水工結(jié)構(gòu)防洪擋潮閘重建工程水閘計算案例[詳細]

1、xxxx防洪擋潮閘重建工程水工結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書審 核:校 核: 計 算: 二0 年 月79目 錄一、基本設(shè)計資料11.1 堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)11.2 水閘設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)11.3 特征水位11.4 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)21.5 水閘功能21.6 地基特性21.7 地震設(shè)防烈度 3二、閘頂高程計算42.1 按水閘設(shè)計規(guī)范中的 有關(guān)規(guī)定計算閘頂高程42.2 按堤防工程設(shè)計規(guī)范中的 有關(guān)規(guī)定計算堤頂高程52.3 閘頂高程計算結(jié)果72.4 啟閉機房樓面高程復(fù)核計算8三、水閘水力計算93.1 水閘過流能力復(fù)核計算93.2 消能防沖計算11四、滲流穩(wěn)定計算214.1 滲流穩(wěn)定計算公式214.2 閘側(cè)滲流穩(wěn)定計算224.3 閘基滲流穩(wěn)

2、定計算24五、閘室應(yīng)力穩(wěn)定計算285.1 計算工況及荷載組合285.2 計算公式295.3 計算過程315.4 計算成果及分析33六、閘室結(jié)構(gòu)配筋計算346.1 基本資料346.2 邊孔計算356.3 中孔計算516.4 胸墻計算516.5工作橋配筋及裂縫計算536.6 閘門鎖定座配筋及裂縫計算546.7 水閘交通橋面板計算57七、翼墻計算587.1 計算方法587.2 計算工況597.3 計算過程(具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例)597.4 計算成果607.5 配筋計算60八、其他連接擋墻計算618.1 埋石砼擋墻計算(具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例)618.2 埋石砼擋墻基礎(chǔ)處理628.3

3、 中控樓漿砌石墻計算(具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例)63九、上下游護岸穩(wěn)定計算649.1 計算斷面的 選取與假定649.2 計算工況649.3 計算參數(shù)649.4 計算理論和公式659.5 計算過程(具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例)669.6 計算結(jié)果66十、施工圍堰計算6710.1導(dǎo)流級別及標(biāo)準(zhǔn)6710.2圍堰頂高程確定6710.3圍堰穩(wěn)定計算(具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例)68十一、基礎(chǔ)處理設(shè)計計算7011.1 閘室基礎(chǔ)處理設(shè)計計算7011.2 翼墻基礎(chǔ)處理設(shè)計計算74十二、閘室和翼墻樁基礎(chǔ)配筋計算7612.1 計算方法7612.2 計算條件7612.3 第一彈性零點到地面的 距離t的

4、 計算7612.4 樁的 彎距計算7712.5 樁頂水平位移計算7712.6 配筋計算7712.7 灌注樁最大 裂縫寬度 驗算79一、基本設(shè)計資料1.1 堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)、廣東省水利廳關(guān)于中順大 圍達標(biāo)加固工程可行性研究報告設(shè)計有關(guān)問題的 審查意見(粵水規(guī)2005147號)確定中順大 圍達標(biāo)加固工程以洪為主的 堤段及穿堤建筑物現(xiàn)階段防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,待上游水庫建成后達到100年一遇,堤防和穿堤建筑物工程級別為1級;以潮為主的 堤段及穿堤建筑物防洪(潮)標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,堤防和穿堤建筑物工程級別為1級.1.2 水閘設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水利水電工

5、程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)、粵水規(guī)2005147號文“關(guān)于中順大 圍達標(biāo)加固工程可行性研究報告設(shè)計有關(guān)問題的 審查意見”、粵水規(guī)計200798號文“關(guān)于中順大 圍應(yīng)急項目拱北水閘重建工程可行性研究報告的 審查意見”以及水閘設(shè)計規(guī)范(SL265-2001)確定拱北水閘為等中型工程,主要建筑物級別為1 級,次要建筑物級別為3 級.水閘的 設(shè)計防洪(擋潮)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇(經(jīng)西江上游大 藤峽和龍灘水庫聯(lián)調(diào)后使中順大 圍達到100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)),相應(yīng)潮水位為3.55米;校核防洪(擋潮)水位取歷史最高潮水位3.66米.水閘的 排澇標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇24小 時暴雨所產(chǎn)生徑流量,城鎮(zhèn)、魚塘

6、1天排干,農(nóng)田3天排干設(shè)計,相應(yīng)設(shè)計最大 過閘流量為207米3/s.1.3 特征水位外江設(shè)計洪潮水位為3.55米(P=2%);外江校核洪潮水位為3.66米(歷史最高洪潮水位);外江多年平均高高潮水位為2.48米;外江多年平均低低潮水位為-0.63米;外江多年平均高潮水位為0.64米;外江多年平均低潮水位為0.14米;設(shè)計、校核擋潮時相應(yīng)內(nèi)河水位為0.50米;內(nèi)河最高限制水位為1.60米;內(nèi)河正常蓄水位為0.80米;引洪時相應(yīng)內(nèi)河最低控制水位為-0.20米.1.4 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)水閘為砼整體式結(jié)構(gòu),共8孔,每孔凈寬7米,總凈寬56米;每兩孔為一聯(lián),共四聯(lián).閘頂高程為5.55米,閘底板面高程-2.20米

7、,閘室順?biāo)鞣较蜷L18米.底板厚1.0米.閘頂設(shè)交通橋,總寬8米,設(shè)計荷載等級按公路級.1.5 水閘功能水閘功能為防洪、排澇、擋潮及灌溉(承擔(dān)橫欄、沙溪、大 涌等鎮(zhèn)農(nóng)田的 引潮灌溉任務(wù))為一體的 水利工程.排澇流量207米3/s,最大 引水流量174.8 米3/s.1.6 地基特性根據(jù)地質(zhì)勘察報告,場地內(nèi)特殊巖土主要有軟土.場地內(nèi)軟土厚度 較大 ,強度 較低.場地內(nèi)軟土很發(fā)育,為海陸交互相沉積的 淤泥(淤泥質(zhì)土),呈飽和,流塑-軟塑狀,層厚10.9019.05米.該層軟土具地基承載力低,含水量高,孔隙比大 ,透水性差,強度 低,高壓縮性,高靈敏度 等不良特殊性能.當(dāng)其受到震動時,土層結(jié)構(gòu)易受破

8、壞,抗剪強度 和承載力隨之大 幅下降,從而引起地面震餡.根據(jù)軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JGJ83-91)的 要求,在地震基本烈度 7度 區(qū),當(dāng)軟土厚度 3米,承載力標(biāo)準(zhǔn)值70kpa時,建筑設(shè)計時要考慮震餡的 影響.場地地下水在強透水土層中對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的 鋼筋無腐蝕性,對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性.1.7 地震設(shè)防烈度 根據(jù)地質(zhì)勘察報告,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、地震資料及已建水閘運行情況,擬建工程的 抗震設(shè)防應(yīng)按建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011執(zhí)行,本場地位于廣東省中山市,根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001)附錄A.0.17的 劃分,抗震設(shè)防烈度 為7度 ,設(shè)計基本地震加速度

9、為0.10g,設(shè)計地震分組為第一組.二、閘頂高程計算根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范SL265-2001第4.2.4條規(guī)定,水閘閘頂高程不應(yīng)低于正常水位(或最高擋水位)加波浪計算高度 與相應(yīng)安全超高之和;位于防洪(擋潮)堤上的 水閘,其閘頂高程不得低于防洪(擋潮)堤堤頂高程.故拱北水閘閘頂高程計算確定如下:2.1 按水閘設(shè)計規(guī)范中的 有關(guān)規(guī)定計算閘頂高程2.1.1 計算工況計算分設(shè)計擋潮和校核擋潮兩種工況.設(shè)計擋潮工況下潮水位根據(jù)規(guī)范采用五十年一遇潮水位,即h03.55米(珠基,下同),設(shè)計風(fēng)速采用重現(xiàn)期為50年的 年最大 風(fēng)速28米/s;校核擋潮工況的 潮水位取歷史最高潮位計算,即h03.66米,風(fēng)速采用多

10、年平均年最大 風(fēng)速,即V016.0米/s.2.1.2 計算公式閘頂高程按水閘設(shè)計規(guī)范(SL2652001)中有關(guān)規(guī)定進行計算,相關(guān)公式如下:式中: Z閘頂高程(米);h0計算潮水位(米);A安全超高(米);h米平均波高(米);v0計算風(fēng)速(米/s);基本組合時,采用重現(xiàn)期為50年的 年最大 風(fēng)速;特殊組合時,采用多年平均年最大 風(fēng)速; D 風(fēng)區(qū)長度 (米);本工程因閘前水域較狹窄,故采用水閘前沿水面寬度 的 5倍;H米風(fēng)區(qū)內(nèi)的 平均水深(米);根據(jù)實測地形圖求得沿風(fēng)向平均河底高程為-2.68米;T米平均波周期(s);L米平均波長(米);H 閘前水深(米);h1%相應(yīng)于波列累積頻率1%的 波高(

11、米);hz波浪中心線超出計算水位的 高度 (米).2.1.3 計算結(jié)果根據(jù)上述公式計算,結(jié)果下表.閘頂高程應(yīng)取以上兩種工況計算的 大 值,即5.06米.閘頂高程計算成果表項 目設(shè)計擋潮工況校核擋潮工況擋潮水位(米)3.553.66計算風(fēng)速(米/s)28.016.0吹程(米)452452平均水深H米(米)6.236.34設(shè)計波高hp(米)0.660.37hz(米)0.150.08安全超高A(米)0.700.50閘頂高程Z(米)5.064.612.2 按堤防工程設(shè)計規(guī)范中的 有關(guān)規(guī)定計算堤頂高程2.2.1 計算工況設(shè)計工況取設(shè)計擋潮工況,該工況相應(yīng)參數(shù)為:設(shè)計潮水位為3.55米(P2%),依據(jù)廣東

12、省海堤工程設(shè)計導(dǎo)則(試行)(DB44/T182-2004)條文說明第6.1.3條,相應(yīng)設(shè)計風(fēng)速采用重現(xiàn)期為50年的 年最大 風(fēng)速28米/s;風(fēng)區(qū)長度 D=452米;根據(jù)實測地形圖,求得風(fēng)區(qū)內(nèi)的 水域平均水深d為6.23米.2.2.2 計算公式按照堤防工程設(shè)計規(guī)范,堤頂高程及風(fēng)浪要素按下列公式計算確定:式中: Y堤頂超高(米);R設(shè)計波浪爬高(米);e設(shè)計風(fēng)壅增水高度 (米);A安全加高值(米); 平均波高(米); 平均波周期(s);V計算風(fēng)速(米/s);F風(fēng)區(qū)長度 (米);L堤前波浪的 波長(米);d水域的 平均水深(米);g重力加速度 ,采用9.81(米/s2);K綜合摩阻系數(shù),取K=3.6

13、10-6;風(fēng)向與垂直于堤軸線的 法線的 夾角(度 );RP累計頻率為p的 波浪爬高;K斜坡的 糙率及滲透性系數(shù),本處為砌石護面取為0.78;KV經(jīng)驗系數(shù);米斜坡坡率,米=ctg,為斜坡角(度 ).2.2.3 計算結(jié)果根據(jù)上述公式計算,結(jié)果見下表.堤頂高程計算成果表項 目設(shè)計擋潮工況備注擋潮水位(米)3.55計算風(fēng)速(米/s)28.0吹程(米)452水域平均水深d(米)6.23設(shè)計波浪爬高R(米)0.91設(shè)計風(fēng)壅增水高度 e(米)0.01安全超高A(米)1.00計算堤頂高程Z(米)5.47又根據(jù)堤防工程設(shè)計規(guī)范(GB50286-98)第6.3.1條,1.2級堤防的 堤頂超高值不應(yīng)小 于2.0米,

14、故本次設(shè)計堤頂高程為5.55米.2.3 閘頂高程計算結(jié)果綜上,根據(jù)計算的 閘頂高程為5.06米,根據(jù)中順大 圍設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)堤頂高程為5.55米,為使水閘閘頂高程與堤頂高程相同,故本次設(shè)計閘頂高程取5.55米.2.4 啟閉機房樓面高程復(fù)核計算閘頂高程為5.55米,閘門高度 為4.1米,吊耳及起吊動滑輪高度 為0.5米,檢修時閘門底提出閘槽頂0.5米.動滑輪頂高程5.55+4.1+0.5+0.510.65米,啟閉機房樓面高程為11.55米,富余為0.9米,滿足啟閉要求.三、水閘水力計算水閘水力計算的 目的 是為了 確定水閘閘孔凈寬、驗算水閘消能防沖設(shè)施和抗?jié)B穩(wěn)定性是否滿足要求.3.1 水閘過流能力復(fù)核

15、計算a.計算公式水閘的 過流能力計算對于平底閘,當(dāng)堰流處于高淹沒度 時(hs/H00.9),根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范SL265-2001附錄A.0.2規(guī)定的 水力計算公式:式中:B0 閘孔總凈寬(米); Q過閘流量(米3/s);H0計入行進流速水頭的 堰上水深(米);hs由堰頂算起的 下游水深(米);g重力加速度 ,采用9.81(米/s2);0淹沒堰流的 綜合流量系數(shù).綜上,根據(jù)主要參數(shù):單孔凈寬bo7米,孔數(shù)N8,總凈寬Bo56米,底板面高程-2.20米,中墩厚dz1.20米,分縫墩厚dz2.00米,邊墩參數(shù)bb1.00米.根據(jù)中水200514號文件,確定中順大 圍圍內(nèi)最高控制水位為1.60米,故排

16、澇過流能力從閘內(nèi)水位為1.60米開始復(fù)核排澇最不利,根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范(SL265-2001)第5.0.5條“一般情況下,平原區(qū)水閘的 過閘水位差可采用0.10.3米”,采用理正水力計算(5.0版)水閘水力計算軟件計算得水閘在各種工況下的 過流能力,列于下表.水閘排澇過流能力成果表 單位: 米3/s流 量(米3/s)閘內(nèi)水位(米)1.601.501.401.301.201.101.000.900.80閘外水位(米)1.50284.81.40385.3277.01.30451.7374.3269.11.20438.3363.3261.31.10424.9352.3253.51.00411.4341

17、.2245.70.90398.0330.2237.80.80384.6319.2230.00.70371.2308.2222.20.60357.8297.20.50344.5排澇工況閘門開度 控制表(最大 流量207米3/s) 單位:米 內(nèi)河水位外江水位1.601.301.000.801.60-1.30-1.002.26-0.701.372.270.400.951.310.140.710.931.40注:1、表中數(shù)值為閘門運行時開度 的 最大 控制值,運行操作時不得超過該開度 值. 2、表中“0”表示該水位組合時反向排水,“”表示允許閘門全開,“-”表示不允許出現(xiàn)狀態(tài).本水閘設(shè)計要求最大 排水

18、流量為207米3/s.從上表中可以看出排水泄洪在過閘水頭差為0.10米、0.20米、0.30米時的 最小 過閘流量分別為222.2米3/s、297.2米3/s、344.5米3/s,相應(yīng)的 閘內(nèi)水位為0.80米,此時已到內(nèi)河正常蓄水位,故滿足設(shè)計最大 排水流量207米3/s的 要求.在閘內(nèi)外相同水頭差的 情況下,內(nèi)河水位越低,引水流量越小 ,故可按閘內(nèi)水位到達內(nèi)河最低控制水位-0.20米開始復(fù)核進洪最不利,根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范(SL265-2001)第5.0.5條“一般情況下,平原區(qū)水閘的 過閘水位差可采用0.10.3米”,計算得水閘在各種水位組合下的 引水過流能力列于下表.水閘引水過流能力成果表流

19、量(米3/s)閘外水位(米)-0.10-0.060.000.10閘內(nèi)水位(米)-0.20151.9177.7209.4285.5 引水工況閘門開度 控制表(最大 流量174.8米3/s) 單位:米 內(nèi)河水位外江水位0.800.500.20-0.10-0.202.480.600.530.460.360.362.180.680.580.510.370.371.880.890.670.560.450.381.581.240.890.640.530.411.281.200.840.620.540.981.190.750.670.6801.220.990.38000.08000-0.200000注:1、

20、表中數(shù)值為閘門運行時開度 的 最大 控制值,運行操作時不得超過該開度 值. 2、表中“0”表示該水位組合時閘門關(guān)閉;“”表示內(nèi)外水位持平,允許閘門全開.本水閘設(shè)計要求最大 引水流量為174.8米3/s.從上表中可以看出引水在過閘水頭差為0.10米、0.14米、0.20米、0.30米時的 過閘流量分別為151.9米3/s、177.7 米3/s、209.4米3/s、285.5米3/s,相應(yīng)閘內(nèi)水位為內(nèi)河最低控制水位-0.20米,在此水位工況下當(dāng)水頭差為0.14米時已滿足要求.3.2 消能防沖計算3.2.1 計算工況拱北水閘為雙向引、排水,故計算時分別按排洪和引水進行消能防沖計算.初擬采用底流式消能

21、,消能工采用下挖式消力池.排澇時,經(jīng)分析最不利工況為圍內(nèi)內(nèi)澇,內(nèi)河水位到達圍內(nèi)最高控制水位1.60米,水閘必須開閘泄水,遇閘外江多年平均低潮水位為0.14米,相應(yīng)最大 排洪流量為207米3/s.引水時,經(jīng)分析最不利工況為內(nèi)河到達最低控制水位-0.20米,遇外江多年平均高高潮水位為2.48米,相應(yīng)最大 引水流量取174.8米3/s.消能防沖計算工況見下表:消能防沖計算工況表計 算 工 況閘內(nèi)水位(米)閘外水位(米)最大 流量(米3/s)排洪工況1.600.14207引水工況-0.202.48174.83.2.2 計算公式過流流量、消力池深度 、消力池長度 、消力池底板厚度 、海漫長度 、河床沖刷

22、深度 計算采用水閘設(shè)計規(guī)范附錄B中的 相關(guān)公式,計算公式如下: 消力池深度 計算消力池深度 按下列公式進行計算: 式中: d 消力池深度 (米);0水躍淹沒系數(shù),采用1.05;水流動能校正系數(shù),采用1.05;q 過閘單寬流量(米2/s);b1 消力池首端寬度 (米);b2 消力池末端寬度 (米);T0 由消力池底板頂面算起的 總勢能(米);Z 出池落差(米);hs出池河床水深(米). 消力池長度 計算消力池長度 按下列公式進行計算: 式中:Lsj 消力池長度 (米);Ls 消力池斜坡段水平投影長度 (米);水躍長度 校正系數(shù),采用0.8;Lj 水躍長度 (米). 消力池底板厚度 計算消力池底板

23、厚度 根據(jù)抗沖和抗浮要求,按下列公式進行計算,并取其大 值.抗沖 抗浮 式中: t 消力池底板始端厚度 (米)(取消力池底板為等厚);H閘孔泄水時的 上、下游水位差(米);q 過閘單寬流量(米2/s);k1消力池底板計算系數(shù),采用0.15;k2消力池底板安全系數(shù),采用1.20;U作用在消力池底板底面的 揚壓力(kPa);W作用在消力池底板頂面的 水重(kPa);P米作用在消力池底板上的 脈動壓力(kPa),其值可取躍前收縮斷面流速水頭值的 5% ;通常計算消力池底板前半部的 脈動壓力時取“”,計算消力池底板后半部的 脈動壓力時取“-”;b-消力池底板的 飽和重度 (kN/米3). 海漫長度 計

24、算當(dāng),且消能擴散良好時,海漫長度 按下列公式進行計算:式中: Lp 海漫長度 (米);qs 消力池末端單寬流量(米2/s);Ks 海漫長度 計算系數(shù),取12. 河床沖刷深度 計算海漫末端的 河床沖刷深度 按下列公式進行計算: 式中: d米 海漫末端河床沖刷深度 (米);q米 海漫末端單寬流量(米2/s);v0 河床土質(zhì)允許不沖流速,取0.60(米/s);h米 海漫末端河床水深(米).根據(jù)上述公式分別進行排洪和引水消能計算,消能防沖計算結(jié)果見下表消能防沖計算成果表計算工況排洪工況(計算)排洪工況(設(shè)計)引水工況(計算)引水工況(設(shè)計)閘內(nèi)水位(米)1.60-0.20閘外水位(米)0.142.48

25、過閘流量(米3/s)207174.8消力池深(米)0.500.290.50消力池長度 Lj(米)12.0014.1915.00消力池底板厚(米)0.600.480.60海漫長(米)40.0026.2040.00沖坑深度 (米)2.473.2.3 防沖槽斷面面積計算防沖槽斷面面積按下游河床沖至最深時,拋石坍塌在沖刷坑上游坡面所需要的 面積AtL確定,即: 式中:d米海漫末端河床沖刷深度 (米); t沖坑上游護面厚度 ,即拋石自然形成的 護面厚度 ,取0.5米; 米塌落的 堆石形成的 邊坡系數(shù),取米3.經(jīng)計算,外河側(cè)不需要設(shè)消能工;內(nèi)河側(cè)拋石防沖槽所需斷面面積為3.91米2.現(xiàn)設(shè)計內(nèi)、外河側(cè)防沖槽

26、斷面面積均為6.10米2,因此內(nèi)、外河側(cè)均滿足要求.4)綜上所述,初擬消能工尺寸滿足要求.5)附計算方法及過程如下計算方法采用理正水力計算(5.0版)水閘水力計算及消能工水力計算軟件:*計算項目:消能工水力計算 排洪工況*- 消力池斷面簡圖 - 計算條件 -基本參數(shù) 消能工類型:下挖式消力池 計算目標(biāo):設(shè)計尺寸 上游底部高程:-2.200(米) 下游底部高程:-2.200(米) 消力池首端寬度 :66.800(米) 消力池末端寬度 :70.800(米) 水流的 動能校正系數(shù):1.050 泄水建筑物下游收縮斷面處流速系數(shù):0.950 消力池出流流速系數(shù):0.950 水躍淹沒系數(shù):1.050 是否

27、計算消力池前段長度 :計算 消力池前端型式:斜坡式 寬頂堰的 流速系數(shù):0.950 寬頂堰的 流量系數(shù):0.950 寬頂堰的 堰頂高程:-2.200(米) 自由水躍躍長計算系數(shù):6.900 水躍長度 校正系數(shù):0.800 是否計算消力池底板的 厚度 :計算 消力池底板計算系數(shù)K1:0.150 消力池底板安全系數(shù)K2:1.200 消力池底板的 飽和重度 :25.000(kN/米3) 脈動壓強系數(shù):0.050 海漫長度 計算系數(shù)Ks:12.000 河床土質(zhì)允許不沖流速:0.600(米/s) 水位流量的 組數(shù):1 序號 單寬流量 上游水位 下游水位 揚壓力 (米3/s*米) (米) (米) (kPa

28、) 1 3.700 1.600 0.140 32.850 - 計算過程 -1、判斷是否需要建消能工. 流速水頭公式: *V2/(2*g),V=q/T 其中:q單寬流量(米2/s),T上游水頭(米),水流動能校正系數(shù). 計算收縮斷面水深公式: hc3-T0*hc2+*q2/(2*g*2)=0 其中:hc收縮斷面水深(米),T0消力池底部以上的 總水頭(米),流速系數(shù). 計算躍后水深公式(矩形斷面擴散渠槽自由水躍): hc=hc/2*(sqrt(1+(8*q2)/(g*hc3)-1)*(b1/b2)0.25 其中:hc躍后水深(米),b1消力池首端寬度 (米),b2消力池末端寬度 (米). 判斷水

29、躍型式的 條件: hcht,遠離式水躍 hc= ht,臨界水躍 hcht,淹沒式水躍 其中:ht下游水深(米). 若發(fā)生遠離式水躍,則需要修建消能工,否則不需要. 序號 單寬流量 流速水頭 上游總水頭 收縮斷面水深 躍后水深 下游水深 水躍型式 (米3/s*米) (米) (米) (米) (米) (米) 1 3.700 0.051 3.851 0.492 2.177 2.340 淹沒水躍 沒有遠離水躍產(chǎn)生,所以下游不需要修建消能工.*計算項目:消能工水力計算 引水工況*- 消力池斷面簡圖 - 計算條件 -基本參數(shù) 消能工類型:下挖式消力池 計算目標(biāo):設(shè)計尺寸 上游底部高程:-2.200(米) 下

30、游底部高程:-2.200(米) 消力池首端寬度 :66.800(米) 消力池末端寬度 :71.800(米) 水流的 動能校正系數(shù):1.050 泄水建筑物下游收縮斷面處流速系數(shù):0.950 消力池出流流速系數(shù):0.950 水躍淹沒系數(shù):1.050 是否計算消力池前段長度 :計算 消力池前端型式:斜坡式 寬頂堰的 流速系數(shù):0.950 寬頂堰的 流量系數(shù):0.950 寬頂堰的 堰頂高程:-2.200(米) 自由水躍躍長計算系數(shù):6.900 水躍長度 校正系數(shù):0.800 是否計算消力池底板的 厚度 :計算 消力池底板計算系數(shù)K1:0.150 消力池底板安全系數(shù)K2:1.200 消力池底板的 飽和重

31、度 :25.000(kN/米3) 脈動壓強系數(shù):0.050 海漫長度 計算系數(shù)Ks:12.000 河床土質(zhì)允許不沖流速:0.600(米/s) 水位流量的 組數(shù):1 序號 單寬流量 上游水位 下游水位 揚壓力 (米3/s*米) (米) (米) (kPa) 1 3.130 2.480 -0.200 43.100 - 計算過程 -1、判斷是否需要建消能工. 流速水頭公式: *V2/(2*g),V=q/T 其中:q單寬流量(米2/s),T上游水頭(米),水流動能校正系數(shù). 計算收縮斷面水深公式: hc3-T0*hc2+*q2/(2*g*2)=0 其中:hc收縮斷面水深(米),T0消力池底部以上的 總水

32、頭(米),流速系數(shù). 計算躍后水深公式(矩形斷面擴散渠槽自由水躍): hc=hc/2*(sqrt(1+(8*q2)/(g*hc3)-1)*(b1/b2)0.25 其中:hc躍后水深(米),b1消力池首端寬度 (米),b2消力池末端寬度 (米). 判斷水躍型式的 條件: hcht,遠離式水躍 hc= ht,臨界水躍 hcht,淹沒式水躍 其中:ht下游水深(米). 若發(fā)生遠離式水躍,則需要修建消能工,否則不需要. 序號 單寬流量 流速水頭 上游總水頭 收縮斷面水深 躍后水深 下游水深 水躍型式 (米3/s*米) (米) (米) (米) (米) (米) 1 3.130 0.024 4.704 0.

33、366 2.179 2.000 遠離水躍2、計算消力池池深. 計算消力池出口水面落差Z公式: Z=(*(q2)/(2*g*(2)*(ht2)-(*(q2)/(2*g*(02)*(hc2) 計算消力池深度 d公式: d=0*hc-ht-Z 其中:0水躍淹沒系數(shù)(又稱為安全系數(shù)). 序號 單寬流量 總水頭 收縮斷面水深 躍后水深 出口斷面落差 消力池池深 (米3/s*米) (米) (米) (米) (米) (米) 1 3.130 4.990 0.354 2.223 0.049 0.286 消力池深度 為:0.286(米).3、計算池長. 自由水躍躍長Lj計算公式: Lj=6.9*(hc-hc) 系數(shù)

34、6.9可以根據(jù)需要更改. 計算消能工前段長度 Ls公式: Ls=2*sqrt(H0-0.5*G)*(P+0.5*G) 其中:G=2*(1-sqrt(1-米)*H0 流速系數(shù),H0堰頂以上水頭(米),P從池底算起的 堰高(米),米過堰流量系數(shù). 消力池池長計算公式: L=Ls+*Lj 其中:水躍長度 校正系數(shù). 序號 自由水躍躍長 水躍前消能工長度 消能工總長度 (米) (米) (米) 1 12.897 3.867 14.185 計算得消能工長度 為:14.185(米).4、計算消力池底板厚度 . 采用池深為0.286米,池長為14.185米計算底板厚度 . 滿足抗沖要求的 底板厚度 t: t=

35、k1*sqrt(q*sqrt(H) 其中:k1底板計算系數(shù),H上下游水位差(米). 滿足抗浮要求的 底板厚度 t: t=k2*(U-WP米)/b 其中:k2 底板安全系數(shù); U 作用在底板面的 揚壓力(kPa); W 作用在底板上的 水重(kPa); P米 作用在底板上的 脈動壓力(kPa),計算底板前半部時取+號,計算底板后半部時取-號; b底板的 飽和重度 (kN/米3). 序號 揚壓力 水重 脈動壓力 抗沖厚度 首端抗浮厚度 (kPa) (kPa) (kPa) (米) (米) 1 43.100 25.000 2.010 0.340 0.965 經(jīng)計算得所需消力池底板首端最大 厚度 為:0

36、.965(米)、末端厚度 一般取首端厚度 的 一半為:0.483(米). 注意:根據(jù)規(guī)范,消力池底板厚度 不宜小 于0.5米的 構(gòu)造厚度 .5、海漫計算. 計算海漫長度 和海漫末端的 河床沖刷深度 . 海漫長度 L計算公式: L=Ks*sqrt(qs*sqrt(H) 其中:Ks海漫長度 計算系數(shù),qs消力池末端單寬流量(米2/s),H上下游水位差(米). 公式的 適用條件是:sqrt(qs*sqrt(H)=19. 海漫末端的 河床沖刷深度 d米計算公式: d米=1.1*q米/v0-ht 其中:q米海漫末端單寬流量(米2/s),v0河床土質(zhì)允許不沖流速(米/s). 序號 上下游水位差 海漫長度

37、海漫末端河床沖刷深度 (米) (米) (米) 1 2.680 26.201 2.470計算得海漫長度 為:26.201(米).海漫末端河床形成的 最大 沖刷深度 為:2.470(米).四、滲流穩(wěn)定計算4.1 滲流穩(wěn)定計算公式水閘抗?jié)B穩(wěn)定包括閘側(cè)和閘基滲流穩(wěn)定.水閘閘側(cè)和閘基的 抗?jié)B穩(wěn)定計算采用規(guī)范推薦的 改進阻力系數(shù)法計算,計算公式如下:地基有效深度 :當(dāng)L0/S05時,Te=0.5L0式中:Te地基的 有效長度 (米);L0地下輪廓的 水平投影長度 (米);S0地下輪廓的 垂直投影長度 (米);進、出口段:式中:0進出口段的 阻力系數(shù);S齒墻的 入土深度 (米);T地基的 透水層深度 (米);內(nèi)部垂直段:式中:y內(nèi)部垂直段的 阻力系數(shù);水平段:式中:x水平段的 阻力系數(shù);Lx水平段長度 (米);S1、S2進出口段板樁或齒墻的 入土深度 (米);各分段水頭損失值: