水闸毕业设计Word格式.docx

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E0=31Mpa

N63.5=20

Dr=0.6

2层砂砾石层

E0=36Mpa

Dr=0.66

四、设计依据

1、工程等别和主要建筑物级别及设计标准

工程等级：

本工程为三等工程，其主要建筑物为3级，泄水闸为该工程的主要建筑物，故也为3级建筑物，次要建筑物为4级。

设计标准：

根据《毕业设计任务书》的要求，泄水闸的设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年一遇，最大通航洪水标准为5年一遇。

抗震等级：

根据《1/4000万中国地震烈度区划图》（1990），本场区最大地震震级为Ⅵ级，不考虑地震设防。

第二章

枢纽总体布置

一、枢纽的建筑物的组成

函江枢纽的主要建筑物有船闸、泄水闸和电站三部分组成。

船闸的通航能力，按照五级航道标准进行设计。

水电站总装机为6600Kw，设计水头为3.5m，水闸的泄洪能力为13000m3/s。

二、船闸的布置

船闸布置在函江的左岸，主要是为了照顾水电站的布置。

船闸本身由三部分组成：

上游引航道、闸室和下游引航道。

其具体尺寸如下：

1、上游引航道：

长度不小于5倍设计船队的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为91米，故上游引航道的长度为455米，设计时取为500米；

上游引航道的底宽度为35米，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用1：

2.5；

上游引航道的底高程为15.0米。

2、下游引航道：

长度不小于5倍设计船队的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为91米，故下游引航道的长度为455米，设计时取为600米；

下游引航道的底宽度为35米，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用1：

下游引航道的底高程为11.0米。

3、闸室：

闸室的长度为135米，宽度为12.0米；

闸室的顶高程为24.0米，底高程为10.50米。

上下闸首控制船只的进出。

三、水电站的布置

船闸布置在函江的右岸，主要是考虑河床的主槽比较靠近右岸，水电站的上下游不容易发生淤积，尽最大的可能提高水电站的出力，发挥水电站的效益。

水电站的厂房的平面尺寸：

主厂房的长度为48.0米，上下游方向的宽度为36.20米，主厂房总高度为32.0米。

水轮机的型号为：

GE（F02）-WP-380

发电机的型号为：

SFG200-70/3960

总装机：

3×

2200KW

设计水头：

3.5米

最高水头：

7.0米

最小水头：

2.0米

最大引用流量225m3/s。

四、泄水闸的布置

泄水闸的布置在水电站和船闸之间。

泄水闸主要有三部分组成：

上游连接段、闸室段和下游连接段。

其具体尺寸由后续的计算确定。

第三章孔口尺寸拟定

一、计算情况的选择

计算情况

上水位

下水位

泄流量

1

23.65

23.40

9540

2

24.17

23.80

12350

二、计算方法及过程

闸底板拟采用平底板，闸室段为堰流。

闸室段按宽顶堰计算：

Q＝σεmB√

H3/2

式中

σ:

根据上下游的堰上水深查得

ε:

侧收缩系数暂取为0.95

m=0.385

B=？

米

H＝上水位-闸底板高程

根据河床状况，水闸底板尽可能的低，考虑河道的冲刷和淤积、考虑通航的要求，下游引航道的底部高程为11.0米，将水闸底板的顶高程略低于河床，即为12.00米。

根据以上公式可以计算出闸孔总净宽（如下表）

闸孔总净宽为360米。

取36孔，单孔净宽为10.0米，相应的单宽流量为：

26.40m3/s.m，能满足要求。

但在校核情况下为34.5m3/s.m，本人认为是满足使用要求的。

三、水闸总宽度

闸墩的厚度根据规范的要求，最小不得小于1.10米，缝墩应大于0.80米，为统一外观，将所有的中墩厚度取为1.60米，缝墩取为0.80米。

因此水闸的总宽度为：

B=360+（36+1）×

1.6-2×

0.8=417.60（m）

四、校核情况的上游水位

根据水闸的堰流公式可以计算出校核情况下的上游水位（如下表）

由上表可见：

校核情况下的上游水位为24.17米，也就是校核水位为24.17米。

第三章水闸的闸室布置

一、上游段

上游段直接与河道连接，采用导墙与电站、上游引航道分隔开。

宽度根据布置要求确定，河道两岸采用钢筋混凝土护坡。

二、水闸的闸基础

考虑闸址处的地质条件为砂砾石，地基承载力较高，故闸基础选用整体式平底板，根据《水闸设计规范》，必须进行分缝，分缝的间距根据规范要求，不宜大于30.0米，故取为二孔一跨，闸底板采用钢筋混凝土平底板，厚度（1/5～1/8的单孔净跨）初步拟定为150CM。

顺水流方向取（1.5～2.0）H，初步拟定为20.0米。

三、闸墩

闸墩采用C20钢筋混凝土，中墩厚度按构造要求拟定为160CM，缝墩厚度按构造要求拟定为80CM，长度与闸底板顺水流方向长度相等为2000CM。

四、闸上交通桥

闸上交通桥采用C30钢筋混凝土，总宽度为900CM，采用T型结构。

闸上交通桥的布置可以有两个布置方案，即布置在上游侧和布置在下游侧，后者交通桥可以免受风浪的影响；

前者在上游侧风浪较大时，风浪对交通桥会产生顶托，从而增加交通桥的造价。

考虑以上几个因素，闸上交通桥布置在上游侧。

闸上交通桥的梁底高程为校核水位+0.50米，即为24.17+0.5=24.67米，故闸上交通桥的梁底高程取为25.00米。

按照以上方法可以推求出公路桥面高程为25+1+0.25=26.25米。

水闸的闸顶高程的确定：

根据资料：

（1）洪水期多年平均风速：

（2）吹程3km

（3）风向：

垂直与水闸轴线

（4）上游水深：

11.40米（12.17米，校核情况）

水闸的闸顶高程为25.65米，桥面高程高于25.65，故交通桥面不会积水，桥梁的高程比较合适。

五、闸门

闸门采用平面钢闸门，平面钢闸门的顶高程应该高于灌溉水位，我们取为20.0米，因此平面钢闸门的尺寸为10.0×

8.0米（宽×

高），闸门上设侧止水和底止水。

工作闸门采用卷扬式启闭机启闭，启闭力后续计算。

检修闸门设二道，位置分设工作闸门的上、下右侧，检修闸门采用钢闸门，用手拉葫芦启闭。

检修闸门高度拟定为4.0米，有上下两块迭合而成，平时安放在启闭机室内。

五、启闭机房

由于景观的要求，启闭机房的高度应尽可能的低，通过建筑立面多种方案的比较确定。

六、下游段

下游段采用下降式消力池，消力池底板采用C20钢筋混凝土结构，其厚度应进行计算确定；

消力池后接C20钢筋混凝土海漫，海漫后采用抛石防冲。

第四章消能防冲设计

一、设计任务

1、消能防冲设备形式的选择

2、消力池深度和消力池长度的确定

3、海漫长度的计算

4、防冲槽的设计

5、上下游两岸护坡的设计

6、消能防冲设备的构造

二、消能防冲设备形式的选择

1、消能形式采用下降式消力池。

2、消力池后布置一定长度的海漫，海漫末端设置柔性防冲槽。

三、消能防冲设计条件的选择

（一）消能设计条件的选择

1、设计情况

排涝时上游设计情况，下游为多年平均水位，闸门考虑全开。

2、校核情况

排涝时上游设计情况，下游为多年平均水位，闸门考虑0.5米、1米开度两种情况。

设计条件如下表所列

下泄流量计算表（自由出流）

下泄流量计算表（孔口出流）

表中下泄流量

当为自由出流时

Q＝1.62σBH3/2（M3/s）

当为孔口出流时

Q＝eB（2gH）1/2（M3/s）

=0.6-0.18（e/H）

四、下游排水渠水深计算

下泄流量所对应的水深计算表

五、消力池深度的计算

假定消力池为矩形断面，二维水流，消力池进口宽度为417.6米，出口宽度为417.6米，计算时均假定消力池进口、出口宽度为417.6米；

则计算过程见下表：

的水跃计算表（开度0.50米）

的水跃计算表（开度1.00米）

=0.95

E0=上游水位-2.0+消力池深度+（q/h）2/（2g）

Z=q2/19.6{1/（0.95ht）2-1/（1.05hc”）2}

d=1.05hc”-（ht+Z）

通过以上计算可以得出消力池深度需要0米，为安全计设计时取消力池深度为500毫米。

六、消力池长度的计算

消力池长度取为20.00米。

七、海漫设计

1、海漫长度的计算

海漫长度计算按《水闸设计规范》P44公式进行计算

海漫长度取为40米。

2、海漫结构设计

海漫前15米采用500毫米厚钢筋混凝土结构，后25米采用浆砌块石。

海漫内均应设排水孔，垫层采用400g土工布一层，上铺200毫米厚碎石层。

八、防冲槽设计

1、冲刷坑深度的计算

冲刷坑低于海漫末端4.50-1.26=3.24（M）

2、冲刷坑的防冲措施

冲刷坑的防冲措施采用板桩加抛石来处理，每米断面抛石10立方米。

九、下游护坡

下游护坡同上游护坡。

第五章闸室稳定计算

闸室稳定计算的内容主要有以下四方面：

1、渗透稳定

2、水平抗滑稳定

3、地基的稳定

4、抗倾稳定和抗浮稳定

一、渗透稳定计算

1、渗透稳定验算

渗透计算采用直线比例法。

地下轮廓线从钢筋混凝土铺盖至消力池前端，水平长度有85米。

设计情况取为如下两种：

根据以上数据可得，最大的水位差为校核时的情况，具体数字为5.5米。

据此可的平均渗透坡降J＝5.5/85=0.0.065，参照《水闸设计规范（SD133-84）C值取为3～4，则临界地下轮廓线的长度为L=C*H=（3～4）×

5.5=（16.5～22）米<

85米，防渗长临界地下轮廓线的长度基本满足所布置的地下轮廓线的长度。

在出口处（海漫段）加设反虑层，则渗透稳定应不成问题。

2、底板下渗透压力分布计算

底板下渗透压力分布计算方法采用直线比例法，计算时忽略垂直防渗的作用，计算过程如下图

二、水平抗滑稳定计算

（一）、荷载计算

1、自重计算（见表2）

表2、自重计算表

表3、基底压力计算表

表4、基底压力分布图

2、设计工况的水压力计算

水压力包括水重、上游水平水压力、下游水平水压力、下游风浪压力、扬压力和侧向水压力。

计算按下式进行

上游水压力＝10H2B/2

下游水压力＝10H22B/2

水平止水以下水平水压力＝（X3-X4）×

1×

12.8=12.8（X3-X4）

上游水重＝10×

7.8×

H×

7.75

下游水重＝10×

H2×

4.75

扬压力1＝X4×

12.5×

12.8=160X4（矩形部分）

扬压力2＝0.5×

（X3-X4）×

12.8=80（X3-X4）（三角形部分）

水压力计算表

浪压力的计算

按SD133-84公式计算

H=4.98m

hl=1.72m

hz=0.37m

Pls=25.8Kpa

Pl=207.5KN/m

稳定分析表

水平抗滑稳定计算表

基底压力分布图

3、校核工况的水压力计算

可见水平抗滑稳定满足要求。

根据N63.5=20,可以查规范推知[R]=300Kpa,基底压力满足要求。

第五章闸室底板结构计算

一、不平衡剪力的计算

以闸门为界，将水闸闸室分为上下游两段计算不平衡剪力，在分析时分三种计算工况进行。

1、竣工期的不平衡剪力计算

2、竣工期的闸墩集中荷载计算

3、竣工期的闸底板均不荷载计算

二、

按照弹性地基梁进行水闸底板结构计算

采用郭氏查表进行计算，具体的计算表格见后叶。

柔度系数

柔度系数计算表

均布荷载计算表

集中荷载1计算表

集中荷载2计算表

边荷载计算表

所有荷载叠加计算表

左半跨弯距图

右半跨弯距图

三、水闸底板配筋计算

M最大值为3201（KN-M）。

混凝土为C20，钢筋保护层为70毫米。

每米钢筋用量计算表如下：

5f25（2级钢筋）（As=2454），分布钢筋为5f20（2级钢筋）