水闸课程设计.()

1/33水闸课程设计第一章总述节概述水，抬高水位满足抽水灌溉的需要;洪水期能够宣泄洪水，保证两岸农田不被洪二节基本资料(二)水位流量资料上游水位(米)下游流量(m3/s)0下(三)地形资料2/33高高程(M)IIIIII内摩擦角凝聚力不均匀系数相对密实度细砂18.6420.6122012砂土料18.2020.2132015(五)其他资料第三节工程综合说明书3/33第二章水力计算第一节闸室的结构型式及孔口尺寸确定顶面可与河底齐平。即闸底板顶面(即堰顶)与西通河河底齐平，所以高程为195.00m。(二)闸孔尺寸的确定初拟孔口尺寸，该闸的尺寸必须满足拦洪灌溉以及泄洪的要求。1.计算闸孔总净宽B0②、下游水深h=198.15-195.00=3.15ms③、下泄流量Q=61.40m3/s000则s=3.15/3.39=0.929>0.8故属于淹没出流。H04/33s000则s=3.65/3.94=0.93>0.8,故属于淹没出流。H00hsSLA顶H0v2v0HH1hs5/330=8.66m=9.0m侧侧收缩系0设计3.363.1561.400.7933.390.740.3850.908.66情况下校核3.903.6579.700.863.940.740.3850.909.0情况下上游H淹没系数б计算行进流量系数mQhHB00单孔宽度b根据水闸使用要求，闸门型式及启闭机容量等因素，并参照闸0门尺寸选定。由B>B比较得，取净宽较大的值，则取B=9.0m。10200s0=1-0.2×[0.7+(3-1)×0.502]×3.9/96/33B次计算近似值为0=9.5m再将净宽B的第二次近似值代入式中，可得=0.86，再次试算后仍得0孔净宽b=3.2m，则闸孔总净宽B=3.2×3=9.6m,003.闸孔泄流能力校核SL001,取中墩厚d=1.5m,mBm：00实=64.28m3/s力满足泄水的设计要求00第二节消能防冲型式击等不利作用，闸下应采取防冲措施。7/33(二)消力池设计泄泄流量Q998.5647.61e.612.666.973单宽流量q5c875hc0hseh7╲╲╲╲消力池长度L╲╲水跃长Lj╲╲池深d╲╲远离式水跃淹没式水跃淹没式水跃流态08/33??T0--T0??T0--T0?=0THH0csc22sc消力池长：L=L+bLsjSjjcch'是出池河床水深sT是从消力池底板顶面算起的总势能00可知，当闸孔开度为0.17m时满足控制条件，其(1)消力池力池深9/33TTAZ-AZ-c=-s0cs(2)消力池长度计算:00==-0-0?T-?T0T0010/33jcc消力池与闸底板以1:4的斜坡段连接，L=dpjccsL=L+bL=2+0.75×7.3=7.5msjSj3．消力池底板厚度tt=kqAH1tkM其中k为消力池底板计算系数取0.18，q为消力池进口处的单宽流量，AH为相1此结构按抗冲条件计算得:t=kqAH1消力池底板厚度计算表深sm)(2)消力池构造(三)防冲加固措施11/33(1)海漫的长度计算由式：L=KqHpssK为海漫长度计算系数，根据闸基土质为河床为细砂取K=14.0，q为消力ssssH(m)KsqsHp深s(m)计算取表中最大值L=24m，河床宽度为18m。p(2)海漫构造。海漫使用厚度45cm的块石材料，海漫起始段做10m长的水平段q0深hm单宽流q流量Q0dmm宽取5m。上游数为3。12/33第三章水闸防渗及排水设计第一节防渗设施及闸底轮廓布置水闸的地下轮廓是指水闸底板与地基的接触部分，由不透水和透水部分组要包括底板，防渗铺盖，板桩等的设计。置的要求，又要满足稳定及本身的结构强度等要求。 (1)底板顺水流方向的长度L：(2)底板厚度d:根据经验，底板厚度为(1/5~1/7)单孔净跨，一般为1.0~2.0m由此初(3)底板构造：度的板桩，由于一般为水头的(0.6~1.0)倍，由水头大小可知，上游端设板桩铺盖用钢筋混凝土结构，采用C20，其长度为上下游最大水位差的(3~5)其头部不再设防冲槽，为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚为0.3m，其下设0.2m厚的砂石垫层。顺水流方向设置永缝，缝距为8m。(1)根据工程经验:用钢筋混凝土板桩，板桩长度3m，厚度0.2m,宽度13/33m第二节防渗和排水设计及渗透压力计算采用改进阻力系数法进行渗流计算替实际深度。由地下轮廓线简化图知：地下轮廓的水平投影长度L=12+14=26m;0地下轮廓的垂直投影长度S=195.00-190.00=5m。L/S=26/5=5.2＞5时,故地基0的有效深度T=0.5L=13m。而地基的实际计算深度T=195.0-183.32=11.68m,e014/33则T＜T，故地基的实际计算深度T=T=11.68m。ee(1)设计洪水位情况编编号①⑧②④⑤⑦ (T)TS121飞ihii0.2940.3972⑥③h=0.433m1h=0.041m215/33h=0.688m3h=0.343m5h=0.082m7h=0.414m4h=0.8906h=0.468m8②②进出口段进行必要的修正：进出口修正系数为11h+h=0.73>0.140232388h=h-h'=0.467-0.397=0.070m8816/337H=3.36m1H=H-h'=3.066m211H=H-h'=2.984m322H=H-h'=2.198m433H=H-h=1.784m544H=H-h=1.441m655H=H-h=0.551m766H=H-h'=0.396m877H=H-h'=0988P=0.5×(H+H)×14×1=0.5×(1.441+0.551)×14×1167=136.91kN17/33P=0.5×(H+H)×12×1=0.5×(2.984+2.198)×12×1234=304.49kN2．校核洪水位情况各流段阻力系数为编编号①⑧②④⑤⑦计算公式 (T)TS121飞ihii0.3410.4612③⑥H.90-195.00=3.90m。根据水流的连续条件，经过各流段的单宽渗流流量均应相等.h=0.502m1h=0.799m3h=0.047m2h=0.480m418/33h=0.398m5h=0.096m7h=1.0336h=0.343m8②②进出口段进行必要的修正：进出口修正系数为111h+h=0.846>0.047232388h=h-h'=0.543-0.461=0.082m8819/337H=3.9m1H=H-h'=3.559m211H=H-h'=3.465m322H=H-h'=2.552m433H=H-h=2.072m544H=H-h=1.674m655H=H-h=0.641m766H=H-h'=0.461m877H=H-h'=0.000988根据以上计算作出校核洪水位是渗透压力分布图,如图167=158.97kN单位宽铺盖所受的渗透压力：23420/33=353.87kN3.抗渗稳定验算闸底板水平段的平均渗透坡降和出口处的平均逸出坡降：(1)闸底板水平段的平均渗透坡降J为：x设计情况xL14XxxL14Xx(2)渗流出口处的平均逸出坡降为J0.265<[J]=0.3~0.350s'1.50J0.307<[J]=0.3~0.35，所以闸基的防渗满足抗渗稳定的要求。s0第三节排水设施及细部构造平铺式。排水反滤层一般是2-3层不同粒碎石、中砂和细砂组成，其中上部为20cm厚的碎石，中21/33第四章闸室布置第一节闸底板、闸墩(1)闸底板采用整体式平底板。详细叙述见第三章第一节。底板顺水流方向的长度L=14m，底板厚度d=1.0m。(2)闸墩闸墩承受闸门传来的水压力，也是坝顶桥梁的支撑。1.5m。边墩与岸墙合二为一，采用重力式结构。闸墩上游部分的顶部位位位位0校核洪水位时下游最高水位▽=198.65m，由此取闸墩下游部分的顶部高程为▽22/33第二节闸门和启闭机G=KKkH1.43B0.08初估闸门自重.ZCgK=1.0，K采用普通低合金钢结构K=0.8，由于H＜5.0m,取K=0.156，则ZCCgQW上作用在每米宽门上游面的水压力：23/33P=1/2×3.65×3.65×9.81=65.35kN下则门上总的水压力为：当处于开启状态时：P=P×3.2=238.72kN上F=0.2×74.6+1.2×12.0=62.41kNQ当处于关闭状态时：P=(P-P)×3.2=(74.6-65.3×3.2=29.6kN上下F=0.2×29.6-0.9×15.0=-7.58kNWF靠自重关闭，则不需加压重块帮助关闭，根据计算所需WQ(查《闸门与启闭设备》P240-242)。第三节工作桥、公路桥、检修便桥(一)工作桥其宽度B=启闭机宽度+2×栏杆柱宽+2×操作宽度+2×栏杆外富裕宽度=1.473+2m机脚螺栓安置在主梁上，主梁间的净距为1.2m。在启闭则排架高=门高+富裕高度+上游顶高程=4.4+0.6+199.4=204.4m。(二)公路桥24/33m(三)检修便桥第四节闸室的分缝和止水设备沉陷及温度变化产生裂缝。缝距一般为15-30m、缝宽为2-3cm。整体式底板闸室第五章闸室稳定计算第一节荷载及其组合(一)荷载情况期基本组合设计洪水(二)荷载计算25/33123456底板重力为G：1G=14×1×9.4×25+0.5×(2+1)×1×9.4×25×21=3995kN闸墩重力G：则每个中墩重：2G'=1.55×1.5×4.5×25+0.4×1.1×4.5×25+0.7×0.5×4.2×2=2070.49kN每个闸室单元有两个中墩，则:G=2G'=2×2070.49=414N22闸门重G'=12kN，则两个闸门重G=24.0kN3工作桥重力G:4G'=(4.9×0.6×0.7+5.2×0.6×0.7+0.6×0.7×1)×2×426/331×25+0.7×0.1×9.4×2×25=516.4kN考虑到栏杆机横梁重等取G'=520kN4查《闸门与启闭设备》启闭机重力G''=2×20=40.0kN4公路桥重力G:55=639.2kN考虑到栏杆重,取公路桥重为:G=650kN56G=0.2×0.5×9.4×25×2+1.1×0.1×9.4×256=72.85kN考虑到栏杆及横梁重力等去检修桥重:G=85kN。6完建情况下作用荷载和力矩计算表(对底板上游端B点求力矩)(kN·m)重力(KN)↘27965370566628987399541417.03.13①②力臂(m)底板位7.05.527/33①②在设计洪水情况下,闸室的荷载除了闸室本身的重力外,还有闸室内水的重力、浪压力、水压力、扬压力等。闸室内水重W:1W=3.36×6.4×5.75×9.81=1212.99kN1水平水压力:首先计算波浪要素。由设计资料可知：多年平均最大风速为01HzLL2.92.928/3312P=0.5×0.72×9.4×9.81=23.1kN(←)3P=0.5×(0.7+2+0.55×9.81×9.4×1.3=199.1kN4渗透压力:U=0.5×(2.496+0.2×2.496)×0.5×9.4×9.81×13.5+0.5设计洪水情况下的荷载图见上图,设计洪水情况下的荷载计算见表，设计洪水情况下荷载和力矩计算对B点取矩竖向力(竖向力(kN)↓↑90422.98↘↙荷载名称构重力水平力(kN)→←(m)29/3393.6力1水平水压力:计情况下的下同因此：1P=0.5×(2.849+4.09×9.81×9.4×1.7=555.7kN(→)2P5×0.72×9.4×9.81