水閘設計

1、<p><b>　　水閘課程設計</b></p><p><b>　　工程概況 </b></p><p>　　本樞紐位于某河下游，主要任務是壅高水位，以滿足河流兩岸引水灌溉要求并適當照顧到工業(yè)給水，陸路交通等。樞紐建成后可灌溉農(nóng)田5.5萬畝。要求閘頂公路凈寬4.5米。</p><p><b>　?。?）

2、基本資料</b></p><p>　　1.上下游河道底寬20米，邊坡1:1.5。泄洪閘設計過閘流量100m3/s,相應上游水位為6.10米。校核流量為170m3/s,相應上游水位為6.50米。此水閘為3等3級建筑物。</p><p>　　2.河道上游正常蓄水位為5.0米，最高蓄水位為6.0米，下游水位2.5米。</p><p>　　3.泄洪閘上下游底高程

3、1.0米，閘底板高程與河底齊平。</p><p>　　4.閘址處地形平緩，堤頂高程在7.5米左右。</p><p>　　5.閘址持力層為中細砂夾粉土，地基承載力為80kN/m3</p><p>　　6.閘址附近多年平均最大風速為12m/s,沿水面從水閘上游面到對岸的最大垂直距離為2Km。</p><p>　　7.回填土料：閘底板下砂墊層C=0

4、，ф=30°,r干=15KN/m3。兩岸翼墻后回填土料C=0,ф=30°，r干=15KN/m3,r濕=15KN/m3,r飽=19KN/m3。</p><p>　　8.閘頂公路橋汽車荷載為汽車-10級，行車路面凈寬4.5m，兩側各加0.75m寬的人行道。</p><p>　　9.工作閘門可用鋼或鋼筋混凝土平面閘門，檢修閘門可選疊梁門。啟閉機用螺桿式或卷揚式固定啟閉機。&l

5、t;/p><p><b>　　二.閘孔設計</b></p><p>　　1.本工程主要任務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，應具有較大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不設胸墻的開敞式水閘。</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

6、板高程應盡可能低。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1.0m。</p><p>　　2. 擬定閘孔尺寸及閘墩厚度：</p><p>　　表3-1 上游水頭計算</p><p>　　按照閘門總凈寬計算公式(3-2)，根據(jù)設計洪水和校核洪水兩種情況分別計算如下表。其中為堰流側收縮系數(shù)，取0.96；為堰流流量系數(shù)，取0.385。<

7、/p><p>　　表3-2 閘孔總凈寬計算表</p><p>　　根據(jù)《閘門設計規(guī)范》中閘孔尺寸和水頭系列標準，選定單孔凈寬b=4m.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=3×4+2×1.2=14.4m</p><p>　　由于閘基為軟基河床，選用整體式底板，縫設在閘

8、墩上，中墩厚1.2m </p><p>　　3. 校核泄洪能力：</p><p>　　表3-3 過流能力校核計算表</p><p>　　設計情況符合規(guī)定小于5%的要求，所以過流能力滿足引水灌溉的設計要求。</p><p><b>　　消能防沖</b></p><p>　　由于本閘位于平原

9、地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。</p><p>　　設計水位或校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5.0m，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，需設置相應的消能設施。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=5m，閘門局部開啟情況，作為消能防沖設計的控制情況。</p&g

10、t;<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，本次設計按1、3孔對稱方式開啟，畢業(yè)設計論文代做平臺 《580畢業(yè)設計網(wǎng)》 是專業(yè)代做團隊 也有大量畢業(yè)設計成品提供參考 www.bysj580.com QQ3449649974</p><p>　　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。計算結果列入表3-4。</p>

11、<p>　　表3-4 消力池池深池長估算表</p><p>　　通過計算，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1.0米限開，得出開啟1孔開啟高度為1米為消力池的池深控制條件。</p><p>　　（1）.消力池尺寸及構造：</p><p><b>　　1、消力池深度計算</b></p><p&g

12、t;　　根據(jù)所選擇的控制條件，估算池深為0.5m，式計算挖池后的收縮水深hc和相應的出池落差ΔZ及躍后水深hc″，驗算水躍淹沒系數(shù)符合在1.05～1.10之間的要求。</p><p><b>　　2、消力池池長</b></p><p>　　根據(jù)池深為0.5m，計算出相應的消力池長度為15.23ｍ。</p><p><b>　　3、消力

13、池的構造</b></p><p>　　采用挖深式消力池。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置排水孔，孔下鋪設反濾層，排水孔孔徑為10cm，間距為2m，呈梅花形布置。</p><p>　　根據(jù)抗沖要求，按式3-16計算消力池底板厚度。其中為消力池底板計算系數(shù)，取0.2；為確定池深時的過閘單寬流量；為相應于單寬流量的上、下游水位差。

14、</p><p>　　t=0.2√170√2.5=0.81m，取消力池底板的厚度m。</p><p><b>　　.海漫設計</b></p><p><b>　　1、海漫長度計算</b></p><p>　　用公式（3-18）計算海漫長度結果列入表3-5。其中為海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中細砂

15、夾粉土質(zhì)土則選12。取計算表中的大值，確定海漫長度為40m。</p><p>　　表3-5 海漫長度計算表</p><p><b>　　2、海漫構造</b></p><p>　　因為對海漫的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10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

16、程與護坦齊平。后30米做成坡度為1：15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15cm的砂墊層。</p><p><b>　　.防沖槽設計</b></p><p>　　防沖槽先用寬淺式的深度t”=2，底寬b=4m,上游坡率m1=2,下游坡率m2=3。</p><p><b>　　防滲

17、排水</b></p><p>　?。?）.閘底地下輪廓線的布置</p><p><b>　　1、防滲設計的目的</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>&

18、lt;p>　　防滲設計一般采用防滲和排水相結合的原則，即在高水位側采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設施，用以延長滲徑減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側設置排水設施，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>　　（2）地下輪廓線布置</p><p>　?。?）閘基防滲長度的確定。根據(jù)公式(2)計

19、算閘基理論防滲長度為25m。其中為滲徑系數(shù)，因為地基土質(zhì)為中細砂夾粉土質(zhì)壤土，查表取5。</p><p><b>　　L=5×5=25m</b></p><p>　　防滲設備 由于閘基土質(zhì)以砂性土為主，防滲設備采用鋼筋混凝土鋪蓋，閘底板上、下游側設置齒墻，為了避免破壞天然的砂土結構，宜設置板樁。 </p>

20、<p>　?。?）防滲設備尺寸和構造。</p><p>　　1）閘底板順水流方向長度根據(jù)公式(1)計算，根據(jù)閘基土質(zhì)為中細砂夾粉土質(zhì)壤土A取3.0。底板長度綜合考慮上部結構布置及地基承載力等要求，確定為15m。</p><p>　　L底=3×5=15m</p><p>　　2）閘底板厚度為m，實際取為1.5m。</p><

21、p>　　3）鋪蓋長度根據(jù)（3 ~5）倍的上、下游水位差，確定為15m。鋪蓋厚度確定為：便于施工上游端取為0.7m，末端為1.0m以便和閘底板聯(lián)接。為了防止水流沖刷及施工時破壞混凝土鋪蓋，在其上設置0.3cm厚的漿砌塊石保護層，0.2cm厚的砂墊層。</p><p>　　4、校核地下輪廓線的長度</p><p>　　根據(jù)以上設計數(shù)據(jù)，實際的地下輪廓線布置長度應大于理論的地下輪廓線長度，

22、通過校核，滿足要求。</p><p>　　鋪蓋長度+閘底板長度=15+15=30m>25</p><p><b>　　.防滲計算</b></p><p>　　1.地基有效深度的計算:So=5+1.2=6.2m Lo=30+15=45m </p><p>　　Lo/So=45/6.2=7.26>5

23、 Te=0.5Lo=0.5×45=22.5</p><p>　　分段阻力系數(shù)的計算。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，如圖所示。其中1段為進出口段，計算阻力系數(shù)；3、6段為內(nèi)部垂直段，用式(5)計算相應的阻力系數(shù)；2、4、5段為水平段，用式3-6計算相應的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式(7)計算。結果列入（表3-11）中。 對于進出口段的阻力系數(shù)修正，計算結果如表3-6所示。

24、</p><p>　　表3-6 各段滲透壓力水頭損失</p><p>　　2.計算各角點的滲透壓力值。</p><p>　　用表3-1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5.42m。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，結果：H1=5，H2=4.23，H3=2.75，H4=1.18，H5=0.86，H6=0

25、.81，H7=0.72，H8=0。</p><p><b>　　閘室布置</b></p><p><b>　　（1）底板和閘墩</b></p><p><b>　　1、閘底板的設計</b></p><p>　?。?）作用 閘底板是閘室的基礎，承受閘室及上部結構的全部荷載，并較

26、均勻地傳給地基，還有防沖、防滲等作用。</p><p>　?。?）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，沉陷縫設在閘墩中間。</p><p>　?。?）長度　根據(jù)前邊設計已知閘底板長度為30m。</p><p>　?。?）厚度　根據(jù)前邊設計已知閘底板厚度為1.2m</p><p><

27、;b>　　2、閘墩設計</b></p><p>　?。?）作用　分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結構，使水流順利的通過閘室。</p><p>　?。?）外形輪廓 應能滿足過閘水流平順、側向收縮小的，過流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用矩形墩。其長度采用與底板同長，為30m。</p><p>　?。?）厚度　為中墩1.2m，邊墩1.0

28、m。平面閘門的門槽尺寸應根據(jù)閘門的尺寸確定，檢修門槽深0.2m,寬0.3m,主門槽深2.5m,寬0.8m。檢修門槽與工作門槽之間留2.0m的凈距，以便于工作人員檢修。</p><p><b>　?。?）高度 </b></p><p>　　hz=1.24h5％ gh/Vo2=0.0776Vo1/12(SD/Vo2）1/3 GD/Vo2

29、=9.8x2000/112=136 h5％=0.476 hz=1.43h5％=1.43x0.476=0.68</p><p>　　1）=校核洪水位時水深+安全超高</p><p>　　=6.5+0.5=7m。</p><p>　　2）=設計洪水位時水深+安全超高</p><p>　　=6.1+0.7=6.8m；</p>

30、<p>　　3）=正常擋水位時水深+ </p><p>　　=5+0.68+0.4=6.08m。</p><p>　　H墩=最高擋水位+Δh</p><p>　　=6+0.68+0.4=7.08</p><p>　　閘門高度=最高水深+安全超高=5.5+0.5=6m。閘門頂部高為7m。</p><p><

31、;b>　　工作橋高程及尺寸：</b></p><p>　　1+6x2+2=15m,寬取3.6m。</p><p>　　4.交通橋高程：寬取6m，其中人行道寬1m，高程與堤壩高程齊平7.5m。</p><p><b>　　閘室布置圖：</b></p><p><b>　　閘室穩(wěn)定計算：</

32、b></p><p><b>　　(1):</b></p><p>　　閘墩自重：（2x12+2)x15x7.5x25=12375KN</p><p>　　閘底自重：（15+1.2x0.5)x20x25=7800KN</p><p>　　左邊水平水壓力：1/2x10x5x5x15=1875KN</p>

33、<p>　　右邊水平水壓力：1/2x10x1.2x1.2x15=108KN</p><p>　　左邊垂直水壓力：3.8x15x5x10=2850KN</p><p>　　右邊垂直水壓力：7.4x15x1.2x10=1332KN</p><p>　　浮托力：（25x15+2.5x0.5)x20=7581KN</p><p>　　土重

34、：20x10x0.5x(15-5)x20=500KN</p><p>　　:抗滑穩(wěn)定計算： </p><p>　　Kc=F£G/£H £G=15330KN↓ £H=1762.5KN→</p><p>　　Kc=0.3x15330/1762.5=2.6>[KC]=1.25</p><p>

35、;<b>　　故符合要求。</b></p><p><b>　?。夯讐毫τ嬎悖?lt;/b></p><p>　　完建無水期£G=17915KN £M=990KN.M</p><p>　　所以σmax=£A/A+£M/W=74.65+2=76.65KPa</p>&l

36、t;p>　　σmin=£A/A-£M/BL2=76.65-2=74.65KN</p><p>　　在最高水位期，£G=15330KN £M3051.8KN</p><p>　　σmax=£A/A+£M/W=70.3KPa σmin=£A/A-£M/BL2=57.5KPa</p><

37、;p><b>　　σmin=0</b></p><p><b>　　上下游連接建筑物：</b></p><p>　　）下游連接建筑物的作用</p><p>　　1、擋住兩側填土，維持土壩及兩岸的穩(wěn)定。</p><p>　　2、當水閘泄水或引水時，上游翼墻主要用于引導水流平順進閘，下游翼墻使出閘

38、水流均勻擴散，減少沖刷。</p><p>　　3、保持兩岸或土壩邊坡不受過閘水流的沖刷。</p><p>　　4、控制通過閘身兩側的滲流，防止與其相連的岸坡或土壩產(chǎn)生滲透變形。</p><p>　　5、在軟弱地基上設有獨立岸墻時，可以減少地基沉降對閘身應力的影響。</p><p>　　2.）上游連接建筑物</p><p&g

39、t;　　本次設計的上游連接建筑物采用圓弧式翼墻，這種布置是從邊墩開始，向上游用圓弧形的鉛直翼墻與河岸連接，上游圓弧半徑為20m。其優(yōu)點是水流條件好，但模板用量大，施工復雜。</p><p>　　上游段采用的擋土墻形式有扶壁式和重力式兩種。從閘室向上游岸坡連接時，先采用扶壁式，當翼墻插入岸體一定深度時，再采用重力式擋土墻。</p><p><b>　　）下游連接建筑物</b&

40、gt;</p><p>　　本次設計的下游連接建筑物采用鉛直的八字形翼墻，其擴散角采用7º，直到消力池末端，當進入海漫后采用扭曲面與下游兩岸連接。</p><p>　　下游連接建筑物采用懸壁式擋土墻來擋</p><p>　　4.）閘室與岸坡連接建筑物</p><p>　　閘室邊墩后采用空箱式擋土墻，上邊建有橋頭堡，橋頭堡的墻盡量坐落