①、上游水H=198.36-195=3.36②、下游水深=198.15-195.00=3.15③、下泄流量Q=61.40則上游行近流速：V0=Q/A根據(jù)和斷面尺寸：A=﹙b＋﹚H=﹙18+1.5×3.36﹚×3.36＝77.42其中b為河道寬：b=18m為邊坡比：m=1:1.5V0=Q/A=61.40/77.41=0.793mH0=H﹢αv2/2（取α＝1.0﹚=3.36﹢0.7932/﹙2×9.81﹚＝3.39則=3.15/3.39=0.929>0.8故屬于淹沒(méi)出流。(2)校核情況：①、上游水H=198.9-195=3.9②、下游水深=198.65-195=3.65③、下泄流量Q=79.70則上游行近流速：V0=Q/A根據(jù)和斷面尺寸：A=﹙b＋﹚H=﹙18+1.5×3.9﹚×3.9＝93.02m2其中b為河道寬：b=18m為邊坡比：m=1:1.5V0=Q/A=79.7/93.02=0.86m/sH0=H﹢αv2/2g﹙取α＝1.0﹚=3.9﹢0.862/﹙2×9.81﹚=3.94則=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》H=198.9-195=3.9mH=198.9DEFINED(195)\#"#,##0"，由寬頂堰淹沒(méi)出流公式：Q=σmεB02gH03/2根據(jù)，查SL-265-2001,附錄A.01，查得淹沒(méi)系數(shù)σ=0.74，對(duì)無(wú)坎寬頂堰：m=0.385假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)=0.90HHH1在設(shè)計(jì)情況下：由公式Q=σmεB02g所以，在設(shè)計(jì)情況下

B=8.66在校核情況下：B=9.0整理上述計(jì)算如下表計(jì)算情況上游水深H下游水深流量Q行進(jìn)流速行進(jìn)水頭淹沒(méi)系數(shù)б流量系數(shù)m側(cè)收縮系數(shù)ε設(shè)計(jì)情況下3.363.1561.400.7933.390.740.3850.908.66校核情況下3.903.6579.700.863.940.740.3850.909.02.閘孔孔數(shù)n及單孔凈寬單孔寬度根據(jù)水閘使用要求，閘門(mén)型式及啟閉機(jī)容量等因素，并參照閘門(mén)尺寸選定。由>比較得，取凈寬較大的值，則取=9.0。以上為的第一次近似值，據(jù)此可計(jì)算的第二次近似值，按=0.93，及閘墩邊形狀，查《水力學(xué)》，得ξ0=0.502，ξk=0.70。側(cè)收縮系數(shù)按式計(jì)算為：ε=1-0.2=1-0.2×[0.7+（3-1）×0.502]×3.9/9=0.85凈寬的第二次計(jì)算近似值為B=9.5再將凈寬的第二次近似值代入式中，可得QUOTEε=0.86，再次試算后仍得=0.86，計(jì)算得出=9.4,根據(jù)所給閘門(mén)的型號(hào)尺寸，則選擇孔數(shù)n=3，每孔凈寬=3.2，則閘孔總凈寬=3.2×3=9.6,3.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=1.5,墩首、墩尾均采用尖圓形。邊墩厚度為1.0，墩首、尾采用半圓形。根據(jù)擬定的閘孔尺寸凈寬=9.6，用設(shè)計(jì)情況進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)堰流公式：Q=σmεB02g=64.28則:Q實(shí)-QQ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尺寸確定為：選擇孔數(shù)n=3，每孔凈寬=3.2m，2個(gè)中墩各厚d=1.5，邊墩厚度為1.0，閘孔總凈寬=9.6，閘室總長(zhǎng)度B=3×3.2+2×1.5=12.6。第二節(jié)消能防沖型式水閘閘門(mén)開(kāi)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，宜采用底流式消能。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=γq△H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(mén)的操作規(guī)程，本次設(shè)中孔開(kāi)啟。分別開(kāi)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(mén)的開(kāi)度擬分三級(jí)開(kāi)啟。第一級(jí)泄流量8.63/；待下游水位穩(wěn)定后，開(kāi)度增大至設(shè)計(jì)流量61.4/；最后待下游水位穩(wěn)定后，再增大開(kāi)度至最大下泄流量79.7/。消力池尺寸計(jì)算表開(kāi)啟高度e垂直收縮系數(shù)泄流量Q單寬流量q收縮水深躍后水深下游水深流態(tài)池深d消力池長(zhǎng)度水躍長(zhǎng)0.170.6128.190.650.100.881.00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(kāi)度有關(guān)，查《水力學(xué)》表9-8可得。泄流量：Q=流量系數(shù)：消力池深度:收縮水深：消能計(jì)算公式：出池落差:消力池長(zhǎng)：=其中消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接水躍長(zhǎng)度：是出池河床水深是從消力池底板頂面算起的總勢(shì)能α為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0。β為水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)取0.75。水躍淹沒(méi)系數(shù)=1.05。流速系數(shù)。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(kāi)度為0.17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=8.63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):==-0.006其中為出池落差、為出池河床水深、α為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0。則=1.05×0.921-1+0.006=-0.0385則計(jì)算出消力池池深d=-0.0385，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。（2）消力池長(zhǎng)度計(jì)算:由前面的計(jì)算，以下泄流量8.63作為確定消力池長(zhǎng)度計(jì)算的依據(jù)。略去行進(jìn)流速v0，則：=3.9+0.5=4.4根據(jù)公式其中：=則：==0.07==1.13水躍長(zhǎng)度：=6.9(1.13-0.07)=7.3消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接，==0.5×4=2，則消力池長(zhǎng)度：==2+0.75×7.3=7.5所以取消力池長(zhǎng)度為7.5。3．消力池底板厚度（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。抗沖抗浮其中為消力池底板計(jì)算系數(shù)取0.18，為消力池進(jìn)口處的單寬流量，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:消力池底板厚度計(jì)算表流量(/)上游水深()下游水深()（/s·）()()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=0.370.5，故取消力池池底厚度取t=0.5。（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的卵石墊層，透水底板設(shè)排水孔，孔徑0.2，孔距2，梅花狀布置，底部設(shè)反濾層。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1，寬為0.6（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。因此??護(hù)坦后仍需設(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：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=14.0，為消力池出口處的單寬流量。海漫長(zhǎng)度計(jì)算表流量(/)上游水深()下游水深()（/s·）()()8.633.901.000.482.900.9012.6627.963.902.001.551.901.4620.4641.073.902.502.281.401.6422.9955.403.903.003.080.901.7122.9361.403.903.153.410.751.7224.0673.983.903.504.110.401.6122.5779.703.903.654.430.251.4920.84計(jì)算取表中最大值=24，河床寬度為18。（2）海漫構(gòu)造。海漫使用厚度45cm的塊石材料，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：流量單寬流海漫末端水深設(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，槽頂高程與海漫末端齊平，底寬取5。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×(198.90-195.00)=13.6為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求，L必須大于交通橋?qū)?、工作橋、工作便橋及其之間間隔的總和，即取L=14.0。（2）底板厚度d:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，底板厚度為（1/5～1/7）單孔凈跨，一般為1.0～2.0由此初擬底板厚度d=1.0（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（0.6～1.0）倍，由水頭大小可知，上游端設(shè)板樁深為3.0，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)度為上下游最大水位差的（3～5）倍，則取鋪蓋L=12.0，鋪蓋厚度為0.5。鋪蓋兩端各設(shè)設(shè)0.5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，其下設(shè)0.2厚的砂石墊層。順?biāo)鞣较蛟O(shè)置永縫，縫距為8。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3，厚度0.2,寬度0.4。(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，從邊墩開(kāi)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=3.9,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=3.9×9.0=35.1。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則L=36.0＞L=35.1閘基防滲長(zhǎng)度滿足要求第二節(jié)防滲和排水設(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：1.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L0=12+14=26m;地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度S=195.00-190.00=5m。L0/S=26/5=5.2＞5時(shí),故地基的有效深度=0.5L0=13m。而地基的實(shí)際計(jì)算深度=195.0-183.32=11.68m,則＜，故地基的實(shí)際計(jì)算深度==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①進(jìn)出口段1.011.680.4780.4330.294⑧1.510.980.5170.4680.397②內(nèi)部垂直段0.511.180.0450.0410.082④4.511.180.4570.414⑤4.010.680.3790.343⑦1.010.680.0910.0820.155③內(nèi)部水平段=0.5=4.5=11.18=120.7600.6880.786⑥=4.0=1.0=10.68=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。①各流段的水頭損失的計(jì)算QUOTEhi=ΔHξ×ξ=0.433m=0.041m=0.688m=0.414m=0.343m=0.890=0.082m=0.468m②進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)β1β=11.18m=11.68m=1m則得：β1=0.68＜[β進(jìn)水口段水頭損失的修正為：=β1×h1=0.68×0.433=0.294m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：Δh=－=0.434-0.294=0.140m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段+=0.73>0.140所以=0.0412=0.082m=0.688+（0.139-0.041）=0.786m.同樣對(duì)出口段修正如下β=10.68m=11.68m=2m則得：β2=0.849＜[β出口段的水頭損失修正為=β2×h=0.397m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：=-=0.467-0.397=0.070m將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則=0.085+0.070=0.155③計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開(kāi)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：=3.36m=-=3.066m=-=2.984m=-=2.198m=-=1.784m=-=1.441m=-=0.551m=-=0.396m=-=0④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：=0.5×(+)×14×1=0.5×（1.441+0.551）×14×1=136.91單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：=0.5×(+)×12×1=0.5×（2.984+2.198）×12×1=304.492．校核洪水位情況各流段阻力系數(shù)為編號(hào)名稱計(jì)算公式①進(jìn)出口段1.011.680.4780.5020.341⑧1.510.980.5170.5430.461②內(nèi)部垂直段0.511.180.0450.0470.094④4.511.180.4570.480⑤4.010.680.3790.398⑦1.010.680.0910.0960.178③內(nèi)部水平段=0.5=4.5=11.18=120.7600.7990.913⑥=4.0=1.0=10.68=14.00.9831.033△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.①各流段的水頭損失的計(jì)算QUOTEhi=ΔHξ×ξ=0.502m=0.047m=0.799m=0.480m=0.398m=1.033=0.096m=0.343m②進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)β1β=11.18m=11.68m=1m則得：β1=0.68＜[β進(jìn)水口段水頭損失的修正為：=β1×h1=0.68×0.502=0.341m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：Δh=－=0.502-0.341=0.161m修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段+=0.846>0.047所以=0.0472=0.094m=0.799+（0.161-0.047）=0.913m.同樣對(duì)出口段修正如下β=10.68m=11.68m=2m則得：β2=0.849＜[β出口段的水頭損失修正為=β2×h=0.461m進(jìn)口段水頭損失的修正量為：=-=0.543-0.461=0.082m將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則=0.096+0.082=0.178③計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開(kāi)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：=3.9m=-=3.559m=-=3.465m=-=2.552m=-=2.072m=-=1.674m=-=0.641m=-=0.461m=-=0.000④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：=0.5×(H6+H7)×14×1=158.97單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：=0.5×(H3+H4)×12×1=353.873.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為：設(shè)計(jì)情況校核情況（2）滲流出口處的平均逸出坡降為設(shè)計(jì)情況校核情況，所以閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。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。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(mén)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)算高程閘頂高程閘墩高程擋水時(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：m其安全超高查SL265-2001，表4.2.4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)為依據(jù)表格得，閘墩高度為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(mén)槽（檢修門(mén)槽和工作門(mén)槽），檢修門(mén)槽在上游，槽深為0.2m，寬0.4m，工作槽槽深為0.40m，寬第二節(jié)閘門(mén)和啟閉機(jī)閘門(mén)采用露頂式平面鋼閘門(mén)，則閘門(mén)頂高程為199.40m，閘門(mén)高4.4m，門(mén)寬為4.0m。查SL265-2001和《水閘》，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:初估閘門(mén)自重.為門(mén)重，10KN，墩高度4.5m，為孔口寬度為3.2m，采用滾輪式支承=1.0，采用普通低合金鋼結(jié)構(gòu)=0.8，由于H＜5.0m,取=0.156，則得門(mén)自重,為滿足要求則取門(mén)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，初估計(jì)啟門(mén)力，閉門(mén)力。則P為作用在門(mén)上的總水壓力（見(jiàn)圖），不計(jì)浪壓力的影響，作用在每米寬門(mén)上游面的水壓力：=1/2×9.81×3.9×3.9=74.60作用在每米寬門(mén)上游面的水壓力：=1/2×3.65×3.65×9.81=65.35則門(mén)上總的水壓力為：當(dāng)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)：=×3.2=238.72=0.2×74.6+1.2×12.0=62.41當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)：=（-）×3.2=（74.6-65.35）×3.2=29.6=0.2×29.6-0.9×15.0=-7.58＜0，表示閘門(mén)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(mén)力=62.14，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(mén)與啟閉設(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+2×欄桿柱寬+2×操作寬度+2×欄桿外富裕寬度=1.473+2×1.0+2×0.2+2×0.1=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。工作橋結(jié)構(gòu)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(mén)槽處的頸厚為0.7m，排架順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度為2.2m，寬0.6m。則排架高=門(mén)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0.4×0.7m，橋面凈寬為4.0m（三）檢修便橋?yàn)榱吮阌趯?duì)閘門(mén)進(jìn)行檢修、觀測(cè)、在檢修門(mén)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0.1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，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2-3cm。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(mén)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荷載組合計(jì)算情況自重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力地震荷載基本組合完建無(wú)水期√設(shè)計(jì)洪水位情況√√√√特殊組合校核洪水位情況√√√√（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。完建期的荷載主要包括閘底板重力，閘墩重力，閘門(mén)重力、工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力、公路橋重力和檢修便橋重力、取鋼筋混凝土的容重為25。底板重力為：=14×1×9.4×25+0.5×（2+1）×1×9.4×25×2=3995閘墩重力：則每個(gè)中墩重：=1.55×1.5×4.5×25+0.4×1.1×4.5×25+0.7×0.5×4.2×25+5.95×1.5×4.2×25+2×1.03×4.5×25+2×1.03×4.2×25+2×1.5×4.5×25=2070.49每個(gè)閘室單元有兩個(gè)中墩，則:=2=2×2070.49=4141閘門(mén)重=12，則兩個(gè)閘門(mén)重=24.0工作橋重力:=（4.9×0.6×0.7+5.2×0.6×0.7+0.6×0.7×1）×2×25+0.4×0.8×9.4×2×25+0.1×4×9.4×25+9.4×2×0.5×（0.1+0.02）×1×25+0.7×0.1×9.4×2×25=516.4考慮到欄桿機(jī)橫梁重等取=520查《閘門(mén)與啟閉設(shè)備》QPQ-80啟閉機(jī)機(jī)身重15.0，考慮到混凝土及電機(jī)重，每臺(tái)啟閉機(jī)重20,啟閉機(jī)重力=2×20=40.0公路橋重力:=0.4×0.7×9.4×2×25+4.4×0.4×9.4×25+0.2×1×9.4×2×25=639.2考慮到欄桿重,取公路橋重為:=650檢修便橋重力：=0.2×0.5×9.4×25×2+1.1×0.1×9.4×25=72.85kN考慮到欄桿及橫梁重力等去檢修橋重:=85。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(·m)↘↙底板39957.027965閘門(mén)①123.1337056②125.566閘墩41417.028987工作橋5205.52860啟閉機(jī)①203.1362.6②205.5110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)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:=3.36×6.4×5.75×9.81=1212.99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：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=0.5×1.45×9.81×(0.2+0.04+1.45)×9.4+0.5×(1.45+3.36+0.3)×9.81×2.21×9.4=647.16（→）=0.5×（2.496+3.804）×9.81×9.4×1.7=504.3（→）=0.5×0.72×9.4×9.81=23.1kN（←）=0.5×（0.7+2+0.552）×9.81×9.4×1.3=199.1浮托力：=0.5×(1+2)×2×1×9.81×9.4+1×10×9.4×9.81+2×2×1×9.4×9.81=1601(↑)滲透壓力:=0.5×（2.496+0.2×2.496）×0.5×9.4×9.81×13.5+0.5×（0.2×2.496+0.396）×13.5×9.4×9.81=639.6(↑)設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載圖見(jiàn)上圖,設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載計(jì)算見(jiàn)表，設(shè)計(jì)洪水情況下荷載和力矩計(jì)算對(duì)B點(diǎn)取矩荷載名稱豎向力（）水平力（）力臂（m）力矩（·）↓↑→←↘↙閘室結(jié)構(gòu)重力90422.98上游水壓力下游水壓力浮托力滲透壓力水重力合計(jì)3.校核洪水位情況的荷載校核洪水位情況時(shí)的荷載與設(shè)計(jì)洪水位情況的荷載計(jì)算方法相似。所不同的是水壓