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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目錄</b></p><p> 一、 工程概況:2</p><p><b> 1.地形資料2</b></p><p> 2、水位流量關(guān)系2</p><p> 3、閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2</p><p><b> 4、閘基土質(zhì)
2、2</b></p><p> 5、其他已知資料2</p><p><b> 二、樞紐總布置3</b></p><p> 1、引水渠的布置3</p><p> 2、進(jìn)水閘的布置3</p><p><b> 三、水閘計(jì)算5</b></p>
3、;<p><b> 1、閘孔設(shè)計(jì)5</b></p><p> 2.水閘的消能防沖設(shè)計(jì)8</p><p> 四、閘底地下輪廓線的布置14</p><p> 1、防滲設(shè)計(jì)的目的14</p><p><b> 2、布置原則14</b></p><p&g
4、t; 3、地下輪廓線布置14</p><p> 4、校核地下輪廓線的長(zhǎng)度15</p><p> 五、排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造16</p><p> 1、排水設(shè)備的作用16</p><p> 2、排水設(shè)備的設(shè)計(jì)16</p><p><b> 3、止水設(shè)計(jì)17</b></p&g
5、t;<p><b> 六、防滲計(jì)算18</b></p><p> 1、滲流計(jì)算的目的18</p><p><b> 2、計(jì)算方法18</b></p><p> 3、計(jì)算滲透壓力18</p><p> 七、閘室布置與穩(wěn)定計(jì)算23</p><p>
6、;<b> 1底板和閘墩23</b></p><p> 2、 閘門(mén)與啟閉機(jī)24</p><p><b> 3、上部結(jié)構(gòu)26</b></p><p> 4、設(shè)計(jì)情況及荷載組合27</p><p> 八 兩岸連接建筑物布置35</p><p><b&
7、gt; 1邊墩和岸墻35</b></p><p><b> 2 翼墻35</b></p><p><b> 九、基礎(chǔ)處理35</b></p><p><b> 一、 工程概況:</b></p><p> 本工程是西通河灌區(qū)第一級(jí)抽水站的攔河閘,其主要
8、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)。</p><p><b> 1.地形資料</b></p><p> 閘址附近,河道順直,河道橫布面接近梯形,底寬18m,邊坡1:1.5,河底高程195.00m,兩岸地面高程199.20m.</p><p><b> 2、水位流量關(guān)系
9、</b></p><p> 下游水位流量關(guān)系表 </p><p><b> 3、閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p> 根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SD133-84(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SD133-84),該閘按四級(jí)建筑物設(shè)計(jì)</p><p><b> 4、閘基土質(zhì)</b&
10、gt;</p><p> .土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 表2</p><p><b> 5、其他已知資料</b></p><p> 1 該地區(qū)地震設(shè)計(jì)烈度為4度</p><p> 2 多年平均最大風(fēng)速為12m/s,吹程0.15公里</p><p> 3 雖然閘址
11、附近缺少粘性土料,但有足夠數(shù)量的混凝土骨料和砂料</p><p><b> 二、樞紐總布置</b></p><p><b> 1、引水渠的布置</b></p><p> 河岸比較堅(jiān)穩(wěn),引水渠可以盡量短,使閘靠近河岸。為了減輕引水口處的回流,使水流平順的進(jìn)入引水口,引水口上、下游邊角修成圓弧形。</p>
12、<p><b> 2、進(jìn)水閘的布置</b></p><p> 進(jìn)水閘為開(kāi)敞式水閘??倢?m,共分為三孔,每孔凈寬3m。</p><p><b> (1)、閘室段布置</b></p><p> 閘底板為倒II型鋼筋混凝平地板,縫設(shè)在底板中央。底板頂面高程為195.0m,厚1.0M,其順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)15m。&l
13、t;/p><p> 閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)和底板相等,中墩厚1.3m,邊墩與岸墻結(jié)合布置,為重力式邊墻,既擋水,又擋土,墻后填土高程為199.5m。閘墩上設(shè)有工作門(mén)槽和檢修門(mén)槽。檢修門(mén)槽距閘墩上游邊緣1.25m,工作門(mén)槽距閘墩邊緣3.75m。</p><p> 閘門(mén)采用平面滾輪鋼閘門(mén)。啟閉設(shè)備選用QPQ-225卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。工作橋支承為實(shí)體排架,由閘墩縮窄而成。其順?biāo)鏖L(zhǎng)2.4
14、M,厚0.5M,底面高程199.5M,頂面高程204.40M,排架上設(shè)有活動(dòng)門(mén)槽。</p><p> 交通橋設(shè)在下游側(cè),為板梁式結(jié)構(gòu),其總寬為4.4M。公路橋支承在排架上,排架底部高程198.6M。</p><p> ?。?)、上游連接段布置</p><p> 鋪蓋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)12M,厚0.5M。鋪蓋上游為鋼筋混凝土護(hù)底,一直護(hù)至引水口。&l
15、t;/p><p> 上游翼強(qiáng)為漿砌石重力式反翼強(qiáng),迎水面直立,墻背坡度為1:0.5,圓弧直徑為6.6M。墻頂高程為199.1M。</p><p> ?。?)、下游連接段布置</p><p> 閘室下游采用挖深式消力池。其長(zhǎng)為12M,深為0.5M。消力池的底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其厚度為0.7M。消力池與閘室連接處有1M寬的小平臺(tái),后以1:4的斜坡連接。采用挖深式消力池
16、。為了增強(qiáng)護(hù)坦板的抗滑穩(wěn)定性,在消力池的末端設(shè)置齒墻,墻深為1m。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15cm,間距為1.5m,呈梅花形布置。</p><p> 海漫的起始段為6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20米做成坡度為1:10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
17、沖刷。海漫厚度為0.6米,下面鋪設(shè)15cm的砂墊層。</p><p> 采用漿砌石護(hù)坡,厚0.3米,下設(shè)0.1米的砂墊層。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。</p><p><b> 三、水閘計(jì)算</b></p><p><b> 1、閘孔設(shè)計(jì)</b></p>
18、<p><b> (1)閘址的選擇 </b></p><p> 閘址、閘軸線的選擇關(guān)系到工程的安全可靠、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。</p><p><b> ?。?)閘型確定 </b><
19、;/p><p> 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,以保防洪安全。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。</p><p> 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,即閘底板高程為195.00m。&l
20、t;/p><p> ?。?)閘孔設(shè)計(jì),閘孔尺寸計(jì)算</p><p> 根據(jù)《水力學(xué)》中的計(jì)算公式 </p><p><b> (.0)</b></p><p><b> V=</b></p><p> 過(guò)水面積 W=(b+mH)H 計(jì)算的</p>
21、<p> W=(b+mH)H =(18+1.53.36)3.36=77.414m</p><p> W=(b+mH)H=(18+1.53.9)3.9=93.05 m</p><p> 由于已知上、下游水位,可推算上游水頭及下游水深,如表1所示: </p><p> 表1 上游水頭計(jì)算 </p><p><b
22、> 。</b></p><p> 閘門(mén)全開(kāi)泄洪時(shí),為平底板寬頂堰堰流,下面判斷是否為淹沒(méi)出流</p><p> 已知當(dāng)h 時(shí)為淹沒(méi)出流。計(jì)算結(jié)果如下表所示</p><p> 表2 淹沒(méi)出流判別表</p><p> 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),取0
23、.96; 為堰流流量系數(shù),取最大系數(shù)0.385。</p><p> 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)中閘孔凈寬計(jì)算公式 如下</p><p><b> 求得 </b></p><p> Q______過(guò)堰流量</p><p> _______堰頂以上的上游總水頭</p><p> B_______堰頂高
24、程</p><p> _______淹沒(méi)系數(shù)</p><p> ________側(cè)收縮系數(shù)</p><p> M________流量系數(shù)</p><p> 查,《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》的</p><p> (符號(hào)代表含義同上)</p><p> 由以上公式分別求出設(shè)計(jì)流量和校核流量相對(duì)應(yīng)的閘
25、孔凈寬。結(jié)果如下表所示</p><p> 表3 閘孔總凈寬計(jì)算表 </p><p> 根據(jù)《閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn),選定單孔凈寬b=3m,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3孔,閘孔總寬度為:</p><p> L=nb0+(n-1)d =33+(3-1)1.2=11.4m</p><p> 由于閘基為
26、軟基河床,選用整體式底板,縫設(shè)在閘墩上,中墩厚1.2m,邊墩厚1m。如圖所示。</p><p> 圖1 閘孔尺寸布置圖 (單位:m)</p><p> ?。?)校核泄洪能力 </p><p> 式中 -閘孔凈寬(m); -上游河道一半水深處的寬度(m); N-閘孔數(shù); -中閘孔側(cè)收縮系數(shù);</p>
27、<p> ?。呴l孔側(cè)收縮系數(shù); -中閘墩厚度(m);</p><p> ?。呴l墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離(m)</p><p> 求的 =0.955 =0.963 =0.958</p><p> 與假定相近,根據(jù)選定的尺寸與上下游水位,進(jìn)一步換算如下表所示:</p><p>
28、; 過(guò)流能力校核計(jì)算表 表6</p><p> 設(shè)計(jì)情況超過(guò)了規(guī)定5%要求,說(shuō)明孔口尺寸有些偏大,但根據(jù)校核情況滿足要求,所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。</p><p> 2.水閘的消能防沖設(shè)計(jì)</p><p> 由于本閘位于平原地區(qū),河床抗沖刷能力較低,所以采用底流式消能。</p><p> 設(shè)計(jì)水位或校核
29、水位時(shí)閘門(mén)全開(kāi)宣泄洪水,為淹沒(méi)岀流無(wú)需消能。閘前為正常高水位198.00m,部分閘門(mén)局部開(kāi)啟,只宣泄較小流量時(shí),下游水位不高,閘下射流速度較大,才會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床的現(xiàn)象,需設(shè)置相應(yīng)的消能措施。</p><p> (1)消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況 </p><p> 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。</p><p> 設(shè)計(jì)水位或校
30、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。閘前為正常高水位198m,部分閘門(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=8.5m,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。</p><p> 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)計(jì)按1
31、、3、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。</p><p><b> h=e</b></p><p> 注:式中取值為1.0——1.05 流速系數(shù)取值為0.95——1.00</p><p> d——消力池低于下游河底的深度</p><p><b&g
32、t; ——下游水深</b></p><p> ——消力池出口處的水面落差</p><p><b> ——水躍的躍后深度</b></p><p> ——水躍的淹沒(méi)度 采用1.05-1.10(此處計(jì)算時(shí)采用1.10)</p><p><b> Q——總流量</b></p&
33、gt;<p> ——從消力池出流的流速系數(shù),常取0.95</p><p> b——消力池出口寬度</p><p><b> h——下游水深</b></p><p> 根據(jù)以上公式計(jì)算下表,結(jié)果哦如下所示 </p><p> 消力池池深池長(zhǎng)估算表</p><p> 通過(guò)計(jì)算
34、(試算法),為了節(jié)省工程造價(jià),防止消力池過(guò)深,對(duì)開(kāi)啟1孔開(kāi)啟高度為0.6米限開(kāi),得出開(kāi)啟1孔開(kāi)啟高度為0.6米為消力池的池深控制條件。</p><p> ?。?)消力池尺寸及構(gòu)造</p><p> 消力 池尺寸計(jì)算時(shí)按照上面的開(kāi)閘水位的臨界值計(jì)算,此時(shí)開(kāi)啟高度為0.6m,單寬流量為2.85。按照以上表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算消力池的尺寸如下:</p><p> 1)
35、消力池深度計(jì)算</p><p> 根據(jù)所選擇的控制條件,計(jì)算池深 為0.50m,用上表中計(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″的結(jié)果,驗(yàn)算水躍淹沒(méi)系數(shù)符合在1.05~1.10之間的要求。</p><p> 結(jié)果符合要求,所以池深取0.50m</p><p> 2) 消力池池長(zhǎng)</p><p> 上面已確
36、定池深為0.50m。根據(jù)《水工建筑物》中消力池長(zhǎng)度計(jì)算中的公式</p><p> 式中:為水躍長(zhǎng)度m。為躍前水深 m。為躍后水深,m。為水躍長(zhǎng)度校正系數(shù),可采用0.7-0.8 為斜坡段水平投影長(zhǎng)度。計(jì)算如下</p><p> 水躍長(zhǎng)度=6.9(1.94-0.37)=10.83m</p><p> 消力池與閘底板以1:6的斜坡段相連接 </p>
37、<p> =3+0.810.83=11.66m</p><p> 這里取消力池的長(zhǎng)度為12m。</p><p> 3) 消力池底板厚度</p><p> 查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》找滿足抗沖刷要求的池底板厚度計(jì)算公式</p><p> K——消力池底板計(jì)算系數(shù) K=0.15-0.20 此處取值0.18</p
38、><p> q——消力池單寬流量</p><p> ——泄洪時(shí)上下游的水頭差</p><p> 所需數(shù)據(jù)在《消力池池深池長(zhǎng)估算表》中查得</p><p> q=2.85 =0.39m </p><p> 消力池底板厚度=0.18=0.24m</p><p> 由于規(guī)范中底板厚度不
39、得小于0.5m,所以此處采用最小規(guī)定值0.5m</p><p> 采用挖深式消力池。為了增強(qiáng)護(hù)坦板的抗滑穩(wěn)定性,在消力池的末端設(shè)置齒墻,墻深為1m。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15cm,間距為1.5m,呈梅花形布置。</p><p><b> ?。?)海漫設(shè)計(jì) </b>&l
40、t;/p><p><b> 1)、海漫長(zhǎng)度計(jì)算</b></p><p> 其中 為海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù),根據(jù)閘基土質(zhì)為細(xì)砂取值則選13。</p><p> 計(jì)算時(shí)Q取校核流量,為79.70</p><p> A=0.5×(18+2×1.5 ×2.5+18)=21.75</p>
41、<p><b> q===3.66</b></p><p> =3.9-3.55=0.35M</p><p> =13=26.02m</p><p> 所以選擇長(zhǎng)度為27m</p><p><b> 2)、海漫構(gòu)造</b></p><p> 因?yàn)閷?duì)海漫的
42、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6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20米做成坡度為1:10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。海漫厚度為0.6米,下面鋪設(shè)15cm的砂墊層。</p><p><b> ?。?)防沖槽設(shè)計(jì) </b></p><p>
43、; 海漫末端河床沖刷坑深度按公式計(jì)算</p><p> 為海漫末端的單寬流量,為河床土質(zhì)的容許不沖流速,t為海漫末端的水深 ,查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范得 適應(yīng)的為1.10m/s 。</p><p> 計(jì)算抗沖刷深度 =1.1×。因此要建設(shè)防沖槽</p><p> 根據(jù)計(jì)算確定防沖槽的深度用1.20m。采用寬淺式,底寬取1.0m,上游坡率為1:3,下游
44、坡率為1:3,出槽后作成坡率為1:5的斜坡與下游河床相連。如圖所示</p><p> 海漫防沖槽構(gòu)造圖 </p><p> ?。?)上、下游岸坡防護(hù) </p><p> 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,厚0.3米,下設(shè)0.1米的砂墊層。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
45、頭。</p><p> 四、閘底地下輪廓線的布置 </p><p><b> 1、防滲設(shè)計(jì)的目的</b></p><p> 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。</p><p><b> 2、布置原則</b></p><p> 防
46、滲設(shè)計(jì)一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則,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。</p><p><b> 3、地下輪廓線布置</b></p><p> ?。?)閘基防滲長(zhǎng)度的確定
47、 </p><p> 式中 L—水閘的防滲長(zhǎng)度(m); C—允許滲徑系數(shù),查表10;</p><p> —上、下游水位差(m)</p><p> 允許滲徑系數(shù) </p><p> 根據(jù)閘基的土質(zhì),查表,
48、C值取9.0 .</p><p> 計(jì)算的L=9×3.38=30.4m</p><p> (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,為了避免破壞天然的粘土結(jié)構(gòu),不宜設(shè)置板樁。 </p><p> ?。?)防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。</p><p> 1)閘底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度根據(jù)公式
49、計(jì)算,根據(jù)閘基土質(zhì)為粉質(zhì)壤土A取2.0。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7m。</p><p><b> m</b></p><p> 2)閘底板厚度為單寬凈跨的1/5-1/7。</p><p> 計(jì)算的t=1/53.0=0.6m 此處取t為1.0m。</p><p> 3)齒墻具體尺寸見(jiàn)
50、圖</p><p> 圖1 閘底板尺寸圖 (單位:mm)</p><p> 4)鋪蓋長(zhǎng)度根據(jù)(3 ~5)倍的上、下游水位差,確定為12m。鋪蓋厚度確定為:便于施工上游端取為0.6m,末端為1.5m以便和閘底板聯(lián)接。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,20cm厚的砂墊層。</p><p> 4、校核地下輪廓線的長(zhǎng)度
51、</p><p> 根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),實(shí)際的地下輪廓線布置長(zhǎng)度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長(zhǎng)度,通過(guò)校核,滿足要求。</p><p> 鋪蓋長(zhǎng)度+閘底板長(zhǎng)度+齒墻長(zhǎng)度>理論長(zhǎng)度</p><p> 五、排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造</p><p><b> 1、排水設(shè)備的作用</b></p><p>
52、 采用排水設(shè)備,可降低滲透水壓力,排除滲水,避免滲透變形,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,做到即減少滲壓又避免滲透變形。</p><p><b> 2、排水設(shè)備的設(shè)計(jì)</b></p><p> ?。?)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
53、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。</p><p> 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。</p><p>
54、 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。</p><p> 反濾層構(gòu)造圖 (單位:cm)</p><p> ?。?)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。</p><p> ?。?)側(cè)向排水設(shè)計(jì) 側(cè)向防滲排水布置(
55、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。</p><p> 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。</p><p><b> 3、止水設(shè)計(jì)</b></p><p> 凡具有防滲要求的
56、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。</p><p><b> 六、防滲計(jì)算 </b></p><p> 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
57、擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。</p><p> 2、計(jì)算方法有直線比例法、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。 </p><p><b> 3、計(jì)算滲透壓力</b></p><p> ?。?)地基有效深度的計(jì)算。</p><p> 地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度:地下輪廓的
58、垂直投影長(zhǎng)度。,故地基的有效深度</p><p> ?。?)分段阻力系數(shù)的計(jì)算。</p><p> 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,;3、5、7段為內(nèi)部垂直段,計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù);2、4、6、8段為水平段,用式6計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式計(jì)算。結(jié)果列入表中。 對(duì)于進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正,按公式計(jì)算,結(jié)果如表
59、; </p><p> 圖4 滲流區(qū)域分段圖 (單位:m)</p><p> 1、進(jìn)口段阻力系數(shù)為</p><p> 2、內(nèi)部水平段阻力系數(shù)為</p><p> 3、內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)為</p><p> 4、內(nèi)部水平段阻力系數(shù)為</p><p> 5、內(nèi)部垂直段阻力系
60、數(shù)為</p><p> 6、內(nèi)部水平段阻力系數(shù)為</p><p> 7、內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)為</p><p> 8、內(nèi)部水平段阻力系數(shù)為</p><p> 9、內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)為</p><p> 10、出口段阻力系數(shù)為</p><p><b> 則</b>&
61、lt;/p><p> ?。?)計(jì)算各角點(diǎn)的滲透壓力值。 </p><p> 用上面計(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、下游水頭差3.m。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</p><p> 閘基各角點(diǎn)滲透壓力值 </p><p> 進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正:進(jìn)出口修正系數(shù)為</p&
62、gt;<p><b> 符合條件,不用修正</b></p><p> c)計(jì)算各角隅點(diǎn)的滲壓水頭:由上游出水段開(kāi)始,逐次向下游從作用水頭值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</p><p> d)作出滲透壓力分布圖:根據(jù)以上算的滲壓水頭值,并認(rèn)為沿水平段水頭損失呈線性變化,則其滲透壓力分布圖如下:</p>&l
63、t;p> 單位寬度底板所受滲透壓力:</p><p> 單位寬度鋪蓋所受滲透壓力:</p><p> 同樣的計(jì)算步驟可計(jì)算出校核的滲透壓力分布,即 </p><p> 根據(jù)以上計(jì)算作出滲透壓力分布圖如下:</p><p> 單位寬度底板所受滲透壓力:</p><p> 單位寬度鋪蓋所受滲透壓力:<
64、;/p><p> 閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降</p><p> 閘底板水平段的平均滲透坡降為</p><p> 滲流出口處的平均逸出坡降為</p><p> 故閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。</p><p> 七、閘室布置與穩(wěn)定計(jì)算</p><p><b>
65、 1底板和閘墩 </b></p><p> ?。?)、閘底板的設(shè)計(jì)</p><p> 1)作用 閘底板是閘室的基礎(chǔ),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。</p><p> 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。</p>
66、<p> 3)長(zhǎng)度 根據(jù)前邊設(shè)計(jì)已知閘底板長(zhǎng)度為12m。</p><p> 4)厚度 根據(jù)前邊設(shè)計(jì)已知閘底板厚度為1.3m。</p><p><b> ?。?)、閘墩設(shè)計(jì)</b></p><p> 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。</p><p> 2)外形輪廓
67、 應(yīng)能滿足過(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,下游墩頭采用流線型。其長(zhǎng)度采用與底板同長(zhǎng),為18m。</p><p> 3)厚度 為中墩1.2m,邊墩1.0m。平面閘門(mén)的門(mén)槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門(mén)的尺寸確定,檢修門(mén)槽深0.20m,寬0.20m,主門(mén)槽深0.3m,寬0.5m。檢修門(mén)槽與工作門(mén)槽之間留3.0m的凈距,以便于工作人員檢修。</p><p> 4)高度 采用
68、以下三種方法計(jì)算取較大值,根據(jù)計(jì)算墩高程最大值為199.2m,另根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》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,經(jīng)比較后取閘墩高度為199.20m。</p><p> 設(shè)計(jì)洪水位的超高計(jì)算:198.36+0.13+0.3=198.79m</p><p> 校核洪水位的超高計(jì)算:198.90+0.01+0.2=199.1m</p><p>
69、; 取上述二者中的較大者,取為199.1m。</p><p> 2、 閘門(mén)與啟閉機(jī) </p><p> 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。</p><p> ?。?)、工作閘門(mén)基本尺寸為閘門(mén)高4.2m,寬3.6m,采用平面鋼閘門(mén),雙吊點(diǎn),滾輪支承。</p>
70、<p> ?。?)、檢修閘門(mén)采用疊梁式,閘門(mén)槽深為20cm,寬為20cm,閘門(mén)型式如圖所示。</p><p> ?。?)、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)重不足的情況等。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
71、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)。</p><p> ?。?)、啟閉機(jī)的選型</p><p> ?。?)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)部分重量公式1,經(jīng)過(guò)計(jì)算得16.9t,考慮其它因素取閘門(mén)自重170KN。</p><p><b> ?。?)</b></p>
72、;<p> 式中 —閘門(mén)結(jié)構(gòu)活動(dòng)部分重量,t;</p><p> —閘門(mén)的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù),對(duì)于滑動(dòng)式支承取0.8;對(duì)于滾輪式支承取1.0,對(duì)于臺(tái)車(chē)式支承取1.3。</p><p> —閘門(mén)材料系數(shù),普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門(mén)為1.0;低合金結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門(mén)取0.8。</p><p> —孔口高度,取3m;</p><p&g
73、t; —孔口寬度,取3m。</p><p> ?。?)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:</p><p><b> ?。?)</b></p><p><b> =171.2 KN</b></p><p><b> ?。?)</b></p
74、><p> =-101.8 KN</p><p> 式中 —平面閘門(mén)的總水壓力, ,KN;</p><p><b> —啟門(mén)力,KN;</b></p><p><b> —閉門(mén)力,KN;</b></p><p> 由于閘門(mén)關(guān)閉擋水時(shí),水壓力 值最大。此時(shí)閘門(mén)前水位為3
75、.9m,本次設(shè)計(jì)的水閘為中型水閘,系數(shù)采用0.10,經(jīng)計(jì)算啟閉力 為171.2KN,閉門(mén)力 為-101.8KN。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-2 25。</p><p><b> 3、上部結(jié)構(gòu) </b></p><p> ?。?)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
76、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)規(guī)范,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。B=啟閉機(jī)寬度+2+2富裕寬度=1.962+2m。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0.35m,中間活動(dòng)鋪板厚6cm。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1.5cm。在啟閉機(jī)機(jī)腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁。其寬30cm,高50cm。</p><p
77、> 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50cm,排架順?biāo)较虻膶挾葹?.3m。</p><p> ?。?)、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。按照設(shè)計(jì)要求,橋面總寬為4.4m。 </p><p> (3)、檢修橋的作用為放置檢修閘門(mén),觀測(cè)上游水流情況,設(shè)置
78、在閘墩的上游端。采用預(yù)制T型梁和活蓋板型式。</p><p> (4)、 閘室的分縫與止水 </p><p> 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2~2.5cm。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。</
79、p><p> 凡是有防滲要求的縫,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)。</p><p> 4、設(shè)計(jì)情況及荷載組合 </p><p> ?。?)、設(shè)計(jì)情況選擇</p><p> 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
80、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,故不考慮此種情況。本次設(shè)計(jì)地震烈度為4°,不考慮地震情況。</p><p> ?。?)、完建無(wú)水期和正常擋水期均為基本荷載組合。完建期的荷載:完
81、建期的荷載主要包括閘底板重力G、閘墩重力G、閘門(mén)重力G、胸墻壁重力G、工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力G、公路橋重力G和檢修便橋重力G,取混凝土、鋼筋混凝土的容重為25KN/m。</p><p><b> 閘底板重力為:</b></p><p> G=121.03.825+0.5(1.5+1)0.53.8252=1259KN</p><p> 閘墩
82、重力:每個(gè)中敦厚</p><p> G=0.53.140.650.654.225+0.53.140.650.653.625+4.21.3254.2+6.21.33.625=1428KN </p><p> 閘門(mén)重力為G=81+130=211.0KN</p><p><b> 工作橋重力:</b></p><p>
83、; 考慮到欄桿及橫梁重力等,取=330KN</p><p> QPQ225啟閉機(jī)機(jī)身重40.7KN混凝土及電機(jī)重,每臺(tái)啟閉機(jī)重48.0KN,啟閉機(jī)重力=48.0KN</p><p> G==330+48=378.0KN</p><p> 交通橋重力:交通橋每米重約80KN,考慮到欄桿重,則公路橋重為G=(8011.6+50)/3=326.0KN</p&
84、gt;<p> 完建情況下作用荷載和力矩計(jì)算見(jiàn)下表(對(duì)地板上端B點(diǎn)求力矩)</p><p> 2、設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載。在設(shè)計(jì)洪水情況下,閘室的荷載除此之外,還有閘室內(nèi)水的重力、水壓力、揚(yáng)壓力等。</p><p><b> 閘室內(nèi)水重:</b></p><p> W=3.3=399KN</p><p&g
85、t; 水平水壓力P=0.5</p><p><b> 滲透壓力U=0.5</b></p><p> 設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載圖見(jiàn)下,設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載計(jì)算表見(jiàn)下(設(shè)計(jì)洪水情況下荷載和力矩計(jì)算對(duì)B點(diǎn)取矩)</p><p> 3、完建元無(wú)水期荷載計(jì)算及地基承載力驗(yàn)算 </p><p> 荷載計(jì)算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自
86、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)取A貫閷?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23 KN/m3;水重度采用10 KN/m3;磚石重度采用19 KN/m3。</p><p> 圖1 完建無(wú)水期荷載分布圖 </p><p> 表2 完建無(wú)水期荷載計(jì)算表</p><p><b> 2、
87、地基承載力驗(yàn)算</b></p><p><b> 根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果,</b></p><p> 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足要求,地基也不會(huì)發(fā)生不均勻沉陷。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)</p><p> 地基承載力
88、為 ,代入數(shù)值得; </p><p> ,另外,,,則 </p><p> 地基承載力平均值 ,代入數(shù)值得;</p><p> 偏心矩 ,代入數(shù)值得;</p><p> 地基不均勻系數(shù) ,代入數(shù)值得; </p><p> 。地基壓力不均勻系數(shù)滿足條件。<
89、/p><p> ?。ㄈ┱跛隍?yàn)算 </p><p> 1、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)。</p><p> 圖2 正常擋水期荷載分布圖 </p><p> 表3 正常擋水期荷載計(jì)算表</p><p><
90、b> 地基承載力驗(yàn)算</b></p><p> 根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果,采用公式進(jìn)行地基承載力的驗(yàn)算,可知正常擋水期的地基承載力及地基不均勻系數(shù)均滿足要求。</p><p> ,=17923KN.m,另外,B=12m,A=12</p><p><b> 地基承載力KPa=</b></p><p>&l
91、t;b> 地基承載力平均值</b></p><p><b> 偏心矩</b></p><p><b> 不均勻系數(shù)計(jì)算:</b></p><p><b> 地基壓力滿足要求</b></p><p><b> 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算</b&g
92、t;</p><p> 閘底板上、下游端設(shè)置的齒墻深度為1.0m,按淺齒墻考慮,閘基下沒(méi)有軟弱夾層?;瑒?dòng)面沿閘底板與地基的接觸面,進(jìn)行計(jì)算,其中的閘底板與地基之間的摩擦系數(shù),根據(jù)閘址處地層分布可知為重粉質(zhì)壤土和細(xì)砂,查閘室基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)表得0.45,允許的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)本工程主要建筑物為4級(jí),查表得1.20。經(jīng)計(jì)算閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求。</p><p> 抗滑穩(wěn)定安
93、全系數(shù) , 代入數(shù)值計(jì)算</p><p> 可知K=1.51>[K]=1.20;所以閘室是穩(wěn)定的。</p><p> 八 兩岸連接建筑物布置</p><p> 兩岸連接建筑物的設(shè)計(jì)主要包括邊墩和岸墩以及翼墻的布置。</p><p><b> 1邊墩和岸墻</b></p><p>
94、 由于邊墩既是擋土墻,承受迎水面的水壓力,背水面的土壓力和滲透壓力,以及自重、揚(yáng)壓力等載荷,而且由于邊墩還承受上部公路橋所帶來(lái)的荷載,為了使節(jié)省工程量也為了工程簡(jiǎn)便,則邊墩和岸墻設(shè)為整體,即采用重力式的邊墩,墻身采用鋼混結(jié)構(gòu),相關(guān)尺寸布置形式見(jiàn)圖7-1. </p><p><b> 2 翼墻</b></p><p> 上游翼墻除擋水外,最主要的作用是將上游來(lái)水平
95、順的導(dǎo)入閘室,其次是配合鋪蓋起防滲作用,由此得順?biāo)髁飨虻拈L(zhǎng)度為12米,上游端插入岸墻,墻頂高程取200米,下游翼墻除擋水外,其主要作用是導(dǎo)引出閘水流沿翼墻均勻的擴(kuò)散,避免在墻身前出現(xiàn)回流漩渦等不利流態(tài),則其順?biāo)髁飨虻拈L(zhǎng)度為35米,墻頂高程取與閘墩等高,即200米,由于地基為細(xì)砂,則布置形式采用曲線形,詳細(xì)設(shè)計(jì)如水閘設(shè)計(jì)圖所示。</p><p><b> 九、基礎(chǔ)處理 </b></
96、p><p> 為了保證閘室建在安全穩(wěn)定的土基上,需要對(duì)地基進(jìn)行必要的地基處理,已滿足上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定要求。選用沉井基礎(chǔ)法加固地基,沉井采用不封底沉井,底部既是閘室的基礎(chǔ)有兼有防滲和防沖刷的功能。底板厚1米,底板采用鋼混結(jié)構(gòu),混凝土的材料是150#,上下游各設(shè)1m,厚的齒墻嵌入地基,底板分縫處設(shè)置鉛直行止水片,閘室上游端鋪設(shè)鋪蓋護(hù)底,鋪蓋厚度為0.5米,鋪蓋上游端設(shè)0.5米的小齒墻,頭部不再需要設(shè)置防沖槽,鋪蓋材料用塊
97、石護(hù)底。以達(dá)到上游河床的防沖要求。側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩上游翼墻為反翼墻,延伸至鋪蓋頭部以半徑8.0米的圓弧插入岸坡。為了減少作用于閘底板的滲透壓力,在整個(gè)消力池底板下布設(shè)沙礫石排水,其首部緊抵閘底板下游齒墻,底板與鋪蓋;、鋪蓋與上游翼墻、上游翼墻與邊墻之間的永久縫中。均設(shè)銅片止水,底板與消力池,消力池與下游翼墻、下游翼墻與邊墻之間的永久縫中雖然沒(méi)有防滲要求,但是為了防止閘室土基與墻后填土被水流帶出,縫中鋪設(shè)瀝青油氈。</p
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