混凝土壩畢業(yè)設(shè)計

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)計標準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、進水閘的布置3</p><p><b>　　三、水閘計算5</b></p>

3、;<p><b>　　1、閘孔設(shè)計5</b></p><p>　　2．水閘的消能防沖設(shè)計8</p><p>　　四、閘底地下輪廓線的布置14</p><p>　　1、防滲設(shè)計的目的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度15</p><p>　　五、排水設(shè)備的細部構(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16</p><p><b>　　3、止水設(shè)計17</b></p&g

5、t;<p><b>　　六、防滲計算18</b></p><p>　　1、滲流計算的目的18</p><p><b>　　2、計算方法18</b></p><p>　　3、計算滲透壓力18</p><p>　　七、閘室布置與穩(wěn)定計算23</p><p>

6、;<b>　　1底板和閘墩23</b></p><p>　　2、 閘門與啟閉機24</p><p><b>　　3、上部結(jié)構(gòu)26</b></p><p>　　4、設(shè)計情況及荷載組合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。</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)計標準</b></p><p>　　根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》SD133-84(以下簡稱SD133-84),該閘按四級建筑物設(shè)計</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 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，使水流平順的進入引水口，引水口上、下游邊角修成圓弧形。</p>

12、<p><b>　　2、進水閘的布置</b></p><p>　　進水閘為開敞式水閘?？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，其順水流方向長15m。&l

13、t;/p><p>　　閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順水流方向長和底板相等，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)有工作門槽和檢修門槽。檢修門槽距閘墩上游邊緣1.25m，工作門槽距閘墩邊緣3.75m。</p><p>　　閘門采用平面滾輪鋼閘門。啟閉設(shè)備選用QPQ-225卷揚式啟閉機。工作橋支承為實體排架，由閘墩縮窄而成。其順水流長2.4

14、M，厚0.5M，底面高程199.5M，頂面高程204.40M，排架上設(shè)有活動門槽。</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>　　（2）、上游連接段布置</p><p>　　鋪蓋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其順水流方向長12M，厚0.5M。鋪蓋上游為鋼筋混凝土護底，一直護至引水口。&l

15、t;/p><p>　　上游翼強為漿砌石重力式反翼強，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，后以1：4的斜坡連接。采用挖深式消力池

16、。為了增強護坦板的抗滑穩(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米長的漿砌石水平段，因為漿砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護坦齊平。后20米做成坡度為1：10的干砌石段，以使水流均勻擴散，調(diào)整流速分布，保護河床不受

17、沖刷。海漫厚度為0.6米，下面鋪設(shè)15cm的砂墊層。</p><p>　　采用漿砌石護坡，厚0.3米，下設(shè)0.1米的砂墊層。保護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、水閘計算</b></p><p><b>　　1、閘孔設(shè)計</b></p>

18、<p><b>　?。?）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、操作運用、工程量及投資大小等方面的問題。在選擇過程中首先應(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，而當洪水來臨時，開閘泄水，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)胸墻的開敞式水閘。</p><p>　　同時，由于河槽蓄水，閘前淤積對洪水位影響較大，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>　　（3）閘孔設(shè)計，閘孔尺寸計算</p><p>　　根據(jù)《水力學(xué)》中的計算公式 </p><p><b>　　（.0）</b></p><p><b>　　V=</b></p><p>　　過水面積 W=（b+mH）H 計算的</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 上游水頭計算 </p><p><b

22、>　　。</b></p><p>　　閘門全開泄洪時，為平底板寬頂堰堰流，下面判斷是否為淹沒出流</p><p>　　已知當h 時為淹沒出流。計算結(jié)果如下表所示</p><p>　　表2 淹沒出流判別表</p><p>　　按照閘門總凈寬計算公式，根據(jù)設(shè)計洪水和校核洪水兩種情況分別計算如下表。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)計中閘孔凈寬計算公式 如下</p><p><b>　　求得 </b></p><p>　　Q______過堰流量</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)計規(guī)范》的</p><p>　　(符號代表含義同上)</p><p>　　由以上公式分別求出設(shè)計流量和校核流量相對應(yīng)的閘

25、孔凈寬。結(jié)果如下表所示</p><p>　　表3 閘孔總凈寬計算表 </p><p>　　根據(jù)《閘門設(shè)計規(guī)范》中閘孔尺寸和水頭系列標準，選定單孔凈寬b=3m，同時為了保證閘門對稱開啟，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墩順水流向邊緣線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，進一步換算如下表所示:</p><p>

28、;　　過流能力校核計算表 表6</p><p>　　設(shè)計情況超過了規(guī)定5%要求，說明孔口尺寸有些偏大，但根據(jù)校核情況滿足要求，所以不再進行孔口尺寸的調(diào)整。</p><p>　　2．水閘的消能防沖設(shè)計</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)計水位或校核

29、水位時閘門全開宣泄洪水，為淹沒岀流無需消能。閘前為正常高水位198.00m，部分閘門局部開啟，只宣泄較小流量時，下游水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴重的沖刷河床的現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能措施。</p><p>　?。?）消能防沖設(shè)計的控制情況 </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)計水位或校

30、核水位時閘門全開渲泄洪水，為淹沒出流無需消能。閘前為正常高水位198m，部分閘門局部開啟，只宣泄較小流量時，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴重的沖刷河床現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無論何種開啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，所以采用閘前水深H=8.5m，閘門局部開啟情況，作為消能防沖設(shè)計的控制情況。</p><p>　　為了降低工程造價，確保水閘安全運行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè)計按1

31、、3、孔對稱方式開啟，分別對不同開啟孔數(shù)和開啟度進行組合計算，找出消力池池深和池長的控制條件。</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>　　——水躍的淹沒度 采用1.05-1.10(此處計算時采用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)以上公式計算下表，結(jié)果哦如下所示 </p><p>　　消力池池深池長估算表</p><p>　　通過計算

34、(試算法)，為了節(jié)省工程造價，防止消力池過深，對開啟1孔開啟高度為0.6米限開，得出開啟1孔開啟高度為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 池尺寸計算時按照上面的開閘水位的臨界值計算，此時開啟高度為0.6m，單寬流量為2.85。按照以上表格中的數(shù)據(jù)計算消力池的尺寸如下：</p><p>　　1)

35、消力池深度計算</p><p>　　根據(jù)所選擇的控制條件，計算池深 為0.50m，用上表中計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，驗算水躍淹沒系數(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</p><p>　　上面已確

36、定池深為0.50m。根據(jù)《水工建筑物》中消力池長度計算中的公式</p><p>　　式中：為水躍長度m。為躍前水深 m。為躍后水深，m。為水躍長度校正系數(shù)，可采用0.7-0.8 為斜坡段水平投影長度。計算如下</p><p>　　水躍長度=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>　　這里取消力池的長度為12m。</p><p>　　3) 消力池底板厚度</p><p>　　查《水閘設(shè)計規(guī)范》找滿足抗沖刷要求的池底板厚度計算公式</p><p>　　K——消力池底板計算系數(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>　　——泄洪時上下游的水頭差</p><p>　　所需數(shù)據(jù)在《消力池池深池長估算表》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。為了增強護坦板的抗滑穩(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 </b>&l

40、t;/p><p><b>　　1）、海漫長度計算</b></p><p>　　其中 為海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為細砂取值則選13。</p><p>　　計算時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>　　所以選擇長度為27m</p><p><b>　　2）、海漫構(gòu)造</b></p><p>　　因為對海漫的

42、要求為有一定的粗糙度以便進一步消除余能，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米長的漿砌石水平段，因為漿砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護坦齊平。后20米做成坡度為1：10的干砌石段，以使水流均勻擴散，調(diào)整流速分布，保護河床不受沖刷。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 </b></p><p>

43、;　　海漫末端河床沖刷坑深度按公式計算</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)計規(guī)范得 適應(yīng)的為1.10m/s 。</p><p>　　計算抗沖刷深度 =1.1×。因此要建設(shè)防沖槽</p><p>　　根據(jù)計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>　　（5）上、下游岸坡防護 </p><p>　　為了保護上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進行護坡。采用漿砌石護坡，厚0.3米，下設(shè)0.1米的砂墊層。保護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>　?。?）閘基防滲長度的確定

47、 </p><p>　　式中 L—水閘的防滲長度（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>　　計算的L=9×3.38=30.4m</p><p>　?。?）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）閘底板順水流方向長度根據(jù)公式

49、計算，根據(jù)閘基土質(zhì)為粉質(zhì)壤土A取2.0。底板長度綜合考慮上部結(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

50、圖</p><p>　　圖1 閘底板尺寸圖 （單位：mm）</p><p>　　4）鋪蓋長度根據(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破壞粘土鋪蓋，在其上設(shè)置30cm厚的漿砌塊石保護層，20cm厚的砂墊層。</p><p>　　4、校核地下輪廓線的長度

51、</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計數(shù)據(jù)，實際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長度，通過校核，滿足要求。</p><p>　　鋪蓋長度+閘底板長度+齒墻長度>理論長度</p><p>　　五、排水設(shè)備的細部構(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</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：被保護土壤的顆粒不得穿過反濾層；各層的顆粒不得發(fā)生移動；相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；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；同時還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時間的推移和環(huán)境的改變而變差。</p><p>

54、　　本次設(shè)計中的反濾層由碎石，中砂和細砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細砂。</p><p>　　反濾層構(gòu)造圖 (單位：cm)</p><p>　?。?）鉛直排水設(shè)計 本工程在護坦的中后部設(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>　　（3）側(cè)向排水設(shè)計 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</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、防滲計算 </b></p><p>　　1、滲流計算的目的：計算閘底板各點滲透壓力；驗算地基土在初步

57、擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。</p><p>　　2、計算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進阻力系數(shù)法，由于改進阻力系數(shù)法計算結(jié)果精確，采用此種方法進行滲流計算。 </p><p><b>　　3、計算滲透壓力</b></p><p>　　（1）地基有效深度的計算。</p><p>　　地下輪廓的水平投影長度：地下輪廓的

58、垂直投影長度。，故地基的有效深度</p><p>　?。?）分段阻力系數(shù)的計算。</p><p>　　通過地下輪廓的各角點和尖端將滲流區(qū)域分成9個典型段，如圖4所示。其中1、9段為進出口段，；3、5、7段為內(nèi)部垂直段，計算相應(yīng)的阻力系數(shù)；2、4、6、8段為水平段，用式6計算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式計算。結(jié)果列入表中。 對于進出口段的阻力系數(shù)修正，按公式計算，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>　?。?）計算各角點的滲透壓力值。 </p><p>　　用上面計算的各段的水頭損失進行計算，總的水頭差為正常擋水期的上、下游水頭差3.m。各段后角點滲壓水頭=該段前角點滲壓水頭—此段的水頭損失值，結(jié)果列入表</p><p>　　閘基各角點滲透壓力值 </p><p>　　進出口段進行必要的修正：進出口修正系數(shù)為</p&

62、gt;<p><b>　　符合條件，不用修正</b></p><p>　　c）計算各角隅點的滲壓水頭：由上游出水段開始，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>　　同樣的計算步驟可計算出校核的滲透壓力分布，即 </p><p>　　根據(jù)以上計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)定計算</p><p><b>

65、　　1底板和閘墩 </b></p><p>　?。?）、閘底板的設(shè)計</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）長度　根據(jù)前邊設(shè)計已知閘底板長度為12m。</p><p>　　4）厚度　根據(jù)前邊設(shè)計已知閘底板厚度為1.3m。</p><p><b>　?。?）、閘墩設(shè)計</b></p><p>　　1）作用　分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利的通過閘室。</p><p>　　2）外形輪廓

67、 應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小的，過流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線型。其長度采用與底板同長，為18m。</p><p>　　3）厚度　為中墩1.2m，邊墩1.0m。平面閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，檢修門槽深0.20m,寬0.20m,主門槽深0.3m,寬0.5m。檢修門槽與工作門槽之間留3.0m的凈距，以便于工作人員檢修。</p><p>　　4）高度　采用

68、以下三種方法計算取較大值，根據(jù)計算墩高程最大值為199.2m，另根據(jù)《水閘設(shè)計規(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)計洪水位的超高計算：198.36+0.13+0.3=198.79m</p><p>　　校核洪水位的超高計算：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、 閘門與啟閉機 </p><p>　　閘門按工作性質(zhì)可分為工作閘門、事故閘門和檢修閘門；按材料分為鋼閘門、混凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)分為平面閘門、弧形閘門等。</p><p>　?。?）、工作閘門基本尺寸為閘門高4.2m，寬3.6m，采用平面鋼閘門，雙吊點，滾輪支承。</p>

70、<p>　?。?）、檢修閘門采用疊梁式，閘門槽深為20cm，寬為20cm，閘門型式如圖所示。</p><p>　　（3）、啟閉機可分為固定式和移動式兩種　常用固定式啟閉機有卷揚式、螺桿式和油壓式。卷揚式啟閉機啟閉能力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價高。螺桿式啟閉機簡便、廉價，適用于小型工程，水壓力較大，門重不足的情況等。油壓式啟閉機是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動，可用較小的動力獲得很大的啟閉力，但造價較

71、高。在有防洪要求的水閘中，一般要求啟閉機迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷揚式啟閉機，一門一機。</p><p>　?。?）、啟閉機的選型</p><p>　?。?）根據(jù)《水工設(shè)計手冊》平面直升鋼閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量公式1，經(jīng)過計算得16.9ｔ，考慮其它因素取閘門自重170KN。</p><p><b>　?。?）</b></p>

72、;<p>　　式中 —閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量，t；</p><p>　　—閘門的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，對于滑動式支承取0.8；對于滾輪式支承取1.0，對于臺車式支承取1.3。</p><p>　　—閘門材料系數(shù)，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門為1.0；低合金結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門取0.8。</p><p>　　—孔口高度，取3m；</p><p&g

73、t;　　—孔口寬度，取3m。</p><p>　?。?）初估閘門啟閉機的啟門力和閉門力，根據(jù)《水工設(shè)計手冊》中的近似公式：</p><p><b>　　（2）</b></p><p><b>　　=171.2 KN</b></p><p><b>　?。?）</b></p

74、><p>　　=-101.8 KN</p><p>　　式中 —平面閘門的總水壓力， ，KN；</p><p><b>　　—啟門力，KN；</b></p><p><b>　　—閉門力，KN；</b></p><p>　　由于閘門關(guān)閉擋水時，水壓力 值最大。此時閘門前水位為3

75、.9m，本次設(shè)計的水閘為中型水閘，系數(shù)采用0.10，經(jīng)計算啟閉力 為171.2KN，閉門力 為-101.8KN。查《水工設(shè)計手冊》選用電動卷揚式啟閉機型號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)置高程與閘門尺寸及形式有關(guān)。由于是平面鋼閘門，采用固定式卷揚啟閉機，閘門提升后不能影

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)計規(guī)范，工作橋設(shè)在工作閘門的正上方，用排架支承工作橋，橋上設(shè)置啟閉機房。B=啟閉機寬度+2+2富裕寬度=1.962+2m。故取工作橋凈寬4.0m。工作橋為板梁式結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配。兩根主梁高0.8m，寬0.35m，中間活動鋪板厚6cm。為了保證啟閉機的機腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為1.5cm。在啟閉機機腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁。其寬30cm，高50cm。</p><p

77、>　　工作橋設(shè)在實體排架上，排架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為50cm，排架順水方向的寬度為2.3m。</p><p>　?。?）、交通橋的作用是連接兩岸交通，供車輛和人通行。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，觀測上游水流情況，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)為獨立單元，其優(yōu)點是保證在不均勻沉降時閘孔不變形，閘門仍然正常工作。</

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)計情況及荷載組合 </p><p>　　（1）、設(shè)計情況選擇</p><p>　　水閘在使用過程中，可能出現(xiàn)各種不利情況。完建無水

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，這是驗算地基承載力的設(shè)計情況。正常擋水期時下游無水，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，是驗算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計情況。泄洪期工作閘門全開，水位差較小，對水閘無大的危害，故不考慮此種情況。本次設(shè)計地震烈度為4°，不考慮地震情況。</p><p>　　（2）、完建無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、閘門重力G、胸墻壁重力G、工作橋及啟閉機設(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啟閉機機身重40.7KN混凝土及電機重，每臺啟閉機重48.0KN，啟閉機重力=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算見下表（對地板上端B點求力矩）</p><p>　　2、設(shè)計洪水情況下的荷載。在設(shè)計洪水情況下，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)計洪水情況下的荷載圖見下，設(shè)計洪水情況下的荷載計算表見下（設(shè)計洪水情況下荷載和力矩計算對B點取矩）</p><p>　　3、完建元無水期荷載計算及地基承載力驗算 </p><p>　　荷載計算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自

86、重。在計算中以三孔一聯(lián)為單元，省略一些細部構(gòu)件重量，如欄桿、屋頂?shù)?。力矩為對閘底板上游端點所取。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 完建無水期荷載分布圖 </p><p>　　表2 完建無水期荷載計算表</p><p><b>　　2、

87、地基承載力驗算</b></p><p><b>　　根據(jù)荷載計算結(jié)果，</b></p><p>　　進行地基承載力的驗算，可得結(jié)論完建無水期的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會發(fā)生不均勻沉陷。計算除閘室自重外，還有靜水壓力，水重，閘底板所受揚壓力由滲透計算中可得。由于浪壓力小于靜水壓力的5%，忽略不計</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隍炈?</p><p>　　1、正常擋水期荷載計算除閘室自重外，還有靜水壓力，水重，閘底板所受揚壓力由滲透計算中可得。由于浪壓力小于靜水壓力的5%，忽略不計。</p><p>　　圖2 正常擋水期荷載分布圖 </p><p>　　表3 正常擋水期荷載計算表</p><p><

90、b>　　地基承載力驗算</b></p><p>　　根據(jù)荷載計算結(jié)果，采用公式進行地基承載力的驗算，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，閘基下沒有軟弱夾層?；瑒用嫜亻l底板與地基的接觸面，進行計算，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，查表得1.20。經(jīng)計算閘室抗滑穩(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、揚壓力等載荷，而且由于邊墩還承受上部公路橋所帶來的荷載，為了使節(jié)省工程量也為了工程簡便，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，由此得順水流流向的長度為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散，避免在墻身前出現(xiàn)回流漩渦等不利流態(tài)，則其順水流流向的長度為35米，墻頂高程取與閘墩等高，即200米，由于地基為細砂，則布置形式采用曲線形，詳細設(shè)計如水閘設(shè)計圖所示。</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，需要對地基進行必要的地基處理，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、石護底。以達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