水工建筑物水闸设计模板

1、Word文档资料水闸课程设计报告系别：_水利工程系_专业：水利水电建筑工程_题目水闸课程设计_班级：10级水工（）（）班姓名：_学号：_指导教师：_成绩：_湖北水利水电职业技术学院水利系水工专业2012 年 3 月 26 日至 3 月 30 日Word文档资料目录第一章水闸设计基础知识1.水闸概念及水闸分类.12.水闸等级划分及洪水标准 .23闸水利计算的内容.34.水闸防渗排水设计内容.35.水闸结构设计内容.36.水闸荷载组合.37.水闸地基计算内容.48.全截面直线分布法.49.水闸设计规范用词和用语说明.5第二章水闸设计1.水闸形式及孔口尺寸拟定.62.消能防冲设计.113.渗流分析.

2、1 34.稳定分析.1 3第三章设计总结1.设计过程总结.1 92.心得体会.20Word文档资料第一章水闸设计基础知识1.1水闸概念及水闸分类水闸：水闸是一种控制水位和调节流量的低水头水工建筑物，具 有挡水和泄水的双重作用。水闸的类型：一、按水闸说承担的任务分类：（1） 进水闸（取水闸）：在河、湖、水库的岸边兴建，常位于引 水渠道首部，引取水流。（2） 节制闸：拦河兴建，调节水位，控制流量。（3） 冲沙闸：静水通航，动水冲沙，减少含沙量，防止淤积。（4） 分洪闸：在河道的一侧兴建，分泄洪水、削减洪峰洪、滞洪（5） 排水闸：在江河沿岸兴建，作用是排水、防止洪水倒灌。（6）挡水闸：建于河流入海河

3、口上游地段，防止海潮倒灌。二、按结构的型式分类（1） 开敞式：闸室露天，又分为有胸墙；无胸墙两种形式（2） 涵洞式：闸室后部有洞身段，洞顶有填土覆盖。（有压、无 压）1.2水闸等级划分及洪水标准Word文档资料（1）平原区水闸枢纽工程，其工程等别按水闸最大过流量及其防 护对象的重要性划分成五等，如表1-1.枢纽中的水工建筑物级别和洪 水标准现行根据SL252-200规定。山区、丘陵区水利水电枢纽工程，其工程等别、水闸级别及洪 水标准的确定依据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准。表 1-1平原区水闸枢纽工程分等指标工程等别InIVV规模大（1）型大（2）型中型小（1）型小（2）型最大过闸流量（m

4、3/s） 5005000-10001000-100100-20V20防护对象重要性特别重要重要中等一般一般（2）灌排渠系上的水闸，其级别可按现行的GB50288-99确定,见表1-2，其洪水标准见表1-3.表 1-2灌排渠系建筑物级别划分建筑物级别12345过闸流量（m3/s）300300-100100-2020 55表 13灌排渠系水闸的设计洪水标准水闸级别12345（3） 为于防洪（档潮）堤上的水闸，其级别和防洪标准不的低于 防洪（档设计洪水重现期（a）100-5050-3030-202010 10Word文档资料潮）堤的级别和防洪标准。（4） 平原区水闸闸下消能防冲的洪水标准与该水闸洪水

5、洪水标准一致，山区、丘陵区水闸闸下消能防冲的洪水标准见表1-4.表 1-4山区、丘陵区水闸闸下消能防冲的洪水标准水闸级别12345闸下消能防冲的洪水重现期（a）100503020101.3水闸水利计算的内容（1）闸孔总净宽计算；（2）消能防冲设施的设计计算；（3）闸门控制运用方式的拟定1.4水闸防渗排水设计内容（1） 渗透压力计算（2） 抗渗稳定性计算（3） 渗层计算（4） 防渗帷幕及排水孔设计（5） 永久缝止水设计1.5水闸结构设计内容（1） 荷载及其组合（2） 闸室和岸墙、翼墙的稳定计算（3） 结构应力分析Word文档资料1.6水闸荷载组合（1） 基本荷载主要有下列各项；1）水闸结构及其上

6、部填料额永久设备的自重2）相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下闸底板上的水重；3）相应于正常蓄水位或设计水位情况下的静水压力；4）相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的扬压力 （即浮托 力与渗透压力之和）；5）土压力；6）淤沙压力；7）风压力；8）相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的浪压力；9）冰压力；10）土的冻涨力11）其他出现机会较多的荷载等；（2） 特殊荷载主要有以下各项；1）相应于校核洪水位的情况下水闸底板的水重；2）相应于校核洪水位的情况下的静水压力；3）相应于校核洪水位的情况下的扬压力；4）相应于校核洪水位的情况下的浪压力；Word文档资料5）地震荷载；6）其他出现机会较少的荷载等。

7、1.7水闸地基计算内容(1) 地基渗流稳定性的计算；(2) 地基整体稳定计算；(3) 地基沉降计算；1.8全截面直线分布法假设渗流沿地下轮廓线的坡降是均一的，即水头损失按直线变化。1.9水闸设计规范用词和用语说明为便于执行本规范，对要求严格程度不同的用词说明如下：表示很严格，非这样做不可得：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。表示严格，在正常情况下均应该这样的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”“不得”。表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；表示有选择，在一定条件下 可以这样做的，采用“可”用语说明如下：条文的“条”、“款”之间承上启下的链接用

8、语常采用“符合下列规定”，“遵守下列规定”或“符合下列要求”等。条文中应用本规范中的其他条文是，采用“符合本规范*条的规 定”或Word文档资料“按本规范*条的规定采用”等典型用语。条文中引用本规范中的其他表、 公式时，分别采用“按本规范表*的规定取值”或“按本规范公式C*)计算”等典型用语。相关标准米用“，除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关标准的规定”典型用语。第二章水闸设计2.1水闸形式及孔口尺寸拟定2.1.1水闸形式选择1.水闸类型常用的堰型有：宽顶堰和低实用堰。宽顶堰是水闸中最常用的一种堰型它有利于泄洪、冲沙。排污、排冰，且泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便，但自由泄流 时流量

9、系数较小，容易产生波状水跃。低实用堰有梯形的、曲线形的和驼峰等型式。2.选择本水闸主要任务是发电（装机容量5000KW，为V等水闸）。 开敞式及涵洞式两种基本闸孔型式均可以采用，但若考虑运用和检修 方便，则米用开敞式较好，由于该水闸建在岩基上，米用整体式平底 板.并采用平板闸门.2.1.2孔口尺寸拟定Word文档资料1.计算公式泄水闸泄流能力按水闸设计规范SL265-2001附录A中公式（A.0.1-1A.0.1-6）计算，对于平底闸和翻板闸，当为堰流时，流量_ 3计算公式为：Q B m2gHo2式中Q过闸流量（m3/s）；B闸孔总净宽（m）；m堰流流量系数； 堰流侧收缩系数；淹没系数， 由h

10、s/H值查表得H计入行进流速的堰上水头g重力加速度（m/s2）2.计算条件校核洪水流量（p=5%）=720（m3/s）.平底板（即p仁0）贝卩m=0.385由河道断面图可知：河底板宽大约40m,河道坡度大约50度。3.计算过程由河宽为40m,拟定为5孔，每孔净宽7m，拟定中闸墩为半圆墩 宽1m，边墩5m。1求流量系数m。平底板（即p1=0）则m=0.3852求侧收缩系数。按水闸设计规范SL265-2001附录A中公式（A.0.1-3A.0.1-5）计算，多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时：Word文档资料( (A.04-4)(A.O.15A)式中 %闸孔总净宽(m)Q Q- 过闸流H：n/s)%- 计

11、入行近流連水头的堰上水深(忍”a a重力加速度宇可采用g.sKin/s2)?堰流流量系数，可采用0.385；堰流侧收缩系数对丁单孔闸可按公式(A.O.1-2)计算求得或由表A,O.1-1查得对于多孔闸可按 公式(A.0.1-3)计算求得.拆闸孔後宽玄上游河道一半水深处的宽度Cm) jN N-闸孔数；益中闸孔侧收缩系数即可按公式(A.0.1-4)计算求得 或rh表A.Q.1I查得但表中鸟为士於注赊- 中闸墩厚度(E)路边闸孔侧收缩系数可按公式(A.0-1-5)计算求得 或巾表A.0.1-1杳得鼻但表中厲为冷碍+砧%边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线Z间的 距离啊a a堰流淹没条数可按公式(A.

12、0J-6)计算求得或按 表A.O.1-2查得,毎由堰顶算起的卜游水深59。eXy-D+e*F=-畀(A.OJ-3)気=10.171Word文档资料由于河道正常蓄水位为3m,则校核洪水位估计大约有5m,则校核 水位对应的bb估计大约有3m,即假定bb=3m代入数据，得:b1 0.171 10.97313确定眼淹没系数在不知上游水头的情况下无法确定，暂假定为s=0.9校核水位时：将各系数带入式计算：(Q)2/3H0(?m ?s?n?dj2g(720)2/30.9731 ?0.385?0.9?5?7?、2?9.815.75m则hs/H。3.06/5.36 0.57 0.72,查表（水闸设计规范SL2

13、65-2001附录A中表A.0.1-2）得s=1.00，与假定的0.9不符合。再假定为s=1.00o校核水位时：将各系数带入式计算:720)2/30.9731?0.385?1?5?7?、2?9.810.9485H。Q?m?s?n?d、2g2/31 0.17110.9793Word文档资料=5.356m则hs/H03.06/5.36 0.570.72,查表得s=1.00，与假定的符合。且此水位所对应的bb与假定的3m接近，即Ho=5.36m为所求。由河道截面图可知坡角约为50度.2A=H*(39+H)HO=H+V /2g现用试算法试算，见下表：HAVV2/2gH+V2/2g4.70205.393

14、.5055260.6263365.3263364.71205.873.4972830.6233945.3333944.72206.363.4890750.6204715.3404714.73206.843.4809030.6175685.3475684.74207.333.4727650.6146845.3546844.75207.813.4646620.6118195.3618194.76208.33.4565930.6089725.3689724.77208.783.4485580.6061445.3761444.78209.273.4405580.6033355.383335由表可知H=

15、4.74mH校核=227.14+4.74=231.88m同样设计水位时可求得Ho=4.70m,试算过程见下表:HAVV2/2gH+V2/2g4.11177.18213.3355510.5670694.6770694.12177.65443.3266840.5640584.6840584.13178.12693.3178590.561074.691074.14178.59963.3090780.5581044.6981044.15179.07253.3003390.555164.705164.16179.54563.2916430.5522384.712238由表可知H=4.14m ,则H设计=

16、231.24m4.计算结果H校核=231.88mH设计=231.24mWord文档资料5.方案选定Word选用5孔闸，净宽：7m,圆形中闸墩1m,边闸墩5米。铺盖8米,闸底板8米，厚1.7米。2.1.3闸顶高程确定1.设计依据莆田试验站公式，同土石坝2.闸顶咼程计算由于正常水位为3.00m,校核水位为5.36m,而风雍高度不可 能大于2m,则闸高只需在正常蓄水位加0.3m（查水闸设计规范SL265-2001表424得），即正常挡水为时闸高3.3m。3.闸顶高程确定该水闸没有库容（很小），因此没有很大的防洪能力。且主要任 务是发电，没有防洪任务。故闸顶高程为：3+0.3=3.3m2.2消能防冲设

17、计1.计算方法及公式按水闸设计规范SL265-2001附录B中公式（B.1.1-3B.1.1-4）2.计算条件上游水5过闸单宽流S（irfA）;式中61消力池首端宽度（mb妇消力池末端宽文档资料你：I 丿I .：仃.|一I.；【（m）|必-出池落差（m”计算，头EO=5.36m,Word叭- 出池河爪水滋（m占Word文档资料Q校核=720m3/s,(q=20.571m3/s),下游水深ht=3.06m，取13.计算过程求hc代如数据得，一元三次方程：25.36 hchc21.5690现进行试算，并列表如下：321.243.0121.291243.0221.341743.0321.39153.

18、0421.440513.0521.488783.0621.536283.0721.583023.0821.62899由表可得hc=3.07m,求临界水深hk3.51m4.计算结果由于ht九九收缩断面为激流，下游为激流，不会产生水跃 不必建消力池。5.方案选定EO2hk；1?20.57129.81Word文档资料可不设消力池，但选定方案：建个小消力池，且上下游建护坦，见图纸2.3渗流分析1.方法选择选用：直线法2.渗流计算由于该水闸无防洪任务，即洪水来是为自由泄流，几乎无上 下游水位差，故自需计算正常水位时渗流分析。又由于该地基为岩基不需计算渗流量（同重力坝）。u H hsLB2s-9.81 -

19、 0 8?392 2=2295.5KN3.渗压分布图2.4稳疋分析Word文档资料2.4.1抗滑稳定分析1.计算依据及公式按水闸设计规范SL265-2001中738公式计算：7.3.岩皋上沿闸电呈底而的抗滑稳定安全系数，应按公式(7.3.6-1)或公式(7.3.8)11-算凡=笔护(7.3.8)式中r r闸宣基底面与岩石地基z间的抗剪断摩擦系数可按本规范7.3.12的规定采用$C Cf f闸室基底而巧岩花血產之间的抗剪断粘结力(田),可按木规范7.3-12条的规定采用2.荷载组合及荷载计算荷载组合：基本荷载组合，正常蓄水位1)自重w1000 ,111 IIo養r”Q q -一一.丄390001

20、W=8*1.7*39*25+(3.14*0.52+7*1*3.3)*4*25= 15648.5KN力劈=0力矩= 15648.5*0=02)平-：7(板|1700011 t 7000Zl 17000 7l I 7000闸Word文档资料重WiWi二kz*kc*kg*H1.43*B0.08*N= 1*1*0.156*3.31.43*(7+0.5)0.08*5=5.22(10KN)=52.2KN力劈=0力矩=03)板上水重Ww-ItWw=4*3*(7*5)*9.81=4120.2KN力劈=2m力矩=+4120.2*2=+8240.4(KN.m)(逆+，顺-，下同)4)水平向水推力pWord文档资料

21、为方便计算，现将水平推力当4.7m的水深进行计算，同时使计算 的偏小，使结构偏安全。p -H2B22= 1/2*9.81*4.7 *39=4225.7KN力劈=0.717m力矩=-4225.7*0.717=-3029.83kN m5）扬压力u-11 /- -J R一1uH hsLB2s139.810 8?3922=2295.5K力劈= 1.33m力矩=-2295.5*1.33=-3053.02KN m闸室稳定计算表符 号方向大小力劈力矩自重W15648.50平板闸重量W1J52.20Word文档资料底板上水重WWJ4120.228240.4水平向水推力P14225.70.7173029.83水

22、平向水推力P2J0扬压力UT2295.51.333053.02泥沙压力POJ0合计8240.46082.842157.563.稳定安全系数计算为安全和计算简便考虑不计CA（闸基底面与岩基之间的抗剪断粘 结力kPa）。则带入数据可得，f G0.815648.5 52.2 4120.2 2295.5H4225.7查水闸设计规范SL265-2001中表7.3.14岩基上沿闸室基底面 抗滑稳定安全系数的允许值得：【kJ=1.054.成果分析K=4.15【kJ=1.05，则抗滑稳定安全由于该地基为岩基，只需考虑抗滑稳定即可，即此水闸经过稳定 分析，为稳定的结构。2.4.2基底压力计算1.计算依据及公式对

23、于结构布置及受力情况对称的闸孔，按下式计算：maxPmin式中Pmax、Pmin-闸室基底应力的最大值和最小值，kPa；刀G-作用在闸室上的所有竖向荷载，kN；A-闸室基底面的面积，m2;刀M-作用在闸室上的所有竖向和水平向荷载对基4.15Word文档资料础底面垂直水流方向的形心轴的力矩和，KN M;W-闸室基底面对该基底面垂直水流方向的形心轴 的面积矩，m3。2.基底压力计算maxPmin17525.42157.562739* 839* 82/656.175.19KNRax=61.72KN,Pmin=50.98KN3.成果分析由表可知坝址岩基饱和抗压强度60100MPaPmax0。则闸室基底应力经计算满足要求。第三章设计总结1.设计过程总结本次水闸课程设计过程大致如下：1）水闸的基础知识回顾；回顾了有关水闸的概念、水闸的分类、等级划分、水力计算的内 容、荷载组合及地基计算内容。2）水闸的等级划分；本水闸按其最大过闸流量（720m3/s）应分为皿等（中型），但此 水闸无防洪任务，主要任务是发电 ，装机容量为5000kw，为V等水 闸。3）确定水闸形式和