水闸课程设计

目录第一章总论------------------------------错误!未定义书签。一、工程概述--------------------------错误!未定义书签。二、基本资料--------------------------错误!未定义书签。三、工程综合说明书--------------------错误!未定义书签。第二章水力计算--------------------------错误!未定义书签。一、闸室的结构形式及孔口寸确定--------错误!未定义书签。二、消能防冲设计----------------------错误!未定义书签。第三章水闸防渗及排水设计----------------错误!未定义书签。一、闸底轮廓布置----------------------错误!未定义书签。二、防渗和排水设计及渗透压力计算------错误!未定义书签。三、防渗排水设施和细部构造------------错误!未定义书签。第四章闸室的布置和构造----------------错误!未定义书签。一、闸底板、闸墩----------------------错误!未定义书签。二、工作桥、公路桥、检修便桥----------错误!未定义书签。三、闸门和启闭机----------------------错误!未定义书签。四、闸室的分缝和止水设备--------------错误!未定义书签。第五章闸室的稳定计算--------------------错误!未定义书签。一、荷载及其组合----------------------错误!未定义书签。二、地基应力验算----------------------错误!未定义书签。第六章上下游建筑物----------------------错误!未定义书签。一、连接建筑物的作用------------------错误!未定义书签。二、两岸建筑物的选用------------------------------------错误!未定义书签。第一章总论一、工程概述本枢纽位于某河下游，主要任务是壅高水位，以满足河流两岸引水灌溉要求，并适当照顾到工业给水、陆路交通等。枢纽由泄洪闸、灌区进水闸等组成。枢纽建成后可灌溉农田5.5万亩。要求闸顶公路净宽4.5m（如图1）图一枢纽平面布置图1-泄洪闸2-进水闸3-闸上公路二、基本资料1、上下游河道底宽20米，边坡5.1:1。泄洪闸设计过闸流量sm/1003,相应上游水位为10.6▽米，下游水位0.6▽米。校核流量为sm/1703,相应上游水位为50.6▽米。此水闸（泄洪闸）为Ⅲ等3级建筑物。2、河道上游正常蓄水位为5.0▽米，最高蓄水位为6.0▽米，下游水位2.5▽米。泄洪闸下游河道水位流量关系如表1：表1水位（米）3.203.704.104.454.805.105.355.60流量)/(3sm1020304050607080水位（米）5.806.006.106.206.256.306.336.40流量)/(3sm901001101201301401501703、泄洪闸上下游底高程1.0▽米，闸底板高程与河底齐平。4、闸址处地形平缓，堤顶高程在7.5m左右。5、闸址持力层为中细砂夹粉土，地基承载力为380KN/m6、闸址附近多年平均最大风速为12m/s，沿水面从水闸上游面到对岸的最大垂直距离为2km。7、回填土料闸底板下砂垫层0C,30，3/15mKN干。两岸翼墙后回填土料0C,30，3/15mKN干，3/15mKN湿，3/19mKN饱。8、闸顶公路桥汽车荷载为汽车—10级，行车路面净宽4.5m，两侧各加0.75m宽的人行道。9、工作闸门可用钢或钢筋混凝土平面闸门，检修闸门可选用叠梁门。启闭机用螺杆式或卷扬式固定启闭机。三、工程综合说明书1、闸室的结构型式及孔口尺寸确定2、消能防冲设计3、防渗和排水设计及渗透压力计算4、防渗排水设施和细部构造5、闸底板、闸墩6、工作桥、公路桥、检修便桥7、闸门和启闭机8、闸室的分缝和止水设备9、荷载及其组合10、地基应力计算11、闸室稳定验算12、上游连接建筑物13、下游连接建筑物第二章水力计算第一节闸室的结构形式及孔口寸确定1)由于已知上下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表表2.1.1上游水头计算表计算情况流量Q下游水深hs上游水深H过水断面面积行近流速2gv20上游水头H0设计水位1005.05.1140.020.7140.0265.13校核水位1705.45.5155.381.0940.0615.562)闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，判别是否为淹没出流。表2.1.2淹没出流判别表计算情况下游水深hs上游水头H00.8H0hs0.8H0流态设计水位5.05.134.154.1淹没出流校核水位5.45.564.455.44.45淹没出流3)按照闸孔净宽计算公式，根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算，m为堰流流量系数，取0.385.表2.1.3闸孔总净宽计算表计算情况流量Q下游水深hs上游水头H00shH淹没系数σ侧收缩系数εB0设计水位1005.05.130.9750.5460.90910.17校核水位1705.45.560.9710.5490.90915.22根据《水利水电工程闸门规范》中闸孔尺寸和水头系数标准，选定单孔净宽b0=5m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用3孔，由于闸基为软基河床，选用整体式底板，中墩、边墩均为1m。171253d1-nnb0）（L4)校核泄洪能力。根据孔口与闸墩的尺寸计算侧收缩系数，查《水闸设计规范》，结果如下：953.021912.0993.02nnnn0.9120.3190.510.15552dbbb0.9730.833155dbb2121zb0z0边中边中，得对于边墩孔，得对于中墩孔根据选定的孔口尺寸（3孔，每孔5米）与上下游水位，进一步计算流量如表：表2.1.4过流能力校核计算表计算情况流量Q堰上水头H0mσεQ校核过流能力设计流量1005.130.3850.5460.9551555.5%校核流量1705.560.3850.5490.9551752.9%设计情况超过规定5%的要求，说明孔口尺寸有些偏大，但根据校核情况满足要求，所以不再进行孔口尺寸的调整闸孔尺寸布置如图第二节消能防冲设计由于本闸位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。设计水位或校核水位时，闸门全开泄洪水，为淹没出流，无须消能。闸前为正常高水位6m，部分闸门局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位不高，闸下射流速度较大，才会出现严重的冲刷河床现象，需设置相应的消能设施，为了保证无论何种高度的情况下均能发生淹没式水跃消能，所以采用闸前水深H=5.0m，闸门局部开启情况，作为消能防冲设计的控制情况。按消力池计算公式计算，结果列如下表：开启孔开启高过闸流hs(σ单宽流hc(hc”(∆Z(m)流态池深LjLk表2.2.1消力池计算表①消力池的深度与长度由计算表可知水流流态皆为淹没出流，所以消力池池深为0.5m，尺长由表可得为13.5m，②消力池的构造采用下挖式消力池，为了方便施工，消力池的底板采用做成等厚，为了降低底板下的渗透压力，在水平底板的后半部分设置排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔直径10cm，间距为2m，成梅花形布置，消力池底板0.653.35-58.120.2t，故取0.7m。其构造尺寸见下图。数度量m)量m)m)10.514.42.421.052.880.3082.2-0.01淹没出流128.03.021.055.590.622.90.000.0215.7312.581.540.63.451.058.120.9383.350.010.0516.6413.3130.543.23.561.052.880.3082.2-0.051.093.94.681.055.590.622.9-0.111.5121.85.21.058.120.9383.35-0.16海漫长度：海漫的长度可按下列经验公式计算：取11sK，则mqKLSS35.51.6521.811H△海漫纵断面示意图如下：由于水流速度沿海漫全长逐渐减小，故将海漫分成两段。紧接消力池的一段呈水平状，后面呈斜坡状，坡度1:10。海漫所用的材料，水平段采用浆砌石材料，余下的采用干砌石结构。块石直径大于30cm，厚度为60cm。海漫段设计排水孔，下设反滤层。H△SSqKL第三章水闸防渗及排水设计第一节闸底轮廓布置1、防渗设计的目的防止闸基渗透变形;减小闸基渗透压力;减少水量损失;合理选用地下轮廓尺寸。2、布置原则防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力;在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。3、地下轮廓布置对于粘性土地基，通常不采用垂直板桩防渗。故地下轮廓主要包括底板和防渗铺盖。第二节防渗和排水设计及渗透压力计算闸底板地下轮廓线（单位；mm）地基有效深度的计算。为，地基有效深度eTSL56.95.22400)(12245.05.00mLTe渗流区域分段图（单位；mm）进口段和出口段441.05.1230TS内部垂直段TSy14cotln2内部水平段TSSLx217.0分段编号分段名称S(m)S1(m)S2(m)T(m)L(m)阻力系数ξihi(m)hi'(m)①进口0.5——12—0.4540.140.06②水平—0211.5120.9220.280.36③垂直2——11.5—2.850.880.88④水平—009.510.10.030.03⑤垂1——10.—2.790.0.各段渗透压力水头损失段别S'T'β'h0'△hhx'进口段0.511.50.4470.060.080.36出口段2.59.50.8170.130.030.06进出口段的阻力系数修正表计算各角点的渗透压力值。各段后角点渗压水头=该段前角点渗压水头-此段的水头损失值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H103.53.443.082.22.171.311.060.190.130闸基各角点渗透压力值验算渗流溢出坡降。出口段的溢出坡降为；087.05.113.0''9ShJ，小于中砂出口段允许渗流坡直58686⑥水平—1110.5100.820.250.25⑦垂直1——10.5—2.790.860.86⑧水平—009.510.10.030.06⑨出口1.5——11—0.5170.160.13合计11.3433.53.5降值40.0~35.0J，满足要求，不会发生渗透变形。闸底板下渗透压力分布图第三节防渗排水设施和细部构造1、铺盖铺盖主要用来延长渗径，应具有相对的不透水性；为适应地基变形，也要有一定的柔性。这里采用混凝土结构，其长度一般为3~5倍上、下游水位差，拟取10m。铺盖厚为0.5m。铺盖上、下游端设0.5m深的小齿墙，其头部不再设防冲槽。铺盖上游设块石护底，厚0.3m，其下设0.2m厚的砂石垫层。2、齿墙闸底板的上、下游端一般都设有齿墙，它有利于抗滑稳定，并可延长渗径。去齿墙深度为1.5m。3、侧向防渗侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩。上游翼墙为反翼墙，收缩角取为15°，延伸至铺盖头部以半径为6.6m圆弧插入岸坡。4、排水设施为了减少作用于闸底板上的渗透压力，在整个消力池底板下布设砂砾石排水，其首部紧抵闸底板下游齿墙。闸底板与铺盖、铺盖与上游翼墙、上游翼墙与边墙之间的永久性分缝，虽然没有防渗的要求，但为了防止闸基土与墙后填土被水流带出，缝中铺贴沥青油毛毡。为防止渗透变形，在排水与地基接触处做好反滤层。第四章闸室的布置和构造4.1闸底板的设计4.1.1作用闸底板是闸室的