水工建筑物水閘設(shè)計模板

1、Word文檔資料 水閘課程設(shè)計報告 系別： 水利工程系 專業(yè)： 水利水電建筑工程 題目 水閘課程設(shè)計 班級： 10 級水工（）（）班 姓名：- 學(xué)號：- 指導(dǎo)教師: 成績： 水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利系水工專業(yè) 2012 年3月26日至3月30日 目錄 第一章水閘設(shè)計基礎(chǔ)知識 1. 水閘概念及水閘分類 . 1 Word文檔資料 2. 水閘等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) . 2 3閘水利計算的容 . 3 4. 水閘防滲排水設(shè)計容 . 3 5. 水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計容 . 3 6. 水閘荷載組合 . 3 7. 水閘地基計算容 . 4 8. 全截面直線分布法 . 4 9. 水閘設(shè)計規(guī)用詞和用語說明 . 5 第二章水閘設(shè)計

2、 1. 水閘形式及孔口尺寸擬定 . 6 2. 消能防沖設(shè)計 . 11 3. 滲流分析 . 1 3 4. 穩(wěn)定分析 . 1 3 第三章設(shè)計總結(jié) 1. 設(shè)計過程總結(jié) . 19 2. 心得體會 . 20 第一章水閘設(shè)計基礎(chǔ)知識 1.1水閘概念及水閘分類 水閘：水閘是一種控制水位和調(diào)節(jié)流量的低水頭水工建筑物，具 有擋水和泄水的雙重作用。 Word文檔資料 水閘的類型： 一、按水閘說承擔(dān)的任務(wù)分類： （1） 進(jìn)水閘（取水閘）：在河、湖、水庫的岸邊興建，常位于引 水渠道首部，引取水流。 （2） 節(jié)制閘：攔河興建，調(diào)節(jié)水位，控制流量。 （3） 沖沙閘：靜水通航，動水沖沙，減少含沙量，防止淤積。 （4） 分洪

3、閘：在河道的一側(cè)興建，分泄洪水、削減洪峰洪、滯洪 （5） 排水閘：在江河沿岸興建，作用是排水、防止洪水倒灌。 （6） 擋水閘：建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。 二、按結(jié)構(gòu)的型式分類 （1） 開敞式：閘室露天，又分為有胸墻；無胸墻兩種形式 （2） 涵洞式：閘室后部有洞身段，洞頂有填土覆蓋。 （有壓、無 壓） 1.2水閘等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) （1）平原區(qū)水閘樞紐工程，其工程等別按水閘最大過流量及其防 護(hù)對象的重要性劃分成五等，如表 1-1.樞紐中的水工建筑物級別和 洪水標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行根據(jù)SL252-200規(guī)定。 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電樞紐工程，其工程等別、水閘級別及洪 水標(biāo)準(zhǔn)的確定依據(jù)水利水電樞紐工

4、程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 。 Word文檔資料 表 1-1 平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo) 工程等別 I n IV V 規(guī)模 大（1）型 大（2）型 中型 ?。?） 型 ?。?） 型 最大過閘流量 （mVs） 500 5000-1000 1000-100 100-20 V 20 防護(hù)對象重要性 特別重要 重要 中等 一般 一般 （2）灌排渠系上的水閘，其級別可按現(xiàn)行的 GB50288-99確定, 見表1-2，其洪水標(biāo)準(zhǔn)見表1-3. 表 1-2 灌排渠系建筑物級別劃分 建筑物級別 1 2 3 4 5 過閘流量（m3/s） 300 300-100 100-20 20 5 5 表 1 3 灌排渠系水閘的設(shè)計

5、洪水標(biāo)準(zhǔn) 水閘級別 1 2 3 4 5 設(shè)計洪水重現(xiàn)期（a） 100-50 50-30 30-20 2010 10 （3）為于防洪（檔潮）堤上的水閘，其級別和防洪標(biāo)準(zhǔn)不的低于 防洪（檔潮）堤的級別和防洪標(biāo)準(zhǔn)。 （4）平原區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)與該水閘洪水洪水標(biāo)準(zhǔn) 一致，山區(qū)、丘陵區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)見表 1-4. 表 1-4 山區(qū)、丘陵區(qū)水閘閘下消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn) 水閘級別 1 2 3 4 5 閘下消能防沖的洪水重現(xiàn)期（a） 100 50 30 20 10 Word文檔資料 1.3水閘水利計算的容 （1） 閘孔總凈寬計算； （2） 消能防沖設(shè)施的設(shè)計計算； （3） 閘門控制運(yùn)用方

6、式的擬定 1.4水閘防滲排水設(shè)計容 （1） 滲透壓力計算 （2） 抗?jié)B穩(wěn)定性計算 （3） 滲層計算 （4） 防滲帷幕及排水孔設(shè)計 （5） 永久縫止水設(shè)計 1.5水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計容 （1） 荷載及其組合 （2） 閘室和岸墻、翼墻的穩(wěn)定計算 （3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析 1.6水閘荷載組合 （1）基本荷載主要有下列各項(xiàng); 1） 水閘結(jié)構(gòu)及其上部填料額永久設(shè)備的自重 2） 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下閘底板上的水重； 3） 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計水位情況下的靜水壓力； 4） 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的揚(yáng)壓力（即浮托 力與滲透壓力之和）； Word文檔資料 5） 土壓力； 6） 淤沙壓力； 7）

7、風(fēng)壓力； 8） 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的浪壓力； 9） 冰壓力； 10） 土的凍漲力 11） 其他出現(xiàn)機(jī)會較多的荷載等； （2）特殊荷載主要有以下各項(xiàng)； 1） 相應(yīng)于校核洪水位的情況下水閘底板的水重； 2） 相應(yīng)于校核洪水位的情況下的靜水壓力； 3） 相應(yīng)于校核洪水位的情況下的揚(yáng)壓力； 4） 相應(yīng)于校核洪水位的情況下的浪壓力； 5） 地震荷載； 6） 其他出現(xiàn)機(jī)會較少的荷載等。 1.7水閘地基計算容 (1) 地基滲流穩(wěn)定性的計算； (2) 地基整體穩(wěn)定計算； (3) 地基沉降計算； 1.8全截面直線分布法 Word文檔資料 假設(shè)滲流沿地下輪廓線的坡降是均一的，即水頭損失按直線變 化

8、。 1.9水閘設(shè)計規(guī)用詞和用語說明 為便于執(zhí)行本規(guī)，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下： 表示很嚴(yán)格，非這樣做不可得： 正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”。 表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)該這樣的： 正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)” “不得”。 表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做： 正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；表示有選擇，在一定條 件下可以這樣做的，采用“可” 用語說明如下：條文的“條”、“款”之間承上啟下的用語常采用 “符合下列規(guī)定”，“遵守下列規(guī)定”或“符合下列要求”等。 條文中應(yīng)用本規(guī)中的其他條文是，采用“符合本規(guī)*條的規(guī)定” 或“按本規(guī)*條的規(guī)定采用”等典型用語。

9、條文中引用本規(guī)中的其他表、公式時，分別采用“按本規(guī)表 * 的規(guī)定取值”或“按本規(guī)公式(* )計算”等典型用語。 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用“除應(yīng)符合本規(guī)外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的 規(guī)定”典型用語。 Word文檔資料 第二章水閘設(shè)計 2.1水閘形式及孔口尺寸擬定 2.1.1水閘形式選擇 1. 水閘類型 常用的堰型有：寬頂堰和低實(shí)用堰。 寬頂堰是水閘中最常用的一種堰型它有利于泄洪、 沖沙。排 污、排冰，且泄流能力比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，但自由泄流 時流量系數(shù)較小，容易產(chǎn)生波狀水躍。 低實(shí)用堰有梯形的、曲線形的和駝峰等型式。 2. 選擇 本水閘主要任務(wù)是發(fā)電（裝機(jī)容量 5000KW5000KW為V等水閘）

10、。開 敞式及涵洞式兩種基本閘孔型式均可以采用，但若考慮運(yùn)用和檢修方 便，則米用開敞式較好，由于該水閘建在巖基上，米用整體式平底板. 并采用平板閘門. 2.1.2孔口尺寸擬定 1.計算公式 泄水閘泄流能力按水閘設(shè)計規(guī) SL265-2001附錄A中公式 （A.0.1-1A.0.1-6 ）計算，對于平底閘和翻板閘，當(dāng)為堰流時，流 _ 3 量計算公式為：Q B m. 2gHo 2 式中Q過閘流量（m/s）； B 閘孔總凈寬（m）; m堰流流量系數(shù)； Word文檔資料 堰流側(cè)收縮系數(shù)； 淹沒系數(shù)，由hs/H值查表得 H o計入行進(jìn)流速的堰上水頭 g 重力加速度（m/s2） 2. 計算條件 校核洪水流量（

11、p=5%）=720（m3/s）.平底板（即p仁0）則m=0.385 由河道斷面圖可知：河底板寬大約 40m河道坡度大約50度。 3. 計算過程 由河寬為40m,擬定為5孔，每孔凈寬7m,擬定中閘墩為半圓墩寬 1m,邊墩5m 求流量系數(shù)m平底板（即p仁0）則m=0.385 求側(cè)收縮系數(shù)。 按水閘設(shè)計規(guī)SL265-2001附錄 A中公式 （A.0.1-3A.0.1-5 ）計算，多孔閘，閘墩墩頭為圓弧形時：Word文檔資料 ( (A.04-4) (A.O.15A) 式中 %閘孔總凈寬(m) Q Q - 過閘流 H：n/s) % - 計入行近流連水頭的堰上水深(忍” a a 重力加速度宇可采用g.sK

12、in/s2)? 堰流流量系數(shù)，可采用0.385； 堰流側(cè)收縮系數(shù)對丁單孔閘可按公式(A.O.1-2) 計算求得或由表A,O.1-1查得對于多孔閘可按 公式(A.0.1-3)計算求得. 拆閘孔後寬 玄上游河道一半水深處的寬度Cm) j N N - 閘孔數(shù)； 益中閘孔側(cè)收縮系數(shù)即可按公式(A.0.1-4)計算求得 或rh表A.Q.1I查得但表中鳥為士於注 賒 - 中閘墩厚度(E) 路邊閘孔側(cè)收縮系數(shù)可按公式(A.0-1-5)計算求得 或巾表A.0.1-1杳得鼻但表中厲為冷礙+砧 %邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線Z間的 距離啊 a a堰流淹沒條數(shù)可按公式(A.0J-6)計算求得或按 表A.O.

13、1-2查得, 毎由堰頂算起的卜游水深59。eXy-D+e* F= - 畀 (A.OJ-3) 坷廠礦 覘+打J如+百 気=10.171 Word文檔資料 由于河道正常蓄水位為3m,則校核洪水位估計大約有5m,則校核 代入數(shù)據(jù)，得: b 1 0.171 1 0.9731 確定眼淹沒系數(shù) 在不知上游水頭的情況下無法確定，暫假定為 s =0.9 校核水位時： 將各系數(shù)帶入式計算： ( Q 、2/3 H 0 ( ?m ? s?n?dj2g ( 720 、2/3 0.9731 ?0.385?0.9?5?7?、2?9.81 5.75m 則hs/H。3.06/5.36 0.57 0.72,查表（水閘設(shè)計規(guī)SL

14、265-2001附錄 A中表A.0.1-2）得s =1.00，與假定的0.9不符合。再假定為s = 1.00。 校核水位時：將各系數(shù)帶入式計算： 720 )2/3 0.9731?0.385?1?5?7?、2?9.81 =5.356m 則 hs/H。 3.06/5.36 0.57 0.72,查表得 s =1.00，與假定的符 合。且此水位所對應(yīng)的bb與假定的3m接近，即Ho=5.36m為所求。 由河道截水位對應(yīng)的bb估計大約有 3m,即假定bb=3m 0.9485 H。 (?m? s?n?d,2g 2/3 1 0.1711 0.9793 Word文檔資料 面圖可知坡角約為50度. A=H*(39

15、+H) H O 二H+V/2g 現(xiàn)用試算法試算，見下表： H A V V/2g H+V/2g 4.70 205.39 3.505526 0.626336 5.326336 4.71 205.87 3.497283 0.623394 5.333394 4.72 206.36 3.489075 0.620471 5.340471 4.73 206.84 3.480903 0.617568 5.347568 4.74 207.33 3.472765 0.614684 5.354684 4.75 207.81 3.464662 0.611819 5.361819 4.76 208.3 3.456593

16、 0.608972 5.368972 4.77 208.78 3.448558 0.606144 5.376144 4.78 209.27 3.440558 0.603335 5.383335 由表可知H=4.74m H 校核=227.14+4.74=231.88m 同樣設(shè)計水位時可求得H=4.70m,試算過程見下表: H A V 2 V/2g 2 H+V/2g 4.11 177.1821 3.335551 0.567069 4.677069 4.12 177.6544 3.326684 0.564058 4.684058 4.13 178.1269 3.317859 0.56107 4.69

17、107 4.14 178.5996 3.309078 0.558104 4.698104 4.15 179.0725 3.300339 0.55516 4.70516 4.16 179.5456 3.291643 0.552238 4.712238 由表可知H=4.14m ,則H設(shè)計=231.24m 4 .計算結(jié)果 H 校核=231.88m H 設(shè)計=231.24m 5. 方案選定 選用5孔閘，凈寬：7m,圓形中閘墩1m,邊閘墩5米Word 鋪蓋8米，閘底板8米，厚1.7米 2.1.3 閘頂高程確定 1. 設(shè)計依據(jù) 試驗(yàn)站公式，同土石壩 2. 閘頂咼程計算 由于正常水位為3.00m,校核水位為

18、5.36m,而風(fēng)雍高度不可 能大于2m,則閘高只需在正常蓄水位加 0.3m (查水閘設(shè)計規(guī) SL265-2001表424得)，即正常擋水為時閘高 3.3m。 3. 閘頂高程確定 該水閘沒有庫容(很小)，因此沒有很大的防洪能力。且主要任 務(wù)是發(fā)電， 沒有防洪任務(wù)。故閘頂高程為：3+0.3=3.3m 2.2 消能防沖設(shè)計 1. 計算方法及公式 按水閘設(shè)計規(guī)SL265-2001附錄B中公式(B.1.1-3B.1.1-4 ) 計算， 2. 計算條件 上游水頭EO=5.36m, Word 9 一過閘單寬流迪(用7對； 式中7 一消力池首端寬度(m)$ 垃一 消力池末端寬度 文檔資料坊一 由消力池底板頂面

19、算起的總勢能(m) 必一 一出池落差 hL 出池河床水滋 校核 =720m 3/s,( Word文檔資料 q=20.571m3/s), 下游水深ht=3.06m ,取 1 3. 計算過程 求hc 代如數(shù)據(jù)得，一元三次方程： 2 5.36 hc hc 21.5690 現(xiàn)進(jìn)行試算，并列表如下： 3 21.24 3.01 21.29124 3.02 21.34174 3.03 21.3915 3.04 21.44051 3.05 21.48878 3.06 21.53628 3.07 21.58302 3.08 21.62899 由表可得hc=3.07m, 求臨界水深hk 3.51m 4. 計算結(jié)果

20、 由于ht九九收縮斷面為激流，下游為激流，不會產(chǎn)生水躍 不必建消力池。 5. 方案選定 可不設(shè)消力池，但選定方案：建個小消力池，且上下游建護(hù) EO 2 hk ；1?20.5712 9.81 Word文檔資料 坦，見圖紙 2.3滲流分析 1方法選擇 選用：直線法 2. 滲流計算 由于該水閘無防洪任務(wù)，即洪水來是為自由泄流，幾乎無上 下游水位差，故自需計算正常水位時滲流分析。 又由于該地基為巖基不需計算滲流量（同重力壩）。 u H h s LB 2 s 19.81 - 0 8?39 2 2 =2295.5KN 3. 滲壓分布圖 2.4穩(wěn)疋分析 2.4.1抗滑穩(wěn)定分析 1計算依據(jù)及公式 按水閘設(shè)計規(guī)

21、SL265-2001中738公式計算： 7.3.巖皋上沿閘電呈底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，應(yīng)按公式 (7.3.6-1)或公式(7.3.8)11-算 凡=筆護(hù) (7.3.8) 式中r r閘宣基底面與巖石地基z間的抗剪斷摩擦系數(shù)可 按本規(guī)范7.3.12的規(guī)定采用$ C Cf f閘室基底而巧巖花血產(chǎn)之間的抗剪斷粘結(jié)力(田), 可按木規(guī)范7.3-12條的規(guī)定采用 2. 荷載組合及荷載計算 荷載組合：基本荷載組合，正常蓄水位 1) 自重w 1000 , 1 1 1 II o養(yǎng)r ” Q q -一一 . 丄 39000 1 W=8*1.7*39*25+( 3.14*0.52+7*1*3.3 )*4*25 =

22、15648.5KN 力劈=0 力矩= 15648.5*0=0 2) 平- ： 7(板| 1700011 t 7000Zl 17000 7l I 7000 閘 Word文檔資料 重w W=kz*kc*kg*H1.43*B0.08*N = 1*1*0.156*3.3 1.43*(7+0.5) 0.08 *5 =5.22(10KN)=52.2KN 力劈=0 力矩=0 為方便計算，現(xiàn)將水平推力當(dāng)4.7m的水深進(jìn)行計算，同時使計算 的偏小，使結(jié)構(gòu)偏安全。 w=4*3*(7*5)*9.81 =4120.2KN 力劈=2m 力矩=+4120.2*2=+8240.4(KN . m)(逆+,順-,下同) 4)水

23、平向水推力p 3)板上水重ww Word文檔資料 p - H2B 2 2 = 1/2*9.81*4.7 *39 =4225.7KN 力劈=0.717m 力矩=-4225.7*0.717=-3029.83kN m 5）揚(yáng)壓力u -1 1 / - R 一 . 丄 1 u H h s LB 2 s 1 3 9.81 0 8?39 2 2 =2295.5K 力劈= 1.33m 力矩=-2295.5*1.33=-3053.02KN m 閘室穩(wěn)定計算表 符 號 方向 大小 力劈 力矩 自重 W 15648.5 0 平板閘重量 W 52.2 0 底板上水重 W 4120.2 2 8240.4 水平向水推力

24、P1 4225.7 0.717 3029.83 水平向水推力 P2 0 揚(yáng)壓力 U 2295.5 1.33 3053.02 Word文檔資料 泥沙壓力 PO 0 合計 8240.4 6082.84 2157.56 3.穩(wěn)定安全系數(shù)計算 為安全和計算簡便考慮不計 C A（閘基底面與巖基之間的抗剪斷 粘結(jié)力kPa）。則帶入數(shù)據(jù)可得， f G 0.815648.5 52.2 4120.2 2295.5 H 4225.7 查水閘設(shè)計規(guī)SL265-2001中表7.3.14巖基上沿閘室基底面 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值得：【k =1.05 4. 成果分析 K=4.15 【k =1.05，則抗滑穩(wěn)定安全 由于

25、該地基為巖基，只需考慮抗滑穩(wěn)定即可，即此水閘經(jīng)過穩(wěn)定 分析，為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 2.4.2基底壓力計算 1. 計算依據(jù)及公式 對于結(jié)構(gòu)布置及受力情況對稱的閘孔，按下式計算： 刀M-作用在閘室上的所有豎向和水平向荷載對基礎(chǔ) 底面垂直水流方向的形心軸的力矩和， KNM; 工式 P max p min - 刀G- 閘室基底應(yīng)力的最大值和最小值，kPa; -作用在閘室上的所有豎向荷載，kN; A- 閘室基底面的面積，m; max Pmin G _M A W 4.15 Word文檔資料 W-閘室基底面對該基底面垂直水流方向的形心軸 的面積矩，m。 2. 基底壓力計算 max Pmin 17525.4 2157.56 27 39* 8 39* 82 /6 56.17 5.19KN 261.72心丹=50.98心 3. 成果分析 由表可知壩址巖基飽和抗壓強(qiáng)度 60100MPa Fmax60 MPa,且 Pmin=50.98KN 0。 則閘室基底應(yīng)力經(jīng)計算滿足要求。 第三章設(shè)計總結(jié) 1. 設(shè)計過程總結(jié) 本次水閘課程設(shè)計過程大致如下： 1） 水閘的基礎(chǔ)知識回顧； 回顧了有關(guān)水閘的概念、水閘的分類、等級劃分、水力計算的容、 荷載組合及地基計算容。 2） 水閘的等級劃分； 本水閘按其最大過閘流量（720mVs ）應(yīng)分為皿等（