水利水电江苏水闸设计说明书

水利水电江苏水闸设计说明书江苏省某地区地势低洼，排水通道不畅，常常小雨小Abstractdraintime,isdrainingcourseofriverbitterendandbuildingandliningupfloodgate,improvewaterconservancyenvironmentintheregion.Don'testablishtheadoptionbottomofriverGaoChengofGaoChengofthescaleboardoftheopeningofchestwallChangtypefloodadoptionaccordingtotheactualgeographycircumstance,theZhaboreestablishesfivebores.Theupperstreamwiwingwalladoptedagravitytypetoblockasoilwallwhileinseofshorebody;Thedownstreamwingwalladoptionleadkeepsofthehoroscopeformwingwall,againadoptionhanganarmtypetoblockasoilwaTheupperstreamestablishesthebeddingwith20ms,thedownstreamestablishestheeliminatingoftogrowaftereliminatingdintpondofdefendingandhurtlingslot.Keywords:Zhaborecalculation;defendtooozecatchmendefendblunt;foundationloadingdint;Zharoom 新中国成立以来,我国的用水状况发生了很大的改变。随第一章基本资料短排水时间，因此决定在排水河道末端兴建本水闸持力层为中粗砂含少量砾石局部并夹有粘壤土质淤聚力c=0，摩擦角φ=20。，取综合摩擦系数f=0.45，标准地基承载力110kPa。表1-1土的物理性质指标湿重度饱和重度浮重度细砂颗粒重度细砂干重度18kN/m320kN/m310kN/m327kN/m315kNm3表1-2土的力学性质内摩擦角土基允许承载力摩擦系数不均匀系数渗透系数回填土为粉砂土时，其内摩擦角φ=260混凝土、砌石与土基的摩擦系数，当土基为黏壤土层时为f=0.45黏土砂土中细砂层以下土层2、多年平均年最大风速：v=20m/s。2.5m2.4m460m3/s3.0m2.4m670m3/s-97）确定。地震动水压力yQ=1.05、地震惯性力分项系数yz：yz=1.0⑥结构系数yd：yd=1.2第二章闸孔设计设计时上游过水面积×5=390m2校核时上游过水面积×5.5=434.5表2-1上游水头计算流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水深H过水断面积（m2）行近流速v0（m2/s）v02/2g上游水头H0设计流量4604.953900.075.07校核流量6704.95.5434.55.62闸门全开泄洪时为平板宽顶堰堰流，根据公式hs>0.8H0判别是否为淹没出流，其判表2-2淹没出流判别计算计算情况下游水深hs(m)上游水头H0（m）hs>0.8H0流态设计水位4.95.074.9>4.06淹没出流校核水位4.95.624.9>4.5淹没出流（2-1）表2-3闸门总净宽计算流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水头H0hs/H0淹没系数σ0BO(m)设计流量4604.95.070.970.5545校核流量6704.95.620.870.88535根据《水闸设计规范》SL265-2001[1]中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b=7m,同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态,选用5孔。由于闸基为软基河床，1.07.01.57.02.07.02.07.01.57.0图2.1闸孔尺寸（单位：m）根据孔口闸墩尺寸可计算侧收缩系数，查《水闸设计规范》SL265-2001[1]A.0.1，计=1-0.171（2-2）εdz——闸墩厚度（mεb——边孔侧收缩系数；=0.824得εz1=0.971=0.778得εz2=0.964=0.347得εb3=0.9142=0.824得εz1=0.971=0.778得εz2=0.964对于边孔：=0.314得εb3=0.9122所以与假定的接近，根据选得的孔口尺寸与上下游Q=mσε-H03/2B0(2-5)其中є为堰流侧收缩系数已算出，m为堰流流量系数，为0.385。σ为淹没系数，由Q-Q Q-QQ-Q Q-Q表2-4过流能力校核计算计算情况（m3/s）堰上水头H0σsε校核过流能力H0设计流量4605.070.970.550.9635223.4%校核流量6905.620.870.8850.966623.42%第三章消能设计3、5孔对称开启，分别对不同开启孔数和开启度进行组合计算，找出消力池池深和池长AR=x式中A——过流断面的面积，m2；x——过水断面的湿周；i——渠道底坡，1/5000。表3-1下游水深~~流量Q关系曲线糙率n底坡i边坡m底宽b水深h湿周x断面面积A水力半径R谢材系流量Q2222222222图3.1下游水深h~流量Q的关系曲线Q=B0σ'μheJ2gH0(σ'=1(3-4)2(3-5)T0=H0，(3-6)2Fr2=(3-8)η1=h''c/hc(3-9)表3-2消力池池深、池长估算开启孔数n开启高度e(m)收缩系数'ε泄流量Qm3s)单宽流量q(m3/s收缩水深(m)跃后水深(m)下游水深(m)流态判别消力池尺寸备注池深d池长Lsi水跃长Lj10.82,00.6180.6200.6220.6250.63032404758754.575.716.718.290.490.620.750.942.692.953.163.403.690.780.280.550.480.050.0730.81.01.21.52.00.6180.6200.6220.6250.630962234.575.716.718.2910.70.490.620.750.941.262.692.953.163.403.69淹没池池深为0.6m，消力池如果淤积势必会影响消能效果，因此，为了节省工程造价，防止挖池后收缩水深-T0h(3-10)式中φ——流速系数，取0.9～1.0;T消力池长度：Lsj=Ls+βLj水跃长度：Lj=6.9(hc''-hc式中Lsj——消力池长度，m；Lj——水跃长度，m。460m3/s-3.1消力池底斜坡段水平投影长度Ls（m）收缩水深hc（m）水跃长度校正系数β水跃长度Lj（m）消力池长度Lsj（m）采用挖深式消力池，底流式消力池设施有三种形式：挖深式、消力槛式和综合式。于施工，消力池底板做成等厚，为了降低底板下部的渗透压力，在水平底板的后半部设根据抗冲要求，按式t=k1计算消力池底板的厚度，其中k1为消力池底板计 v2.6 //.-2.5.1 35.-2.5.1 35碎石20cm中砂10cm细砂10cm图3.2消力池构造尺寸（单位：m)Lp=ks(3-15)式中Lp——海漫长度，m；qs——消力池末端单宽流量，m3/(s.m)；ΔH'——泄水时的上、下游水位差，m。表3-4ks值河床土质粉砂、细砂中砂、粗砂中砂、粗砂、粉质壤土坚硬粘土ks8~7表3-5海漫长度计算表流量Q上游水深H下游水深hs'qs'ΔHLP（m3/s）(m)(m)52.033.185.532.640.242.617.44253.720.60354.220.83504.820.55604.870.23因为对海漫要求有一定的粗糙度，以便进一步消除余能，有一定的透水性和柔性，块沿斜坡陆续滚下，铺在冲坑的上游斜坡上，防止冲刷坑向上'海漫末端河床冲刷坑深度按式t''=1.1其中河床土质的不冲流速可按式00R14~15按不同情况计算如表3-5所示。q'——海漫末端的单宽流量，m3/(s.m)；0]——床土质的不冲流速，m/s；R——水力半径，v0——查《水力学》[12]可知此处取表3-6海漫冲刷坑深度计算计算情况'qm3相应过水水面积A湿周R15海漫末端河床水深t设计情况6.76634.29102.087.62-1.165校核情况9.85744.01106.958.710.503 88图3.3海漫、防冲槽（单位：cm）2～3倍的水头，下游自防冲槽向下延伸4~6倍的水头。图3.4护岸尺寸构造图（单位：mm）第四章防渗排水设计L≥CH(4-1)底板上、下游侧设置齿墙，为了避免破坏天然的黏土[1]根据式：L底=AH(4-2)图4.1闸底板（单位：cm）是由2～3层不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次各层的颗粒不得发生移动。相邻两层间，较小一层的颗粒图4.2反滤层（单位：cm）3）侧向排水设计。侧向防渗排水布置（包括刺墙、板桩、在消力池两岸翼墙设2~3层排水孔，呈梅花形布置，孔后设反滤层，排水墙后的侧钢筋木盖板40沥青填料两层沥青麻袋黏土40沥青填料图4.3止水（单位：cm）计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在初步拟定的地下根据《水闸设计规范》SL265-2000当L0T1231/6576548图4.4渗流区域分段（单位：cm）19（1）进、出口段：ξ0=1.5+0.441ξ0——进、出口段的阻力系数。（2）内部垂直段lncot(4-6)式中：ξy——内部垂直段的阻力系数。式中：ξx水平段的阻力系数；=ξi(4-8)表4-1各段渗透压力水头损失分段编号分段名称SS1S2TLξihi123456789合计进口水平垂直水平垂直水平垂直水平出口0.62.5000005.04.44.42.53.53.53.52.54.0200.504.483.090.402.953.032.950.400.790.1371.2090.8480.1100.8090.8310.8090.1100.2170.1371.252O.8480.1100.8090.8130.8090.1280.215h0'=β'h0(4-9)T'——板桩另一侧地基透水层深度，m。修正后进、出口段水头损失将减小Δh=进口处T/=4.4m,T=5m,S'=0.6m,将数据带入上述公式计算得，Δh＝(1-β1)h0=(1-0.715)×0.137=0.039(m)出口处T/=2.5m，T=4m，S'=2.5m，将数据带入上述公式计算得，Δh＝(1-β1)h0=(1-0.99)×0.217=0.00217(m)表4-2进出口段的阻力系数修正表段别S'T'β'hx'进口段0.64.40.7150.1370.039出口段2.52.50.990.2170.002170.128各段渗压水头=上一段渗压水头-此段的水头损失值表4-3闸基各角点渗透压力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H104.9833.7322.8842.7740.3430.2150J=h0'[J]=0.50~0.60（查表得满足要求，不会发生渗透变形。闸底板的渗透压力分布如图00.2150.3430.215———2.774———2.774图4.5闸底板渗透压力分布（单位：m）第五章闸室布置采用以下三种方法计算，取较大值。根据计算墩高最大值为6.0m，令根据水闸设计规范中规定，有防洪任务的排水闸闸墩高程不要低于两岸堤顶高程，两岸堤顶高程为图5.1缝墩单位cm）凝土闸门和钢丝网水泥闸门；按结构可分为平卷扬式启闭机启闭能力较大，操作灵便，启闭速度快，但造价高。螺杆式启闭机简便、中，一般启闭机迅速可靠，能够多孔同步开启，这里采用卷扬（1）根据《水工设计手册》[11]，平面直升钢闸门结构活动部分重量公式如下，经式中P——平面闸门的总压力，kN，77图5.2工作桥（单位：cm）交通桥，其宽度不小于3m；行驶汽车等的计，一般公路单车道净宽为4.5m，双车道为7～9m。本次设计采用双车道8m宽，检修桥的作用为放置检修闸门，观测上游水流情况，设置在闸墩的上游端。采用预图5.4检修桥（单位：cm）第六章闸室稳定计算表6-1荷载组合荷载组合计算情况荷载静水压力扬压力泥沙压力地震力浪压力基本组合完建无水期√ ————正常挡水期√√√——√量，如栏杆、屋顶等。力矩为对闸底板上游端点所取。钢筋混凝土重度采用25kN/m3；混凝土重度采用23kNm3；水重度采用10kN/m3；砖石重度采用19kN/m3。完建无水期图6.1完建无水期荷载分布表6-2完建无水期荷载计算荷载力臂（m）-↘闸底板15900.0007.0 7875.0007.055125—缝墩12422.2007.086955.4—工作桥1001.9656111.9865—交通桥1827.84518478.45—检修桥508.5351576.4585 启闭机235.4401436.184—启闭机房1209.6007378.56—排架1011.0006167.1—431.6402633.004—合计42443.225—297162.143—式中:Pmax——完建无水期基地压力的最大值和最小值，kPa；minΣG——作用在闸室上的全部竖向荷载，kN；ΣM——作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板上游角点处的力矩和，逆时针为正，顺时针为负，kN.m；A——闸室基础底面的面积，m2；W——闸室基础对于底面垂直水流方向的形心轴的截面矩，m3。G工G交G交G桥G排G门G墩\G板浮托力渗透力图6.2正常挡水期荷载分布表6-3正常挡水期荷载计算表荷载名称垂直力(kN)水平力(kN)力臂(m)力矩(kN●荷载名称↓↑→←—↘↙+闸室自重42443.225————297162.143—上游水压力——3446.325—5858.753—下游水压力———298.1250.5—149.063浮托力—4107.5——7—28731.5渗透力—6678——4—26712水重10476.42———2.526191.05—合计52919.64510785.5———303020.89655592.56342134.1453148.2—-273619.383地基承载力：7kPa底板与地基的接触面滑动，采用公式（1）计算；如果是深齿墙，滑动，采用公式（2）计算。根据计算结果，判式中：f——闸室与地基的摩擦系数；ΣP——作用在闸室上的全部水平荷载，kN；A——闸室基础底面与土质地基之间的接触面积，m2；c0——闸室基础底面与土质地基之间的黏结力，kPa。动面沿闸底板与地基的接触面，采用公式（1）进行计算，其中的闸擦系数，根据已知资料可知摩擦系数f=0.45，允许的抗滑稳定安全系数根据本工程主要表6-4土基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值荷载组合水闸级别1234基本组合特殊组合Ⅰ特殊组合Ⅱ第七章两岸连接建筑物设计下游翼墙的平均扩散角每侧宜采用70~120，其顺水流方向的投影长度应大于或等于消力翼墙平面布置通常有几种形式：反翼