大沥水闸课程设计计算书

大沥水闸课程设计计算书 2 2 2 2 7 8 9 9 10 20 27 35xx水闸位于xx市某区xx村，处于珠江航道北边，水流自北向南汇入本工程是主要承担排涝任务，并结合挡潮等综合效益的工程。建设本工程是十分必要的。本次设计的主要任务是对该枢纽中的水闸进行全面的季节性风向，冬季偏北风，夏冬季多偏东南风，最大xx水闸所处的珠江干流属感潮河段，受潮汐的影响明显，涨潮历时短，落潮历时长，东江北干流洪潮水面线成果，200年一遇设计洪潮水位为2.58m。xx水闸断面20年一xx水闸工程闸址，共布置5个钻孔。场地属珠江三角洲平原地貌，单元钻孔高程为-1.49-3.39m。本场地岩性上部为素填土，其下伏地层有第本场地从ZK3和河涌取水样2组。根据水质简易分析试验成果，HCO3-含Mg2+含量2.31～5.10mg/l，SO42-含量43.67～44.81mg/l详见附表按《水利水电工程地质勘察规范》所附环境水对混凝土腐蚀的评价标准，本褐黄色，主要由中细砂和少量碎石块组成。碎石块约占15～30%，大第四系冲积层（层号2）ZK1号孔；最厚处为4.75米，见于ZK3号孔，平均厚度为3.58米。层顶灰白色，饱和，稍密。含少量粘粒。分布在ZK1，ZK4，ZK5孔可见，灰白色，饱和，中密。含少量粘粒。分布在ZK1，ZK3，ZK5孔可见，褐红色，风化较强烈，岩芯呈半岩半土状，岩芯用手可掰断。夹少量中风化岩块。全场地分布，最薄处为8.50米，见于ZK1号孔；最厚处为褐红色，风化较弱，岩芯呈短柱状、块状。岩质较硬，锤击无回弹。层号岩性样本数最大值最小值平均值标准差变异系数标准值2-1淤泥4111///2-2淤泥质土1//2///2-3粉质粘土868.40.217.22-43///2-5粗砂1//24.0///2-6砾砂5282024.4///3-1强风化岩9985679.80.2069.83层号岩土名称渗透系数(cm/s)2-1淤泥3.04×10-68.62×10-72-2淤泥质土9.26×10-79.26×10-72-3粉质粘土3.27×10-66.62×10-67.42×10-75.24×10-63.26×10-62.06×10-52-41.04×10-21.04×10-22-5粗砂2.17×10-22.17×10-22-6砾砂5.82×10-27.06×10-28.29×10-2层号土名状态指标类别颗粒组成（mm）天然重度擦角>22~0.50.5~0.250.25~0.0750.075~0.05)kN/m32-4稍密11111393331最大值最小值平均值30.441.22-5粗砂11111403435最大值最小值平均值40.226.32-6砾砂数22222413536大值30.941.0小值28.734.7注：休止角、天然重度、内摩擦角参考《xx地区建筑基坑支护技术规定》（GJB02-98）平均值29.837.9场地地貌单元单一，据现场5个钻孔揭露，在堪察深度范围内，岩石除见一些节理，裂隙外，尚未发现岩层遭受强烈挤压，扭曲和断裂等不良地质构造因素。另据区域地质图，无区域性断裂从场地及其本场地地震基本烈度属7度区，设计基本加速度值为0.10g,场地土由软弱土，中软土，中硬土及基岩组成，综合评价为中硬场地土类筑物的摩擦型桩的桩端持力层；中风化岩石强度较高，埋深不大，可①闸下潮位：采用200年一遇设计高潮位：2.58m（珠基，下同钢筋混凝土：γ=25kN/m3混凝土：γ=24kN/m3浆砌石：γ=20kN/m3设计计算书是工程设计的重要工作内容，计算书应注明章节，并要求层次分明，书写清楚。一律打印，计算附图、曲线可用铅笔按比例绘制附入相应的计算部分或用计算机绘图。计算部分可以用软件计对常用公式可直接列出，对规范或参考文献中的公式要著明来源（作者、书名、出版社、年月）计算过程尽量做到表格化，既便于计主要计算成果汇成总表后放置在前面，首页应有目录，要求计算设计说明书是毕业设计的主要成果，要表达设计得的设计思想、方法和分析能力。设计说明书是设计主要成果的说明，而不是对计算过程的描述。对所采用的设计参数应说明其根据、对比方案要做综合分析，经过充分论证，作出明确的结论，并附有图纸。在说明书中，需要指明设计的某些理论根据及参考文献，但对理论本身可不加以说设计说明书要求章节分明，简明扼要，文理通顺，字迹工整。书中既有计算数据，又有分析论证和明确的结论，必要时应使用插图与工程设计图是工程师的语言，是设计成果的主要表达方式，应严格按照“水利水电工程制图”绘制，要求制图正确，布局合理，主次分明，比例适当，线条清晰，尺寸齐全，必图纸为白绘图纸，用计算机出图，可先绘出草图，经指导教师审查后，再绘制成正式设计图。采用2号图幅，按规范图纸形式出图。闸址选择一般根据工程所担负的任务，确定一个建闸的范围，然后在范围内选择几个可能的位置。通过经济技术比较选出一个较为优本工程中A到D这一河段河流顺直,主河槽宽度都较接近,河底高程也相差不大,考虑到要在水闸上设交通桥,两岸已建建筑物的布置,在C处闸枢纽建筑物有排涝挡潮闸、横堤,考虑到工程任务和现实需要，整个枢纽布置较为简单。排涝挡潮闸主要由上游连接段、闸室段和下游连接段三部分组成.上游连接段处于水流行近区,主要作用是引导水流从河道平稳地进从闸室出来的水流具有相当的能量,下游连接段的主要作用是消除下泄水流的动能,顺利与下游河床水流连接,避免发生不利冲刷现象.下游连接段包括护底坦、海漫、防冲槽和下游翼墙,下游翼墙也是采用八字形.xx水闸的主要作用是挡潮和排涝，且它是建在珠江三角洲平原地区的软土地基上的，因此根据其运用情况、水流流态、地形和地质等务。虽然宽顶堰自由泄流时的流量系数较小，但具有泄流能力稳定、地基应力分布均匀、结构简单和施工方便等优点；而且宽顶堰具有泄闸室底板的作用是承受上部荷载,防止水流冲刷,延长闸下渗径.根虑水闸的主要作用是排涝和挡潮，要求在可能的条件下将底板高程尽体式平底板，它的优点是洪水泄水稳定，构造简单，施工方便,且有123设计高潮位为2.58m，水闸级别取为二级,安全超高下限值由《水）＝=0.13mh挡2）排涝时，闸顶高程不应低于设计洪水位与相应安全超设计水位为2.30m，安全超高下限值由《水闸设计规范》查得为底板厚度必须满足强度、刚度、抗渗及抗冲的要求，可取1/5~板上下游两端设有浅齿墙，深度为0.5～1.5m，以增加闸室的稳定性和延长防渗长度。底板混凝土应满足强度、抗渗及防冲等要求。本工由于本设计仅设一个闸孔，故底板总宽度应等于闸孔总宽度加上底板长度（顺水流方向）一般受上部结构布置控制，但要满足闸室上部结构布置的要求外，还可参考以下两种经验数据：(1)L约为上约为上下游最大水位差AH的2～4倍，在相同的AH情况下，砂本工程中底板顺水流方向的长度，初步设计阶段可大致根据经验确定。由于河床表层淤泥被换中细砂，故底板长度可取（2.0～4.0）H用是承受迎水面的水压力、背水面的回填土压力和渗流压力，同时也支承闸门、工作桥及交通桥等上部结构，其型式和尺寸应满足结构要与上下游翼墙连接处采用半圆形,边墩长取等于底板长度8m。门槽中心线分别距墩头5.0m及墩尾3.0m25002500以上，若有流冰，应高出流冰面以上0.2m。本水闸位处亚热带地区，所在河涌不存在流冰情况，因此工作桥、检修便桥和交通桥的梁底只工作桥梁面高程视闸门型式及闸孔水面线而定，对采用固定式启闭机的平面闸门，工作桥横梁底部高程与闸室底板高程的差值约等于构。设置在闸墩之上，用四根柱子支承。为保护桥上启闭设备免收雨水淋蚀，设置一启闭机室。工作桥宽度根据闸室布置情况确定，过程=1.0＋2×0.6＋2×0.15＋2×0.180=2.86m取2.90m.水闸闸孔孔径应根据工程投资、闸门形式、运用要求等因素来确确定闸孔净宽要兼顾泄流能力与消能防冲这两个矛盾的因素。由于设计排涝流量不大，闸门可初步估计采用单孔，闸孔形式采用宽顶εZ=1-0.171（A.0.1-4）εσ=2.31（A.0.1-6））；H0——计入行近流速水头的堰上水深（mb0——闸孔净宽（mbs——上游河道一半水深处的宽度（mN——闸孔数；εb——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或bb——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距）＝水深速V0水深水深H0闸孔净宽b0(m)宽bs(m)缩系σm（m）158.03.31.65713.44010.0000.9920.8250.3856.515258.03.31.65713.4409.0000.9760.8250.3856.618358.03.31.65713.4408.0000.9620.8250.3856.718458.03.31.65713.4407.0000.9480.8250.3856.814558.03.31.65713.4406.0000.9360.8250.3856.903658.03.31.65713.4406.5000.9420.8250.3856.859758.03.31.65713.4406.8000.9460.8250.3856.832858.03.31.65713.4406.8300.9460.8250.3856.829958.03.31.65713.4406.8290.9460.8250.3856.8292、验算过闸单宽流量q：据《水利计算手册》查得[q]=9～12m3q=Q设/B孔=58/7=8.29m3/s.m＜9～12m3/s.m水闸下游消能防冲设施必须在各种可能出现的水力条件下,都能满足消散动能与均匀扩散水流的要求,且应与下游河道有良好的衔接,还与水闸形式、闸门的运用管理等密切有关.Q设＝58.0m3/s，上游设计水位为1.0m，相应下游水位取最低低潮位别是否需要建立消力池：如跃后水深h＜出池河床水深ht，则不需建立消力池；如跃后水深h＞出池河床水深ht，则需建立消力池.0=H0=3.440m,，=1.798,查表得：ξc=0.68,ξ=1.375,则hc=ξchk=1.30m,h=ξhk=2.63m<ht=3.1m呈梅花形排列。排水孔内充填碎石这样，既能使渗水通过，又有助于j=6.9（h-hc）.如果需要设消力池,则池长为Lk=（0.7~Pm—作用在消力池底板上的脉动压力，其值可取跃前收缩断面流速水头值的5%；因在护底的底板下设置排水孔，故扬压力可忽略不计，抗冲计算底下设排水孔同时,为改善消能效果,调整水流的流速分布,在护底的经过护坦段消能的水流,虽已消除了大部分多余能量,但仍具有一定的剩余能量，流速分布不均匀，具有一定的冲刷能力,为能加速跃后段水流紊动的衰减过程，为此，护坦后还需设置海漫和防冲槽等防冲保护河床免受冲刷.海漫长度取决于消力池出口的单宽流量、上下游水位差、地质条件、尾水深度及水流扩散情况以及海漫本身的粗糙程度等因素。根据式中：q,—海漫起端的单宽流量ΔH—泄流时的上下游水位差（m）Ks—河床土质系数，是一个经验系数，当河床为粉砂、细砂时，取14～13；当河床为中砂、粗砂及粉壤土时用12～11；当河qs=58/8=7.25m3s.m取Lp=22m.为了使水流更好地扩散，海漫在平面上采取向两侧逐渐扩散的布海漫还应该是透水的,能够顺利地排出渗水,降低扬压力.海漫表面应该做成粗糙的,以加大与水流的摩擦,有利于消除余能和调整流速分布.海漫一般做成等于或缓于1:10的斜坡,下面设垫层.在水闸运用中，闸门的启闭操作是关键，要求控制过闸流量和时间准确、及时，保证工程和操作人员的安全，防止闸门受漂浮物的冲提升闸门开度不能太大.在此开度下,待下游水位上升到相应水位(即趋于稳定),可继续提升至一定高度.一般规定闸门分二次或三次开启，初始开启度为0.5～1.0m。开启闸门时,应视下游水位上涨情况,分级缓慢地提升到应开高度,保证下游一定水位,避免突然上提,使下游出现水位与开度极不相应的情况.为便于观察下游水位,可在下游100米处,安装水流经过海漫后，仍具有一定的冲刷能力，为防护海漫，在海漫末端挖槽抛石加固，形成一道防冲槽，旨在下游河床冲刷到最大深度冲刷坑深度按以下公式计算：hd=1.1-hm（《水闸设计规范》0]—河床土质的不冲速，查表得0.75m/s本工程取t''=2.4m,底宽b=2t''=4.8m，上游坡率m1=2，下游坡率mm125防冲槽m=1.25防冲槽m=1.上游水流流向闸室段，流速逐渐加大，为保证河床和河岸不受冲刷，在河床设铺盖，一方面为满足防渗要求，另一方面，也为保护河床不受冲刷，上游翼墙设于铺盖段。紧邻铺盖段河床和岸坡用浆砌块防冲槽以上两岸需设置护坡，其结构与海漫一致，在防冲槽下游两岸采用《水闸设计规范》中的勃莱公式：L=C×ΔHΔH——上、下游水位差（m）则L=C×ΔH=(5～7)x2=10～14m水闸防渗布置应根据闸基地质条件和水闸上下游水位差等因素综合分析确定。本工程为中小型水闸，地下轮廓线较为简单，且地基均匀不复杂，故可采用计算简便的直线法计算。初拟地下轮廓线的形状将地下轮廓线按实际尺寸展开,得渗径长度:按改进阻力系数法及直线比例法进行验算，计算得到各角点的渗透压力值，列成表格。并计算底版承受的单宽渗透压力值及总压力值。改进阻力系数法计算根据《水闸设计规范》,土基上水闸的地基有效深度可按公式T=0.5L0L0——地下轮廓的水平投影长度（mTS0=0.5+1.0=1.5m用通过已经简化了的地下轮廓不透水部分各角点和板桩尖端的等势线，将地基分段，一般分为内部水平段、内部垂直段、进口、出口段。各基本分段的阻力系数ζ0按以下公式计算。（1）进口、出口段阻力系数ζ0按以下公式计算（2）内部垂直段的阻力系数ζy的计算公式为（3）水平段的阻力系数ζx的计算公式为 ②③④⑤SS1S2TLξi①———②—7③———④———⑤—⑥———⑦———采用公式：hi=0线连接各水头代表线段的端点，就能绘出渗压分布图或渗流坡降当进出口板桩较短时，进出口处的渗流坡降线将呈急变曲线的形式中：h0—按以上诸式算出的进出口水头损失值m）h0其中：S,—底板（包括齿墙）的埋深与板桩入土深度之和m）T,—板桩另一侧的地基透水层深度m）当计算的β≥1.0时，采用β=1.0。β<1.0时，应修正，修正后其水头损失减小值为Δh=(1-β)h0。ΔH=(1-β)h0=(1-0.554应修正，修正后其水头损失减小值为：ΔH=(1-β)h0=(1-0//出口修正时按原水力坡降线，根据Δh及a值，分别定出N,点及M点，连接MN,，即为修正后的水力坡降线。如下图一一0.581-/NN'修正后水力坡降线①②③④⑤⑥⑦∑hi/0.1720.6980.040.050.680.1040.2562.0020F总=54.88×12=658.56KN0]—出口段容许坡降值，对于中砂，出口段容许坡降值为(0.35～0.40)由于本闸为挡潮闸，其排水设施的任务是：在挡潮时将闸基中的渗水有计划地排到铺盖上游，而排涝时将渗水排到闸底板下游，从而经过以上消能防冲计算，下游段可不设消力池，改为设一长为22m够长，且翼墙、边墩后回填土采用渗透系数较小的粘土，故认为侧向在铺盖与底板连接处将其厚度加厚；将底板前端做成倾斜面，使铺盖一端用螺栓固定在斜面上，另一端埋入铺盖中。此外，为了防止铺盖在施工期间遭受破坏和运行期间被水流冲刷，应在其表面铺设砂层，其次是配合铺盖起防渗作用，因此，其平面布置要与上游进水条件和防渗设施相协调。上游翼墙顺水流向的投影长度应大于或等于铺盖长上下游用斜面与岸边连接。由于闸室顶高程与上游段设计堤防高程不应设置护坡，具体做法如下：在靠近翼墙处G5——检修便桥自重；G6——闸门自重；G7——启闭机自重；G8——工作桥其它结构构件自重（包括墙体、柱子、窗户、屋顶等G9——回填土自重；W1——闸室上游段水自重；W2——闸室下游段水自重；P1——闸室上游段静水压力；P2——闸室下游段静水压力；PF——浮托力；PS——渗流压力；P况√---√√√√√√√√√√√√√√[1.5×8-(6+7)/2×0.5]×12×25(1+2.5)/2×4.6×8×2×25[4×0.5×0.5×(8-3.6)+4×0.5×0.3×7+4×0.5×0.3×2+7×2×0.15]×25(2.4×0.2+0.5×0.30×2)×7×25(2.0×0.15