某水闸设计说明书_精品文档Word文件下载.doc
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m
67
.
41
28
1
025
6
=
´
R
n
C
s
m
3
<
.5
16
设
Q
现扩建渠道断面,以加大底宽处理。
见表1-1:
表1-1渠道过水断面计算表
11.0
21.44
16.77
1.28
41.67
13.05
12.0
23.04
17.77
1.30
41.79
14.17
13.0
24.64
18.77
1.31
41.84
15.24
14.0
26.24
19.77
1.33
41.93
16.38
14.15
26.48
19.92
41.94
16.53
14.2
26.56
19.97
41.95
16.59
经试算b=14.2mh=1.6m时Q=16.59>
Q设渠道满足过水要求,即取渠底宽14.2米。
2、初拟闸孔宽度
闸孔形式采用宽顶堰,堰顶与渠底同高。
采用公式
式中:
—闸孔总净宽度;
(m)
—记入行进流速的堰顶水头;
—含侧收缩影响的流量系数,查附表4-1;
—每孔净宽;
—孔数;
—行进流速,按堰前(3~5)处的过水断面计算;
(m/s)
—堰顶上游水深;
—淹没系数,按0
H
h
查附表4-2得到;
—下游水位超过堰顶的高度。
则:
v0=Q/w=16.5/26.56=0.621m/s
查表知
取闸墩厚度为0.5m,八字型翼墙扩散角保持ctgα=3。
可假定过水净宽b=6~7m进行试算。
①假设过水净宽为6.0m,查表知,
②假设过水净宽为6.6m,查表知,
③假设过水净宽为6.3m,查表知,
为便于管理运用,将水闸分三孔,即,则孔径
初拟闸孔宽度2.1m
图1-2八字型翼墙示意图
3、确定闸孔的总宽度(包括中墩在内不包括边墩)
则
第二章消能防冲设计
一、消力池深度、长度的确定
(一)、计算闸门不同开度时的出水量及第一共轭水深及第二共轭水深。
采用公式(当0.65时)
—出流流量(m3/s);
—垂直收缩系数;
—闸门开度(m);
—收缩断面水深(m);
—流量系数,此处选择平板闸门,则
—收缩断面流速;
q—单宽流量()
、—意义同前。
当m时,0.12<
0.65
查表得
则(m/s)
同理可列表如2-1:
表2-1不同开度下的出流量及第一、第二共轭水深、
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.12
0.18
0.24
0.29
0.35
0.41
0.47
0.53
0.578
0.568
0.557
0.548
0.537
0.526
0.515
0.505
(m3/s)
4.23
6.23
8.15
10.02
11.79
13.47
15.07
16.63
q()
0.67
0.99
1.29
1.60
1.87
2.14
2.39
2.64
0.616
0.619
0.622
0.624
0.628
0.632
0.641
0.648
0.123
0.186
0.249
0.312
0.377
0.442
0.513
0.583
0.805
0.947
1.054
1.139
1.201
1.248
1.274
1.297
(二)、计算并绘制水位—流量曲线
计算结果如表2-2
表2-2水位—流量计算表
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
(m2)
5.92
9.06
12.32
15.70
19.2
22.82
30.42
15.64
16.36
17.08
17.81
18.53
19.25
20.69
0.378
0.554
0.721
0.881
1.035
1.184
1.329
1.469
(m1/2/s)
34.01
36.25
37.88
39.16
40.23
41.14
42.65
3.14
5.10
7.40
10.10
13.23
20.31
将表中的及的对应数值绘在图2-1中,得、曲线。
从图中可以看出,在所讨论的流量范围内,有>
情况,下游产生远驱式水跃衔接,差值最大处为最不利情况(表2-1)。
故为使下游产生淹没水跃衔接,需要设计降低护坦高程的消力池。
图2-1、曲线图
(三)计算消力池池深d
可采用公式:
σ—淹没系数,采用σ=1.05~1.10
—消力池出口处的水面落差(m)
φ—流速系数,平底闸孔出流φ=0.95~1.00
—以跃前断面处消力池池底水平面为基准面的水闸上游总水头(m)
q—跃前断面处的单宽流量
—流速系数,一般取0.95
求池深d值时,须用试算法。
初次试算时,可按拟定,其中是未设消力池前的跃后水深。
求得值后,可先算出设池以后的值,然后将他们代入下式,如果能满足该表达式的条件,则池深是合适的。
否则,还应继续进行试算,直到满足时为止。
这一试算很繁琐,可以用=0.80ht=0.73时,参照附表4-3求得消力池水深0.456米<
0.5米,所以按构造要求,消力池水深0.5米.
(四)、消力池长度计算
消力池长由射流水舌长及水跃长两部分组成,自由水跃长度可按下列公式计算:
。
一般消力池的长度按下式估算:
,射流水舌长度=4,消力池总长度。
取消力池总长度为5.5米。
(五)、确定消力池底板厚度
护坦厚度t(m)计算的经验公式如下:
—闸孔处的单宽流量()
—泄水时的上下游水位差(m)
—经验系数,可采用0.175~0.20
—靠近闸室一端的护坦厚度(m)。
则取
则按抗冲要求,非基岩护坦t:
取消力池底版厚度t=0.5m
护坦底板一般采用混凝土或加筋混凝土,小型水闸有的采用浆砌石。
底板上设有排水孔,孔径选20cm,间距2m,呈梅花型排列。
护坦在平行水流方向设沉降缝,缝的位置宜与闸墩对齐。
护坦底部设反滤层。
(碎石20cm中砂10cm细砂10cm)
二、海漫设计
经过护坦段消能的水流仍具有一定的剩余能量,单宽流量偏大,流速分布不均匀,脉动仍较剧烈,为此,护坦后还有设置海漫和防冲槽,以逐步调整流量和流速分布,使之达到接近天然河道的水流状态。
(一)、确定海漫长度
—海漫起端的单宽流量
—泄流时的上下游水位差(m)
—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;
当河床为粉质土时,取10~9;
当河床为坚硬土时,取8~7.本设计中,取,消力池下倾角度取值为,则
取
取取则=16.5/9=1.83
所以
(二)、海漫的布置及构造
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置方式;
在立面上,海漫始端做成水平段,后部接以倾斜段,坡度不应陡于1:
10。
海漫所用的材料,前段约1/4左右海漫长度的范围内,通常采用浆砌石块,余下的后段,常采用干砌石结构。
块石直径大于30㎝,其实厚度为40㎝。
海漫段设计排水孔,下设反滤层。
三、防冲槽设计
采用公式:
—海漫末端的可能冲刷深度(m)
—海漫末端的单宽流量(m3/s-m);
—河床土质的不冲速,查表得0.70m/s[(m/s)]
—海漫末端的水深(m)
则计算如下:
参照已建水闸工程的实践经验,防冲槽大多采用宽浅式,其深度一般取1.5~2.5m,底宽取2~3倍的深度,上游坡率=2~3,下游坡率=1.5~2。
本工程取,底宽,上游坡率=2,下游坡率=1.5。
第三章防渗及闸基渗流验算
一、验算地基轮廓长度
(一)、采用勃莱公式:
其中:
—水闸的防渗长度(m)
—渗径系数,有反滤层砂壤土,C=5~7
—上、下游水位差(m)
计算取,则
(二)、地下轮廓线的布置
1、铺盖长度,其中,是上下游最大水位差。
铺盖厚度0.25~0.5m,采用混凝土结构,取0.4m。
前端设0.5~1.0m深齿墙,取0.8m。
2、闸室底板长度,
厚度0.5~1.0m,采用钢筋混凝土结构,取0.8m。
底板上下游端设齿墙,取0.5m。
如图3-1
图3-1地下轮廓线布置图
(三)、验算实际地下轮廓线长度:
将地下轮廓线按实际尺寸展开,一定要,否则应加大实际地下轮廓线长度。
经验算,,满足要求。
二、渗流验算
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步骤如下:
(一)、确定地基有效深度
当时,
当<
5时,
,—分别为地下轮廓线不透水部分的水平投影长度和垂直投影长度(m)。
值从地下轮廓的最高点铅直向下起算,若不透水层的埋深,则用有效深度Te进行计算;
若,应按实际透水层深度进行计算。
经计算
则
即用有效深度计算。
(二)、地基分段和阻力系数计算
先将实际的地下轮廓进行适当简化,使
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