畢業(yè)設計——泄水閘設計算書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 工程概況1</p><p>　　1.1興建緣由和效益1</p><p>　　1.2工程等別及設計標準1</p><p>　　1.3樞紐地形、地質(zhì)及當?shù)夭牧?</p><p>　　1.4 泄水閘的工程布置3&l

2、t;/p><p>　　第2章 樞紐工程布置及主要建筑物的設計資料5</p><p>　　2.1設計基本資料5</p><p>　　2.2 建筑物的設計參數(shù)6</p><p><b>　　2.3 泄水閘7</b></p><p>　　第3章 泄水閘的閘孔設計9</p><p

3、>　　3.1堰型、堰頂高程的確定9</p><p>　　3.2閘孔凈寬及泄流能力的校核9</p><p>　　3.3校核洪水位時上游水深計算10</p><p>　　第4章 泄水閘的消能防沖設計11</p><p>　　4.1消能水位11</p><p>　　4.2消能計算11</p>

4、<p>　　4.3消力池深度d13</p><p>　　4.4計算消力池池長L13</p><p>　　4.5護坦厚度t13</p><p>　　4.6海漫設計13</p><p>　　第5章 泄洪閘的防滲排水設計15</p><p>　　5.1地下輪廓線的擬定15</p><

5、p>　　5.2閘基滲流計算16</p><p>　　5.3防滲設計19</p><p>　　第6章 泄洪閘閘室布置和穩(wěn)定計算21</p><p>　　6.1泄洪閘的閘室布置21</p><p>　　6.2泄洪閘的閘室穩(wěn)定計算24</p><p>　　第7章 泄洪閘的底板結(jié)構(gòu)計算32</p>

6、<p>　　7.1閘墩、底板剪力分配系數(shù)的計算（設計水位）32</p><p>　　7.2作用在單寬板條上的荷載34</p><p>　　第8章 連接建筑物的設計37</p><p>　　8.1翼墻的形式37</p><p>　　8.2翼墻的結(jié)構(gòu)、尺寸擬定37</p><p>　　8.3翼墻的穩(wěn)

7、定計算及結(jié)構(gòu)計算37</p><p><b>　　第1章 工程概況</b></p><p>　　1.1興建緣由和效益</p><p>　　函江位于我國華東地區(qū)，流向自東向西北。全長375km，流域面積為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(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和、水量充沛、水面平緩、含沙量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的水

8、路運輸具有天然的優(yōu)越條件。</p><p>　　流域內(nèi)有耕地700多萬畝，土地肥沃。礦藏資源十分豐富。工礦企業(yè)發(fā)達，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)的建材、輕工、電力等工業(yè)部門和十多個糧食基地；原料及銷售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運條件十分優(yōu)越。</p><p>　　流域梯級開發(fā)后，將建成一條長340km通航千噸級駁船的航道和另一條長50km通航300噸級駁船航道，并

9、與長江、淮河水系相互貫通形成一個江河直達的內(nèi)河水路運輸網(wǎng)；同時也為沿江各縣市擴大自流灌溉創(chuàng)造條件，對促進沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)具有重要的作用。該工程以航運為主體，兼有泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程，它在經(jīng)濟上將會具有非常顯著的效益。</p><p>　　1.2工程等別及設計標準</p><p><b>　　1、工程等別</b></p>&l

10、t;p>　　本樞紐工程定為三級工程；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。</p><p><b>　　2、洪水標準</b></p><p>　　設計洪水按50年一遇標準設計；校核洪水按300年一遇標準設計；最大通航洪水按5年一遇標準設計。</p><p>　　1.3樞紐地形、地質(zhì)及當?shù)夭牧?lt;/p><

11、;p><b>　　1、閘址地形</b></p><p>　　閘址左岸與一座山頭相接，山體順流向長700m，垂直向長2000m，山頂主峰標高為110m，靠岸邊山頂標高65m，山體周圍是河漫灘沖積平原，灘面標高(18.5～20.0)m；沿河兩岸筑有防洪大堤。堤頂寬4m，堤頂標高24.5m；閘址處</p><p>　　河寬700m，主河槽寬500m，深泓區(qū)偏右。河床底

12、標高為(13.0～14.0)m，右岸灘地標高18.5m。 </p><p><b>　　2、閘址地質(zhì)</b></p><p>　　閘址河床土質(zhì)主要由砂礫卵石層組成，表層為中細砂層，層厚2～5m，左厚右薄并逐步消失，河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量30～50% ，粒經(jīng)2～13cm，層厚(10～20)m，屬于強透水層，滲透系數(shù)K=1.84×10-1～5

13、5;10-2cm/s，</p><p>　　允許坡降J=0.15～0.25；河床底層為基巖，埋深標高從左標高10m向右增深至標高15m以下，其巖性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質(zhì)巖。</p><p>　　河床土質(zhì)有關資料如下：</p><p>　　中砂： Dr=0.6 Eo=310kg/cm2 N63.5=20</p><

14、p>　　砂礫石：Dr=0.66 Eo=360kg/cm2 </p><p>　　詳見附圖：閘軸線地質(zhì)剖面圖</p><p><b>　　3、當?shù)亟ㄖ牧?lt;/b></p><p>　　塊石料：在閘址左岸的山頭上，有符合質(zhì)量要求的塊石料場，其儲量為50萬方，平均運距1公里。</p><p>　　砂礫石：

15、閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地。在上、下游3~5公里的沙灘臺地上，均有大量的砂礫料，可滿足砼的粗、細骨料之用，且水運方便。</p><p>　　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(zhì)土壩質(zhì)量要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。</p><p>　　1.4 泄水閘的工程布置</p><p>　　泄水閘總凈寬為320m，每孔凈寬10m，

16、共布置32孔；閘底板高程13.0m；并按三孔為一整體設計，兩邊孔各為單孔10m設計。上游鋪蓋長20m ,0.50m厚C20砼結(jié)構(gòu)；水閘中墩厚1.2m,分縫中墩厚1.8m，中間縫寬2cm，邊墩厚1.2m，閘底板長20m 厚1.5m C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)；消力池池長L=21 m、深d=1.3m, C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)；海漫為60m長，厚0.5m、M7.5漿砌塊石并每隔5m設寬0.5m、厚</p><p>　　0.5m的C20

17、鋼筋砼縱、橫向網(wǎng)格；防沖槽深4m拋大塊石；上下游翼墻采用C30鋼筋砼輕型結(jié)構(gòu)。上下游漿砌塊石護坡。</p><p>　　表1-1 工程特性表</p><p>　　第2章 樞紐工程布置及主要建筑物的設計資料</p><p><b>　　2.1設計基本資料</b></p><p><b>　　1、氣象</b

18、></p><p>　　函江水利樞紐工程洪水期多年平均最大風速為20.7m/秒，風向為垂直壩軸線，吹程為3公里。</p><p><b>　　2、水文</b></p><p>　　設計洪水：各設計頻率下洪水流時及相應壩下水位見表2—1。</p><p>　　表2—1 各設計頻率洪水流量及相應壩下水位表

19、</p><p>　　水位流量關系曲線見表2—2。</p><p>　　表2—2 水位流量關系曲線表(H下~Q曲線)</p><p><b>　　3 、地震</b></p><p>　　本地區(qū)地震基本烈度為6度。</p><p><b>　　4、回填土</b>

20、</p><p>　　回填土的力學性能見表2—3。</p><p>　　表2—3 回填土力學性質(zhì)</p><p>　　2.2 建筑物的設計參數(shù)</p><p>　　2.2.1船閘(五級航道標準)</p><p>　　1、水位:最高通航水位▽23.32m，最低通航水位▽19.0m；正常蓄水位▽

21、19.0m；下游最低水位▽14.25m。</p><p>　　2、船型、船隊：船型—300噸駁船，單駁尺度35×9.2×1.3(長×寬×吃水深)；船隊—300馬力+2×300噸，船隊尺度91×9.2×1.3(長×寬×吃水深)。</p><p>　　3、船閘、引航道尺寸及高程</p>&l

22、t;p>　　閘室有效尺寸：閘室頂高程▽24.0m，閘底高程▽10.5m；長×寬×檻上水深=135×12×2.5。</p><p>　　上閘首平面尺寸：長×寬=18×24m；墩頂高程▽25.0m（注：該高程控制公路橋高程）；門檻高程▽16.5m，基底高程▽8.5m。</p><p>　　下閘首平面尺寸：長×寬=17&

23、#215;24m；墩頂高程▽24.50m；門底高程▽10.5m，基底高程▽7.0m。</p><p>　　上下游導墻段長底50m。</p><p>　　上下游引航道直線段長度應滿足L≥5位設計船隊長度，引航道底寬35m，邊坡1:2.5；引航道底高程：上游▽15.0m，下游▽11.0m；引航道轉(zhuǎn)彎半徑R≥5倍設計船隊長度；進出口軸線與主河流基本流向的交角β≤20°。</p&g

24、t;<p>　　4、 閘上公路橋設在上閘首的上游端</p><p><b>　　2.2.2電站</b></p><p><b>　　1、機型</b></p><p>　　水輪機型號：GE（F02）—WP—380機型；</p><p>　　發(fā)電機型號：SFG200—70/3960；<

25、;/p><p>　　總裝機：3×2200KW；</p><p><b>　　2、水頭</b></p><p>　　設計水頭3.5m，最高水頭7.0m，最小水頭2.0m，最大引用流量225M3/S。</p><p>　　2.2.3廠房平面尺寸及高程</p><p>　　主廠高度底板長度48m，

26、總寬度36.2m。機組進水室寬為7。6m；中墩厚3.4m，邊墩厚2.8m；進口高程▽8.5m，出口高程▽7.8m；基底最低高程▽2.0m，基底平均開挖高程▽5.0m。進水口前砼鋪蓋長10m，并于1:5反坡向上游與原河床高程銜接，并在上游端應設攔沙檻。尾水出口后設砼護坦、護坦水平段15m，并伯1:5的倒坡段與尾水渠相連。</p><p>　　上部廠房寬15m（順水流向），長36.2m。廠房地面高程▽24.5m，水輪

27、機安裝高程▽10.5m，廠房屋頂高程▽37.0m，廠房邊墻距底板上游端15.0m。</p><p>　　2.2.4站上的公路橋設在廠房的上游端 </p><p><b>　　2.3 泄水閘</b></p><p><b>　　1、水位</b></p><p>　　正常蓄水位▽19.0m，灌溉水位▽1

28、9.5m</p><p>　　設計洪水位Q2% = 9540 M3/S，相應閘下水位H下=23.40m</p><p>　　校核洪水位Q0.33% = 12350 M3/S，相應閘下水位H下=23.80m</p><p><b>　　2、設計水位組合</b></p><p>　?、?、閘孔凈寬計算水位</p>

29、<p>　　設計流量Q2% = 9540 M3/S，相應閘下水位H下=23.40m</p><p>　　設計水位差△H: △H=0.25m（上游水位H上=23.65m）</p><p>　　校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相應閘下水位H下=23.80m</p><p><b>　　②、消能計算水位</b></p

30、><p>　　閘上水位H上=19.50m</p><p>　　閘下水位H下=14.50m</p><p>　　下泄流量：以閘門開啟度e=0.5、e=1.0以及全開時的泄量.</p><p>　?、?、閘室穩(wěn)定計算水位（關門）</p><p>　　閘上設計水位H上=19.50m，閘下水位H下=14.50m</p>

31、<p>　　閘上校核水位H上=20.0m(與門頂齊平)，閘下水位H下=14.50m</p><p><b>　　3、其它參數(shù)</b></p><p>　　①、單孔凈寬： 8～12m。</p><p>　?、?、閘門結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門。</p><p>　?、邸㈤l門類型：直升門。</p><p&

32、gt;　?、堋⒌装迮c中砂的摩擦系數(shù)f=0.4。</p><p>　?、?、閘孔的允許單寬流量q=30M3/S/M</p><p><b>　　4、公路橋</b></p><p>　　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(cè)人行</p><p>　　道2×1.0m，總寬9m，采用T型結(jié)

33、構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.6m，用5根梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每m延長重量按8噸計。</p><p>　　第3章 泄水閘的閘孔設計</p><p>　　3.1堰型、堰頂高程的確定</p><p>　　根據(jù)河床的地形及高程，河床底標高為13.0～14.0m，為了減少開挖量，確定閘底板高程為13.0m；閘孔采用無坎平底寬頂堰。</p>

34、<p>　　3.2閘孔凈寬及泄流能力的校核</p><p><b>　　1、設計水位</b></p><p>　　設計流量Q2% = 9540 M3/S，相應閘下水位H下=23.40m</p><p>　　設計水位差△H: △H=0.25m（上游水位H上=23.65m）</p><p>　　校核流量Q0.33

35、% = 12350 M3/S，相應閘下水位H下=23.80m</p><p><b>　　2、閘孔凈寬的設計</b></p><p>　　設計流量Q2% = 9540 M3/S時，閘底板高程為13m，上游設計水位為H上=23.65m，相應的閘下游水位H下=23.40m。閘上渠道近似于矩前，寬度為700m河槽寬500m。</p><p>　　閘上

36、水深：H=23.65-13.0=10.65m</p><p>　　坎前流速：ν0=9540/500/10.65=1.79m/s</p><p>　　坎上總水頭：H0=H+αν02/2g=10.65+1.792/19.6=10.81m</p><p>　　淹沒出流條件：Hs/h0=(23.4-13)/10.81=0.962</p><p>　　

37、《水閘設計規(guī)范》附錄A：表A.0.1-2 查表得淹沒系數(shù)：σs=0.57</p><p>　　假設側(cè)收縮系數(shù): ε=0.86</p><p>　　堰流系數(shù)：M=0.385</p><p><b>　　則閘孔凈寬：</b></p><p>　　B=n×b=Q/(σs*ε*m*√2g*H03/2)=9540

38、47;(0.57*0.86*0.385*√19.6*10.813/2)</p><p>　　=9540/29.35=321m</p><p>　　選用每孔寬b=10m，孔數(shù)n=32孔，總凈寬B=320m</p><p>　　根據(jù)上述孔寬及孔數(shù)校核計算側(cè)縮收系數(shù)。根據(jù)閘墩和邊墩墩頭形狀查得相應的形狀系數(shù)，ζk=0.7，ζo =0.56， 則</p>&l

39、t;p>　　ε=1-0.2〔ζk+(n-1) ζo〕Ho ÷B =1-0.2〔0.7+(32-1) 0.56〕10.81÷320 </p><p><b>　　=0.878</b></p><p><b>　　計算閘孔總凈寬B</b></p><p>　　B= Q÷(σs×ε&

40、#215;M×√2g×H03/2)=9540÷(0.57×0.878×0.385×√19.6×10.813/2)</p><p>　　=9540÷30.32=315m</p><p>　　選用每孔寬b=10m，孔數(shù)n=32孔，總凈寬B=320m。</p><p>　　閘門總凈寬為320m

41、時所通過的設計流量時為9701 M3/S</p><p>　　設計洪水時單位流量的校核：q=Q/B=9540/320=29.81 M3/S/M <30M3/S/M</p><p>　　所取閘室總凈寬滿足設計要求。</p><p>　　3.3校核洪水位時上游水深計算</p><p>　　校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相應

42、閘下水位H下=23.80m。</p><p>　　根據(jù)Q=σs×ε×M×n×b√2g×H03/2</p><p>　　經(jīng)試算得，泄水閘在閘孔總凈寬為320m時通過校核流量Q0.33% = 12350 M3/S時上游壅水高11.16m,上游水位H上=24.16m，相應閘下水位H下=23.80m。上下游水位差為0.36m，符合設計要求。<

43、/p><p>　　第4章 泄水閘的消能防沖設計</p><p><b>　　4.1消能水位</b></p><p>　　根據(jù)水閘設計要求，水閘消能水位為：</p><p>　　閘上水位H上=19.50m</p><p>　　閘下水位H下=14.50m</p><p><b

44、>　　4.2消能計算</b></p><p>　　水閘消能計算按閘門開啟高度e1=0.5 m，e2=1.0 m及全開三種情況計算：</p><p>　　當閘門開啟高度e1=0.5 m時消能計算</p><p>　　水閘消能計算按中間兩孔開啟高度e1=0.5m，e2=1.0m和全開三種情況計算</p><p>　　1．當閘門開

45、啟度e1=0.5m時消能計算</p><p><b>　　▽19.5</b></p><p><b>　　H </b></p><p><b>　　h t</b></p><p>　　▽13.0 e hc</p><p>　?、?/p>

46、、判別屬于堰流或孔流</p><p>　　堰上水頭 H=19.5-13.0=6.5 m</p><p>　　e/H=0.5/6.5=0.077<0.65 為孔流</p><p>　?、?、判別屬于自由孔流或淹沒孔流</p><p>　　因閘孔流量為未知，尚無法判別閘孔出流情況，先假設為自由孔流，算出流量后再行校核。</p&

47、gt;<p>　　寬頂堰上平面閘門自由孔流的流量：</p><p>　　Q=μ*e*B ( 2g(H0-Hc) )1/2 其中H = e*ε</p><p>　　按平底閘孔由《水力學》，取流量系數(shù)μ=0.6113；當 e/H=0.09 時，由表查得垂向收縮系數(shù)ε=0.615，先不計αV02/2g，即H0=H=6.5 m，</p><p&g

48、t;　　閘門先開中間一孔，開啟閘孔寬度B=10； e=0.5 m</p><p>　　以上各值代入上式得：</p><p>　　Q=0.6613×0.5×10 ×(2×9.8×(6.5-0.615×0.5) )1/2</p><p>　　=36.4(m3/s)</p><p>　

49、　按所得的流量近似值求H0，再計算流量的較精確值：</p><p>　　V0=Q/B0H=36.4/(500×6.5)=0.011(m/s)</p><p>　　αV02/2g=1.0×0.0112/(2×9.8)=0.000006 (m)，可忽略不計</p><p>　　故閘孔泄流量為36.4m3/s，閘孔為自由孔流。</p&g

50、t;<p>　?、邸⑿：耸欠駥儆谧杂沙隽鳎?lt;/p><p>　　閘下收縮斷面水深： </p><p>　　h1=hc=εe=0.615×0.5=0.305 (m)</p><p>　　單寬流量： q=Q/B=36.4/10=3.64 (m3/s/m)</p><p><b>　　則臨界水深：</b>

51、;</p><p>　　hk= (αq2/g) 1/3= (3.642/9.8) 1/3=1.1(m)</p><p><b>　　躍后水深的計算</b></p><p>　　hc”= hc/2×[(1+8aq2/g/hc3)0.5-1]</p><p>　　= 0.305/2×[(1+8×

52、3.642/9.8/0.3053)0.5-1]=2.81m</p><p>　　△Z＝αq2/2/g/φ2/ Ht2-αq2/2/g/ / hc”2</p><p>　　= 3.642/2/9.8/0.952/ 1.52-3.642/2/9.8 / 2.812</p><p>　　=0.333-0.239=0.094</p><p>　　已知

53、H下=14.5 m, 下游水深t=H下-13.0=1.5 (m)</p><p>　　由于h2>t，閘下發(fā)生遠離式水躍銜接，需要做消能設施。</p><p>　　設Q下求出σ，然后查表（hs- hc”）/（H- hc”）~σ，求出相應hs值，在Q~H下畫出Q，~hs，曲線，與Q~H下曲線相交點為所求。</p><p>　　同理試算e＝1.0m，全開等時2孔

54、開啟下游水位值以及閘門全開時的下游水位值。計算結(jié)果如下表：</p><p>　　經(jīng)比較，當e=0.5m，2孔開啟時下游水位最低，流態(tài)最不利，故此時工況作為計算消力池設計依據(jù)。</p><p><b>　　4.3消力池深度d</b></p><p>　　根據(jù)《水閘設計規(guī)范》附錄B： B.1.1-1公式估算消力池深度</p><

55、p>　　d1= σ0hc”2- Ht=1.05×2.81-1.5=1.45，取消力池的深度為1.5m </p><p>　　d＝1.05 h2-Ht-△Z＝1.05×2.81-1.5-0.094＝1.31 m 取消力池d=1.3m。</p><p>　　4.4計算消力池池長L</p><p>　　L＝6.9（hc”- hc）＝6.9

56、15;（2.81- 0.305）=17.28m</p><p>　　故取消力池長度為20米</p><p>　　同理可得當e＝1.0m，e＝全開時的消力池尺寸為負值，無需設。</p><p>　　因此取消力池池深d=1.3m, 池長l=20m。</p><p><b>　　4.5護坦厚度t</b></p>

57、<p>　　護坦厚度t0＝K1(q×△H1/2)1/2=0.18*(3.64×(5) 1/2)1/2=0.48m。</p><p>　　現(xiàn)取護坦厚度t0為0.5m。</p><p><b>　　4.6海漫設計</b></p><p>　　根據(jù)《水閘設計規(guī)范》附錄B： B.2.1公式計算海漫長度</p>

58、<p>　　Lp= ks [ qs (ΔH)1/2] 1/2 </p><p>　　其中: k——系數(shù)，河床土質(zhì)為中砂，查《水閘設計規(guī)范》附錄B表B.2.1值得K=12</p><p>　　當e=0.5時：Lp=12×[ 3.64× 4.91/2] 1/2=32(m)</p><p>　　當e=1.0時：Lp=12×

59、[ 6.26× 4.771/2] 1/2=42(m)</p><p>　　當e=全開時：Lp=12×[ 22.7× 1.051/2] 1/2=59(m)</p><p>　　對不同開度情況下的海漫長度進行計算，結(jié)果如下表：</p><p>　　取海漫長度L=60m，海漫結(jié)構(gòu)型式及布置如下：</p><p>　　

60、①、10m長水平段漿砌塊石厚0.5m，設排水孔和反濾層；</p><p>　　②、20m長厚0.5m干砌塊石海漫，坡度1：20，下設碎石墊層厚15cm；</p><p><b>　?、邸⒎罌_槽設計</b></p><p>　　海漫末端的沖刷深度按下式計算:</p><p>　　hp=0.164×kq/[ d1/

61、2×(ht/d)1/6] </p><p>　　式中: k——系數(shù)，取 k=1.50</p><p>　　q—考慮流量集中后的海漫末端的單寬流量，</p><p>　　取 q=8.6m3/s/m</p><p>　　d——河床砂粒的平均粒徑，取d=0.10 cm</p><p>　　ht——海漫末端

62、的水深，取ht=2.5 m</p><p>　　hp=0.164×1.5×8.6/[ 0.101/2×(2.5/0.10)1/6]=3.9 (m)</p><p>　　防沖槽采用梯形斷面，槽深4m，槽底寬5m，槽內(nèi)拋填大塊石，塊石直徑不小于0.4m左右。具體尺寸見設計圖紙。</p><p><b>　　▽18.6</b&

63、gt;</p><p>　　▽13.0 1：10</p><p><b>　　▽9.0</b></p><p>　　1: 3 1: 4</p><p><b>　　▽7.5</b></p><p>　　20m

64、 40m 4.5m 5m 6m</p><p>　　第5章 泄洪閘的防滲排水設計</p><p>　　5.1地下輪廓線的擬定</p><p>　　5.1.1防滲排水布置</p><p>　　防滲排水設施的布置，又稱地下輪廓線布置，是圍繞如何減少閘室底板揚壓力，提高閘室的抗滑穩(wěn)定性，防止閘基土壤發(fā)生滲透變形開展的。

65、根據(jù)設計要求和地基土壤特性，選用的防滲排水布置為（自閘室上游開始）：50cm厚20m長C20砼鋪蓋、C25砼板樁長6m、C25砼閘室底板長20m厚1.5m、并設PVC排水孔。詳圖見設計圖紙。</p><p>　　5.1.2防滲排水設施尺寸擬定</p><p><b>　?、?、底板長度： </b></p><p>　　設計水位時：L=12.7 m

66、</p><p>　　校核水位時：L=13.3 m</p><p>　　上部結(jié)構(gòu)要求凈寬：公路橋加欄桿總寬9.4m，工作橋?qū)挾扔砷l門啟閉機安置場地尺寸決定為5.0m，檢修橋置于檢修門槽之上，寬度選2.0m，因此，上部結(jié)構(gòu)要求最小寬度為18.4m。故取底板長度L=20m。</p><p><b>　　②、鋪蓋</b></p><

67、;p>　　鋪蓋材料選用砼，厚度為50cm，長度20cm，縱縫縫距22.6m，靠近兩岸翼墻處，縫距為10.6m。鋪蓋與翼墻及底板間設沉降縫。</p><p><b>　?、?、板樁長度</b></p><p>　　采用C25鋼筋砼預制板樁。板樁入土深度6m，厚20cm。</p><p><b>　?、?、排水設施</b>&

68、lt;/p><p>　　排水設施向上游布置，即將其置于底板之后護坦下面，首部緊接底板下游齒墻。</p><p><b>　　⑤、驗算防滲長度L</b></p><p>　　L＝c△H ，L為防滲長度，△H外圍上下游水位差，c為滲徑系數(shù)，查水閘規(guī)范得：</p><p>　　設計水位時，上游水位19.5m，下游水位14.5m，c

69、＝5.0，計算得L＝27.5m</p><p>　　根據(jù)上述（1）～（5）確定的尺寸，設計防滲長度為55m，大于設計和校核水位下的計算值L。</p><p><b>　　5.2閘基滲流計算</b></p><p>　　滲流計算主要內(nèi)容包括設計水位下的閘基滲透壓力、地基抗?jié)B穩(wěn)定性驗算和滲流量。</p><p>　　閘基滲透

70、壓力計算方法采用《水閘設計規(guī)范》推薦的改進阻力系數(shù)法。</p><p>　　5.2.1閘地下輪廊初擬</p><p>　　滲徑長度應能滿足水閘上下游水位差最大時的防滲要求，故按上下游水位差最大的情況來確定。上下游水位差最大的情況為閘室穩(wěn)定計算中的校核情況。相應的上游水位H上為20.0m，下游水位H下=14.5m，最大水位差 H=H上-H下=20.0-14.5=5.5 (m)</p&g

71、t;<p>　　因本閘水位差較大，基礎透水性強，由結(jié)構(gòu)布置要求確定的閘底板長度較短，僅20m，故于底板上游增設一長20m的鋼筋砼防滲鋪蓋，并于齒墻下設6m深板樁，以增加滲徑長度，初步擬定的閘底輪廓線如圖下圖所示。為了便于計算，將閘底還透水部分輪廓線劃分成7個段，如下圖。</p><p><b>　　附圖</b></p><p>　　5.2.2驗算地下輪廓

72、的合理性</p><p>　　L=L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6+ L7</p><p>　　=10+7.5+9.4+1.9+3.8+1.3+1.3+0.8</p><p><b>　　=36(m)</b></p><p>　　上下最大水位差H=5.5m</p><p>　

73、　查表12.7 , 取C0=5.0</p><p>　　C0× H=5.5×5=27.5 (m)</p><p>　　∵ L> C0 H </p><p>　　∴閘底輪廓長度滿足防滲要求,地下輪廓是合適的。</p><p>　　5.2.3用阻力系數(shù)法計算滲透出逸坡降</p><p>　?、?/p>

74、、為了簡化計算，簡化地下輪廊，見圖6-2</p><p>　　②、由各角隅點2、3、4、5引出等勢線2-2′、3-3′、4-4′、5-5，將滲透區(qū)域分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等5 個分段，各分段的計算見圖6-2</p><p>　?、?、確定計算深度Tc</p><p>　　地下輪廓線的水平總長度L0=20+20=40m，</p><p>　　最大

75、鉛直投影長度S0=8.5m，</p><p>　　根據(jù)L0/S0=40/8.5=4.7 ，查《水閘》表4-3得 </p><p>　　A=2.5 B=0</p><p>　　則 Tc=A×S0+B×L0=2.5×8.5+0=21.25(m)</p><p>　　∵TS=29.0>Tc<

76、/p><p>　　∴采用 Tc=21.25 m</p><p>　?、?、計算阻力系數(shù)《水閘設計規(guī)范》附錄C (C.2.2-1至C.2.4-5公式 )</p><p><b>　　a)、進口段：</b></p><p>　　用實際階齒高度a=1.5m，</p><p>　　得ξ1={1.5*(s1/T

77、c)1.5 +0.441}=0.511 m</p><p><b>　　b)、鋪蓋水平段：</b></p><p>　　L=20+0.75=20.75(m)，S1=1.5-0.5=1.0(m)，S2=8.5-0.5=8.0(m)</p><p>　　故 ξ2=L-0.7×(S1+ S2)]/T1 </p>&l

78、t;p>　　=[20.75-0.7×(1+8)]/(21.25-0.5)=0.978</p><p><b>　　c)、板樁垂直段</b></p><p>　　S=8.5-1.5=7.0(m) a =1.5-0.5=1.0m</p><p>　　T1=21.25-0.5=20.75 m T2=21.25-1.5=19.7

79、5 (m)</p><p>　　及0.5<T2/T1=19.75/20.75=0.95<1.0</p><p>　　0<S/T2=7.0/19.75=0.354<0.8</p><p>　　則 ξ3=a/T1+1.5×S/ T2+0.5×S/ T2/[1-0.75×S/ T2]</p><p&

80、gt;　　=1/20.75+1.5×7.0/19.75+0.5×0.354/(1-0.75×0.354)=0.821</p><p><b>　　d)、底板水平段</b></p><p>　　L=20.0-3=17.0(m) S1=7.0m, S2=1.0m</p><p>　　ξ4=(L-0.7×

81、;(S1+ S2)=(17-0.7×(7+1))/(21.25-1.5)=0.658</p><p>　?、?、出口段：用實際階齒在反濾層底面以下的突出長度</p><p>　　a=2.5-1.5=1.0 m S=1.0(m) </p><p>　　T1=21.25-1.5=19.75 m T2=21.25-2.5=18.75 (m)</

82、p><p>　　S/T2=1.0/18.75=0.053</p><p>　　ξ5= a/T1+1.5×S/ T2+0.5×s/ T2/[1-0.75×S/ T2]+0.44</p><p>　　=1/19.75+1.5×0.053+0.5×0.053/(1-0.75×0.053)+0.44</p>

83、<p><b>　　=0.545</b></p><p>　　Σξ=ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5</p><p>　　=0.511+0.978+0.821+0.658+0.545=3.513</p><p><b>　?、?、求滲透逸出坡降</b></p><p>　　∵0.7<T

84、2/T1=18.75/19.75=0.95<1.4</p><p>　　∴可用《水閘》4-16、4-17式計算出逸坡降Jc</p><p>　　根據(jù)S/T1及T2/T1兩者的比值，查《水閘》圖4-19，</p><p>　　得修正系數(shù)δ=0.72</p><p>　　故 Jc=ΔH/(T1×δ×Σξ)=5.5/(19

85、.75×0.72×3.513)=0.11</p><p>　　∵Jc<[J]=0.15~ 0.25</p><p>　　∴不會產(chǎn)生滲透變形，所以閘底板輪廓合適。</p><p>　　5.2.4設計情況下滲透壓力計算</p><p>　　已知H上=19.5m，H下=14.5m H=H上-H下=5.0m<

86、/p><p>　?、?、各分段的滲壓水頭損失</p><p>　　入口段： hⅠ=H/Σξ×ξ1=5.0/3.513×0.511=0.727 (m)</p><p>　　鋪蓋水平段： hⅡ= H/Σξ×ξ2=5.0/3.513×0.978=1.392(m)</p><p>　　內(nèi)部板樁段： hⅢ= H

87、/Σξ×ξ3=5.0/3.513×0.821=1.169 (m)</p><p>　　底部水平段： hⅣ= H/Σξ×ξ4=5.0/3.513×0.658=0.936(m)</p><p>　　出口段： hⅤ= H/Σξ×ξ5=5.0/3.513×0.545=0.776 (m)</p><p>　　

88、Σh= hⅠ+ hⅡ+ hⅢ+ hⅣ+ hⅤ</p><p>　　=0.727+1.392+1.169+0.936+0.776=5.0 (m)</p><p>　　②、角隅點的滲壓水頭</p><p>　　由地下輪廓線末端逐次向首端迭加各分段的滲壓水頭損失值，即得各角隅點的滲壓水頭值：</p><p>　　h5=hⅤ=0.776(m)<

89、;/p><p>　　h4=h5+hⅣ=0.776+0.936=1.712(m)</p><p>　　h3=h4+hⅢ=1.712+1.169=2.881(m)</p><p>　　h2=h3+hⅡ=2.881+1.392=4.273(m)</p><p>　　h1=h2+hⅠ=4.273+0.727=5.0 (m)</p><

90、p><b>　　5.3防滲設計</b></p><p>　　1、采用抗沖蝕能力強的鋼筋砼防滲鋪蓋，長20m，厚0.5m，首端齒墻深1.0m，每10m設伸縮縫，與閘底板交接部位及伸縮縫都必須設止水。</p><p>　　2、水閘底板為了適于布置公路橋、工作橋及檢修便橋，確定底板長度20m，底板厚1.5m；設前后齒墻，前齒墻應寬1.5m，后齒墻底寬1.5m，并在前齒

91、墻下設6m深砼板樁，以增長滲徑，以防滲透變形。</p><p>　　3、為了降低閘底板的滲透壓力，緊接底板出口下設反濾層，以利排水，要求反濾層級配良好。</p><p>　　4、兩岸側(cè)向繞流防滲設計</p><p>　　水閘岸墻后面設置長12m的C20砼刺墻，刺墻底高程13.0m，頂高程21.0m，以防側(cè)向滲透破壞。</p><p>　　第6

92、章 泄洪閘閘室布置和穩(wěn)定計算</p><p>　　6.1泄洪閘的閘室布置</p><p><b>　　6.1.1閘室總寬</b></p><p>　　泄洪閘閘孔總凈寬為320m。每孔孔寬為10m，閘孔孔數(shù)為32孔。為了防止地基的不均勻沉降而將底板折斷，閘孔采用分塊式。閘孔每3孔為一整體，每3</p><p>　　孔分一縫

93、，閘墩中墩厚為1.2m，分縫中墩厚為1.6m，中間縫寬為2cm，邊墩厚為1.0m。則閘身總寬為：</p><p>　　L=n*L0+n1*d1+n2*d2+ n3*d4 +(n4+1)*δ</p><p>　　式中： n—閘孔孔數(shù)； L0——每孔凈寬(m)；</p><p>　　n1——中墩數(shù)； d1——中墩厚(m)；</p>&

94、lt;p>　　n2——分縫中墩數(shù)； d2——邊墩厚(m)； </p><p>　　n3——邊墩數(shù)； d3——邊墩厚(m)；</p><p>　　n4——閘底板分塊數(shù)；δ——縫寬。</p><p>　　則閘身總寬為：L=32*10+21*1.2+10*1.6+2*1.0+10*0.02=363.4m。</p><p><

95、b>　　6.1.2閘身高度</b></p><p>　　閘身擋水高度的確定：</p><p>　　h=hl+ h2+ h3</p><p>　　式中 hl——閘上游最高靜水位(m)；</p><p>　　h2——閘前波浪壅高(m)；</p><p>　　h3—— 安全超高(m)。</p>

96、;<p>　　1、正常水位時風浪超高計算</p><p>　　計算風速取多年平均最大風速1.5倍, </p><p>　　V10=1.5×20.7=31.05 m/s</p><p>　　吹程 D=3.0 km</p><p>　　閘前水深 H=19.5-13=6.5 m</p><p&

97、gt;　　a)、波浪陡度 ε=2hB/2LB=1/(9+19e-1.4/V10)</p><p>　　=1/(9+19e-1.4/31.05)=0.0368</p><p>　　b)、浪高增長系數(shù) k=1+e-0.4D/V10 =1+e-0.4×3/31.05 = 1.962</p><p>　　c)、波長 2LB =0.073kV10 (D/ε)

98、1/2 </p><p>　　=0.073×1.962×31.05× (3/0.0368)1/2 =40.1 (m)</p><p>　　d)、浪高 2hB=0.073kV10 (Dε)1/2 </p><p>　　=0.073×1.962×31.05× (0.0368×3)1/2=1.478

99、(m)</p><p>　　e)、∵H<LB=40.1/2=20.05 (m)</p><p>　　∴波浪的波長及涌高要作修正，H/2LB =6.5/40.1=0.162</p><p>　　查《水閘設計》表4-2得 </p><p>　　k1=0.57， k2=0.65</p><p>　　f)、計算浪

100、高及波長</p><p>　　浪高 2hB =k1(2hB)=0.52×1.478=0.842 (m)</p><p>　　波長 2LB =k2(2LB)=0.65×40.1=26.06 (m)</p><p>　　g)、風浪中心線在靜水位以上的超高計算</p><p>　　所以h0＝2π(hB)2/LB=2×

101、;3.1415×(0.842/2)2/（26.06/2）＝0.085 (m)</p><p>　　h)、安全超高 δ=0.7m</p><p>　　i)、風浪超高 H2=0.842+0.085=0.927 (m)</p><p>　　2、 閘墩高度的確定</p><p>　　正常水位時 h=hl+ h2 + h3=19.

102、5+0.927 +0.7=21.127</p><p>　　設計水位時 h=hl+ h3=23.48 +0.5=23.98</p><p>　　校核水位時 h=hl+ h3 =24.16 +0.3=24.46</p><p>　　故取閘墩高度為24.5m。</p><p>　　6.1.3閘底板順水流方向和長度的確定</p&g

103、t;<p>　　在滿足上部結(jié)構(gòu)布置要求的前提下，底板長度的初步估算公式</p><p>　　B=（H+2h+a）(1+0.1△H)ξ(m) (8-15)</p><p>　　式中 ： H——上游最大水深(包括設計和校核兩種情況，m)；</p><p>　　△H——相應最大水深丑時的上、下游水位差(m)；</p><p>　

104、　2h——波浪高度(m)；</p><p>　　α——安全超高(m)； </p><p>　　ξ——與閘址地質(zhì)有關的系數(shù)，ξ=1.0。</p><p><b>　　閘底板長度估算：</b></p><p>　　設計水位時：B=（H+2h+a）(1+0.1△H)ξ</p><p>　　=（10.65

105、+1.32+0.4）*(1+0.1*0.25)=12.68m；</p><p>　　校核水位時：B=（H+2h+a）(1+0.1△H)ξ</p><p>　　=（11.18+1.32+0.3）*(1+0.1*0.38)=13.3m。</p><p>　　上部結(jié)構(gòu)要求凈寬：公路橋加欄桿總寬9.4m，工作橋?qū)挾扔砷l門啟閉機安置場地尺寸決定為5.0m，檢修橋置于檢修門槽之

106、上，寬度選2.0m，因此，上部結(jié)構(gòu)要求最小寬度為18.4m。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置，順水流方向底板長度為：B=20m。</p><p>　　閘底板厚為1.5m，上下游齒墻深為1m，齒墻底寬為1.5m。</p><p>　　6.1.4閘墩厚度及順水流長度的確定</p><p>　　閘墩墩頂?shù)拈L度取決于上部結(jié)構(gòu)的尺寸和布置，應略大于架設于閘頂?shù)母鞣N橋梁（包括交通橋、主閘門和檢修閘

107、門的工作橋）寬度的總和。閘墩長度采用與底板同長20.0m，同時用階梯形式由底板向上部結(jié)構(gòu)過渡，以減少工程量。檢</p><p>　　修閘門和工作橋之間保持2m凈寬，便于檢修人員進出和工作。</p><p>　　檢修門槽深20cm，寬30cm，工作門槽深30cm，寬60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭，以便設置沉降縫和施工縫。</p><p>　　閘墩的高度在迎水

108、面為最高水位加超高，閘墩下游適當降低，取同公路橋梁底高程25m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小寬度為50cm，邊墩厚1.0m，不分縫中墩厚1.2m，分縫中墩厚1.6m，中間縫寬2cm。</p><p><b>　　6.1.5閘門高度</b></p><p>　　根據(jù)閘身高度的計算，水閘正常水位時所需的閘門高度為8.12m，故取閘門高度為8.3m。當設計洪水位及校核洪水位時

109、，閘門開啟泄水，閘門頂可以過浪。本水閘擋水水位較低而泄水洪水位較高，故不宜采用胸墻,本水閘不設胸墻。</p><p>　　1、工作橋高度的確定</p><p><b>　　工作橋高度：</b></p><p>　　工作橋的高度H=2*閘門高度+安全超高1.5m=2*8.3+1.5=18.1m。</p><p>　　故取工

110、作橋的橋底高程為33.30m。工作橋?qū)挒?m。</p><p><b>　　2、交通橋</b></p><p>　　公路橋載重按汽—20設計，掛—100校核，雙車道橋面凈寬7.m，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9m，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.6m，用5根梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式。每m延長重量按8噸計。公路橋底高程為25.0m，橋面

111、高程為26.2m。交通橋布置在上游側(cè)。</p><p>　　6.2泄洪閘的閘室穩(wěn)定計算</p><p>　　6.2.1完建（未蓄水）期閘室穩(wěn)定計算</p><p>　　未充水，不考慮揚壓力影響，已知：中砂N63..5=20，查《水工設計手冊》圖25-5-4 得地基允許承載力 [R]=235 KN/m2</p><p>　　表6—1

112、 完建期閘室穩(wěn)定計算表</p><p>　　由表6-1知 W=65200 KN M=668268.5KN.m</p><p>　　偏心距 e=M/W-0.5B=0.5×20-668268.5/65200=-0.250m</p><p>　　平均基底壓應力 σ=W/BL=65200/(20×34.2)=95.8

113、8 KN/m2</p><p><b>　　上游趾板應力:</b></p><p>　　σmax=σ×(1-6e/B)=95.88×(1+6×0.250/20)=103.07KN/m2</p><p><b>　　下游趾板應力:</b></p><p>　　σmin=σ

114、×(1+6e/B)=95.88×(1-6×0.250/20)=88.69KN/m2</p><p>　　η=σmax/σmin=103.07/88.69=1.162<[η]=2</p><p>　　所以水閘在完建期安全。</p><p>　　6.2.2設計情況下水閘穩(wěn)定計算</p><p><b>

115、;　　1、荷載組合</b></p><p>　　因本區(qū)地震基本烈度小于6度，可不考慮地震荷載。閘前底板無泥沙淤積，也不考慮泥沙壓力。</p><p>　　設計情況下荷載基本組合：1、水閘自重及水重； 2、靜水壓力； </p><p>　　3、揚壓力；4、波浪壓力。</p><p>　　2、水閘自重和水重計算</p>

116、<p>　　①、水閘自重：計算見表6-1，得G=65200（KN）。</p><p>　?、?、水重 W：水重包括閘門上水重W1和閘門下水重W2兩部分，以兩閘孔為計算單位。已知閘底板頂高程13.0 m，閘門中心距底板首端L1=18 m ,有</p><p>　　W1=r h上L1×3×B</p><p>　　=9.8×(19

117、.5-13.0) ×15×3×10=28665(KN)</p><p>　　W2=r h下L1×3×B</p><p>　　=9.8×(14.5-13.0) ×5×3×10=2205(KN)</p><p><b>　　3、波浪壓力計算</b></p

118、><p>　?、?、波浪涌高計算：根據(jù)風浪爬高計算結(jié)果</p><p>　　設計水位時： 2hB =1.05(m)；2LB =29.75(m)；h0＝0.116；a=0.6</p><p>　?、凇⒉ɡ藟毫Γ阂匀l孔為計算長度 L=34.2m</p><p>　　浪壓力: PW=rL/2[(H+2hB+h0)(H+a)-H2]</p>

119、<p>　　=9.8×34.2/2×[(6.5+1.05+0.116)(6.5+0.6)-6.52]=2029 (KN)</p><p><b>　　4、靜水壓力計算</b></p><p><b>　　上游水壓力</b></p><p>　　設計水位: H上=19.5 m ； H下=1

120、4.5 m</p><p>　　水閘底板與鋪蓋間縫中設止水銅片,在底板頂面以下0.3 m，</p><p>　　則H止=13.0-0.3=12.7 m</p><p>　　上游水壓力分為兩部分:</p><p><b>　　止水片以上為:</b></p><p>　　P1=L/2rh2=34.2/

121、2×9.8×(19.5-12.7)2=7703KN</p><p>　　止水片以下為: P2+P3</p><p>　　其中 P2=9.8×2.2×0.9×34=660(KN)</p><p>　　P3=1/2×9.8×0.92×34=135 (KN)</p><

122、p><b>　?、?、下游水壓力</b></p><p>　　已知H下=14.5 m，反濾層底D點與計算基準面平，而D點的滲透壓力水頭為零。</p><p>　　下游水壓力:P4=L/2×r(H下+HD)2=34/2×9.8×(14.5-13+1.5)2 =1500(kN)</p><p><b>　

123、　5、揚壓力</b></p><p>　　揚壓力包括浮托力WB和滲透壓力Ws</p><p>　　浮托力：WB=1/2×9.8×20×34×3=9996 (KN)</p><p>　　滲透壓力Ws分三部分計算:</p><p>　　Ws1=9.8/2×(5+4.231)×

124、1.5×34=2307(KN)</p><p>　　Ws2=9.8/2×(4.231+2.881)×1×34=1158 (KN)</p><p>　　Ws3=9.8/2×(2.881+1.712)×17×34=13008 (KN)</p><p>　　Ws4=9.8/2×(1.712+0

125、.776)×1×34=415 (KN)</p><p>　　Ws5=9.8/2×0.776×1.5×34=194 (KN)</p><p><b>　　6、閘室穩(wěn)定計算</b></p><p>　　表6—2 設計水位閘室穩(wěn)定計算表</p><p

126、>　　①、水閘地基承載力復核</p><p><b>　　據(jù)表6-2計算得：</b></p><p>　　e=ΣM/ΣW=33788.46/68992=0.495m</p><p>　　σmax=ΣW/BL.(1+6e/B)</p><p>　　= 68992/34.2/20×(1+6×0.49

127、5/20)=115.7KN/m2</p><p>　　σmax=ΣW/BL.(1+6e/B)</p><p>　　= 68992/34.2/20×(1-6×0.495/20)=86.04KN/m2</p><p>　　∵σmax〈[R]=235（KN/m2）</p><p>　　η=σmax/σmin=115.7/86.0

128、4=1.345<[η]=2</p><p>　　∴地基是安全的，也不必核算地基深層滑動的穩(wěn)定性。</p><p>　?、?、沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定計算</p><p>　　已知閘底板與中砂的摩擦系數(shù) f=0.4</p><p>　　據(jù)表8-2查計算得 ∑W=68992KN ∑P=8854KN</p><p&g