泄水闸毕业设计.docx
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泄水闸毕业设计
泄水闸毕业设计(总50页)
毕业设计说明书
函江水利枢纽工程毕业设计
(泄水闸设计)
班级:
水利水电建筑工程03课程班
姓名:
XX
指导老师:
XXX
1综合说明………………………………………………………………………………………………..3
工程概况……...…………………………………………………………………………………….3
设计依据……………………………………………………………………………………............4
设计成果............................................................................................................................................4
2水文.........................................................................................................................................................10
流域概况..........................................................................................................................................10
气象..................................................................................................................................................10
洪水..................................................................................................................................................10
3工程地形、地质
闸址地形..........................................................................................................................................12
闸址地址..........................................................................................................................................12
当地建筑材料..................................................................................................................................12
4工程布置及建筑物.................................................................................................................................14
设计依据..........................................................................................................................................14
工程等级及建筑物级别...........................................................................................................14
设计依据...................................................................................................................................14
设计基本资料...........................................................................................................................15
工程总体布置..................................................................................................................................17
船闸的布置...............................................................................................................................17
水电站的布置...........................................................................................................................18
泄水闸的布置...........................................................................................................................18
主要建筑物(泄水闸)..................................................................................................................18
闸孔设计...................................................................................................................................18
消能防冲设计...........................................................................................................................22
防渗排水设计...........................................................................................................................27
闸室的布置...............................................................................................................................31
闸室稳定计算...........................................................................................................................36
闸室底板结构计算...................................................................................................................40
两岸连接建筑物设计...............................................................................................................45
1综合说明
工程概况
函江位于我国华东地区。
流向自东向西北,全长375km,流域面积176万km2,是鄱阳湖水系的重要支流,也是长江水系水路运输网的组成部分。
该流域气候温和,水量充沛,水面平缓,含砂量小,对充分开发这一地区的航运具有天然的优越条件。
流域内有耕地700多万亩,矿藏资源十分丰富,工矿企业较发达,有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内的建材轻工。
原材料及销售地大部分在长江流域各省、市地区,利用水运的条件十分优越。
流域梯级开发后,将建成一条长340km通航千吨级驳船的航道和另一条长50km通航300吨级驳船的航道,并与长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达的上游水路运输网。
同时也为沿江各县市扩大直流灌溉创造有利条件。
对促进沿河地区的工农业发展具有重要的作用,社会和经济效益十分显著。
本工程以航运为主体,兼任泄洪、发电、灌溉、供水和适应战备需要的综合开发工程。
设计依据
1、函江枢纽毕业设计任务书;
2、《水闸设计规范》(SL265─2001);
3、《水力计算手册》(武汉水利电力学院水力学教研室编)
4、《水工设计手册》第6册过坝与泄水建筑物;
5、《水工钢筋混凝土设计手册》1999年;
6、《水利水电钢闸门设计规范》DL/T5039-95;
7、《水利水电工程初步设计报告编制规程》(DL5021-93)
毕业设计成果(泄水闸)
枢纽总体布置
根据《水闸设计规范》SL265-2001第条规定:
水闸枢纽中的船闸、泵站或水电站宜靠岸布置,但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧,船闸、泵站或水电站与水闸的相对位置,应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行的要求。
因此,本设计在枢纽布置时,将泄水闸布置在河床中间,船闸布置在左岸,水电站布置在右岸。
其中:
泄水闸每孔净宽10m,共35孔,高12m,直升式平板钢闸门控制,闭闸时拦截江流,稳定上游水位,开闸时泄水,排沙防淤。
设计流量9540m3/s,校核流量12350m3/s。
船闸1座,闸室有效长度为135m,净宽12m,槛上水深,闸室顶高程,底高程。
闸上公路桥设在上闸首的上游端。
水电站厂房宽15m(顺流向),长。
厂房地面高程,水轮机安装高程。
水电站设计水头,最高水头,最大引用流量225m3/s,总装机3×2200KW。
站上公路桥设在厂房的上游端。
水闸设计
1、水闸水力设计
1)、堰型、堰顶高程
闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰(平底水闸属无坎宽顶堰)。
拟定闸底板顶高程为。
2)、水闸总宽度
闸室总宽度:
10×35+36×=。
2、水闸消能防冲设计
1)、消力池
消力池采用钢筋砼结构,深,消力池长L=,厚度。
2)、海漫
海漫长度L=40m,海漫水平段长15m,采用60cm厚钢筋混凝土浇筑,斜坡段长25m,1:
10放坡,采用60cm厚浆砌块石砌筑。
3)、防冲槽
防冲槽采用梯形断面,槽深,槽底宽10m,上游设C20钢筋砼齿槽,厚50cm,下游坡比为1:
,单宽体积为,冲刷坑采用抛石合金钢网石兜抛石处理。
3、闸室布置
1)、闸室结构
闸室采用开敞式布置,钢筋砼U型结构,闸门选择直升式平板钢闸门,液压启闭,闸上布置净7m交通桥,两侧人行道2×,总宽、宽4m工作桥和启闭房,启闭房宽,底板长度取20m。
底板采用整体式,二孔一分缝,最中间一孔,底板长度为20m,顶高程为,闸底板厚。
闸墩长度采用与底板同长20m,。
检修门槽深25cm,宽30m;工作门槽深40cm,宽60cm。
闸墩上下游端部均采用半圆形墩头。
闸墩顶高程为。
闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为50cm,中墩厚度取,缝墩厚度为2×,边墩厚度为。
公路桥布置在闸门上游侧,公路桥载重按汽-20设计,挂100校核,双车道桥面净宽,两侧人行道1×,总宽。
公路桥采用T型结构,梁底高程为,梁高,梁腹宽,梁翼宽,用5根组梁组成,两侧人行道为悬壁式。
2)、上下游翼墙
上游连接采用扶壁式翼墙,圆弧连接,半径为20m,下游翼墙采用扶壁式八字型翼墙加圆弧型翼墙连接,扩散角为8°,圆弧半径为20m。
上游翼墙顶标高为,下游翼墙顶标高为。
4、闸基防渗排水设计
由于本工程闸址地基主要由砂砾卵石层组成,为强透水土质,故在采用水平防渗措施的同时还必须采取垂直防渗措施。
铺盖采用C25钢筋砼结构,长20m。
铺盖与闸底板之间设水平止水。
在消力池水平段前端与闸底板连接处设置水平止水;消力池末端依次铺设碎石垫层和无纺土工布反滤,排水孔孔径15cm,间距,呈梅花形布置,顺水流方向长度为。
5、闸门及启闭机设计
1)、闸门
根据门顶高程及闸底标高,确定平面钢闸门高为7m,闸门净宽10m,毛宽。
2)、启闭机
启闭机型号:
QPQ2×300
6、闸室稳定计算
1)、闸室整体稳定
水闸整体稳定分别对完建期、正常运用期及非常运用期三种工况进行闸室的偏心距、基底应力、基底应力的不均匀系数及沿闸室底面的抗滑稳定系数计算,均满足规范要求。
2)、闸室沉降计算
经分析,本次不必计算闸室的沉降量。
7、闸底板配筋
经计算,面、底层钢筋均按Φ25@200配置。
8、两岸连接建筑物设计
采用扶壁式挡土墙,上游翼墙顶高程,底高程。
下游翼墙顶高程,底高程~。
上游挡墙高,挡墙壁厚,墙身垂直,墙身高12m,墙底板厚。
下游挡墙高13~,挡墙壁厚,墙身高度12~,底板厚度m。
翼墙两侧设置×腋角,两侧悬挑4m,底板总宽11m。
上游翼墙长30m,下游翼墙长。
翼墙采用C25钢筋砼浇筑。
上游护坡,顶高程为,底高程,采用坡比为1:
3,40cm厚浆砌块石护坡。
下游护坡,顶高程为,底高程,采用坡比为1:
3,40cm厚浆砌块石护坡。
9、水闸特性表
综上所述,水闸特性表如下:
水闸特性表
基础资料
设计依据
工程级别
Ⅲ等工程
建筑物级别
主要建筑物3级
次要建筑物4级
临时建筑物5级
设计洪水
P=2%
校核洪水
P=%
水文条件
正常水位
灌溉水位
设计流量
9540m3/s
设计洪水位
校核流量
12350m3/s
校核水位
主要建筑物
水闸闸室
净宽
10×35m
总宽
闸底板
长20m,厚
闸室底高程
闸室顶高程
闸墩
中墩厚
缝墩厚2×
边墩厚
顶高程为
工作桥
交通桥
7m+1×2m
闸门板
钢,净宽10m,高7m
上下游连接段
上游护底
厚60cm,L=10m
铺盖
厚60cm,L=20m
消力池
d=,L=15m
海漫
厚60cm,L=40m
防冲槽
深,底宽10m
上游翼墙
圆弧连接,顶高
下游翼墙
八字型,顶高
上游护坡
底高,顶高
下游护坡
底高,顶高
2水文
流域概况
函江位于我国华东地区。
流向自东向西北,全长375km,流域面积176万km2,是鄱阳湖水系的重要支流,也是长江水系水路运输网的组成部分。
该流域气候温和,水量充沛,水面平缓,含砂量小。
流域内有耕地700多万亩,矿藏资源十分丰富,工矿企业较发达,有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内的建材轻工。
原材料及销售地大部分在长江流域各省、市地区,利用水运的条件十分优越。
气象
本区位于北纬25°~30°之间,属亚热带季风气候区,温暖湿润,四季分明,雨水充沛。
热量资源丰富,年平均气温介于13℃~20℃之间,1月平均温普遍在0℃以上,7月平均温一般为25℃左右,冬夏风向有明显变化,年降水量一般在1000毫米以上,主要集中在夏季,冬季较少。
洪水期多年平均最大风速为s。
洪水
根据《毕业设计任务书》提供的水文资料,函江50年一遇洪峰流量为9540m3/s,各设计频率洪水流量及相应坝下水位见表2-1。
洪峰流量及相应坝下水位表
表2-1
设计频率(%)
2
20
洪峰流量Q(m3/s)
12350
9540
5730
坝下水位H下(m)
水位流量关系曲线见表2-2。
水位~流量关系
表2-2
水位(m)
流量(m3/s)
水位(m)
流量(m3/s)
14
50
20
3200
15
300
21
4140
16
650
22
5340
17
1200
23
7700
18
1800
24
13800
19
2480
3工程地形、地质
地形地貌
闸址左岸与一座山头相接,山体顺水流方向长700米,垂直水流方向长2000米,山顶主峰标高110米,靠岸边山顶标高65米;山体周围是河漫滩冲击平原,滩面标高~米;沿河两岸筑有防洪大堤,堤顶宽4米,堤顶标高米;闸址处河宽700米,主河槽宽500米,深泓区偏右,河床底标高~米,右岸滩地标高米。
闸址地质
根据《毕业设计任务书》提供的工程地质勘察报告,本工程场区地基以砂砾卵石层为主,表层为中细砂层,层厚2~5米,左厚右薄并逐渐消失;河床中层主要是砂砾卵石层,卵石含量30%~50%,粒径2~13厘米,层厚10~20米,属于强透水层,渗透系数K=×10-1~5×10-2(cm/s),允许坡降J=~;河床底层为基岩,埋深标高从左标高10米向右标高15米以下,其岩性为上古生界二迭长兴阶灰岩及硅质岩。
水闸的防渗处理应重点考虑。
河床土质资料如下:
中砂:
Dr=,E0=310kg/cm2,=20;
砂砾石:
Dr=,E0=360kg/cm2;
当地建筑材料
块石料:
在闸址左岸的山头上有符合质量要求的块石料场,其储量50万立方米,平均运距公里。
砂砾料:
闸址上、下游均有宽阔的冲积台地,有大量的砂、砾料,可满足混凝土的粗、细骨料之用,运距3~5公里,且水运极为便利。
土料:
闸址上游约2公里有刘家、八圩土料场,储量丰富,符合均质土坝质量要求,还有可作为土坝防渗体的粘性土,其质地良好。
地震
根据《中国地震参数区划图》(GB18306-2001),参照工程区地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表,相应本地区的地震基本烈度为6度。
4工程布置及建筑物
设计依据
设计依据的标准、规范
(1)《水利工程初步设计报告编制规程》(DL5021-93);
(2)《防洪标准》(GB50286-94);
(3)《水闸设计规范》(SL265-2001);
(4)《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997);
(5)《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-1997);
(6)《水工钢筋混凝土结构设计规范》(SL/T191-96);
(7)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
(8)《堤防工程设计规范》(GB50286-98);
(9)《城市防洪工程设计规范》(CJJ50-92);
(10)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000);
(14)相关法律、法规及有关规范。
设计依据
函江枢纽的主要建筑物有船闸、泄水闸和水电站三部分组成。
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,水闸的泄洪能力为13000m3/s。
根据《毕业设计任务书》,本工程为三等工程,主要建筑物按3级建筑物设计,次要建筑物按4级建筑物设计。
根据《毕业设计任务书》,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。
设计基本资料
一、水位
正常蓄水位:
灌溉水位:
设计洪水Q2%=9540m3/s,相应闸下水位H下=
校核洪水%=9540m3/s,相应闸下水位H下=
二、计算水位组合
1、闸孔净宽计算水位
设计洪水Q2%=9540m3/s,相应闸下水位H下=;
设计水位差△H=(H上=);
校核洪水%=9540m3/s,相应闸下水位H下=;
计算闸上雍高水位H上(供墩顶高程用);
2、消能计算水位
闸上水位H上=;
闸下水位H下=;
下泄流量:
以闸门开启度e=、e=以及全开时的泄量。
3、闸室稳定计算水位(关门)
闸上设计水位H上=,H下=;
闸上校核水位H上=,H下=;
三、地震设防烈度
本地区地震基本烈度为Ⅵ度,不考虑地震设防。
四、安全系数
1、安全超高
水闸为3级混凝土建筑物,根据《水闸设计规范》(SL265─2001)安全超高下限值:
泄洪时(设计洪水位),(校核洪水位);
关门时(设计洪水位),(校核洪水位)。
2、抗滑稳定安全系数
土基上的3级混凝土建筑物,基本组合(设计)为;特殊组合(核校)为。
五、其它资料
1、单孔净宽:
8~12m;
2、门型结构:
平面钢闸门;
3、闸门类型:
直升门;
4、底板与中砂的摩擦系数f=;
5、闸孔的允许单宽流量q=30m3/s/m;
六、公路桥
公路桥载重按汽-20设计,挂-100校核,双车道桥面净宽,两侧人行道2×,总宽,采用T型结构。
梁高,梁腹宽,梁翼宽,用5根组梁组成,两侧人行道为悬臂式,每米延长重量按8T/m计。
工程总体布置
函江枢纽的主要建筑物有船闸、泄水闸和水电站三部分组成。
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,水闸的泄洪能力为13000m3/s。
根据设计任务书提供的地形地质资料,以及功能要求,枢纽总体布置如下:
船闸的布置
船闸的通航能力,按照五级航道标准进行设计。
船闸布置在函江的左岸,船闸本身由三部分组成:
上游引航道、闸室和下游引航道。
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91m,故上游引航道的长度为455m,设计时取为500m;上游引航道的底宽度为35m,两岸采用浆砌石护坡,边坡采用1:
;上游引航道的底高程为。
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91m,故下游引航道的长度为455m,设计时取为600m;下游引航道的底宽度为35m,两岸采用浆砌石护坡,边坡采用1:
;下游引航道的底高程为。
闸室:
闸室的长度为135m,宽度为;闸室的顶高程为,底高程为。
上下闸首控制船只的进出。
水电站的布置
考虑河床的主槽比较靠近右岸,上下游不容易发生淤积,为最大的可能提高水电站的出力,发挥水电站的效益,将水电站布置在函江的右岸。
水电站的厂房的平面尺寸:
主厂房的长度为米,上下游方向的宽度为米,主厂房总高度为米。
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:
最高水头:
最小水头:
最大引用流量225m3/s。
泄水闸的布置
泄水闸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。
主要建
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