《水工建筑物》课程设计-水闸设计计算说明书

Qqhc1hc1″Fr1LjLK1LK2LK5.0000.4170.050.8011.2034.8753.4123.9003.65610.0000.8330.101.117.8386.7684.7375.4145.07615.0001.2500.161.346.2898.0885.6616.4706.06620.0001.6670.221.525.3299.0826.3587.2666.81230.0002.5000.331.794.12310.4227.2958.3387.81750.0004.1670.622.102.72911.1307.7918.9048.34755.0004.5830.712.132.46310.8727.6118.6988.15460.0005.0000.812.152.21010.3807.2668.3047.78565.0005.4170.922.131.9619.5706.6997.6567.17870.0005.8331.062.081.7068.2865.8006.6296.21575.0006.2501.251.981.4316.1624.3134.9294.621试算得知：当Q=50m3/s时，下泄水流对下游冲刷影响最严重，因此，设计消力池池长LK=9m。消力池底板厚度计算：根据抗冲要求：当q=4.17m3/（s·m），ΔH=3.23m，消力池底板计算系数k1取0.2时，故消力池底板厚度取t=0.55m4.计算结果需在下游修建消力池，其中消力池池深d=0.34m,池长LK=9.0m，底板厚度取t=0.55m。2.2.2海幔设计1.海漫长度计算：当q=4.17m3/（s·m），ΔH=3.23m，海漫长度计算系数Ks取10时，因此取海漫长度LP=27m2.海漫的布置与构造：海漫的材料采用浆砌石，其厚度为0.55m，浆砌石内设排水孔，下面铺设反滤层，在海漫起始段做10.0m长的水平段，其消力池末端顶面高程与海漫齐平，在海漫后半段做成1：15的斜坡，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不被冲刷。3.防冲槽设计：取防冲槽的深度为2.0m，底宽b为4.0m，取顶端与海漫末端齐平，则上游坡率取m1=2，下游坡率取m2=1.5，由此得到消能防冲设计的相关尺寸如下图所示：三、防渗设计3.1地下轮廓的设计3.1.1底板的设计底板既是闸室的基础，又兼有防渗、防冲刷的作用。它既要满足上部结构布置的要求，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L0：根据经验公式：L0=3.50·H=3.50x3.23=11.31m为了满足上部结构布置的要求，L0必须大于交通桥宽度、工作桥、工作便桥及其之间间隔的总和，即取L0=12.0m。2.底板厚度d：根据经验，底板厚度为（1/6~1/8）闸室总净宽，由此初拟底板厚度d=1.20m。3.底板构造：底板采用钢筋混凝土结构，上下游两端各设1.0m深的齿墙嵌入地基，由于闸址处地基为淤泥，抵抗渗流变形的能力较差，由此必须在底板设置板桩，一般为上下游最大水位差的（0.8~1.0）倍，由水头大小可知上游端设板桩深为3.0m，下游端不设板桩。4.铺盖铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度为上下游最大水位差的（3~5）倍，则取铺盖L=16.0m，铺盖厚度为0.60m。铺盖上、下游两端各设0.60m深的小齿墙，其头部不再设防冲槽，为了上游河床不被冲刷，铺盖上游设块石护底，厚为0.35m，其下设0.25m的碎石垫层。5.侧向防渗侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩，则上游翼墙为曲线形式，从边墩向上游延伸一定距离后，以半径为0.70m的圆弧插入岸墙。6.排水、止水由于该闸址处渗透系数k=1.0x10-7m/s，所以上游侧不必设排水设施，另外，为了减小渗透压力，增加闸室的抗滑稳定性，需在下游消力池底部设排水孔。3.1.2防渗长度拟定L=C·ΔH=10x3.24=32.4m闸底板布置图如图所示：3.2渗流计算采用改进阻力系数法进行渗流计算1.地下轮廓线的简化2.确定地基的有效深度根据资料，闸基透水层深度很大，故在渗流计算中需取一有效深度代替实际深度。由地下轮廓线简化图可知：地下轮廓的水平投影长度；地下轮廓线垂直投影长度，故，则：，因为闸址处地基为淤泥，地基不透水层埋藏较深，所以以Te代替T，即：T=Te=14m3.渗流区域的分段和阻力系数的计算过地下轮廓的角点、尖点，将渗流区域分为8个典型段，如图所示1、8段为进出口段，2、4、5、7则为内部垂直段，3、6两段为内部水平段。相关计算的结果如下表：流段计算公式段号ST进口段和出口段11.2140.47882.2140.533内部垂直段20.612.80.04744.612.80.38154.011.80.35771.011.80.086内部水平段3S1=0.6S2=4.6T=12.8L=16.00.9666S1=4.0S2=1.0T=11.8L=12.00.7204.渗透压力计算校核洪水位时，H=3.23m，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。则有：（1）根据下式计算各分段的渗压水头损失值：①进口段和出口段：②内部垂直段：③内部水平段：（2）进、出口水头损失的修正①进、出口修正系数的计算：式中：=11.8mT=12.8m=1.2+3=4.2m综上所述：=1，进出口水头损失不需要修正。②计算各角隅点的渗压水头：由上游进口段开始，逐次向下游从作用水头值相继减去各分段水头损失值，即可求得各角隅点的渗压水头值：③渗透压水头损失分布图如下a.底板所受的渗透压力：b.铺盖所受的渗透压力：④出口处逸出坡降计算：综上所述，渗流满足防渗要求。四、闸室布置1.底板底板的结构、布置、构造如上文所述。2.闸墩闸墩顺水流方向的长度取与底板相同，取12.00m：闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚为1.50m；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高程在泄洪时应高于设计或校核洪水位加安全超高；关闭闸门时应高于设计或校核洪水位加波浪计算高度加安全超高。水位高程安全加高波浪计算高程闸顶高程闸墩高度挡水时设计洪水位1976.790.30.21977.293.29校核洪水位191977.633.63泄水时设计洪水位1976.790.50.21977.493.49校核洪水位191977.833.83由上述计算得知：闸墩最大高度为3.83m，并取闸墩高为3.83m，则闸墩上游高程ΔH=1977.83m，闸墩下游高程ΔH=1978.50m。闸墩上游设两道门槽（检修门槽和工作门槽），检修门槽在上游，槽深0.30m，槽宽0.50m，再向下游1.50m处设工作门槽，槽深0.40m，槽宽0.80m，下游不设检修闸门，墩头墩尾均为半圆形。3.工作桥闸门采用平面钢闸门，闸门高4.0m，闸门宽为4.5m。工作桥的宽度不仅要满足启闭机宽度的要求，且两侧应留有足够的操作宽度，所以取工作桥桥面宽B=4m。工作桥为板梁式结构，预制装配，两根主梁高0.80m，宽0.40m，主梁间的净距为1.2m，中间活动铺板厚0.10m。4.检修桥为了便于对工作闸门的检修，在检修门槽处设置检修便桥，桥宽1.5m，桥身结构为两根嵌置于闸墩内的钢筋混凝土简支梁，梁高0.4m，长宽各0.25m，梁中间铺设厚0.08m的钢筋混凝土板。5.交通桥在闸墩下游侧布置公路桥，桥身结构采用钢筋混凝土板梁结构，取桥面总宽为4.4m，板厚为0.5m。五、抗滑稳定性计算5.1荷载计算5.1.1竖向荷载计算①闸门自重查规范SL265-2001和《水闸》可知：式中：G为闸门自重，闸墩高度H=4.5m，孔口宽度B=4.0m，采用滚轮式支承=1.0，闸门普通低合金钢结构=0.8，由于H＜5.0m,取=0.156，则有每道闸门自重，取G=12KN，由于整个闸室设3个闸孔，所以：②闸墩自重(取混凝土容重γ=25KN/m)③底板自重(取混凝土容重γ=25KN/m)④工作桥自重(取混凝土容重γ=25KN/m)⑤检修桥自重(取混凝土容重γ=25KN/m)⑥交通桥自重(取混凝土容重γ=25KN/m)⑦闸室内水重⑧扬压力5.1.2水平荷载计算①水平水压力②地震动水压力5.2抗滑稳定性验算综上所述：抗滑稳定性满足要求。六、参考书目l、水闸设计规范（SL265-2001或NB/T35023-2014）；2、水闸（第三版），陈宝华，张世儒编，水利电力出版社，2003.9；3、水闸设计（上册），华东水利学院编，上海科技出版社，83.6；4、水力计算手册（第二版），武汉大学水利水电学院水力学流体力学教研室编，中国水利水电出版社，2006.6；5、各种水工建筑物教材；6、各种水力学教材；7、相关规程、规范及设计手册。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研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