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《水工建筑物》课程设计报告书

前进闸设计计算说明书

学号:

1100301041

专业:

水利水电工程

姓名:

黄文浩

指导教师:

起来

2014年12月15日

第一章设计资料和枢纽设计······························4

1.设计资料·············································4

2.枢纽设计·············································5

第二章闸孔设计·········································6

1.确定闸室结构型式······································6

2.选择堰型··············································6

3.确定堰顶高程及孔口尺寸·································6

第三章消能防冲设计······································10

1.消力池设计············································10

2.海漫的设计············································12

3.防冲槽的设计··········································13

第四章地下轮廓设计······································13

1.地下轮廓布置形式······································13

2.闸底板设计············································14

3.铺盖设计··············································14

4.侧向防渗··············································15

5.排水、止水设计········································15

第五章渗流计算··········································16

1.闸底板渗透压力计算····································17

2.闸基渗透变形验算······································21

第六章闸室结构布置····································21

1.闸室的底板···········································21

2.闸墩的尺寸···········································21

3.胸墙结构布置·········································21

4.闸门和闸墩的布置·····································22

5.工作桥和交通桥及检修便桥·····························22

6.闸室分缝布置·········································23

第七章闸室稳定计算····································24

1.闸室抗滑稳定计算·····································24

2.闸基应力计算·········································27

参考文献··············································28

第一章设计资料和枢纽设计

1、设计资料

1.1工程概况

前进闸建在前进镇以北的团结渠上，是一个节制闸。

本工程等别为Ⅲ等，水闸按3级建筑物设计。

该闸有如下的作用：

（1）防洪。

当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵团结渠下游两岸的底田，保护下游的农田和村镇。

（2）灌溉。

灌溉期引胜利河水北调，以灌溉团结渠两岸的农田。

（3）引水冲淤。

在枯水季节，引水北上至下游红星港，以冲淤保港。

1.2规划数据

（1）团结渠为人工渠，其断面尺寸如图1所示。

渠底高程为2194.5m，底宽50m，两岸边坡均为1：

2。

（比例1：

100）

图1团结渠横断面图（单位：

m）

（2）灌溉期前进闸自流引胜利河水灌溉，引水流量为300

。

此时相应水位为：

闸上游水位2201.83m，闸下游水位2201.78m；冬春枯水季节，由前进闸自流引水至下游红星港，引水流量为100

，此时相应水位为：

闸上游水位2201.44m，闸下游水位2201.38m。

（3）闸室稳定计算水位组合：

设计情况，上游水位2204.3m，下游水位2201.0m；校核情况，上游水位2204.7m,下游水位2201.0m。

消能防冲不利情况是：

上游水位2204.7m,下游水位2201.78m，引水流量是300

。

（4）下游水位流量关系：

流量

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

水位H（m）

2201.00

2201.20

2201.38

2201.54

2201.66

2201.74

2201.78

（5）地质资料：

①根据地质钻探报告，闸基土质分布情况见下表：

层序

高程（m）

土质概况

标准贯入击数（击）

Ⅰ

2205.75-219604

重粉质壤土

9-13

Ⅱ

2196.4-2194.7

松散粉质壤土

8

Ⅲ

2194.7-2178.7

坚硬粉质粘土（局部含铁锰结核）

15-21

②根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质粘土的各项参数指标为：

凝聚力C=60.0Kpa；摩擦角

°；天然孔隙比e=0.69；天然容重

建闸所用回填土为砂壤土，其摩擦角

，凝聚力

，天然容重

。

（6）本工程等别为III等，水闸按3级建筑物设计。

（7）闸上有交通要求，闸上交通桥为单车道公路桥，桥面净宽4.5m,总宽5.5m，采用板梁结构。

每米桥长约重80KN。

（8）该地区“三材”供应充足。

闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由工厂加工。

本地区地震烈度在6度，不考虑风浪的作用，胜利河为少泥沙河道（含少量推移质泥沙）。

2.枢纽设计

2.1进水口防沙设施设计

胜利河为少泥沙河流，防沙要求不高，为防止泥沙进入引水渠，防沙设施设拦沙坎即可，《水电站进水口设计规》DL/T5398-2007中规定其高度为2.5m~3m，取其高度为2.5m。

2.2引水渠的布置

①取水方式确定:

由于胜利河为少泥沙河道，防沙要求不高，且取水期间河道的水位和流量能够满足取水要求，故取水方式可设计成无坝取水。

②引水口位置选择:

胜利河在流经灌区时有一个明显的弯道，可利用弯道环流原理，将引水渠的引水口设在胜利河凹岸顶点位置稍偏下游处，该位置距弯道水流拐点的长度可由公式计算：

式中：

——进水闸至引水口弯道起点的距离

——与渠道分沙比有关的系数一般取0.6～1.0（K=0.8）

——河道的弯道半径

——河道河槽的宽度

由此可确定引水口位置

③引水渠的方位确定:

为使弯道水流平顺进入引水渠，根据规，取引水渠中心线与河道水流方向夹角即引水角不超过30度。

（取25度）

第2章闸孔设计

1.闸室结构型式的确定

由于闸室地基土质为坚硬粉质粘土,土质均匀,承载力较大,因此选用整体式平底板闸室，且闸前水位最大可达到10.2m，最低水位可达6.94m，水位变幅3.26m，为减少闸门高度，因此设计成胸墙式闸室。

2.堰型选择

由于水闸有防洪冲淤的任务，故堰型采用宽顶堰，它有利于泄洪，冲沙，排污，且泄流能力稳定，结构简单，施工方便。

3.确定闸顶高程及孔口尺寸

3.1确定闸顶高程

设计情况下，上游水位2204.3m，下游水位2201.0m；校核情况下，上游水位2204.7m,下游水位2201.0m。

不考虑风浪情况，由水闸设计规（SL265-2001）

考虑风浪，取

3.2确定闸底板高程

闸底板应尽可能置于天然坚实的土层上，在满足强度等条件下，高程应尽可能高一些。

一般情况下，闸底板高程定为2194.5m，和河底齐平。

3.3确定闸门孔口尺寸

3.3.1计算闸孔总净宽

①灌溉期：

上游水位2201.83m，下游水位2201.78m，流量300

上游水深

，下游水深

过水断面

上游行近流速

行近水头

属淹没出流。

由《水闸设计规》SL265—2001查得当

时，

初步设计认为

，

，

，

，为堰流。

由公式

②枯水季节：

上游水位2201.44m，下游水位2201.38m，流量100

上游水深

，下游水深

过水断面

上游行近流速

行近水头

属淹没出流。

由《水闸设计规》SL265—2001查得当

时，

初步设计认为

，

，

，为堰流。

由公式

由于应选用最大过闸单宽流量，故应选最大闸孔总净宽，因此综合两种情况,闸孔总净宽取值为26.10m。

此时单宽流量

，由地质资料知闸地基处为坚硬粉质粘土，可取5

，故满足要求

3.3.2孔数及单孔宽度的选定

为了保证闸门对称开启，使水流过闸均匀，孔数宜采用单数。

我国大中型水闸单孔宽度一般采用8-12m,故选

孔，选单孔净宽

。

根据规上游闸墩头部均采用半圆形，下游闸墩头部采用流线形，厚

，边墩取1.5m。

闸孔总宽度为：

。

渠道宽50.0m，闸室总宽度应与渠道宽度相适应，两者的比值为34/50=0.68大于0.6~0.75，符合要求。

闸孔尺寸示意图见图2-1（比例1：

100）

图3-1闸孔布置图（单位：

m）

3.3.3水闸泄流能力验算（查阅《水闸设计规》SL265-2001）

3.3.3.1灌溉期过流验算：

上游水位2201.83m，下游水位2201.78m，流量300

对于中孔：

，

对于边孔：

，

则

水闸泄流能力

大于300

满足要求。

3.3.3.2枯水期过流验算：

上游水位2201.44m，下游水位2201.38m，流量100

对于中孔：

，

对于边孔：

，

则

水闸泄流能力：

大于100

满足要求。

第三章消能防冲设计

1.消力池设计

1.1确定消能型式

由于本闸所处渠道底部为粉质粘土，抗冲刷能力较低，故采用底流式消能。

1.2确定消能计算工况

由第二章计算已知，灌溉期和枯水期水位时闸门全开引水，均为淹没出流，无须消能。

当引水流量为300

，上游水位2204.7m，下游水位2201.78m时，

为最不利的工况，取该工况为计算工况。

1.3计算工况时上下游水面连接形态的判别

引水流量为300

，上游水位2204.7m，下游水位2201.78m；

上游水深

，下游水深

该工况情况下，关闸挡水，部分闸门不完全开启，下游水位较低，闸孔射流速度大，最容易造成渠道的冲刷。

消力池设计采用挖深式消力池，消力池首端宽度采

用闸孔总宽

，末端宽