《水工建筑物》課程設(shè)計(jì)

1、水工建筑物課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：李雪英姓 名：000學(xué) 號(hào):110315150 專 業(yè)：水政水資源管理 2013.06.23進(jìn)口段：由于溢洪道進(jìn)口緊靠水庫，水流條件比較好，不需要引水渠，僅做喇叭口式進(jìn)口段?？刂贫耍阂缌餮叨问且绾榈赖目刂贫?，是水庫下泄洪水的門口，是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位，因此必須合理選擇溢流堰形式和尺寸。 由于溢流堰體型設(shè)計(jì)的要求是：盡量增大流量系數(shù)，在泄流是不產(chǎn)生空穴水流和誘發(fā)危險(xiǎn)震動(dòng)的負(fù)壓的，但由于該地區(qū)是基巖為寒武紀(jì)八寸組粉砂泥巖強(qiáng)風(fēng)化層，承載力低，所以初步擬定使用寬頂堰，其特點(diǎn)室內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單施工方便，對(duì)基巖承載力較差的地基適應(yīng)能力較強(qiáng)。堰頂高程為30.00m，堰頂泄水寬

2、度：已知最大的泄量Q泄=210 m3/s ，堰頂高程為30.00 m，校核洪水位33.43 m，堰頂水頭 H=33.43 -30.00=3.43m ，行進(jìn)流速約為0 ，H0=H，流量系數(shù)m=0.35，則溢洪道堰頂寬度為B= =27.429m選取溢洪道寬度為28m。順?biāo)鞣较蜷L度按寬頂堰要求2.5H < < 10H , 選取 =4H = 13.72 m 因此，選取14 m。確定閘墩、底板、工作橋、交通橋的尺寸。選擇溢流堰底板為整體式平底板，板底厚度為0.9 m，下面設(shè)置3層反濾層，每層厚為0.20m，溢流堰的斜坡段設(shè)置兩排排水孔。根據(jù)閘室的構(gòu)造和布置，閘墩高度為5.5 m，與底板相應(yīng)

3、長相等14 m，厚取1.2m，閘門槽深度為0.25 m ，閘墩前后皆為半圓形，在閘墩上閘門槽處兩側(cè)，設(shè)置檢修槽，寬度為2m ，厚度為0.3 m，長為5m，每孔兩塊。 工作橋采用板梁式的結(jié)構(gòu)，總寬度為4.5 m，交通橋根據(jù)道路等級(jí)確定，公路單車道凈寬5 m，交通橋采用板梁式結(jié)構(gòu)。4個(gè)中墩厚度為4*1.1=4。4 m，2個(gè)邊墩厚度為2*0.7 =1.4 m三控制段穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算1荷載計(jì)算，荷載按一空計(jì)算，沒空寬度為4.4+1.1 =5.5m，荷載計(jì)算如下：荷載名稱算式作用力水平力 垂直力臂力矩堰體0.9*11*5.5*2.3 125.245.5688.82閘墩1.1*5*14*2.3 139.26

4、835.2工作橋3*6*0.5*2.3 20.75.5113.85檢修橋2*0.25*5*2.3 5.75634.56水重1*2*4.4*3.4330.186181.08水壓力0.5*2*(4.4+1.1)2*230.2511434.5合計(jì)30.25 321.071853.5134.52穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算及地基承載力校核滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算，根據(jù)地段條件查得f=0.35KC = p*f/F = 321.07*0.35/30.25 = 3.715KC > K0 =3.0 所以安全頂寬穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算 K0 =1/2 =1853.51/34.5 =53.725 地基承載力校核合理作用到下游及端點(diǎn)距離為l

5、1 = （M1-M2）/P =（688.82-34.5）/321.07 =2.034偏心距：e=0.5l - l1 =11*0.5 2.2= 3.3 m合力偏于上游 3.3 m，因e >11/6 =1.83 m底板上下游端點(diǎn)地基應(yīng)力經(jīng)過計(jì)算為：16上下游小于地基允許承載力，安全四、泄槽設(shè)計(jì)泄槽水力計(jì)算，臨界坡降和臨界水深擬定泄槽斷面為矩形，寬為8m，長為65m，i=0.25，QBKqKhKAKXKRKCRiK設(shè)計(jì)水位32841.179.4310.620.8832.680.012校核水位33.4384.11.219.7510.700.9132.790.0121查得河道糙率n = 0.030

6、 采用的泄槽底坡坡度為0.25>ik ，屬于陡坡，故水面線b2行降水曲線。泄槽水深水面線的繪制，用試算法求出正常水深h0，假設(shè)h0為1m，則相應(yīng)的水力要素為W0=（b+mh）h0=8+1.25*1.433）*1.433 = 14.03 m2X0 =b +2h（1+m）2=8+2*1*20.5 =10.82mR=（b+mh）h/（b+2h*（1+m2）1/2）= 1.29 mC=1/nR1/6 = 1/0.030*1.291/6 =31.95 m1/2/s Q0=W0V0 =10.82*31.95*(1.29*0.25)0.5=196.34 m3/s依次計(jì)算，將求出Q與實(shí)際流量Q=210

7、m3/s相同，經(jīng)驗(yàn)證h0合理的數(shù)據(jù)。H0W0X0R0C0Q01.11011.110.932.76155.621.211.0411.390.9733.16180.171.312.0911.681.0433.53206.221.3112.2011.711.0433.5208.911.3121211.711.0433.57209.451.31312.2211.721.0433.57209.721.314512.2411.721.0433.58210.13經(jīng)過試算求得h0為1.3145m當(dāng)水深為1.242時(shí)，水面線長65.12m與泄槽長度65m相近，故泄槽未滿水深為1.242m泄槽流速及摻氣水深。已知

8、個(gè)斷面水深h確定以后，計(jì)算出各過水?dāng)嗝婷娣eW0及高速V0. 當(dāng)V小于等于20m/s時(shí)，用hB=Vh/100=計(jì)算出摻氣高度。 當(dāng)V>20m/s時(shí)，則hB=V2/100g ， 那摻氣深度為h+hB計(jì)算結(jié)果如下：水深h （m）W0VhB摻氣水深1.24311.4518.340.2281.4671.24211.4418.360.2271.467查規(guī)范得安全超高取1m，則墻頂高程為1+1.467=2.467 m采用重力式擋土墻，每隔1015m設(shè)置溫度沉降縫，每段擋土墻設(shè)置在同一性質(zhì)的地基上，早擋土墻墻身設(shè)置排水孔，孔直徑60m，間距向泄槽方向向下游方向傾斜，其出口應(yīng)高出最高水位，擋土墻高5m，厚

9、度為2.5m。 五消能防沖計(jì)算采用底流式消能，斷面形狀為矩形。上下游連接段計(jì)算：已知hk=1.22m ， h1 =h=1.242 mh1 / hk = 1.242/1.22 =1.0181/（0.17+0.83*1.018）=0.99h11=0.99*1.22=1.2078 mll11>h2=1 ，則會(huì)發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍，所以修建設(shè)備。水躍長度計(jì)算：為減少挖量，并有利于游尾的連接，采用擴(kuò)散式消力池，底寬為8m，末端底寬為12m。躍前水深為h1=1,。242m，單寬流量21m3/s，所以躍前斷面Fr1 = 1.1*212/9.81*1.2423 = 26.5按斷面不變的矩形渠床，求他的水躍長度，查得32.5則l11=32.5*1.243=40.239 m，取擴(kuò)散角為120則斷面擴(kuò)散渠床水躍長度為38.20 m。消力池計(jì)算：躍后斷面寬度及水躍前后斷面的底寬計(jì)算如下：b2 =b1+2 *l11+go/2=16 m則B1 =b2/b1