乌珠水闸设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 计 算 书 项目名称：黄圃镇三乡围乌珠水闸重建工程 设计阶段：施工阶段 审 核 日期 校 核 日期 计 算 日期 中山市水利水电勘测设计咨询有限公司 2006 年 12 月 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 1基本资料 . 3 . 4 . 5 算采用规范、标准 . 5 . 5 . 6 . 6 2基本尺寸的拟定及复核 . 6 . 6 . 6 . 7 . 7 . 8 . 8 . 8 . 8 . 10 . 10 . 10 . 10 地震情况 . 10 . 11 . 11 流能力计算 . 11 . 12 4挡土墙稳定计算 . 14 . 14 . 14 . 14 5桩基础计算 . 14 . 14 . 15 . 16 . 17 需要购买对应 纸 咨询 14951605 3 附表 1 水闸闸室箱涵结构设计计算稿 附表 2 水闸前后段 U 型槽结构设计计算稿 附表 3 水闸内、外河侧悬臂式岸墙稳定计算稿 附表 4 水闸闸室稳定计算表 附表 5 水闸桩基础处理计算表 附表 6 水闸渗流稳定计算表 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 需要购买对应 纸 咨询 14951605 4 1 基本资料 构及基本数据 乌珠水闸形式采用开敞式，结构 采用砼整体箱涵式结构。水闸为单孔，净宽 3m，闸底板面高程 板厚 墙厚 闸室长 15m，闸室后段设 交通桥桥板采用 浇混凝土结构。 水闸按 50年一遇洪水标准设计，建筑物级别为 3级。 根据水闸和河道的运行工况，对水闸的各种最不利运行工况确定如下： （ 1）外江设计洪（潮）水位 江可能的最高设计潮水位，此时闸顶高程不漫顶，向内涌稳定计算时的最不利水位，此时遭遇正常蓄水位 （ 2）外江控制平均低水位 常排洪情况下外江遭遇的计算水 位，消能计算时的最不利情况，考虑到 时内涌水位为 （ 3）外江设计低水位 常运行情况下外江遭遇的最不利计算水位，向外江稳定计算时的最不利水位，此时内涌水位为 （ 4）排涝外江设计水位 内涌设计洪水情况下外江遭遇多年平均高潮水位，此水位影响水闸的泄流能力，此时水闸闸室整体承受最大水压力，水闸基础平均基底应力情况。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 5 水闸特征水位表 工程任务 特征指标 水位值（ m） 备注 挡水 闸外设计洪潮水位 水位向内稳定最不利 闸内水位 洪 闸内河涌水位 水位消能最不利 闸外低潮平均水位 江顶托时最高排洪水位 水位平均应力最不利 全系数 根据水闸设计规范： 3 级水闸基底面抗滑稳定安全系数的允许值 基底应力最大值与最小值之比的允许值见下表。 荷载组合 抗滑安全系数 闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值 基本 组合 蓄水工况 建工况 计挡潮 殊 组合 正常挡潮地震 算采用规范、标准 （ 1）水工建筑物荷载设计规范 077 2）水闸设计规范 65 3）水工混凝土结构设计规范 191（ 4）建筑抗震设计规范 1浪计算要素 计算风速根据广东省水利厅 2003年 7月编制的中山市水利工程防洪（潮）标准中“相应年最高潮位日的最大风速计算成果表”查得为 V=21m/s(P=2%)。 吹程在 1： 1000实测地形图上量得 D=200 m; 需要购买对应 纸 咨询 14951605 6 闸前平均水深 质资料 采用中山市黄圃镇三乡围乌珠水闸重建工程岩土工程勘察报告，因钻孔 比较采用 层土层的设计参数如下： 桩基设计参数建议表 层序号 岩土层名称 土 (岩 )层 容许承载力 f (钻 (冲 )孔桩桩周土 (岩 )极限摩阻力标准值 钻 (冲 )孔桩极限端阻力 标准值 桩入土深度 (m) 15 30 2 淤泥质土 70. 8 （ 2 淤泥 60 4 2 淤泥质土 70 8 3 粘土 230 26 500 700 4 粗砂 800 80 800 1000 4 砂质粘性土 1500 130 1200 1600 震设防烈度 根据广东省地震烈度区划图，中山市属 7 度地震基本烈度地区，故乌珠水闸工程地震烈度为 7度。 2 基本尺寸的拟定及复核 渗计算 径复核 按图拟定的水闸底板尺寸，根据水闸设计规范 条表 闸闸基为淤泥，渗径系数取 C=9则： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 7 设计水位下要求 渗径长度： L=C H=9 际渗径长度： 27m L 满足渗透稳定要求。 流稳定计算 水闸的渗流计算采用改进阻力系数法进行计算。 各段的水头损失值按照下式计算 : 式中 :m); 分别计算各段的水头损失得结果见渗透 压力计算 渗流坡降值： J=H/L=6=根据水闸设计规范 条取地基水平段和出口段允许渗流坡降值分别为 水闸闸基抗渗稳定满足要求 水闸蓄水后，水流不仅通过地基向下游渗透，而且将绕过两岸的连接建筑物向下游渗透。 因此两岸连接建筑物也必须做相同长度的防渗措施，对两侧的填方土料必须按照防渗土料的要求选择。 层设计 水闸闸室底板底部设 100厚 设专门的滤层。内涌 ，从下至上依次为反滤土工布一层、中粗砂 15050 需要购买对应 纸 咨询 14951605 8 渗帷幕及排水孔设计 根据地质资料，该闸址处的地基为淤泥和考虑到水闸闸址处交通条件，闸室基础处理采用 400设专门的防渗措施 ,两端设齿墙不设排水孔。内河涌梅花型布置，纵横间距均为 1m。 久缝止水设计 根据工程实际 ,永久缝采用塑料止水接缝板并设止水铜片，塑料止水接缝板满足行业的有关质量要求。 顶高程 浪要素 采用水闸设计规范推荐的蒲田试验站公式计 算风浪要素：设计工况的设计 潮水位为 应设计最大风速为 1m/s；风区长度取 200m。 风区内的平均水深取 顶高程确定 闸顶高程按水闸设计规范中的有关公式进行计算。 0 )()( 222 22 式中： Z 闸顶高程（ m）； 计算潮水位（ m）； A 安全超高（ m）； 平均波高（ m）； m/s）； 需要购买对应 纸 咨询 14951605 9 D 风区长度（ m）； 风区内的平均水深（ m）； 平均波周期（ s）； 平均波周长（ m）； H 闸深水深（ m）； 相应于波列累积频率 m）； 波浪中心线超出计算水位的高度（ m）。 具体计算如表： 闸顶高程计算表 序号 项目名称 单位 设计工况 一、 波浪要素计算 1 计算风速 v0 m/s 21 2 风区长度 D m 200 3 风区平均水深 Hm m 4 闸前水深 H m 5 重力加速度 g m/ 平均波高 hm m 7 平均波周期 Tm s 8 假定平均波长 L m 9 计算平均波长 Lm m 二、 波高计算 1 水闸级别 3 2 波列累积频率 5% 3 m 4 hp/ 5 累积频率 p=5%的波高 hp=hp/hm*hm m 6 波浪中心线超出设计水位的高度 hz m 三、 闸顶高程计算 1 设计洪 (潮 )水位 (P=2%)/历史最高水位 m 2 安全加高 A（ m） m 计算闸顶超高 y=hp+ m 4 计算闸顶高程 m 需要购买对应 纸 咨询 14951605 10 根据水闸设计规范 条规定，挡水时，水闸闸顶高程不应低于正常水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高之和；位 于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。另外根据当地居民的生产生活要求 ,则本次设计的闸室顶高程取 闭室 初定闸门顶超高为 闸门顶高程 =门 =m,则启闭工作平台顶面高程为 室稳定计算 闸室稳定计算采用 子表格进行计算。 对于砼预制管桩地基，在各种荷载组合工况下，基底应力稳定计算应满足下列要求： 在各种计算情况下： P P P 基本组 合 殊组合 完建情况 水闸初建成尚未放水时。 按各部分荷载对闸底板形心轴（垂直水流方向）产生的弯矩计算，详见表，计算结果显示，该荷载组合情况下闸室满足稳定要求。 水闸建成放水后，遇设计洪水位 按各部分荷载对闸底板形心轴（垂直水流方向）产生的弯矩计算，详见表，计算结果显示，该荷载组合情况下闸室满足稳定要求。 地震情况 水闸建成放水后，遇外江正常 水位 应内涌水位 ，遭遇地震情况。此时地震惯性力代表值根据水工建筑物抗震设计规范 定，采用进行拟静力法计算。 根据水工建筑物抗震设计规范（ :一般情况 , 水工建筑物可只考虑水平向地震作用；第 般情况下，水工建筑物抗震计算应考虑的地震作用力：建筑物自重和其上的荷重所产生的地震惯性力、地震动土压力、水平向地需要购买对应 纸 咨询 14951605 11 震动水压力（考虑到在正常运行期闸门全开，故在计算时不予考虑） 沿建筑物高度作用于各质点的水平向地震惯性力代表值： F=g ; 式中： 与设计烈度相对应的水平向设计地震加速度代表值，取 0.1 g； 地震作用效应折减系数 ,取 集中在质点 质点 g 重力加速度。 按各部分荷载对闸底板形心轴（垂直水流方向）产生的弯矩计算，详见 算结果显示，该荷载组合情况下闸室满足稳定要求。 上述计算结果显示，闸室在各种荷载组合工况下均满足稳定要求，但地基应力均大于淤泥层地基承载力，不 满足地基承载力要求，应进行地基处理，详见桩基础计算相关内容。 河涌过流能力计算 水闸设计排水标准为 10年一遇最大 24小时暴雨产生的洪峰流量遇外江平均高潮位可以及时排出。闸内最高控制水位为 基）。水闸过流按平底闸，高淹没堰流计算 ,具体计算见下表： 式中各符号的含义及计算过程见表。 内河涌水力计算 序号 项目 单位 计算 备注 1 设计水深 h m 2 渠底宽 m 16 3 边坡系数 m 4 过水断面面积 A= bh+ 需要购买对应 纸 咨询 14951605 12 5 湿周 X=b+2h(1+.5 m 6 水力半径 R=A/X m 7 渠道糙率 n 8 谢才系数 C=(.5 m/s 12 计算流量 Q=Av m3/s 由内河涌过流能力验算水闸的过流能力。 水闸过流能力计算 序号 符号 项目名称 单位 计算 备注 1 Q 设计流量 m3/s 2 孔总净宽 m 3 3 B 上游河道总宽 m 16 4 H 上 游堰上水深 m 5 h 上下游水位差 m 6 游堰上水深 m 7 游行近流速 +g m 9 0 淹没度判别 10 0 综合流量系数 11 Q 计算流量 Q= 0g(1/2 m3/s 经计算， 围内遇设计标准为 10 年一遇最大 24 小时暴雨时，产生的洪峰流量遇外江平均高潮位时可以由本水闸及时排出。且水闸总净宽与内河涌之比为 在合理范围之内，故水闸总净宽取 闸消能计算 由于水闸的主要功能为排涝兼顾挡水 ,考虑到内河涌涌容比较小且堤内的用水量比较小 ,在取水时水闸内外侧水头差比较小 ,因此消能设施的设置主要是由排涝工况决 需要购买对应 纸 咨询 14951605 13 定的 2 22203 式 )181(2 32 计算。式中： q 过闸单宽流量 (m2/s)。 水流动能校正系数，取 流速系数，取 收缩水深 (m)。 跃后水深 (m)。 由底板算起的总势能。 计算结果如下： 由计算结果得水闸在泄流时产生不必修建消力池 ,考虑到水闸的闸基为淤泥的允许流速较低和水闸的上下游连接 ,因此在水闸上下游分别布置 6 型槽。 由于水闸外江河床为淤泥，排涝时水流经 对河床造成冲刷。因此还需设置海漫，其长度按水闸设计规范中式 计算 ， 式中： 海漫长度 (m)。 海漫长度计算系数，按规范取 10。 水闸下游的单宽流量 (m2/s)。 H / 闸孔泄水时的上下游水位差 (m)。 由此计算得时 取 13m 即：水闸内外江侧采用钢筋砼 U 型槽长为 6河再设置 10河侧海漫长度满足要求。 水闸设计规范中 式 计算， 式中： q(m2/s) 闸内水位（ m） 闸外水位（ m） m） （ m） m） 是否修建消能设施 需要购买对应 纸 咨询 14951605 14 海漫末端的单宽流量 (m2/s)。 河床土质允许不冲流速（ m/s），由水力学得 s。 海漫末端河床水深（ m）。 将各数值代入上式得 不需要设置防冲槽。 4 挡土墙稳定计算 墙计算工况 （ 1）非常工况：完建期挡墙内外侧水位均为 （ 2）设计工况一：水位骤降期挡墙内侧水位为 墙外侧水位为 （ 1）非常工况：完建期挡墙内外侧水位均为 （ 2）设计工况一：水位骤降期挡墙内侧水位为 墙外侧水 墙计算 悬臂式挡土墙的结构计算，采用北京理正软件进行计算 ,计算结果另附。 论 上述计算结果显示，挡土墙在各种荷载组合工况下均满足稳定要求，但地基应力最大值大于淤泥层地基承载力，不满足地基承载力要求，应进行地基处理，拟采用松桩基础，并假定地基复核地基承载力为 65 5 桩基础计算 预应力管桩方案 由前面稳定计算结果可知，在各种荷载组合下，闸室底板地基应力均大于淤泥层地基承载力（ f=故需进行地基处理，以提高地基承载力，满足闸室上部荷载要需要购买对应 纸 咨询 14951605 15 求。 根据中山市黄圃镇三乡围乌珠水闸重建工程岩土工程勘察报告，结合重建水闸位置，以 用 00砼预应力管桩，桩基布置形式按矩形布置，共 2 行 8 列共计 16 根；对于闸室前后连接的 U 型槽为防止与闸室产生过大沉降差，分别布设 2行 4列直径为 400计 16根。 预应力管桩承载力计算 1、单桩竖向承载力计算 各桩竖向设计值按下式计算： 2N M y y iN 闸室底板底面总竖向力 (M 闸室底板底面总力矩 (m) 第 n 桩的总根数 第 m 2由前面稳定计算得知完建期水闸基底应力最大，故按完建期工况下计算单桩竖向力设计值。布置桩 2 8=16 根，经计算单桩最大设计值为 按端承加摩擦型桩进行桩设计，根据建筑桩基技术规范 计算公式为： Ra=u 中 单桩竖向承载力特征值 ,桩身周长， m; 第 桩穿越第 i 层土的厚度， m。 极端阻力特征值， 桩端面积， 需要购买对应 纸 咨询 14951605 16 经计算，桩长 18m，单桩竖向承载力设计值为 足要求（详见 2、单桩水平向承载力计算 根据建筑桩基技术规范 计算单桩竖向承载力设计值，计算公式为： 式中 桩身抗弯刚度 0a 桩顶容许水平位移 x 桩顶水平位移系数 将桩长 18下表） 项次 桩基水平承载力计算 单位 结果 1 桩身混凝土 6性模量 E0 2 桩身截面惯性矩 I0 3 桩侧土水平抗力系数的比例系数 m kN/4 桩身的计算宽度 b0 m 5 桩的水平变形系数 6 桩顶允许水平位移 m 7 桩顶水平位移系数 x 8 单桩水平承载力特征值 Rh 15 单桩水平作用力设计值 H 16 H 满足 预应力桩桩顶的底板的受冲切承载力计算 根据建筑桩基技术规范 计算桩基水平向承载力设计值，计算公式为： 0 l 需要购买对应 纸 咨询 14951605 17 式中 作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值 ,承台混凝土抗拉强度设计值 ,冲切破 坏锥体上一半有效高度处的周长 ,m; 冲切破坏锥体的有效高度 ,m; 冲切系数 ; 冲切比 ; 作用于柱（墙）底的竖向荷载设计值 , 作用于冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力设计值之和， 考虑到水闸和 型槽侧墙上（荷载主要集中在其上或通过其传递），故不需要进行底板的受冲切验算。 木桩方案 由前面稳定计算结果可知，在各种荷载组合下，挡墙底板地基应力均大于淤泥层地基承载力（ f=故需进行地基处理，以提高地基承载力，满足挡墙 上部荷载要求。 根据中山市黄圃镇三乡围乌珠水闸重建工程岩土工程勘察报告，结合水闸位置，以 用松木桩，尾径不少于 80 （ 1）单桩竖向承载力计算 按摩擦型桩进行设计，根据建筑桩基技术规范 条计算单桩竖向承载力设计值： Ra=u 中 单桩竖向承载力特征值 ,u 桩身周长， m; 极侧第 桩穿越第 i 层土的厚度， m。 将各参数代入计算得 Q=*6= 2） 复合地基承载力计算 需要购买对应 纸 咨询 14951605 18 由于松木桩间距为 每平方米上布设 4 根松木桩 ,对松木桩的承载力和地基允许承载力进行相加得复合地基承载力 R=40+4*取 R 70足理正挡墙计算中假定的地基承载力 60 附表一 ： 闸室箱涵结构计算 计算条件 需要购买对应 纸 咨询 14951605 19 纵筋级别 : 筋级别 : 筋间距 : 200(配筋计算时 35(支座弯矩调整系数 : 中弯矩调整系数 : 要购买对应 纸 咨询 14951605 20 执行规范 混凝土结构设计规范 计算结果 单位： 钢混构件宽 (B) 混构件高 (H) 材截面积 (A) *102 钢材惯性矩 (I) *104 钢材弹性模量 (*108 kN/m2 弯矩 力 筋 mm*荷载工况组合 系数 工况号 : 1 况号