H江水利枢纽工程毕业设计土坝枢纽施工组织设计

1、毕业设计设计题目 土坝枢纽施工组织设计 专 业 水利水电工程 年 级 水工 姓 名 学 号 指导教师 日 期 目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc351622931 1 工程兴建缘由和效益 PAGEREF _Toc351622931 h 1 HYPERLINK l _Toc351622932 2 设计基本资料 PAGEREF _Toc351622932 h 1 HYPERLINK l _Toc351622933 工程等级及设计标准 PAGEREF _Toc351622933 h 1 HYPERLINK l _Toc351622934 枢纽地形、地质及当地材料

2、 PAGEREF _Toc351622934 h 1 HYPERLINK l _Toc351622935 基本资料 PAGEREF _Toc351622935 h 2 HYPERLINK l _Toc351622936 建筑物的设计参数 PAGEREF _Toc351622936 h 3 HYPERLINK l _Toc351622937 3 主要设计成果 PAGEREF _Toc351622937 h 6 HYPERLINK l _Toc351622938 枢纽总体布置 PAGEREF _Toc351622938 h 6 HYPERLINK l _Toc351622939 水闸设计 PAGE

3、REF _Toc351622939 h 7 HYPERLINK l _Toc351622940 4 水闸水力设计 PAGEREF _Toc351622940 h 10 HYPERLINK l _Toc351622941 堰型、堰顶高程的确定 PAGEREF _Toc351622941 h 10 HYPERLINK l _Toc351622942 水闸净宽确定 PAGEREF _Toc351622942 h 10 HYPERLINK l _Toc351622943 校核泄流能力 PAGEREF _Toc351622943 h 11 HYPERLINK l _Toc351622944 闸室总宽度的

4、确定 PAGEREF _Toc351622944 h 17 HYPERLINK l _Toc351622945 5 水闸消能防冲设计 PAGEREF _Toc351622945 h 17 HYPERLINK l _Toc351622946 消力池设计 PAGEREF _Toc351622946 h 17 HYPERLINK l _Toc351622947 海漫设计 PAGEREF _Toc351622947 h 21 HYPERLINK l _Toc351622948 防冲槽设计 PAGEREF _Toc351622948 h 21 HYPERLINK l _Toc351622949 6 闸室

5、布置 PAGEREF _Toc351622949 h 22 HYPERLINK l _Toc351622950 闸室结构布置 PAGEREF _Toc351622950 h 22 HYPERLINK l _Toc351622951 长度拟定 PAGEREF _Toc351622951 h 25 HYPERLINK l _Toc351622952 其他尺寸拟定 PAGEREF _Toc351622952 h 27 HYPERLINK l _Toc351622953 7 闸基防渗排水设计 PAGEREF _Toc351622953 h 27 HYPERLINK l _Toc351622954 拟定

6、地下轮郭线 PAGEREF _Toc351622954 h 27 HYPERLINK l _Toc351622955 渗流计算 PAGEREF _Toc351622955 h 28 HYPERLINK l _Toc351622956 8 闸门及启闭机设计 PAGEREF _Toc351622956 h 35 HYPERLINK l _Toc351622957 闸门设计 PAGEREF _Toc351622957 h 35 HYPERLINK l _Toc351622958 启闭机选型 PAGEREF _Toc351622958 h 35 HYPERLINK l _Toc351622959 9

7、闸室稳定计算 PAGEREF _Toc351622959 h 35 HYPERLINK l _Toc351622960 闸室稳定计算 PAGEREF _Toc351622960 h 36 HYPERLINK l _Toc351622961 闸室沉降计算 PAGEREF _Toc351622961 h 40 HYPERLINK l _Toc351622962 10 两岸连接建筑物设计 PAGEREF _Toc351622962 h 41 HYPERLINK l _Toc351622963 上游翼墙计算 PAGEREF _Toc351622963 h 41 HYPERLINK l _Toc3516

8、22964 下游翼墙计算 PAGEREF _Toc351622964 h 48 HYPERLINK l _Toc351622965 上游护坡 PAGEREF _Toc351622965 h 54 HYPERLINK l _Toc351622966 下游护坡 PAGEREF _Toc351622966 h 54 HYPERLINK l _Toc351622967 11 闸底板配筋计算 PAGEREF _Toc351622967 h 54 HYPERLINK l _Toc351622968 不平衡剪力计算 PAGEREF _Toc351622968 h 54 HYPERLINK l _Toc351

9、622969 不平衡剪力分配值的计算 PAGEREF _Toc351622969 h 55 HYPERLINK l _Toc351622970 底板作用荷载计算 PAGEREF _Toc351622970 h 56 HYPERLINK l _Toc351622971 弯距计算 PAGEREF _Toc351622971 h 58工程兴建缘由和效益涵江位于我国华东地区，流向自东向西北，全长375km，流域面积176万km，是鄱阳湖水系的主要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分。该流域气候温和，水量充沛，水面平缓，含沙量小，对充分开发这一地区的水路运输具有天然的优越条件。流域内有耕地700多万亩

10、，土地肥沃，矿藏资料十分丰富，工矿企业发达，有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内的建材轻工，电力等工业部门和十多个粮食基地；原料及销售地大部分在长江流域各省，市地区，利用水运的条件十分优越。流域梯级开发后，将建成一条长340km通航千吨级驳船的航道和另一条长50km通航300吨级驳船的航道，并与长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达的内河水路运输网。同时也为沿江各县市扩大自流灌溉创造条件，对促进沿河地区的工农业发展具有重要的作用，该工程是以航运为主体，兼有泄洪、发电、灌溉、供水和适应站各需要的综合开发工程，它在经济上将会具有非常显著的效益。设计基本资料工程等级及设计标准工程等级本枢纽定为

11、三等工程；主要建筑物按3级建筑物设计；次要建筑物按4级建筑物设计。洪水标准设计洪水按50年一遇标准；校核洪水按300年一遇标准；最大通航洪水按5年一遇标准。枢纽地形、地质及当地材料闸址地形闸址左岸与一座山头相接，山体顺流向长700m，垂直向长2000m，山顶主峰标高110m，靠岸边山顶标高65m；山体周围是河漫滩冲积平原，滩面标高（18.520.0）m；沿河两岸筑有防洪大堤，堤顶宽4m，堤顶标高24.5m；闸址处河宽700m；主河槽宽500m，深泓区偏右，河床底标高（13.014.0）m，右岸滩地标高18.5m。闸址地质闸址河床土质，主要由沙砾 卵石层组成，表面为中细砂层，层厚（25）m，左厚

12、右薄并逐步消失；河床中层主要是砂砾卵石层，卵石含量3050%，粒径213cm，层厚（1020）m。属于强透水层渗透系数K=1.84*10 ADVANCE 5*10（cm/s）允许坡隆=0.150.25；河床底层为基岩，埋深标高从左标高10米向右增深至标高15米以下。其岩性为上古生界二迭长兴阶灰岩及硅质岩。河床土质有关资料如下：中砂：Dr=0.6，Eo=310kg/cm，N=20砂砾石：Dr=0.66，Eo=360kg/cm当地建筑材料块料石：在闸址左岸的山头上，有符合质量要求的块石料场，其储量50万方，平均运距1.0km。砂砾料：闸址上、下游均有宽阔的冲积台地，在上、下游（35）km的沙滩台地

13、上，均有大量的砂砾料，可满足混凝土的粗、细骨料之用，且水运方便。土料：闸址上游约2km有刘冢、八圩土料场，储量丰富，符合均质土坝质量要求，还有可作为土坝防渗体的粘性土，其质地良好。基本资料气象风向：按垂直坝轴线考虑吹程：3km水文设计洪水各设计频率洪水流量及相应坝下水位表设计频率（%）220洪水流量Q（m/s）1235095405730坝下水位H下（m）238023402225水位流量关系曲线水位（m）141516171819流量（m3/s）50300650120018002480水位（m）2021222324流量（m3/s）320041405340770013800地震本地区地震基本烈度为6

14、度。回填土干容重干(Tm3)湿容重(Tm3)饱和容重(Tm3)内摩擦角粘聚力ckgcm2含水量砂性土270粘性土180.228建筑物的设计参数(一)船闸(五级航道标准)1）水位：最高通航水位22.32m，最低通航水位19.0m；正常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。2）船型、船队：船型300吨驳船，单驳尺度35 9.21.3m(长宽吃水深)；船队300马力+2 300吨。船队尺度919.21.3m(长宽吃水深)。3）船闸、引航道尺寸及高程：闸室有效尺寸闸室顶高程24.0m，室底高程10.5m；长宽槛上水深=13512 2.5m。上闸首平面尺寸长宽1824m；墩顶高程 25.0m(注：

15、该高程控制公路桥面高程)，门槛高程16.5m，基底高程 8.5m。下闸首平面尺寸长宽1724m；墩顶高程24.5m、门底高程10.5m、基底高程70米。上、下游导墙段长度50m。上、下游引航道直线段长度应满足L5倍设计船队长度，引航道底宽35m；边坡1：2.5；引航道底高程；上游15.0m，下游11.0m；引航道转弯半径R5倍设计船队长度；进出口轴线与主河流基本流向的交角204）闸上公路桥设在上闸首的上游端。(二)电站1）机型水轮机型号：GE(F302)WP380机型；发电机型号：SFG200703960； 总装机：32200KW。2）水头 设计水头3.5m；最高水头7.0m，最小水头2.0m

16、；最大引用流量225m3/s。3）主厂房平面尺寸及高程主厂房底板长度48m；总宽36.2m；机组进水室宽2.8m；中墩厚3.4m；进口高程 7.5m，出口高程 7.8m；基底最低高程 2.0m；基底平均开挖高程 5.0m；进水口前混凝土铺盖长10m，并在1：5反坡向上游与原河床高程衔接，并在上游端应设拦沙槛。尾水出口后设混凝土护坦、护坦水平段15m并用1：5的倒倒坡段与尾水渠相连。上部厂房宽15米(顺流向)，长36.2m，厂房地面高程24.5m，水轮机安装同程 10.5m厂房屋顶高程 37.0m，厂房边墙距底板上游端15.0m。4）站上的公路桥设在三房的上游端。(三)泄水闸1）水位： 正常蓄水

17、位19.0m，灌溉水位19.50m； 设计洪水Q2=9540m3s，相应闸下水位H下 校核洪水Q0.33%=12350m3s，相应闸下水位H下2）计算水位组合： 闸孔净宽计算水位 设计流量Q2=9540m3s，相应H下 设计水位差H：甲组H0.25m(H上23.65m) 校核流量Q0.33%=12350m3s，相应闸下水位H下 计算闸上壅高水位H上(供墩顶高程用) 消能计算水位 闸上水位H上 闸下水位H下=甲组H下 下泄流量：以闸开启启度e_m、_m、以及全开时的泄量。 闸室稳定计算水位(关门) 闸上设计水位 H上19.5米，甲：H下 闸上校核水位 H上20.0m(与门顶齐平) 甲：H下3）其

18、它参数 单孔净宽：(812)m 门型结构：平面钢闸门 闸门类型： 升卧门 闸孔的允许单宽流量q=30m3sm(四)公路桥 公路功重按汽20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道22.0m，总宽9m，采用T型结构。梁高1.0m，梁腹宽0.2米，梁翼宽1.6m，用5根组粱组成，两侧人行道为悬臂式。每米延长重量按8m计。主要设计成果枢纽总体布置根据水闸设计规范SL265-2001第4.1.6条规定：水闸枢纽中的船闸、泵站或水电站宜靠岸布置，但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧，船闸、泵站或水电站与水闸的相对位置，应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行的要求。因此，本设计在枢纽布

19、置时，将泄水闸布置在河床中间，船闸布置在左岸，水电站布置在右岸。其中：泄水闸每孔净宽12m，共27孔，高12m，直升式平板钢闸门控制，闭闸时拦截江流，稳定上游水位，开闸时泄水，排沙防淤。设计流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。船闸1座，闸室有效长度为135m，净宽12m，槛上水深2.5m，闸室顶高程24.0m，底高程10.5m。闸上公路桥设在上闸首的上游端。水电站厂房宽15m(顺流向)，长36.2m。厂房地面高程24.5m，水轮机安装高程10.5m。水电站设计水头3.5m，最高水头7.0m，最大引用流量225m3/s，总装机32200KW。站上公路桥设在厂房的上游端。具体布置见附

20、图一：总平面布置图。水闸设计水闸水力设计1)、堰型、堰顶高程闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰）。拟定闸底板顶高程为13.0m。2)、水闸总宽度本次设计分段长度：中块：21.0+122+1.4=27.4m，边块：1.0+1.2+212+1.4=27.6m。闸室总宽度：27.411+27.6212+2=370.4m。水闸消能防冲设计1)、消力池消力池采用钢筋砼结构，深1.3m，消力池长L=15m，厚度0.6m。2)、海漫 海漫长度L=57m，50cm厚C25砼框格内填M7.5浆砌块石。3)、防冲槽 防冲槽采用梯形断面，槽深2.5m，槽底宽4.0m，上游设板桩，厚15

21、cm，下游坡比为1：3，槽内抛填块石，块石直径不小于0.3m，上方设合金钢丝网石笼护面，厚0.5m，下设碎石垫层，厚30cm，垫层下铺400g/m2无纺土工布一层。闸室布置1)、闸室结构闸室采用开敞式布置，钢筋砼U型结构，闸门选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上布置净7m交通桥，两侧人行道21.0m，总宽9.0m、宽4m工作桥和启闭房，启闭房宽11.0m，底板长度取20m。底板采用整体式，二孔一分缝，最中间一孔，底板长度为20m，顶高程为13.0m，闸底板厚1.5m 。闸墩长度采用与底板同长20m，。检修门槽深25cm，宽30m；工作门槽深40cm，宽60cm。闸墩上下游端部均采用半圆形墩头。

22、 闸墩顶高程为25.0m。闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为50cm，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为21.0m，边墩厚度为1.2m。公路桥布置在闸门上游侧，公路桥载重按汽-20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道11.0m，总宽9.0m。公路桥采用T型结构，梁底高程为25.0m，梁高1.0m，梁腹宽 0.2m，梁翼宽1.6m，用5根组梁组成，两侧人行道为悬壁式。2)、上下游翼墙上游连接采用扶壁式翼墙，圆弧连接，半径为20m，下游翼墙采用扶壁式八字型翼墙加圆弧型翼墙连接，扩散角为8，圆弧半径为20m。上游翼墙顶标高为24.5m，下游翼墙顶标高为24.0m。闸基防渗排水设计由于本工

23、程闸址地基主要由砂砾卵石层组成，为强透水土质，故在采用水平防渗措施的同时还必须采取垂直防渗措施。铺盖采用C25钢筋砼结构，长20m。铺盖与闸底板之间设水平止水。在消力池水平段前端与闸底板连接处设置水平止水；消力池末端依次铺设碎石垫层、中粗砂和无纺土工布反滤，排水孔孔径15cm，间距1.5m，呈梅花形布置，顺水流方向长度为7.5m。闸门及启闭机设计1)、闸门根据门顶高程及闸底标高，确定平面钢闸门高为8m，闸门净宽12m，毛宽12.6。2)、启闭机启闭机型号：QPQ2300闸室稳定计算1)、闸室整体稳定水闸整体稳定分别对完建期、正常运用期及非常运用期三种工况进行闸室的偏心距、基底应力、基底应力的不

24、均匀系数及沿闸室底面的抗滑稳定系数计算，均满足规范要求。2)、闸室沉降计算经分析，本次不必计算闸室的沉降量。两岸连接建筑物设计采用扶壁式挡土墙，上游翼墙顶标高为24.5m，下游翼墙顶标高为24.0m。上游翼墙，墙高为12.5m，底宽取10m，扶壁间距取5m，厚度取1m，立板厚顶端为1m，底部取1m，底板厚度1m，墙趾外挑3.5m，具体见示意图。下游翼墙，墙高为13.3m，底宽取10.5m，扶壁间距为取5m，厚度取1.0m，立板厚顶端为1.0m，底部取1.0m，底板厚度1.0m，墙趾外挑3.5m，具体见示意图。上游护坡，顶高程为24.5m，底高程13.0m，采用坡比为1:3，40cm厚浆砌块石护

25、坡。下游护坡，顶高程为24.0m，底高程13.0m，采用坡比为1:3，40cm厚浆砌块石护坡。闸底板配筋经计算，面、底层钢筋均按22150配置。水闸水力设计堰型、堰顶高程的确定经分析，初拟闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰），判别堰的出流情况。根据闸址的地形地质条件，砂土的地基标准贯入击数N=208，可直接作为水闸的天然地基。（根据工程经验，如果当粘土层的标准贯入击数大于5，砂土地基的大于8时，小型水闸可直接建在天然地基上。水工建筑物第213页）泄水闸的设计洪水位较高，如底板定得低，则单宽流量太大，根据闸孔允许单宽流量 q=30 m3/s/m 的要求，因此底板宜定

26、得高些。底板高程的高低直接影响水闸的造价。底板高程定得低些，虽可加大过闸水深和单宽流量，从而减小闸室总宽，但却增加了水闸高度，若将底板高程定得高些，情况则相反。综上所述，宜利用闸址天然地基，根据闸址处现状河床高程1314m，为减少开挖、避免淤积和降低工程投资，拟定闸底板顶高程为13.0m。水闸净宽确定已知设计流量QS=Q2%=9540 m3/s，相应的上游水位为23.65m，闸坎高程为13.0m，则宽顶堰堰上水头 =23.65-13.0=10.65 (m) 已知主河槽宽B0=500m，则 =9540/(50010.65)=1.792 (m/s) 2/(29.8)=0.18（m） =10.65+

27、0.18=10.83(m)下游水位为23.40m，则下游水面超过堰顶的高度 =23.40-13.0=10.40 (m) 由水力学式(8.20)知，宽顶堰为淹没出流。 由宽顶堰淹没出流流量公式 可得水闸净宽 对于平底闸，当堰流处于高淹没度（0.9）时，闸孔总净宽也可按以下公式（水闸设计规范第53页）计算：=0.877+(0.96-0.65)2 =9540/(0.97310.4)=324.7(m) 根据资料要求，允许单宽流量 q=30 m3/s/m所以 BQ2%/q=9540/30=318 (m)校核泄流能力闸孔单孔净宽在812m范围内选择。为了减少工程量，降低工程总投资，现选8m、10m、12m

28、三种方案进行设计情况和校核情况下的比较。设计水位时计算流量设计流量QS=Q2%=9540 m3/s，H上=23.65m，H下=23.40m，闸坎高程为13.0m。单孔净宽b=12m时，n=B/b=325/1227孔拟定2孔为一个整体底板，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为21.0m，边墩厚度为1.2m。边孔流量系数：两半边孔B=(1.2+6)2=14.4m，翼墙圆弧r =20m 查水力学表8.6得：m1中孔流量系数： 两闸墩中线间距B=12+0.7+1.0=13.7m， 闸墩头半径r =1 m（有16孔） 查水力学表8.6得：m2平均流量系数：因流量和行近流速都未知，假设不计行近流速，即=10.6

29、5m，=23.4-13.0=10.4。所以=10.4/10.65=0.980.8，由水力学式(8.20)知，为淹没出流。查水闸设计规范表A.0.1-2得：淹没系数=0.47。将上述各值代入流量公式得第一次流量近似值： =0.4710.3772712(29.8) 1/23/2=8833.6 m3/s则： =8833.4/(50010.65)=1.659(m/s) 2/(29.8)=0.14（m） =10.65+0.14=10.79(m)=10.4/10.79=0.960.8，为淹没出流，=0.61。计算第二次流量近似值： =0.6110.3772712(29.8) 1/23/23/s则：=116

30、92.3/(50010.65)=2.196(m/s) 2/(29.8)=0.246（m） =10.65+0.246=10.896(m)=10.4/10.896=0.950.8，为淹没出流，=0.66。计算第三次流量近似值：=0.6610.3772712(29.8) 1/23/23/s则：=12836.8/(50010.65)=2.411(m/s) 2/(29.8)=0.296（m）=10.65+0.296=10.946(m)=10.4/10.946=0.9530.8，为淹没出流，=0.66。计算第四次流量近似值：=0.6610.3772712(29.8) 1/23/23/s第四次流量与第三次计

31、算值甚为接近,误差值小于1%，不必再算。单宽流量： =9540/(2712)=29.4 m3/s/m0.8 淹没出流查水力学中表8.7得=0.947 ；m因无坎宽顶堰，取流量系数为0.385；侧收缩系数为1。单宽流量为：=26.77 m3/s/m用试算法计算收缩水深hc: T0=hc+q2/2g 2hc22*hc2）=6.5 收缩断面水深4.2m，的共轭水深为=4.16 m由于=5.6，发生淹没式水跃综合水闸三种开启度e1=0.5，e2=1.0m及全开时的消能计算，根据最不利情况，取消力池尺寸为：消力池深1.3m，消力池长L=15m，厚度0.6m。消力池计算根据本闸设计要求，闸下消能按上游水位

32、H上=19.5 m，下游水位H下=14.5 m，闸门开启高度e1=0.5 m；e2=1.0 m及全开三种情况，计算结果详见下表：表4-1 闸门不同开启度情况消力池尺寸计算结果开启度（m）过闸流量Q(m3/s)下游水深ht（m）单宽流量 (m2/s)收缩水深（m）跃后水深（m）消力池深（m）消力池长（m）14015/-全开/-海漫设计海漫长度采用下式计算： ） 其中： k系数，河床土质为中砂，取k=11 代入： L=11 26.7 11/2 1/2=56.8(m)取海漫长度L=57m，为50cm厚C25砼框格内填M7.5浆砌块石。防冲槽设计防冲槽采用梯形断面，槽深2.5m，槽底宽4.0m，上游设

33、板桩，厚15cm，下游坡比为1：3，槽内抛填块石，块石直径不小于0.3m，上方设合金钢丝网石笼护面，厚0.5m，下设碎石垫层，厚30cm，垫层下铺400g/m2无纺土工布一层。闸室布置闸室结构布置底板底板采用整体式，二孔一分缝，最中间一孔，底板长度为20m，顶高程为13.0m，闸底板厚度=1/61/8(闸孔净宽)=2.01.5m，取1.5m 。（对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/61/8，其值约为1.02.0 m，最小厚度不宜小于0.7 m。水闸设计规范第147页），上下游端设齿墙，齿墙深度采用1.0 m，上游侧宽1.5m，下游侧宽1.0m。(闸室底板的上、下游端均宜设置齿墙，

34、齿墙深度可采用0.51.5 m。水闸设计规范第16页)闸室采用开敞式布置，钢筋砼U型结构，闸型选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上布置净7m交通桥，两侧人行道21.0m，总宽9.0m（由指导书得）、净4m工作桥（桥面宽度不小于3m-水工设计手册6-16）和启闭房，启闭房宽度考虑布置启闭机、操作平台及人行通道等因素，取启闭房宽11.0m，底板长度取20m（安徽、江苏两省大型水闸闸室底板顺水流向长度多数为1520 m。水闸设计规范SL265-2001第150页）。闸墩闸墩长度采用与底板同长20m，。检修门槽深25cm，宽30m；工作门槽深40cm，宽60cm。闸墩上下游端部均采用半圆形墩头，以便于

35、设置沉降缝和施工缝。 闸墩高度确定： 1、对迎水面：为最高水位+超高。即泄水时，应高于设计或校核水位加安全超高；关门时，应高于设计或校核水位加波浪计算高度和超高。 对应泄洪和关门的超高值查水闸设计规范表4.2.4水闸安全超高下限值 ，得泄洪时：设计洪水位为0.7m，校核洪水位为0.5m；关门时：设计洪水位为0.4m，校核洪水位为0.3m。 波浪计算高度h: 该水闸位于平原地区，按水闸设计规范应按莆田试验站的公式计算平均波高和平均周期，公式如下： = 式中：平均波高（m） 计算风速（m/s），当浪压力参与作用基本组合时，采用重现期为50年的年最大风速，多采用平均年最大风速的1.5倍计算；当参与作

36、用偶然组合时，采用多年平均年最大风速，为20.7m/s。 有效吹程（m），为3000m。 风区内的平均水深（m） 平均波周期（s） 设计水位时： 则= =1.42931.05/9.8=4.53 (s) 由表E.0.1-1查得，波列累积频率为P=5% 由=1.04/6.5=0.16，查表E.0.1-2查得，波高与平均波高的比值=1.804，则 平均波长 与平均波周期的关系可按如下公式换算： 则 经试算，Lm 波浪中心线在静水位上的高度hz为： 2 于是，波浪高度为 同理，计算校核水位时： 采用多平均年最大风速计算，即20.7m/s， Hm为7m。 则 =2.66 (s)， =0.69 m , =

37、11.04m， 波浪计算高度为 =0.69+0.14=0.83m 闸墩迎水面高程: 泄水时： 关门时： 取闸墩迎水面高程为25.0m。 2、对闸墩下游部分：闸墩高程取公路桥梁底高程为25.0m。 闸墩厚度的确定：闸墩厚度必须满足稳定和强度要求。本次设计闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为50cm，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为21.0m，边墩厚度为1.2m。交通桥公路桥位置应根据闸室稳定及两岸公路连接情况确定，现布置在闸门下游侧，公路桥载重按汽-20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道11.0m，总宽9.0m。公路桥采用T型结构，梁底高程为25.0m，梁高1.0m，梁腹宽 0.2

38、m，梁翼宽1.6m，用5根组梁组成，两侧人行道为悬壁式。上下游翼墙顶高程为尽量减少翼墙工程量，取上游翼墙顶标高为24.5m，取下游翼墙顶标高为24.0m。闸门闸门设置在距上游端4.1m处。启闭层高程本工程闸门采用直升式平板钢闸门，为不影响泄洪及闸门检修要求，启闭层高程取为33.5m。长度拟定铺盖长度上游铺盖长度一般采用上、下游最大水位差的35倍（水闸设计规范SL265-2001第16页），为16.527.5m，铺盖长度取20m，满足水平防渗要求。板桩长度采用钢筋砼板桩，布置在闸底板上游一侧。由于闸址位置不透水层距底板约有16m，为便于施工和降低造价，采用“悬挂式板桩”。板桩入土深度为4.4m，

39、厚20cm。（根据江苏省大型水闸实践经验，钢筋砼板桩长度多数采用35 。水闸设计规范SL265-2001第162页）。防渗长度验算铺盖与闸底板及翼墙间用水平止水连接，共同组成水平防渗区。按防渗要求，闸基防渗长度LCH。（水闸设计规范SL265-2001第14页）式中：L为防渗长度；H为上下游水位差；C 为渗径系数。设计水位时，H=H上-H下=19.5-14.5=5.0m，C=7.0，CH=35m。校核水位时，H=H上-H下=20.0-14.5=5.5m，C=7.0，CH=38.5m。根据上述拟定的尺寸，设计防渗长度L38.5m，满足防渗要求。消力池长度消力池长度根据消能计算，采用挖深式消力池，

40、长度拟定为15m。按水闸消能防冲设计计算复核。上游护底及下游海漫长度水闸进口段，水流速度加大，上游设梯形断面抛石防冲槽，槽深1.5m，槽底宽1.0m，下游坡比为1：2，后接20m长的浆砌块石护底（水流对上游河床发生冲刷，这会危及闸室安全，故在闸室上游除有铺盖保护外，还需设置护底，护底长度一般为35倍堰顶水头。水工建筑物第221页），防止上游进口水流速度加大对河床底的淘刷；同时在闸室以外到上游翼墙以上20m的范围采用浆砌块石护坡，以确保岸坡的稳定；消力池后接57m长水平浆砌块石海漫紧接消力池消除水流剩余动能（海漫常每块尺寸为810m），海漫后接面宽4m的防冲槽确保护坦稳定。其他尺寸拟定厚度上游砼

41、铺盖厚度不宜小于0.4m，取0.5m。水闸设计规范第163页上游护底采用浆砌块石护底，厚度取0.5m。下游消力池采用C25钢筋砼，厚度取0.6m。下游海漫均采用砼框格浆砌石护底，厚度取0.5m。上下游连接上游连接采用扶壁式翼墙（一般来说，高度在6以下的挡土墙，采用重力式是较为经济。高度在10以上的挡土墙多采用扶壁式。-水闸设计规范第171页），圆弧连接，半径为20m，下游翼墙采用扶壁式八字型翼墙加圆弧型翼墙连接，扩散角为8(水闸设计规范第172页规定水闸下游翼墙的平均扩散角每侧宜采用712)， 圆弧半径为20m（此数值与砼铺盖长度相一致）。闸基防渗排水设计拟定地下轮郭线由于本工程闸址地基主要由

42、砂砾卵石层组成，为强透水土质，故在采用水平防渗措施的同时还必须采取垂直防渗措施。铺盖采用钢筋砼结构，长20m。铺盖与闸底板之间设水平止水。在消力池水平段前端与闸底板连接处设置水平止水；消力池末端铺设碎石垫层和无纺土工布反滤，排水孔孔径15cm，间距1.5m，呈梅花形布置，顺水流方向长度为7.5m。渗流计算主要内容：确定设计和校核水位条件下的闸基渗透压力、地基抗渗稳定性验算和渗流量。1、渗透压力计算：采用改进阻力系数法 a、设计水位条件下： 为简化计算，简化地下轮廓（如图1） 由各角隅点引出等势线将渗透区域分成、X等10个分段。 确定计算深度：地下轮廓线的水平总长度= 40m，最大铅直投影长度=

43、6.9m，根据=40/6.9=5.805，计算有效深度=0.540=20m16m其中：地基实际透水深度 =16m 水工建筑物 计算阻力系数及水头损失，（根据水工建筑物的阻力系数计算公式表）计算各段阻力系数及水头损失： ：=1.5(1.0/16) ：=0. ：= ：= ：= ：= ：= ：= ：= ：=1.5(1.35/14.85) 上述 各段水头损失： 水工建筑物公式（6-14）式中： H=19.5-14.5=5.0m 则：h1=0.4645/3.94=0.589 ：h6=0.3965/3.94=0.503 ：h2=0.0535/3.94=0.067 ：h7：h3=0.0325/3.94=0.

44、041 ：h8：h4=0.9755/3.94=1.237 ：h9：h5=0.4455/3.94=0.565 ：h10将上述计算结果列表如下：表7-1 渗流的阻力系数、水头损失计算表分段编号hi (m)0.067 修正各角隅点的渗透水头：因进出口处底板埋深及板桩长度的总值较小，进出口段的水头损失需进行修正，才能使计算值接近于实际情况。 水工建筑物第225页公式（616） 其中： 式中： 按式 计算的出、进口水头损失值 修正后的进、出口水头损失值 阻力修正系数 底板埋深与板桩入土深度之和，或力齿墙外侧埋深 板桩另一侧地基透水层深度，或力齿墙底部至计算深度线的铅直距离 进口段 ： =15 =16 =

45、1 =0.5541 出口段 ： =13.5 =14.85 =1.35 =0.6501 则修正后的水头损失减小值，按式（6-17）计算 ,即 进口段的 出口段的 修正后的各角隅点渗透水头见下表： 表7-2 图1各角隅点渗透水头修正值H21H22H23H24H25H26H27H28H29H30H310图1是地下轮廓简化后的计算图，现运用两点间渗透水头为直线分布的假定，即算出水闸地下轮廓各角隅点的渗透水头见下表表7-3 各角隅点的渗透水头H1H2H3H4H5H6H7H8H9H10H11H12H13H14H15H16H170b、校核水位条件下：（H上=20.0m H下=14.5m） 为简化计算，简化地

46、下轮廓（如图1） 由各角隅点引出等势线将渗透区域分成、等14个分段。 确定计算深度：地下轮廓线的水平总长度= 61.2m，最大铅直投影长度=6.9m，根据=61.2/6.9=8.875，计算有效深度=0.561.2=30.6m16m其中：地基实际透水深度 =16m 水工建筑物第225页 计算阻力系数及水头损失：计算阻力系数及水头损失，（根据水工建筑物第224页的阻力系数计算公式表）计算各段阻力系数及水头损失： ：=1.5(1.0/1.6) ：= ：= ：4= ：= ：= ：= ：= ：= ：= ：= ：= ：= ：=1.5(1.8/16.0) 上述 各段水头损失hi：按式（6-14）计算，即

47、式中： H=20.0-14.5=5.5m 则 ：h1：h8 ：h2：h9 ：h3：h10 ：h4：h11 ：h5：h12 ：h6：h13 ：h7：h14 将上述计算结果列表如下：表7-4 渗流的阻力系数、水头损失计算表分段编号hi (m)分段编号hi (m) 修正各角隅点的渗透水头：因进出口处底板埋深及板桩长度的总值较小，进出口段的水头损失需进行修正，才能使计算值接近于实际情况。计算公式同上。 进口段 ： =15 =16 =1 =0.5541 出口段 ： =14.2 =16 =1.80 =0.7011 则修正后的水头损失减小值，按式（6-17）计算 ,即 进口段的 出口段的 修正后的各角隅点渗

48、透水头见下表： 表7-5 图2各角隅点渗透水头修正值H21H22H23H24H25H26H27H28H29H30H31H32H33H34H3502、地基抗渗稳定性验算：由水闸设计规范表6.0.4水平段和出口段允许渗流坡降值表中可知：对中砂，水平段Jx=0.10，出口段J0=0.35。 设计水位条件下： 水平段： ：Jx=1.237/19.95=0.062 Jx ：Jx=1.206/18.25=0.066 Jx 出口段： J0=0.40/1.35=0.296 J0=0.35 均满足规范要求。 校核水位条件下： 水平段： ：Jx=0.978/19.95=0.049 Jx ：Jx=0.952/18.

49、25=0.052 Jx X：Jx=1.276/18.2=0.070 Jx 出口段： J0=0.35/1.8=0.194 15的各种地基；对于中型水闸，N10的粉砂、细砂、砂壤土、壤土及粘土地基。对于本水闸的地基，标准贯入击数N=2010，故可以不计算闸室的沉降量。水工建筑物（任德林张志军）两岸连接建筑物设计根据第五章确定的墙顶及墙底高程，上游翼墙顶标高为24.5m，下游翼墙顶标高为24.0m。本工程翼墙挡土高度大于10m（一般而言，高度在6以下的挡土墙，采用重力式较为经济。高度在10以上的挡土墙多采用扶壁式。-水闸设计规范第171页），故采用较为经济的扶壁式挡土墙。尺寸拟定如下：3，回填土计算

50、指标C=0kpa，=27。下游翼墙，墙高为13.3m，底宽=0.6-0.8倍h取10.5m，扶壁间距为1/3-1/2h，取5m，厚度1/8-1/6L，取1.0m，立板厚顶端为1.0m，底部取1.0m，,底板厚度1.0m，墙趾外挑3.5m，具体见示意图。上游翼墙计算扶壁式挡土墙验算执行标准：通用计算项目： 扶壁式挡土墙（型翼墙，竣工期）扶壁式挡土墙验算执行标准：水利计算项目：上游扶壁式挡土墙 原始条件：墙身尺寸： 墙身总高： 12.500(m) 墙宽： 1.000(m) 墙趾悬挑长DL： 3.500(m) 墙踵悬挑长DL1： 5.500(m) 底板厚DH： 1.000(m) 墙趾端部厚DH0：

51、0.600(m) 扶壁间距： 5.000(m) 扶壁厚： 0.400(m) 扶壁两端墙面板悬挑长度： 2.050(m) 钢筋合力点到外皮距离： 50(mm) 墙趾埋深： 0.000(m) 物理参数： 砼墙体容重： 25.000(kN/m3) 砼强度等级： C25 纵筋级别： 2级 抗剪腹筋等级： 3级 裂缝计算钢筋直径： 20(mm) 挡土墙类型： 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角： 35.000(度) 墙后填土粘聚力： 0.000(kPa) 墙后填土容重： 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角： 17.500(度) 地基土容重： 18.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力：2

52、35.000(kPa) 地基土类型： 土质地基 地基土内摩擦角： 30.000(度) 坡线土柱： 坡面线段数： 1 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 5.000 0.000 0 地面横坡角度： 0.000(度) 墙顶标高： 24.500(m)钢筋砼配筋计算依据：混凝土结构设计规范GBJ10-89注意：墙身内力配筋计算时，各种作用力采用的分项(安全)系数为：第 1 种情况： 一般情况 土压力计算 计算高度为 12.500(m)处的库仑主动土压力 按假想墙背计算得到： 第1破裂角： 27.630(度) Ea=770.119 Ex=399.523 Ey=658.381(k

53、N) 作用点高度 Zy=4.167(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在 墙身截面积 = 20.800(m2) 重量 = 520.000 kN 整个墙踵上的土重 = 552.805(kN) 重心坐标(2.687,-7.667)(相对于墙面坡上角点)(一) 滑动稳定性验算 滑移力= 399.523(kN) 抗滑力= 692.474(kN) (二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 4.576 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 8.167 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 4.167 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

54、 倾覆力矩= 1664.679(kN-m) 抗倾覆力矩= 11176.378(kN-m) (三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 1731.186(kN) 总弯距=9511.699(kN-m) 基础底面宽度 B = 10.000 (m) 偏心距 e = -0.494(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 5.494(m) 基底压应力： 趾部=121.772 踵部=224.465(kPa) 作用于基底的合力偏心距验算满足： e=-0.494 = 0.250*10.000 = 2.500(m) 地基承载力验算满足： 最大压应

55、力=224.465 fyk=335.00 (N/mm2) 最大裂缝宽度为： 0.597 (mm)(五) 墙踵板强度计算 基础底面宽度 B = 10.000 (m) 偏心距 e = -0.494(m) 基础底面合力作用点距离趾点的距离 Zn = 5.494(m) 基础底压应力(乘分项系数后)： 趾点=146.127 踵点=269.358(kPa) 截面高度： H = 1.000(m) 踵板边缘的法向应力 = 117.023(kPa) 踵板与肋结合处剪力： Q = 269.154(kN/m) 截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋 跨中弯矩： M = 123.811(kN-m/m) 抗弯受拉筋： As

56、 = 1500(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.04% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.090 (mm) 支座弯矩： M = 206.351(kN-m/m) 抗弯受拉筋： As = 1500(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.07% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.157 (mm)(六) 墙面板强度计算 截面厚度： H = 1.000(m) 替代土压力图形中，面板的设计法向应力 = 38.354(kPa) 水平向强度验算 支座处剪力： Q = 88.215(kN/m) 截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋 跨中弯矩： M = 40.579

57、(kN-m/m) 抗弯受拉筋： As = 1500(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.01% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.030 (mm) 支座弯矩： M = 67.631(kN-m/m) 抗弯受拉筋： As = 1500(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.02% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.049 (mm) 竖向强度验算 最大正弯矩： M = 30.434(kN-m/m) 抗弯受拉筋： As = 1500(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.01% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.022 (mm) 最大

58、负弯矩： M = 121.736(kN-m/m) 抗弯受拉筋： As = 1500(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.04% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.089 (mm)(七) 肋板截面强度验算 距离墙顶 2.875(m)处 截面宽度 B = 0.400(m) 截面高度 H = 2.375(m) 翼缘宽度 BT = 1.550(m) 翼缘高度 HT = 1.000(m) 截面剪力 Q = 126.809(kN) 截面弯矩 M = 121.525(kN-m) 截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋 抗弯受拉筋： As = 1425(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率

59、Us=0.02% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.038 (mm) 距离墙顶 5.750(m)处 截面宽度 B = 0.400(m) 截面高度 H = 3.750(m) 翼缘宽度 BT = 2.700(m) 翼缘高度 HT = 1.000(m) 截面剪力 Q = 507.235(kN) 截面弯矩 M = 972.200(kN-m) 截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋 抗弯受拉筋： As = 2250(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.06% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.122 (mm) 距离墙顶 8.625(m)处 截面宽度 B = 0.400(

60、m) 截面高度 H = 5.125(m) 翼缘宽度 BT = 3.850(m) 翼缘高度 HT = 1.000(m) 截面剪力 Q = 1141.278(kN) 截面弯矩 M = 3281.173(kN-m) 截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋 抗弯受拉筋： As = 3075(mm2) 抗弯拉筋构造配筋： 配筋率Us=0.10% Us_min=0.15% 最大裂缝宽度为： 0.344 (mm) 距离墙顶 11.500(m)处 截面宽度 B = 0.400(m) 截面高度 H = 6.500(m) 翼缘宽度 BT = 5.000(m) 翼缘高度 HT = 1.000(m) 截面剪力 Q = 2