畢業(yè)設計——泄水閘設計說明書

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文檔簡介

1、　　目錄　　1 綜合說明2　　1.1 工程概況2　　1.2 設計依據2　　1.3 畢業(yè)設計成果（泄水閘）3<b&

2、gt;　　2 水文7　　2.1 流域概況7　　2.2 氣象7　　2.3 洪水7　　3 工程地形、地質8　　3.1 閘址地形

3、8　　3.2 閘址地質8　　3.3 當地建筑材料8　　3.4 地震烈度8　　4 工程布置及建筑物9　　4.1 設計依據9　　4.1.1 工程等級及建筑物級別9</p&g

4、t;　　4.1.2 設計基本資料9　　4.2 工程總體布置10　　4.2.1 船閘的布置11　　4.2.2 水電站的布置11　　4.2.3 泄水閘的布置11　　4.3 主要建筑物（泄水閘）12&l

5、t;/p>　　4.3.1閘孔設計12　　4.3.2 消能防沖設計14　　4.3.3 防滲排水設計18　　4.3.4 閘室的布置21　　4.3.5 閘室穩(wěn)定計算24　　4.3.6 閘室底板結構計

6、算27　　4.3.7 兩岸連接建筑物設計31　　附圖：　　圖01 樞紐平面布置圖　　圖02 水閘平面圖及剖面圖　　圖03 水閘上下游立視圖

7、　圖04 水閘底板配筋圖　　圖05 上下游翼墻配筋圖　　1 綜合說明　　1.1 工程概況　　函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長375km，流域面積176 萬km2，是鄱陽湖水系的重要

8、支流，也是長江水系水路運輸網的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的航運具有天然的優(yōu)越條件。　　流域內有耕地700多萬畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內的建材輕工。原材料及銷售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運的條件十分優(yōu)越。　　流域梯級開發(fā)后，將建成一條長340k

9、m通航千噸級駁船的航道和另一條長50km通航300噸級駁船的航道，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個江河直達的上游水路運輸網。同時也為沿江各縣市擴大直流灌溉創(chuàng)造有利條件。對促進沿河地區(qū)的工農業(yè)發(fā)展具有重要的作用，本工程以航運為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程，社會和經濟效益十分顯著。　　本次畢業(yè)設計主要對樞紐總體布置方案進行定性的論證和對樞紐中的泄水閘進行全面的結構選

10、型設計。由于設計時間短、任務重，在畢業(yè)設計報告編制過程中，得到了張敬樓、邢廣彥等指導老師的大力支持和幫助，在此謹表示感謝。　　1.2 設計依據　　1、函江樞紐畢業(yè)設計任務書；　　2、《水閘設計規(guī)范》(SL265─2001)；　　3、《

11、水力計算手冊》（武漢水利電力學院水力學教研室編）　　4、《水工設計手冊》第6冊過壩與泄水建筑物；　　5、《水工鋼筋混凝土設計手冊》1999年；　　6、《水利水電鋼閘門設計規(guī)范》DL/T 5039-95；　　7、《水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程》（DL5021-93）&l

12、t;/p>　　1.3 畢業(yè)設計成果（泄水閘）　　1.3.1樞紐總體布置　　根據《水閘設計規(guī)范》SL265-2001第4.1.6條規(guī)定：水閘樞紐中的船閘、泵站或水電站宜靠岸布置，但船閘不宜與泵站或水電站布置在同一岸側，船閘、泵站或水電站與水閘的相對位置，應能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運行的要求。因此，本設計在樞紐布置時，

13、將泄水閘布置在河床中間，船閘布置在左岸，水電站布置在右岸。其中：　　泄水閘每孔凈寬10m，共35孔，高12m，直升式平板鋼閘門控制，閉閘時攔截江流，穩(wěn)定上游水位，開閘時泄水，排沙防淤。設計流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。　　船閘1座，閘室有效長度為135m，凈寬12m，檻上水深2.5m，閘室頂高程24.0m，底高程10.5m。閘上公路橋

14、設在上閘首的上游端。　　水電站廠房寬15m(順流向)，長36.2m。廠房地面高程24.5m，水輪機安裝高程10.5m。水電站設計水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機3×2200KW。站上公路橋設在廠房的上游端。　　具體布置見附圖一：總平面布置圖。　　1.3.2 水閘設計&l

15、t;/p>　　1、水閘水力設計　　1)、堰型、堰頂高程　　閘孔采用結構簡單、施工方便的無坎平底寬頂堰（平底水閘屬無坎寬頂堰）。　　擬定閘底板頂高程為13.0m。　　2)、水閘總寬度<

16、/b>　　閘室總寬度：10×35+36×1.6=407.6m。　　2、水閘消能防沖設計　　1)、消力池　　消力池采用鋼筋砼結構，深1.45m，消力池長L=20.8m，厚度0.8m。&l

17、t;p>　　2)、海漫　　海漫長度L=40m，海漫水平段長15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。　　3)、防沖槽　　防沖槽采用梯形斷面，槽深2.5m，槽底寬10m，上游設C2

18、0鋼筋砼齒槽，厚50cm，下游坡比為1：2.0，單寬體積為37.5m2，沖刷坑采用拋石合金鋼網石兜拋石處理。　　3、閘室布置　　1)、閘室結構　　閘室采用開敞式布置，鋼筋砼U型結構，閘門選擇直升式平板鋼閘門，液壓啟閉，閘上布置凈7m交通橋

19、，兩側人行道2×1.0m，總寬9.0m、寬4m工作橋和啟閉房，啟閉房寬11.0m，底板長度取20m。　　底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長度為20m，頂高程為13.0m，閘底板厚1.5m 。　　閘墩長度采用與底板同長20m，。檢修門槽深25cm，寬30m；工作門槽深40cm，寬60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭。</p&

20、gt;　　閘墩頂高程為25.0m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小厚度為50cm，中墩厚度取1.6m，縫墩厚度為2×0.8m，邊墩厚度為1.6m。　　公路橋布置在閘門上游側，公路橋載重按汽-20設計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側人行道1×1.0m，總寬9.0m。公路橋采用T型結構，梁底高程為25.0m，梁高1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬1.6

21、m，用5根組梁組成，兩側人行道為懸壁式。　　2)、上下游翼墻　　上游連接采用扶壁式翼墻，圓弧連接，半徑為20m，下游翼墻采用扶壁式八字型翼墻加圓弧型翼墻連接，擴散角為8°，圓弧半徑為20m。上游翼墻頂標高為25.0m，下游翼墻頂標高為25.0m。　　4、閘基防滲排水

22、設計　　由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強透水土質，故在采用水平防滲措施的同時還必須采取垂直防滲措施。　　鋪蓋采用C25鋼筋砼結構，長20m。鋪蓋與閘底板之間設水平止水。　　在消力池水平段前端與閘底板連接處設置水平止水；消力池末端依次鋪設碎石墊層和無紡土工布反濾，排水孔孔徑15cm，間距1.5m，呈梅花

23、形布置，順水流方向長度為7.5m。　　5、閘門及啟閉機設計　　1)、閘門　　根據門頂高程及閘底標高，確定平面鋼閘門高為7m，閘門凈寬10m，毛寬10.6m。　　2)、啟閉機

24、　　啟閉機型號：QPQ2×300　　6、閘室穩(wěn)定計算　　1)、閘室整體穩(wěn)定　　水閘整體穩(wěn)定分別對完建期、正常運用期及非常運用期三種工況進行閘室的偏心距、基底應力、基底應力的不均勻系數及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數計

25、算，均滿足規(guī)范要求。　　2)、閘室沉降計算　　經分析，本次不必計算閘室的沉降量。　　7、閘底板配筋　　經計算，面、底層鋼筋均按Φ25@200配置。　　8、

26、兩岸連接建筑物設計　　采用扶壁式擋土墻，上游翼墻頂高程25.00m，底高程12.00m。下游翼墻頂高程25.00m，底高程10.55～12.00m。上游擋墻高13.0m，擋墻壁厚1.0m，墻身垂直，墻身高12m，墻底板厚1.0m。下游擋墻高13～14.45m，擋墻壁厚1.0m，墻身高度12～13.45m，底板厚度1.0 m。翼墻兩側設置1.0×1.0m腋角，兩側懸挑4m，底板總寬11m

27、。上游翼墻長30m，下游翼墻長36.8m。翼墻采用C25鋼筋砼澆筑。　　上游護坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護坡。　　下游護坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護坡。　　9、水閘特性表&

28、lt;/p>　　綜上所述，水閘特性表如下：　　2 水文　　2.1 流域概況　　函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長375km，流域面積176 萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網的組成

29、部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小。　　2.2 氣象　　本流域屬亞熱帶季風氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，雨水充沛。洪水期多年平均最大風速為20.7m/s。　　2.3 洪水　　經計算，

30、各設計頻率洪水流量及相應壩下水位見表2-1。　　洪峰流量及相應壩下水位表　　表2-1 　　水位流量關系曲線見表2-2。　　水位～流量關系

31、;　　表2-2　　3 工程地形、地質　　3.1 閘址地形　　閘址左岸與一座山頭相接，山體順水流方向長700米，垂直水流方向長2000米，山頂主峰標高110米，靠岸邊山頂標高65米；山體周圍是河漫灘沖擊平原，灘面標高18

32、.5～20.0米；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4米，堤頂標高24.5米；閘址處河寬700米，主河槽寬500米，深泓區(qū)偏右，河床底標高13.0～13.0米，右岸灘地標高18.5米。　　3.2 閘址地質　　閘址河床土質，主要由砂礫卵石層組成，表層為中細砂層，層厚2～5米，左厚右薄并逐漸消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石

33、含量30%～50%，粒徑2～13厘米，層厚10～20米，屬于強透水層，滲透系數K=1.84×10-1～5×10-2（cm/s），允許坡降J=0.15～0.25；河床底層為基巖，埋深標高從左標高10米向右標高15米以下，其巖性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質巖。　　河床土質資料如下：　　中砂：Dr＝0

34、.6，E0=310kg/cm2，N63.5=20；　　砂礫石：Dr＝0.66，E0=360kg/cm2；　　3.3 當地建筑材料　　塊石料：在閘址左岸的山頭上有符合質量要求的塊石料場，其儲量50萬立方米，平均運距1.0公里。　　砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地，有大

35、量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細骨料之用，運距3～5公里，且水運極為便利。　　土料：閘址上游約2公里有劉家、八圩土料場，儲量豐富，符合均質土壩質量要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質地良好。　　3.4 地震烈度　　根據中國地震烈度區(qū)劃圖，本地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，不考慮

36、地震設防。　　4 工程布置及建筑物　　4.1 設計依據　　4.1.1 工程等級及建筑物級別　　函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水電站總裝機為6600Kw，設計水頭為3.

37、5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。　　根據《畢業(yè)設計任務書》，本工程為三等工程，主要建筑物按3級建筑物設計，次要建筑物按4級建筑物設計?！?lt;/p>　　根據《畢業(yè)設計任務書》，泄水閘的設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為300年一遇，最大通航洪水標準為5年一遇。　　4.1.2 設計基本資料

38、　　一、水位　　正常蓄水位：19.0m　　灌溉水位：19.5m　　設計洪水Q2%=10000m3/s，相應閘下水位H下=23.48m　　校核洪水Q0.33%=12350m3/s，相應閘下水位H下=23.8m<

39、/p>　　二、計算水位組合　　1、閘孔凈寬計算水位　　設計洪水Q2%=10000m3/s，相應閘下水位H下=23.48m；　　設計水位差△H＝0.25m（H上＝23.65m）；　　校核洪水Q0.33%=12

40、350m3/s，相應閘下水位H下=23.8m；　　計算閘上雍高水位H上（供墩頂高程用）；　　2、消能計算水位　　閘上水位H上＝19.5m；　　閘下水位H下＝14.5m；　　下泄流量：以閘門開啟

41、度e＝0.5m、e＝1.0m以及全開時的泄量。　　3、閘室穩(wěn)定計算水位（關門）　　閘上設計水位H上＝19.5m，H下＝14.5m；　　閘上校核水位H上＝20.0m，H下＝14.5m；　　三、地震設防烈度<

42、p>　　本地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，不考慮地震設防。　　四、安全系數　　1、安全超高　　水閘為3級混凝土建筑物，根據《水閘設計規(guī)范》（SL 265─2001）安全超高下限值：　　泄洪時 0.7

43、m(設計洪水位)，0.5m(校核洪水位)；　　關門時 0.4m(設計洪水位)，0.3m(校核洪水位)。　　2、抗滑穩(wěn)定安全系數　　土基上的3級混凝土建筑物，基本組合（設計）為1.25；特殊組合（核校）為1.1。　　五、其它資料<

44、/p>　　1、單孔凈寬：8～12m； 　　2、門型結構：平面鋼閘門；　　3、閘門類型：直升門；　　4、底板與中砂的摩擦系數f＝0.4；　　5、閘孔的允許單寬流量q＝30m3/s/m；

45、　六、公路橋　　公路橋載重按汽-20設計，掛-100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側人行道2×1.0m，總寬9.0m，采用T型結構。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.60m，用5根組梁組成，兩側人行道為懸臂式，每米延長重量按8T/m計。　　4.2 工程總體布置　　函江樞紐的主

46、要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水電站總裝機為6600Kw，設計水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據設計任務書提供的地形地質資料，以及功能要求，樞紐總體布置如下：　　4.2.1 船閘的布置　　船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。　　船閘

47、布置在函江的左岸，船閘本身由三部分組成：上游引航道、閘室和下游引航道。　　上游引航道：長度不小于5倍設計船隊的長度，根據經驗五級航道標準的設計船隊的長度為91m，故上游引航道的長度為455m，設計時取為500m；上游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用1：2.5；上游引航道的底高程為15.0m。　　下游引航道：長度不小于5倍設計船隊的長度

48、，根據經驗五級航道標準的設計船隊的長度為91m，故下游引航道的長度為455m，設計時取為600m；下游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用1：2.5；下游引航道的底高程為11.0m。　　閘室：閘室的長度為135m，寬度為12.0m；閘室的頂高程為24.0m，底高程為10.50m。上下閘首控制船只的進出。　　4.2.2 水電站的布置<

49、/p>　　考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可能提高水電站的出力，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在函江的右岸。　　水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長度為48.0米，上下游方向的寬度為36.20米，主廠房總高度為32.0米。　　水輪機的型號為：GE(F02)-WP-380<p

50、>　　發(fā)電機的型號為：SFG200-70/3960　　總裝機：3×2200KW　　設計水頭：3.5m　　最高水頭：7.0m　　最小水頭：2.0m

51、;　　最大引用流量225m3/s。　　4.2.3 泄水閘的布置　　泄水閘布置在水電站和船閘之間。　　泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。　　4.3 主要建筑物（泄水閘）

52、　　4.3.1閘孔設計　　水閘閘孔設計主要是確定閘孔型式、尺寸河設置高程，以保證水閘在設計水位組合情況下有足夠的過流能力。　　一、堰型和堰頂高程確定　　根據設計任務書提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少，本水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水，故本次設計采用堰流式閘室，堰型采

53、用無檻寬頂堰。這種型式閘室對于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而不會阻塞閘孔而影響泄洪。　　根據資料提供的地形圖，考慮水閘的運行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價等因素，本次設計取堰頂高程與河床底高程齊平為13.0m。　　二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核　　1、水位</

54、b>　　Q2%＝9540m3/s，H上＝23.65m，H下＝23.40m；　　Q0.33%＝12350m3/s，H上＝待算，H下＝23.80m；　　2、閘孔凈寬計算　　閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個問題：一個是過閘單寬流量的大小

55、；另一個是閘室總寬度與河道總寬度的關系。如果采用的閘孔總凈寬過小，使過閘單寬流量過大，將增加閘下游消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果采用的閘孔總凈寬過大，使過閘單寬流量過小，工程量加大，造成浪費。　　根據設計任務要求，閘孔允許單寬流量不大于30m3/s，初步擬定閘孔總凈寬為0.7倍主河槽寬為350m，閘孔分成35孔，每孔寬10m，中墩厚1.6m，縫墩厚0.8m。

56、;　　水閘底板為無檻寬頂堰，閘孔泄流能力計算公式如下：　　(《水閘設計規(guī)范》以下簡稱《規(guī)范》附A）　　式中：　　Q——過閘流量（m3/s）；　　σ——淹沒系數，根據上下游的堰上水深查得；&

57、lt;p>　　ε——側收縮系數；　　m——流量系數；　　B0——閘孔總凈寬（m）； 　　H0——堰頂以上上游總水頭（m）。　?、傺呱峡偹^H0<

58、/p>　　H1（上游水頭）=23.65－13.00=10.65m　　Hs（下游水頭）=23.40－13.00=10.40m　　行近流速V0=Q/A=9540/[700×(23.65－13.00)]＝1.28m/s　　H0=H1+V2/2g=10.65+1.282/(2

59、5;9.81)=10.73m　?、谘蜎]系數σ　　hs/H0=10.4/10.73=0.969　　查《規(guī)范》附表A.0.1-2，　　得σ＝0.556；<

60、;b>　?、哿髁肯禂祄　　按P/H0=0查表得m＝0.385；　?、軅仁湛s系數ε　　水閘中墩厚度取為1.6m，縫墩取0.8m，根據《規(guī)范》附錄A.0.1-3公式　　計算得ε=0.860

61、　　根據以上公式可以試算出閘孔總凈寬　　=9540/(0.556×0.860×0.385×4.429×10.733/2)=333m　　一般來說，采用的閘孔總凈寬要略大于計算值，本次設計閘孔總凈寬取350m，相應單寬流量為27.26m3/s/m，小于閘孔允許單寬流量30 m3/s/m，滿足要求。&l

62、t;/p>　　但校核工況下，水閘單寬流量為35.28m3/s/m，大于閘孔允許單寬流量[q]=30m3/s/m，若本次設計水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制，水閘規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價比較而言，會造成浪費。校核工況稍大于允許單寬流量，可能會出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設施得當，個人認為是能滿足工程安全運行要求。　　因此，經綜合考慮本次設計

63、水閘總凈寬取350m，閘孔總數為35孔，單孔凈寬為10m。根據規(guī)范的要求，中墩厚取1.6m，縫墩厚取0.8m。因此水閘總寬度為：B=350+36×1.6=407.6m　　3、校核工況上游水位　　根據水閘泄流能力計算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。　　設△H＝0.3m，則H上＝23.80+0.3＝2

64、4.1m；　　hs=23.80－13.00=10.80m；　　行近流速V0=Q/A=12350/[700×(24.10－13.00)]＝1.59m/s；　　H0=H+V2/2g=(24.1－13.0)+1.592/(2×9.81)=11.23m；　　h

65、s/H0=10.80/11.23=0.9617，查《規(guī)范》附表A.0.1-2得σ＝0.600；　　按P/H0=0查表2.1得m＝0.385；　　ε＝0.860；　　Q試＝Bσεm(2g)0.5·H3/2　　=350×

66、;0.600×0.860×0.385×(2×9.81)0.5×11.233/2　　=11589m3/s< Q0.33%＝12350m3/s； 　　假設不符，重新假設試算。　　經試算，當△H＝0.40m時，Q試≈Q0.33%＝12350m3/s。</p

67、>　　相應上游洪水位H上=24.20m。　　4.3.2 消能防沖設計　　消能防沖設計主要包括消能防沖設備形式的選擇、以及各種消能設施尺寸設計和上下游兩岸護坡的設計。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長度的海漫，海漫末端設置柔性防沖槽。　　一、消力池尺寸擬定

68、　　1、消能水力計算　　消能計算水位：H上＝19.5m，H下＝14.5m；　　1）單寬流量計算　　a．e=0.5m

69、　　e/H=0.5/6.5=0.077<0.65，為孔口出流。　　根據上、下游水位可假定為自由出流。　　根據孔流公式：q=μ0e(2gH0)1/2　　其中μ＝0.60－0.176e/H （《水計算手冊》3-3-6水利出版社）　?。?.6

70、0－0.176×0.5/6.5=0.586；　　因孔流狀態(tài)e很小，行近流速V0較小，在計算時可不計入，即H0≈H，因此，q=μ0e(2gH)1/2＝0.586×0.5×(2×9.81×6.5)1/2　?。?.31m3/s/m；　　b．e＝1.0m

71、　　e/H=1.0/6.5=0.154<0.65，為孔口出流。　　根據上、下游水位可假定為自由出流。　　μ0＝0.60－0.176e/H 　　＝0.60－0.176×1.0/6.5=0.573；

72、;　　q=μ0e(2gH)1/2　?。?.573×1.0×(2×9.81×6.5)1/2　?。?.47m3/s/m；　　c．閘門全開　　出流情況屬堰流。&l

73、t;/p>　　q＝σ·ε·m·(2g)0.5·H3/2 　?。?.0×0.86×0.385×(2×9.81)1/2×6.53/2　?。?4.30m3/s/m；　　2）判別下游水流銜接形式</

74、p>　　經計算當水閘閘孔全開時，閘后將發(fā)生淹沒式水躍，無需建消力池；從運行角度來講，泄水時只開啟1孔閘門也是不符實際的。經分析比較，結合水閘運行特點，本次設計考慮水閘1/7閘孔開啟作為本次設計工況。　　由上述計算結果，判別水閘開啟1/7閘孔（開5扇閘門）時下游水流銜接形式。　　當e=0.5m時</b&g

75、t;　　=(3.312/9.81)(1/3)=1.04m　　用試算法計算收縮水深hc，試算公式如下：　　=6.5 《水力學教材》11-3 　　經試算hc=0.30m　　將該值代入水躍方程可得</p

76、>　　=2.58m　　查H下～Q曲線，H下＝16.9m，ht=3.9m；　　同理,可算出當q=6.47、24.30m3/s/m時,相應的hc”、hk，計算結果列入下表：　　從表中可以看出，當上游水位為19.50m、水閘開啟1/7孔時，閘門開度e=0

77、.5m、1.0m以及全開時，hc”>ht，說明都發(fā)生遠離式水躍銜接，故需修建消力池。當q=6.47m3/s/m時，(h”-ht)值最大。因此，應按該流量設計消力池。　　2、消力池深度計算　　e＝1.0m，q＝6.47m3/s/m，hc=0.60m，hc”=3.48m，ht=2.07m；&

78、lt;p>　　按近似公式估算池深d，即　　d=σhc”-ht=1.05×3.48-2.07=1.58m　　設d＝1.58m，則上游總水頭為　　T0‘=6.5+1.58=8.08m；　　由公式=8.08試算　　求得h

79、c=0.53m； 　　hc”=((1+8αq2/(qhC3))1/2－1) hC/2 水躍方程 　　=((1+8×6.472/(9.81×0.533))1/2－1)×1.62/2　　=3.75m；

80、　　消力池的流速系數ψ’=0.95，則池中水流得水面降落ΔZ為　　ΔZ=q2[1/(ψ’ht)2—1/(σht”)2]/2g 《水力學教材》11-11 　　=6.472/[1/(0.95×2.07)2—1/(1.05×3.48)2]/2/9.81 =0.414m

81、 　　將該值代入公式　　d=σhc”-（ht+ΔZ）《水力學教材》11-9　　=1.05×3.69-(2.07+0.414)=1.455m　　與假設數據不符，故需重新試算

82、。　　經試算，假設d=1.44m時,d試=1.434m，兩者數據接近，　　故取消力池深度d=1.45m。　　3、消力池長度計算　　水躍長度按公式：Lj=6.9（hc”－ hc）計算《規(guī)范》B.1.2-2&

83、lt;p>　　Lj=6.9×（3.48－0.6）=19.87m；　　消力池長度按公式：Lsj＝Ls＋βLj計算《規(guī)范》B.1.2-1　　水平長度βLj＝0.75×19.87=14.9m，取Lj=15m　　斜坡段Ls按1：4放坡，取5.8m。<p

84、>　　4、消力池底板厚度計算　　t=k1(qΔHˊ0.5)0.5 　?。?.2×(6.47×(19.5-15.07)0.5)0.5＝0.74m；　　取消力池底板厚度為0.8m。<b&

85、gt;　　二、海漫長度計算　　Lp= kS (qsΔHˊ0.5)0.5 《規(guī)范》B.2.1　　=11.5×(5.74×(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m；　　取Lp=40m；</b

86、>　　式中kS=11～12；qs＝6.47×50/56.4=5.74m3/s/m；H下=15.07m　　海漫水平段長15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設350g/m2土工布一層和20cm厚碎石層。海漫每1.5m設Φ50排水孔。<p&g

87、t;　　三、防沖槽設計　　1、沖刷坑深度計算　　hp=0.164(kq/(d0.5(ht/d)1/6)) 《水工設計手冊》25-3-17　　=0.164(1.3×5.74/(0.00050.5(2.07/0.00

88、05)1/6))　　=13.66m　　則沖刷坑底高程＝15.45—13.66=1.79m　　W=Ahd 《水閘設計》公式6-32　　=4×（13.0－2.0－1

89、.79）　?。?6.8m2　　故取防沖槽頂高程10.5m，深2.5m，底寬10m，上下游邊坡取1:2，單寬體積為37.5m2>W＝36.8m2。沖刷坑采用拋合金鋼網石兜拋石處理。　　4.3.3 防滲排水設計

90、一、地下輪廓線設計　　由設計任務書提供資料表明，本工程閘址地基主要由砂礫石層組成，為強透水土質，故必須采取水平與垂直相結合的防滲措施。水平向采用鋪蓋防滲，垂直向采用防滲板樁防滲。　　鋪蓋采用鋼筋混凝土結構，長20m，鋪蓋與閘底板之間設水平止水。　　采用鋼筋砼板樁，布置在閘底板上游一側。由于閘址

91、位置不透水層距底板約有16m，為便于施工和降低造價，采用“懸掛式板樁”。板樁入土深度為6m，厚20cm。（根據江蘇省大型水閘實踐經驗，鋼筋砼板樁長度多數采用5~7m。---《水閘設計規(guī)范》SL265-2001第162頁）。　　在消力池水平段排水孔，排水孔孔徑Φ150，間距1.5m，呈梅花形布置，底部鋪設土工布反濾。　　閘基防滲長度：所需的最小地下輪廓線[

92、L]=CΔH=7×5.5=38.5m（根據地質資料取C=7）　　實際布置滲徑長度：L=(20+6×2+20+6.8) =58.8m（上游鋪蓋長20m，閘底板長20m，垂直防滲墻深6m，下游消力池不設排水孔段長6.8m），L>[L]，滿足規(guī)范要求?！?lt;/p>　　二、滲流計算&l

93、t;p>　　1、計算水位組合：　　設計工況：上游擋水位19.5m，下游相應水位14.5m，ΔH=5.0m。　　校核工況：上游擋水位20.0m，下游相應水位14.5m，ΔH=5.5m。　　在上閘地下輪廓線所在的巖土為高滲水的砂礫石，查相關規(guī)范規(guī)定，允許坡降值為：</

94、p>　　水平段允許坡降值為 [0.15～0.25]　　出口段允許坡降值為 [0.40～0.50]　?。?）有效深度計算　　L0=46.8m，S0=7.5m；　　L0/S0=46.8/7.5=6.24＞5

95、.0 ；計算有效深度=0.5×46.5=23.25m＞16m 　　——地基實際透水深度；　　=16m ——《水工建筑物》第225頁　?。?）簡化地下輪廓　　將地下輪廓劃分成7個段，計算簡圖見下圖。

96、　?。?）阻力系數計算　?、?進口段：ξ01＝1.5(S/T)3/2+0.441＝1.182，　　T=16m，S=10m；　?、?內部垂直段：ξ02＝2/π[㏑(ctg((π/4)(1-S/T)))]＝0.191，

97、　T=16m，S=7.5m； 　?、?水平段1：ξ03＝[L－0.7(S1+S2)]/T=0.506,　　T=16m，L=20m，S1=7.5m ，S2=1.9m；　?、?內部垂直段2：ξ04＝2/π[㏑(ctg((π/4)(1-S/T)))]＝0.027，　　T=16m

98、，S=1.9m； 　　⑤ 水平段2：ξ05＝[L－0.7(S1+S2)]/T＝0.754,　　T=16m，L=20m，S1=1.9m ，S2=1.9m；　?、?內部垂直段3：ξ06＝2/π[㏑(ctg((π/4)(1-S/T)))]＝0.037,　　T=16m，S=1.3

99、m；　　水平段3：ξ07＝[L－0.7(S1+S2)]/T=0.220,　　T=15.8m，L=6.8m，S1=1.3m ，S2=0m；　?、?出口段：ξ08＝1.5(s/T)3/2+0.441＝0.451,　　T=15.8m，S=0.8m； &l

100、t;p>　　式中:　　S-齒墻或板樁的入土深度；　　T-地基有效深度或實際深度；　?。?）各分段水頭損失計算　　∑ξi＝3.37, △H＝20.5－14.5=5.5m；　　各分段水頭損失

101、：hi=(ξi/∑ξi)△H　　h1=1.182×5.5/3.37=1.929m;　　h2=0.191×5.5/3.37=0.312m;　　h3=0.506×5.5/3.37=0.826m;　　h4=0.027×5.5/3.37=0

102、.044m;　　h5=0.754×5.5/3.37=1.231m;　　h6=0.037×5.5/3.37=0.060m;　　h7=0.220×5.5/3.37=0.359m;　　h8=0.451×5.5/3.37=0.736m;&l

103、t;/p>　　計算列表如下：　?。?）進出口段水頭損失修正　　進口段修正系數　　β1’＝1.21－1/[(12(T’/T)2+2)(S’/T+0.059)]　?。?.2

104、1－1/[(12(15/16)2+2)(10/16+0.059)]　?。?.09>0，取β1’＝1.0,無需修正。　　式中:　　S’-底板（包括齒墻）的埋深與板樁入土深度之和；　　T’-板樁另一側的地基深度；

105、　　出口段修正系數　　β2’＝1.21－1/[(12(T’/T)2+2)(S’/T+0.059)]　?。?.21－1/[(12(15.8/16)2+2)(0.8/16+0.059)]　?。?.540<1，β2’應予修正。&l

106、t;p>　　出口段水頭損失應修正為：　　h8’＝（1-β2’）× h8＝0.46×0.736=0.338m;　　三、地基土的抗?jié)B穩(wěn)定性驗算　　水平滲透坡降Jx＝h5/L5=1.929/20　　=0.010<水平段允許坡降值 [0.15～0

107、.25]；　　出口滲透坡降J出＝h8’/S8=0.338/0.8　　=0.42屬出口段允許坡降值 [0.40～0.50]區(qū)間；　　因此，地基土抗?jié)B穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。　　4.3.4 閘室的布置　　一、上游段<

108、/b>　　上游段直接與河道連接，用導墻將電站和船閘分隔開。寬度根據平面布置確定，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護坡。　　二、閘室長度及型式　　閘底板長度確定：順水流方向?。?.5～2.0）H，考慮公路橋、工作橋以及檢修便橋等布

109、置需要，初步擬定為20.0m。　　因水閘基礎為砂礫石，地基承載力較高，故閘基礎選用整體式平底板，根據《水閘設計規(guī)范》，必須進行分縫，分縫的間距根據規(guī)范要求，不宜大于30.0m，故取為二孔一跨，閘底板采用鋼筋混凝土平底板，厚度（1/5～1/8的單孔凈跨）初步擬定為150cm。　　三、閘墩<

110、p>　　閘墩采用C20鋼筋混凝土，上游游端采用圓形，中墩厚1.60m，縫墩厚0.80m，長度與閘底板長度相同為20.0m。　　閘墩頂高程＝校核洪水位24.20m＋安全超高0.50m=24.70m，取25.0m。　　四、閘上交通橋　　根據設計任務書，公路橋位于閘室最上游側

111、，公路橋采用C30鋼筋混凝土，總寬度為9.00m，采用T型結構，梁高1.0m，梁底高程同閘敦頂高程為25.00m。 　　公路橋面高程為25+1+0.25（橋面鋪裝層厚）=26.25m。　　工作橋面高程＝校核洪水位＋閘門高度＋吊點＋安全超高+梁高　?。?4.20m＋7.0m＋0.3m＋0.5m＋1.0m</p

112、>　　＝33.0m　　檢修便橋位于閘室下游側，高程25.0m，寬1.5m。　　五、閘門　　閘門采用平面鋼閘門，平面鋼閘門的頂高程應該高于灌溉水位，取為20.0m，因此平面鋼閘門的尺寸為10.0×8.0

113、m(寬×高)，閘門設側止水和底止水。工作閘門采用卷揚式啟閉機啟閉，啟閉力后續(xù)計算。 　　檢修閘門設二道，位置分設工作閘門的上、下游側，檢修閘門采用鋼閘門，用手拉葫蘆啟閉。檢修閘門高度擬定為4.0m，有上下兩塊迭合而成，平時安放在啟閉機室內。　　為充分利用閘室水壓力，增強閘室抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性，將閘門布置在靠閘室下游端，位于底板下游端向上游5m處

114、。　　六、啟閉機　　1）閘門啟閉力計算（參見《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》）　　a.水壓力計算　　P1=0.5γh12b=0.5×1.0×7.02×10.0=245T

115、；　　P2=0.5γh22b=0.5×1.0×1.52×10.0=11.25T；　　ΔP= P1 －P2＝233.75T；　　b.有關阻力（采用滑動軸承支承）　　a）支承摩阻力Tzd＝（f1r+f）P/R<p&g

116、t;　?。剑?.15×25+1.0）×2000/100　?。?5.00kN；　　P-作用在閘門上的總水壓力，KN；　　f1-滑動摩擦系數，取0.15；　　f-滾動摩擦力臂，取1.0mm；&l

117、t;p>　　r-滾輪軸半徑，取25mm；　　R-滾輪半徑，取100mm；　　4只定輪，每只寬20cm，根據線壓強q=2000KN/（4×200mm）=2.5KN/ mm，查《鋼閘門規(guī)范》附錄M：fmax=0.11~0.13，fmin=0.05,取f＝0.10。　　b）止水摩擦力

118、　　令止水帶寬（水壓力作用區(qū)）12cm，左右兩側共24cm。　　N=0.5×1.0×7.02×0.24=5.88T；　　Tsd=N·f=5.88×0.5=2.94T (f=0.5)

119、　c)上托力計算　　《鋼閘門規(guī)范》附錄D　　上托力Pt＝γβtHsD1Bzs=10×1.0×7.0×0.2×10=140KN； 　　γ-水的容重；　　βt-上托系數，驗算閉門

120、力時取1.0；　　Hs-關門時上游水位；　　D1-閘門厚度；　　-兩側止水距離；　　d)下吸力計算　　PS=pSD2

121、 Bzs=20×0.3×10=60KN；　　pS-閘門底緣的平均下吸強度，取20KN/m2;　　D2-閘門底緣止水至主梁下翼緣的距離，m;　　c．啟閉力計算　　《鋼閘門規(guī)范》公式8.1.1-1,8.1.1-2；&l

122、t;/p>　　閉門力FW=nt(Tzd＋Tsd)－nGG＋Pt　　=1.2×(95.00+2.94)－1.1×128+140　　=116.7KN>0，需設加重塊Gj＝100KN；　　啟門力FQ= nt(Tzd＋Tsd)+ PS+ G+Gj+Ws</p&g

123、t;　　=1.2×(95.00+2.94)+60+1.1×128+140+291　　=749.3KN；　　nt-摩阻力安全系數，取1.2；　　nG-計算閉門力時的閘門自重修正系數，取1.1；

124、　nG’-計算啟門力時的閘門自重修正系數，取1.1；　　G-閘門自重，為128KN；　　Ws-作用在閘門上的水柱壓力，KN；　　Gj-加重塊重量，KN；　　Pt-上托力，KN；　　PX-下吸力，KN；<

125、;p>　　Tzd-支承摩阻力，KN；　　Tsd-止水摩阻力，KN；　　B．啟閉機選型　　根據啟門力FQ =679.5KN，閘門高度為7m，選用啟閉機型號為QPQ-2×40，主要參數如下：　　啟閉力2×40T，

126、啟門高度9m，啟門速度1.34m/min，吊距3.1～9m。　　C．選擇工作橋主橫梁平面尺寸位置　　工作橋主梁采用兩根T形梁，梁高1.0m，翼板寬1.2m，工作橋總寬4.5m，T形梁上布置橫向格梁，以布置啟閉機平臺。　　七、下游護坡

127、　下游護坡同上游護坡。　　4.3.5 閘室穩(wěn)定計算　　4.3.5.1 完建工況　　水閘內無水，計算恒載情況下基底應力與基底應力不均勻系數。　　一、自重計算 　　二、基底壓

128、力計算　　∑G=43478kn(↓)；∑H=0kn(→)；∑M=42111kn·m。　　壓應力P=∑G/(BL)+6∑M/(BL2)　　Pmin=66.3(kn/m2)，Pmax＝95.5(kn/m2)；　　P<[R] =230 kn/

129、m2，滿足規(guī)范要求。　　應力不均勻系數η＝Pmax/Pmin=95.5/66.3=1.44<[2.0]，滿足規(guī)范要求。　　4.3.5.2 設計工況　　一、自重計算　　與完建工況相同。<

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