閘壩畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書終結(jié)版

1、目錄第一章 設(shè)計(jì)依據(jù)11.1工程等級(jí)及建筑物級(jí)別及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)11.1.1 工程等級(jí)11.1.2 建筑物等級(jí)11.1.3 洪水標(biāo)準(zhǔn)21.2設(shè)計(jì)基本資料2水文資料2洪峰流量2氣象3泥沙特征41.2.2.地質(zhì)資料4建筑材料5第二章 設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位計(jì)算62.1堰型的選擇62.2閘底板高程62.3水閘過閘流態(tài)的判別62.4閘孔總凈寬計(jì)算62.5泄流能力驗(yàn)算10第三章 閘室的布置113.1閘門高度設(shè)計(jì)計(jì)算113.2閘頂高程的確定11擋水時(shí)的閘頂高程12泄水時(shí)的閘頂高程12設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩頂高程12校核洪水位時(shí)壩頂高程123.3閘墩尺寸的確定13閘墩厚度13閘墩高度14閘墩的長(zhǎng)度143.4 底板尺寸的確

2、定143.5閘室的分縫與止水15第四章 泄洪閘及沖砂閘設(shè)計(jì)計(jì)算164.1 沖砂閘閘孔孔徑計(jì)算164.2沖沙閘閘墩設(shè)計(jì)174.3泄洪閘閘孔孔徑設(shè)計(jì)計(jì)算17第五章 非溢流壩設(shè)計(jì)計(jì)算205.1壩頂高程的確定20設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩頂高程的確定20校核蓄水位壩頂高程的確定205.2 剖面設(shè)計(jì)215.3荷載計(jì)算21當(dāng)位于正常蓄水位時(shí)21當(dāng)位于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)22當(dāng)位于校核洪水位時(shí)23當(dāng)為檢修狀況時(shí)245.4非溢流壩段的穩(wěn)定計(jì)算25當(dāng)位于正常蓄水位時(shí)25當(dāng)位于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)26當(dāng)為校核洪水位時(shí)26當(dāng)為檢修狀況時(shí)26第六章 消能防沖設(shè)計(jì)計(jì)算276.1消力池布置276.2海漫計(jì)算296.3防沖槽設(shè)計(jì)29第七章 閘室穩(wěn)定計(jì)

3、算317.1設(shè)計(jì)情況及相應(yīng)荷載組合317.2各情況下的荷載計(jì)算31完建無水期31自重31地基承載力驗(yàn)算33正常蓄水期的驗(yàn)算34自重34水重34揚(yáng)壓力34靜水壓力39浪壓力39泥沙壓力40地基承載力的驗(yàn)算40抗滑穩(wěn)定分析42抗浮穩(wěn)定分析42設(shè)計(jì)洪水位的驗(yàn)算43自重43水重43揚(yáng)壓力43靜水壓力48浪壓力48泥沙壓力49地基承載力的驗(yàn)算49抗滑穩(wěn)定分析51抗浮穩(wěn)定分析51校核洪水位的驗(yàn)算51自重51水重52揚(yáng)壓力52靜水壓力57浪壓力58泥沙壓力58地基承載力的驗(yàn)算59抗滑穩(wěn)定分析60抗浮穩(wěn)定分析61第一章 設(shè)計(jì)依據(jù)1.1工程等級(jí)及建筑物級(jí)別及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1.1.1 工程等級(jí)*水電站位于*省*市嚴(yán)道鎮(zhèn)

4、廟崗鄉(xiāng)境內(nèi)。給定正常高水位750.00米，發(fā)電引用流量52m³s。電站裝機(jī)容量6400kw。根據(jù)工程基本資料和水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL2522000（表11），確定：*水電站工程等級(jí)屬于V，小（2）型規(guī)模。表 1-1 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模水庫總庫容防洪治澇灌溉供水發(fā)電(108m3)保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田治澇面積灌溉面積供水對(duì)象重要性裝機(jī)容量(104畝）(104畝）(104畝）（104kw）大（1）型10特別重要500200150特別重要120大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030中 型1.00.10中等100306

5、015505中等305?。?）型0.100.01一般30515350.5一般51小（2）型0.010.001<5<3<0.5<1注: 水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容； 治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計(jì)面積。 建筑物等級(jí)根據(jù)工程基本資料和水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL2522000（表12），確定：工程等級(jí)為V查表1-2及1-3可知： 永久性水工建筑物中主要建筑物等級(jí)為5，次要建筑物等級(jí)為5。臨時(shí)水工建筑物等級(jí)為5。表 1-2 水工建筑物級(jí)別工程等別永久性建筑物級(jí)別主要建筑物次要建筑物1323344555表 1-3 臨時(shí)水工建筑物的級(jí)別級(jí)別保護(hù)對(duì)象失事后果使用年限（年

6、）臨時(shí)性水工建筑物規(guī)模高度（m）庫容（億m³）3有特殊要求的一級(jí)永久性水工建筑物淹沒重要城鎮(zhèn)，工礦企業(yè)，交通干線或推遲總工期及第一臺(tái)（批）機(jī)組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失3501.041級(jí)，2級(jí)永久性水工建筑物淹沒一般城鎮(zhèn)，工礦企業(yè)或影響總工期及第一臺(tái)（批）機(jī)組發(fā)電，造成較大經(jīng)濟(jì)損失31.550151.00.153級(jí)，4級(jí)永久性水工建筑物淹沒基坑，但對(duì)總工期及第一臺(tái)（批）機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失小1.5150.11.1.3 洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)資料可知庫區(qū)洪水標(biāo)準(zhǔn)：二十年一遇設(shè)計(jì)洪水流量為1700m³s，相應(yīng)的下游水位746.9米。一百年一遇校核洪水流量為2080m³s，相

7、應(yīng)的下游水位747.566米。防洪限制水位751.00米。故洪水標(biāo)準(zhǔn)為：攔河壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水為100年一遇。1.2設(shè)計(jì)基本資料水文資料.1洪峰流量*河流域內(nèi)曾設(shè)有經(jīng)河、滎河、*河水文站。本次設(shè)計(jì)使用*水文站觀測(cè)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。表 1-4 *電站設(shè)計(jì)年徑流成果表 單位：m3/s時(shí)段Q0P（%）105090年38.245.437.931.9114月20.423.420.317.5表 1-5 *電站設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配表 單位：m3/s代表年六七八九十十一十二一二三四五六豐水年10497.381.040.827.617.914.114.323.340.535.145.445.4中水年

8、64.110869.034.329.916.413.614.720.322.322.637.937.9枯水年46.445.463.035.822.716.313.413.420.028.026.531.931.9表 1-6 設(shè)計(jì)洪水成果表 單位：m3/s均值各種頻率設(shè)計(jì)值P=1%P=2%P=3.3%P=5%P=10%P=20%1090208019201880170015201330根據(jù)表1-6可知建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)與流量（見表1-7）表 1-7 永久性主要建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)與洪峰流量 頻率建筑物 P5P1流量（m3/s）流量（m3/s）攔河壩17002080.2氣象1.多年平均降水量 1253.0mm

9、2.設(shè)計(jì)風(fēng)速 26.5m/s，3.校核風(fēng)速 18.0m/s，4.吹程 2.2km，5.風(fēng)向 北風(fēng)（沿吹程方向）.3泥沙特征1.輸出率 1.56kg/s2.淤沙浮容重 0.75t/m33.淤沙內(nèi)摩擦 14°4.懸移質(zhì)含沙量 1.2kg/m3.地質(zhì)資料閘址處河谷為U型河谷，河床寬70120m，河床高程為741.5743.5m。左壩肩段：地面高程742747m，為級(jí)階地及前緣，階地表層為粉土,厚0.51.2m，下部為(漂)卵礫砂，結(jié)構(gòu)稍密中密為主，厚1213m，下伏基巖為沙溪廟組之粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖，巖體強(qiáng)弱風(fēng)化厚度分別為23、34m，基巖頂高程733734m。壩基段：經(jīng)河河床較平緩，中部發(fā)

10、育一高漫灘，地面高程為741744m。河床中漂卵礫石夾砂層厚37m，結(jié)構(gòu)松散稍密。下伏巖體為J2s層粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及F2斷層破碎帶，其處露頂板高程為735739m。J2s層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖巖體強(qiáng)弱風(fēng)化帶厚度分別為23m、45m。右壩肩段：下壩線區(qū)域存在筆夾石滑坡，滑坡發(fā)生在壩線上游老婆彎山坡上，位于壩軸線上游右岸，主要為淺層堆積層滑坡，地形總體呈斜坡，微圈椅狀。滑坡體長(zhǎng)5560m、寬6065m、厚28m，高程750753m，斜坡下為一陡坎，基巖裸露；后緣高程為777780m，發(fā)育有階坎狀小平臺(tái)，寬36m，坎高13m，后緣壁為基巖，由沙溪廟組（J2s）之砂泥巖互層組成；

11、滑坡左側(cè)發(fā)育一小沖溝，夏季有流水；滑坡右側(cè)為一側(cè)微凹地形。據(jù)調(diào)查，近幾十年來，滑坡體未見有明顯變形及滑動(dòng)現(xiàn)象，天然狀態(tài)下穩(wěn)定性較好。表 1-8 壩址基巖物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)名稱 指標(biāo)容重T/m3彈性模量Kg/cm3軟化系數(shù)摩擦系數(shù)承載力Kg/cm3抗壓強(qiáng)度Kg/cm3柏松比砂巖2.55(干)2.57(濕)6 ×1040.510.602.5(壓)1(拉)5000.25頁巖2.54(干)2.60(濕)90000.358(壓)1600.31砂礫石1.1(浮重)20000.310.35注：巖石與混凝土接觸面的抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)f=0.9；C=0.7Mpa（7kg/cm2）建筑材料表 1-9 砼與石料

12、物理力學(xué)指標(biāo)名稱漿砌體干砌毛條石干砌塊石混凝土容重T/m32.31.91.652.45彈性模量Kg/cm24×1042.8×104摩擦系數(shù)0.65砌體與砂體0.60砌體與砂巖0.35毛條石與頁巖0.35與頁巖0.7抗壓強(qiáng)度20抗拉強(qiáng)度1孔隙率%2535彈性抗力系數(shù)T/m2頂為0.00壩基為25.00柏松比0.250.167粘結(jié)力Kg/cm20.70.65第二章 設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位計(jì)算2.1堰型的選擇水閘常用的堰型有寬頂堰和實(shí)用堰兩類。寬頂堰自由泄流范圍較大，泄流能力比較穩(wěn)定。故此次設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便的寬頂堰。*水電站的任務(wù)是某縣城的防洪，發(fā)電。故為方便排沙，采用

13、平底板寬頂堰。2.2閘底板高程*水利樞紐工程閘址處河谷為U型河谷，河床寬70120m，河床高程為741.5743.5m。此次設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的是下壩。根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001，將閘底板高程修筑與原河底齊平，即閘底板高程為741.5m。由于堰型采用平底板寬頂堰。故閘底采用寬頂堰，工作閘門和檢修閘門也采用平板閘門2.3水閘過閘流態(tài)的判別 水閘過閘流態(tài)出閘孔出流和堰流兩種形態(tài)。主要是根據(jù)過閘水面是否受閘門或胸墻的影響來區(qū)分，此工程水閘需完全開啟閘門泄水，所以按堰流形態(tài)對(duì)閘口尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.4閘孔總凈寬計(jì)算 對(duì)于平底板，當(dāng)為堰流時(shí)，閘孔中凈寬可按下列公式計(jì)算： 其中：B0閘孔總凈寬（m）；

14、Q過閘流量（m3/s）； g重力加速度（可采用9.81m/s2 ）； m堰流流量系數(shù)，可采用0.385； 堰流側(cè)收縮系數(shù)，可由表2-1查得；其中b0為閘孔凈寬（m），bs為上游河道一半水深時(shí)的寬度（m）； 堰流淹沒系數(shù)，可由表2-2查得；其中H0為計(jì)入行進(jìn)流速水頭的堰上水深（m）；hs為由堰頂算起的下游水深（m）；堰流側(cè)收縮系數(shù)： 表 2-1 值的選取b0/bs0.20.30.40.50.60.70.80.91.00.9090.9110.9180.9280.9400.9530.9680.9831.000堰流淹沒系數(shù)：表 2-2 值的選取hs/H00.720.750.780.800.820.84

15、0.860.880.900.911.000.990.980.970.950.930.900.870.830.80hs/H00.920.930.940.950.960.970.980.990.9950.9980.770.740.700.660.610.550.470.360.280.19在擬定的四種方案中，b0/bs均小于0.2，故為0.909。根據(jù)工程資料 ，庫區(qū)洪水標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇設(shè)計(jì)洪水流量為1700m3/s，相應(yīng)下游水位746.90米，100一遇校核洪水流量為2080m3/s，相應(yīng)下游水位為747.566米，防洪限制水位751.00米。設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算式時(shí)取1700m3/s,校核洪水位取

16、2080m3/s。故過閘流量Q和hs 的取值見表2-3表 2-3 上游水頭計(jì)算計(jì)算情況流量（m3）原河道底高程（m）下游水位（m）下游水深hs（m）設(shè)計(jì)洪水1700741.5746.85.3校核洪水2080741.5747.66.1 *水電站為寬頂堰，又此工程的目的是為了防洪，故為自由溢流。hs/H0，0.80。取時(shí)，假定為1，通過總凈寬公式求得H0，再求得hs/H0的之，查表中相應(yīng)的是否滿足為1。.由上述條件可求得計(jì)入行近流速水頭的堰上水深H0。再根據(jù)公式：H0=H+v2/2gV=Q/BH0求得各個(gè)閘孔尺寸方案下的設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位。經(jīng)行比較分析，選出最優(yōu)方案。在檢查所設(shè)方案是否滿足過流

17、能力。初步擬定四組方案：方案一：6孔，每孔7米；方案二：6孔，每孔7.5米；方案三：6孔，每孔8米；方案四：6孔，每孔8.5米。各方案所得結(jié)果見表1-4，表1-5，表1-6和表1-7.方案一：閘孔總凈寬為42m，6孔，單孔凈寬7m設(shè)計(jì)洪水校核洪水洪水標(biāo)準(zhǔn)P（%）51洪水流量（m3/s）17002080堰流側(cè)收縮系數(shù)0.9090.909下游水深hs（m）5.46.066堰上水深H0（m）8.8010.07堰流淹沒系數(shù)1.001.00堰流流量系數(shù)m0.3850.385水位水頭（m）7.728.84設(shè)計(jì)(校核)洪水位（m）749.22750.34方案二：閘孔總凈寬為45米，6孔，單孔凈寬7.5米設(shè)計(jì)

18、洪水校核洪水洪水標(biāo)準(zhǔn)P（%）51洪水流量（m3/s）17002080堰流側(cè)收縮系數(shù)0.9090.909下游水深hs（m）5.46.066堰上水深H0（m）8.409.62堰流淹沒系數(shù)1.001.00堰流流量系數(shù)m0.3850.385水位水頭（m）7.378.44設(shè)計(jì)(校核)洪水位（m）748.87749.94設(shè)計(jì)洪水校核洪水洪水標(biāo)準(zhǔn)P（%）51洪水流量（m3/s）17002080堰流側(cè)收縮系數(shù)0.9090.909下游水深hs（m）5.46.066堰上水深H0（m）8.059.21堰流淹沒系數(shù)1.001.00堰流流量系數(shù)m0.3850.385水位水頭（m）7088.08設(shè)計(jì)(校核)洪水位（m）7

19、48.52749.58方案三：閘孔總凈寬為48米，6孔，單孔凈寬8米方案四：閘孔總凈寬為45米，6孔，單孔凈寬8.5米設(shè)計(jì)洪水校核洪水洪水標(biāo)準(zhǔn)P（%）51洪水流量（m3/s）17002080堰流側(cè)收縮系數(shù)0.9090.909下游水深hs（m）5.46.066堰上水深H0（m）7.738.84堰流淹沒系數(shù)1.001.00堰流流量系數(shù)m0.3850.385水位水頭（m）6.787.76設(shè)計(jì)(校核)洪水位（m）748.28749.26方案比較：*電站正常發(fā)電水位為750.00m，防洪限制水位為751.00m，綜合比較上述四種方案，為能夠使洪水宣泄，便于沖砂，方案一中，經(jīng)驗(yàn)算得出設(shè)計(jì)洪水位為749.2

20、2m，校核洪水位為750.34m。設(shè)計(jì)洪水接近正常發(fā)電水位，校核洪水位高于正常水位。滿足要求。方案二，方案三和方案四中設(shè)計(jì)和校核洪水位低于正常發(fā)電水位。不能滿足條件。綜合以上，方案一是最優(yōu)化的，所以水庫的設(shè)計(jì)洪水位是749.22m，校核洪水位是750.34m。2.5泄流能力驗(yàn)算由上可知，設(shè)計(jì)的攔河閘有6孔。為了方便于防洪，且在閘孔低于8孔的時(shí)候最好取單數(shù)的條件，故設(shè)5孔泄洪、1孔沖砂。此設(shè)計(jì)為平底板寬頂堰，泄流能力公式為 3/2式中： Q下泄流量（m3/s） 堰流淹沒系數(shù) m流量系數(shù) 側(cè)收縮系數(shù) BO閘孔凈寬（m） H0計(jì)入行近流速水頭的堰上水頭（m）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，當(dāng)閘孔全開渲泄洪水時(shí)，設(shè)計(jì)洪

21、水流量1700m3/s（P=5%）時(shí)，閘前水位749.22m；渲泄校核洪水流量2080m3/s（P=1%）時(shí)，閘前水位750.34m。均滿足要求。第三章 閘室的布置*水利樞紐工程泄洪閘選擇開敞式閘室。3.1閘門高度設(shè)計(jì)計(jì)算表3-1 水閘安全超高下限值水閘級(jí)別1234 5擋水時(shí)正常蓄水位0.70.50.40.3最高擋水位0.50.40.30.2泄水時(shí)設(shè)計(jì)洪水位1.51.00.70.5校核洪水位1.00.70.50.4由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001知：閘門高度=閘前水位+超高-閘檻高程正常蓄水位時(shí)： h=750.00+0.3-741.5=8.8m設(shè)計(jì)洪水位時(shí)： h=749.22+0.2-741

22、.5=7.92m校核洪水位時(shí)： h=750.34+0.2-741.5=8.94m由此將閘門高度定為9m，閘門尺寸為7×9m。3.2閘頂高程的確定由于水閘是兼有擋水和泄水雙重作用的水工建筑。水閘閘頂高程應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況確定：擋水時(shí)：閘頂高程不應(yīng)低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高值之和；泄水時(shí)：閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位（或校核洪水位）與相應(yīng)安全超高值之和。閘頂高程的確定還應(yīng)考慮下列因素：1.軟弱地基上閘基沉降的影響；2.多泥沙河流上、下游河道變化引起水位升高或降低的影響；3.防洪（擋潮）堤上水閘兩側(cè)堤頂可能加高的影響等。故閘門高度的確定如下：h

23、=2h1+h0+hc式中：h防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；h1波浪高度（m）；h0波浪中心線高出靜水位高度（m）；hc安全超高，按混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定?？刹楸?-1知。擋水時(shí)的閘頂高程由于水閘的安全級(jí)別為5級(jí)，查表31得,正常蓄水位時(shí) 0.3m。因?yàn)?電站為山區(qū)峽谷電站，風(fēng)速為18m/s，D取為2.2km。采用官廳水庫公式 = 0.8m又 = =8.7m 0.23m故正常蓄水位時(shí) H=750m+0.23m+0.8m+0.3m=751.33m。3.2.2泄水時(shí)的閘頂高程.1設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩頂高程水閘的級(jí)別為5級(jí)，查表31得, 0.5m。由于*電站為山區(qū)峽谷電站，風(fēng)速D=2.2

24、Km< 20 Km，按官廳水庫公式計(jì)算，如下式所示：= =1.3m又 = 12.83m 0.41mH=749.22+1.3+0.41+0.5 =751.43m.2校核洪水位時(shí)壩頂高程查表31得, 0.4m。同上，由于D=2.2 Km< 20 Km，按官廳水庫公式計(jì)算，如下式所示： = 0.8m又 = =8.7m 0.23m H=750.34+0.8+0.23+0.4=751.77m。綜上計(jì)算可得：取閘頂高程取752.0m3.3閘墩尺寸的確定根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范，閘墩形式應(yīng)根據(jù)閘室結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性和閘墩縱向剛度要求，一般宜采用實(shí)體式。閘墩的外形輪廓設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小、過流

25、能力大的要求。閘墩厚度應(yīng)根據(jù)閘孔孔徑、受力條件、結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求和施工方法等確定。根據(jù)工程特點(diǎn)，結(jié)合水閘設(shè)計(jì)規(guī)范要求，閘墩尺寸確定如下：閘墩厚度閘墩的厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，視閘墩高度、上下游水位差、閘孔寬度、閘門型式、閘門型式和閘墩材料等條件確定，一般取閘孔凈寬的1/61/10，采用平面鋼閘門時(shí)需要設(shè)置門槽。工作閘門門槽深0.52.0m，門槽處的閘墩厚度不得小于11.5m，以保證足夠的強(qiáng)度。在大多數(shù)情況下閘墩厚度并不由強(qiáng)度和穩(wěn)定要求控制，而是取決于構(gòu)造要求。閘墩分為邊墩和中墩兩類（邊墩與長(zhǎng)方壩段相接，一方面起閘墩作用，同時(shí)也起分隔溢流壩段和非溢流壩段的作用，一邊與河岸坡相接）。根據(jù)本工程閘

26、門尺寸和強(qiáng)度要求，選取閘墩厚度為4m，其中需要在閘墩上設(shè)置門槽，槽深選擇1m。閘墩是閘門和各種上部結(jié)構(gòu)的支承體，由閘門傳來的水壓力和上部結(jié)構(gòu)的重量和荷載通過閘墩傳布于底板。閘墩通常采用實(shí)體式，使其縱向剛度很大，以保證在縱向不會(huì)產(chǎn)生顯著的變形。閘墩結(jié)構(gòu)型式應(yīng)根據(jù)閘室結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性和閘墩縱向剛度要求確定，一般宜采用實(shí)體式。由于閘墩的外形輪廓對(duì)過流能力和流態(tài)的影響較大，規(guī)范規(guī)定：閘墩的外形輪廓設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小、過流能力大的要求。又由于閘墩半圓形墩頭可減少水流進(jìn)口損失，流線形墩頭有利于水流的擴(kuò)散，因此規(guī)范規(guī)定：上游墩頭可采用半圓形，且R=2m，下游墩頭宜采用流線形。尺寸采用：閘墩寬

27、：4.0m 閘墩長(zhǎng)：采用與閘室等長(zhǎng)20m 工作閘門槽：深0.8m，寬1.0m 檢修閘門槽：深0.8m，寬1.0m 兩閘門之間中心距5.5m 上游墩頭：R=2.0m閘墩高度閘墩高程與閘門高程相等，取750.50m閘門每孔設(shè)平板露頂工作閘門和平板檢修門各一道（檢修門共用）。平板工作閘門采用固定卷揚(yáng)機(jī)啟閉，啟閉機(jī)平臺(tái)高程763.00米。平板檢修閘門采用移動(dòng)式門機(jī)啟閉（泄洪閘、沖砂閘、進(jìn)水口檢修門共用門機(jī)）。檢修門槽中心線距壩軸線下游3.0米，工作門槽中心線距檢修門槽中心線5.5米。閘墩的長(zhǎng)度閘墩長(zhǎng)度取決于上部結(jié)構(gòu)的尺寸和布置，應(yīng)略大于架設(shè)于閘頂?shù)母鞣N橋梁（包括交通橋、主閘門和檢修閘門的工作橋）寬度的

28、總和。本工程中，只考慮到主閘門和檢修閘門的操作平臺(tái)寬度，不考慮交通橋的寬度，閘墩上部長(zhǎng)度選擇為13.8m，閘墩底部長(zhǎng)度選擇為20.0m。3.4 底板尺寸的確定底板是閘室的基礎(chǔ)，是既承受水閘上部結(jié)構(gòu)的重量及荷載，又向地基傳遞的結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼有防滲、防沖、防止地基受到滲透水流作用可能產(chǎn)生的滲透變形，并保護(hù)地基免受水流的沖刷。因此閘門底板必須具有足夠的整體性、堅(jiān)固性、抗?jié)B性和耐久性。通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。本工程選用平底板的閘底板形式。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、并且閘址的地基有很好的適應(yīng)性。根據(jù)閘底板的形式（用經(jīng)驗(yàn)公式L=AH）計(jì)算，并根據(jù)閘上結(jié)構(gòu)布置及地基承載能力兩方面要求來綜合考慮，擬定閘底板順?biāo)鞣?/p>

29、向的長(zhǎng)度。L底=AH式中： A系數(shù)，對(duì)于砂礫石地基可取1.52.0，對(duì)于砂土、砂壤土地基可取2.02.5，對(duì)于黏壤土地基可取2.03.0，對(duì)于黏土地基可取2.53.5；H上、下游最大水頭差。（1） 閘底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度，根據(jù)閘基土質(zhì)為砂壤土地基，A取2.02.5，故 L底=AH=（2.02.5）×8.5=1621.25m綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定閘底板長(zhǎng)度為20m。（2） 閘底板可能出現(xiàn)的最大彎矩：其中：l閘墩的中心線距離（m）； q底板的均勻荷載強(qiáng)度（T/m）。底板的厚度不僅取決于最大彎矩，而且也與底板的配筋率有關(guān)。底板的配筋率取0.5%比較合適，則底板厚度用下式

30、計(jì)算：其中：d底板的估計(jì)厚度（m）； Mmax底板可能出現(xiàn)的最大彎矩; K安全因數(shù)取1.8； s鋼筋的屈服強(qiáng)度。 通過計(jì)算得到：d=1.962m，在設(shè)計(jì)中選用2m厚度以保證閘底板強(qiáng)度、穩(wěn)定等方面要求。（3）.閘室底板的上、下游端均宜設(shè)置齒墻，齒墻深度可采用23.5m。在閘室底板上、下游端設(shè)置齒墻，既能增加滲徑長(zhǎng)度，降低閘基底部滲透壓力，減小滲透水流的出逸坡降，又能增加閘室的抗滑穩(wěn)定性。（4） 鋪蓋。主要用來延長(zhǎng)滲徑，應(yīng)具有相對(duì)的不透水性；為適應(yīng)地基變形，也要有一定的柔性。鋪蓋常用黏土、黏壤土或?yàn)r青混凝土等材料，有時(shí)也可用鋼筋混凝土作為鋪蓋材料。鋪蓋的滲透系數(shù)應(yīng)該比地基的滲透系數(shù)小100倍。最好

31、達(dá)1000倍。鋪蓋的長(zhǎng)度倍。鋪蓋的厚度應(yīng)由閘基防滲需要確定，一般采用上、下游最大水位差的35倍。鋪蓋的厚度應(yīng)根據(jù)鋪蓋土料的允許水力坡降值計(jì)算確定。即=H/J，其中，H為鋪蓋頂、底面的水頭差，J為材料的容許坡降，黏土為48，壤土為35。鋪蓋上游端的最小厚度由施工條件確定，一般為0.60.8m，逐漸向閘室方向加厚至1.01.5m。鋪蓋與地板連接處為一薄弱部位，通常將底板前端做成斜面，使黏土能夠借助自重及其上的荷載與底板緊貼，在連接處鋪設(shè)油毛氈等止水材料，一端用螺栓固定在斜面上，另外一端埋入黏土鋪蓋中。為了防止鋪蓋在施工期遭受破壞和運(yùn)行期間被水流沖刷，應(yīng)在其表面上先鋪設(shè)砂墊層，然后再鋪設(shè)單層或雙層塊

32、石護(hù)面。因此，鋪蓋長(zhǎng)度確定為20米。3.5閘室的分縫與止水 根據(jù)本工程閘址出地基特點(diǎn)，選取閘室在中墩分縫，使每孔泄洪閘為一單獨(dú)閘段，中墩總厚度4米；縫距一般15到30m，縫寬為2到2.5cm。本水閘共6孔閘，分6個(gè)閘段，在中間5孔閘墩中心設(shè)永久縫，設(shè)縫寬2cm。沖砂閘與泄洪閘及進(jìn)水閘也采用永久縫分開。使得閘墩與底板連接在一起形成整體式底板，整體式底板閘孔兩側(cè)閘墩之間不會(huì)出現(xiàn)過大的不均勻沉降，對(duì)閘門啟閉有利。水閘沿軸線每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫，兼作溫度縫，以免因閘室不均勻沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫。第四章 泄洪閘及沖砂閘設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 沖砂閘閘孔孔徑計(jì)算沖沙流速，即開啟沖砂閘后，能夠達(dá)到?jīng)_洗沉沙槽

33、內(nèi)全部淤沙以及隨沖砂水流帶入槽內(nèi)的群體泥沙的流速，可由下式可得： 式中，：與沖沙量相應(yīng)的河道運(yùn)動(dòng)底沙的平均粒徑，為150.4mm； h ：槽內(nèi)水深，沖沙槽進(jìn)口底板高程為741.5米；正常水位時(shí)的水位高程為750.0米；既可得正常水位時(shí)沉沙槽內(nèi)的水深為8.5米。則以此即可得出： =3.495 m/s沉砂槽中沉降的泥沙，在沖砂時(shí)需要達(dá)到大于沖沙流速的水流速度才能將其中的砂沖走，擬采用堰流。即可取V=5 m/sVC沖沙閘采用平底板堰流，則相對(duì)開度a/H0.65,a0.65H=0.65×8.5=5.525m。所以，沖沙閘沖沙時(shí)將閘門打開的高度可取為6.5m。根據(jù)SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)

34、范，對(duì)于平底閘為堰流時(shí)，閘孔總凈寬可按下列公式計(jì)算：?jiǎn)慰组l 式中 ：閘孔總凈寬，m； Q ：過閘流量，m3/s ：計(jì)入行近流速水頭上的堰上水深，m，= h+； g ：重力加速度，課采用9.81m/s2； m ：堰流流量系數(shù)，可采用m=0.385。 ：堰流側(cè)收縮系數(shù)； ：閘孔凈寬，m； ：上游河道一般水深處的寬度，由于70120m，故=120m； ：堰流淹沒系數(shù)，由于閘下游采用斜坡式護(hù)坦，急流水躍消能，下游水位低，/0.72,則=1； ：有堰頂算起的下游水深，為5.4m。又有聯(lián)立上式，試算求設(shè)= 7 m，即=7m,則： = 1-0.171(113/120)0.4914 = 0.9209假設(shè)Q=

35、227.5m3/s則 V= = 227.5/（7×6.5）=5 m/s = h1+v2/2g =6.5+1.274=7.774m = 6.68 7.0(m)沖沙閘設(shè)1孔，每孔7m 流速為5 m/s。4.2沖沙閘閘墩設(shè)計(jì)由閘墩厚度（寬度）應(yīng)滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，故取之為2米。閘頂高程取其與泄洪閘閘頂高程相等即為752m，長(zhǎng)度（寬度）取其與閘頂高程相等,為10.5米。4.3泄洪閘閘孔孔徑設(shè)計(jì)計(jì)算泄洪閘與沖沙閘類似，故采用平底堰流泄流，但為保證泄洪閘具有足夠的超泄能力，使其即使在很高的水位時(shí)仍能保持為堰流，閘孔高度應(yīng)較高。泄洪閘采用平底板堰流，則相對(duì)開度 a/H 0.65 a 0.65H=

36、 0.65×8.0=5.2m。故取泄洪閘泄洪時(shí)將閘門打開的高度定為6.5m。根據(jù)設(shè)計(jì)洪水水位和校核洪水水位的計(jì)算，閘門數(shù)目為6孔，所以泄洪閘閘孔數(shù)目為5孔。根據(jù)SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 ，按一下公式計(jì)算 ：當(dāng)水閘為多空閘，閘墩墩頭為圓弧形時(shí)式中， N ：閘孔數(shù)目； ：中閘孔側(cè)收縮系數(shù)； ： 中閘墩厚度； ： 邊閘墩側(cè)收縮系數(shù)； ： 邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離。 設(shè)計(jì)洪水時(shí)，洪水流量為1700 m3/s ，后出沖沙閘泄流的227.5 m3/s ，還剩余1472.5 m3/s 。閘孔數(shù)目為5孔，中閘墩厚度為4米，上游河道一半水深寬約為120米。邊閘墩順?biāo)飨蜻?/p>

37、緣線至上游河道水邊線之間的距離約為36米，則每孔泄洪閘的寬度 b0也為未知量，且方程組為高次方程組，難以通過解方程組求解，擬采用試算法求解。設(shè) = 7 m ,則： = 0.952= 0.909 = = 0.943V = = 6.47 m/s = 6.5+41.86/19.62 = 8.63 m/s =36.11m 35m =5b故泄洪閘閘門寬度確定定為7米，共設(shè)5孔。第五章 非溢流壩設(shè)計(jì)計(jì)算5.1壩頂高程的確定根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范非溢流壩壩頂應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱虘?yīng)高于波浪頂高程，其與正常蓄水位或校核洪水位的高差，可根據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范，由下式計(jì)算，應(yīng)選擇兩者中高程的高者作為

38、選定高程。h =2h1+h0+hc式中：h防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；h1波浪高度（m）；h0波浪中心線高出靜水位高度（m）； hc安全超高，按混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，按下表51采用。表51 安安全超高h(yuǎn)c相應(yīng)水位壩的安全級(jí)別設(shè)計(jì)洪水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩頂高程的確定壩的安全級(jí)別為級(jí)，查表51得, hc= 0.4m。由于*電站為山區(qū)峽谷電站，吹速D=2.2 Km< 20 Km，V0=26.5m/s按官廳水庫公式計(jì)算，如下式所示：= =1.3m又 = 12.83m 0.41mh=2h1+h0+hc =1.3+0.41+0.4 =2

39、.11m 故設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩頂高程H設(shè)計(jì) = 749.22+2.11=751.33m校核蓄水位壩頂高程的確定查表hc得 0.3m。同上，由于D=2.2 Km< 20 Km，V0=18.0m/s按官廳水庫公式計(jì)算，如下式所示： = 0.8m又 = =8.7m 0.23m h=2h1+h0+hc =0.8+0.23+0.3 =1.33m Z校核 = 750.34+1.33=751.67m取兩者中的較大者即751.67m，作為壩頂高程。綜合整個(gè)工程，考慮到水閘閘頂和非溢流壩壩頂設(shè)置交通橋，故將閘頂修到和非溢流壩段同一高度將壩高取至752m。5.2 剖面設(shè)計(jì)5.3荷載計(jì)算當(dāng)位于正常蓄水位時(shí)上游水深

40、8.5米。計(jì)算采用單寬。1.自重=2.4×103kg/m3(10.5×7+×4.8×6+2×13.8)×1m3×10N/kg =2.4×1155×103N=2772KN2.靜水壓力計(jì)算 下游水重3.揚(yáng)壓力計(jì)算 則u=10××1.0625×13.8=73.3125kN (4)應(yīng)力計(jì)算上下游邊緣應(yīng)力計(jì)算=+=200.87+49.07=249.94 KPa =151.8 Kpa最大應(yīng)力值與最小值之比為2當(dāng)位于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)設(shè)計(jì)洪水位時(shí)上游水深7.72米。計(jì)算采用單寬。1.自重=2.4

41、×103kg/m3(10.5×7+×4.8×6+2×13.8)×1m3×10N/kg =2.4×1155×103N=2772KN2.靜水壓力計(jì)算10×(7.72+2)2=9462.672 KN3.揚(yáng)壓力計(jì)算u=10××0.9975×13.8=68.8275 KN4.應(yīng)力計(jì)算上下游邊緣應(yīng)力計(jì)算=200.87+36.45=237.32KPa =164.42KPa故最大應(yīng)力值與最小值之比為1.295<2當(dāng)位于校核洪水位時(shí)當(dāng)水位為校核水位時(shí)上游水深8.62米。計(jì)算采用

42、單寬。1.自重=2.4×103kg/m3(10.5×7+×4.8×6+2×13.8)×1m3×10N/kg =2.4×1155×103N=2772KN2.靜水壓力計(jì)算10×10.842 =587.528 KN3.揚(yáng)壓力計(jì)算u=10××1.1413×13.8=78.74974.應(yīng)力計(jì)算上下游邊緣應(yīng)力計(jì)算最大應(yīng)力值與最小值之比為當(dāng)為檢修狀況時(shí)采用正常蓄水位。上游水深8.5米，計(jì)算采用單寬。1.自重=2.4×103kg/m3(10.5×7+×

43、4.8×6+2×13.8)×1m3×10N/kg =2.4×1155×103N=2772KN2.靜水壓力計(jì)算 下游水重3.揚(yáng)壓力計(jì)算 則u=10××1.0625×13.8=73.3125kN (4)應(yīng)力計(jì)算上下游邊緣應(yīng)力計(jì)算=+=200.87+49.07=249.94 KPa =151.8 Kpa最大應(yīng)力值與最小值之比為25.4非溢流壩段的穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)水工建筑物中，重力壩的抗滑穩(wěn)定分析，計(jì)算非溢流壩段的穩(wěn)定?？辜魪?qiáng)度公式：；抗剪斷公式其中 為接觸面以上的總鉛直力； 為接觸面以上的總水平力； U為作用在接觸

44、面上的揚(yáng)壓力；f 為接觸面間的摩擦系數(shù)；為抗剪參數(shù)。分別在正常水位，設(shè)計(jì)洪水位，校核洪水位和檢修狀況時(shí)，檢查抗剪強(qiáng)度和抗剪斷是否滿足條件。當(dāng)位于正常蓄水位時(shí)上游水深8.5米。計(jì)算采用單寬?？辜魪?qiáng)度計(jì)算=0.4×（2772-73.31）/551.25=1.961.05抗剪斷計(jì)算=3根據(jù)上面的抗剪強(qiáng)度計(jì)算和抗剪斷計(jì)算結(jié)果可得：是穩(wěn)定的。當(dāng)位于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)設(shè)計(jì)洪水位時(shí)水深7.72米。計(jì)算采用單寬。抗剪強(qiáng)度計(jì)算=0.4×（2772-68.83）/462.672=2.341.05抗剪斷計(jì)算=3根據(jù)上面的抗剪強(qiáng)度計(jì)算和抗剪斷計(jì)算結(jié)果可得：是穩(wěn)定的。當(dāng)為校核洪水位時(shí)校核洪水位時(shí)水深8.8

45、4米。計(jì)算采用單寬?？辜魪?qiáng)度計(jì)算=0.4×（2772-78.74975）/587.528=1.831.05抗剪斷計(jì)算=3根據(jù)上面的抗剪強(qiáng)度計(jì)算和抗剪斷計(jì)算結(jié)果可得：是穩(wěn)定的。當(dāng)為檢修狀況時(shí)在檢修狀況時(shí)，采用正常蓄水位。計(jì)算采用單寬。抗剪強(qiáng)度計(jì)算=0.4×（2772-73.31）/551.25=1.961.05抗剪斷計(jì)算=3根據(jù)上面的抗剪強(qiáng)度計(jì)算和抗剪斷計(jì)算結(jié)果可得：是穩(wěn)定的。綜上所述，由于在正常蓄水位，設(shè)計(jì)洪水位，校核洪水位和檢修狀況時(shí)，抗剪強(qiáng)度計(jì)算和抗剪斷計(jì)算均滿足條件，故重力壩是穩(wěn)定的第六章 消能防沖設(shè)計(jì)計(jì)算6.1消力池布置由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001知：消力池的

46、深度可按以下公式計(jì)算 （公式6.1） （公式6.2） （公式6.3） （公式6.4）式中 d 消力池深度（m）;水躍淹沒系數(shù)，可采用1.051.10。故在下列計(jì)算中，取值都為1.10；躍后水深（m）；收縮水深（m）；水流動(dòng)能校正系數(shù)，可取1.01.05，故在以下計(jì)算中，都取1.0；q 過閘單寬流量（m2/s）;b1,b2消力池首端，末端寬度。在此，取他們值相等；由消力池底板面算起的總勢(shì)能（m）； 出池落差，m； 出池河床水深，m。根據(jù)以上公式，再由已知數(shù)據(jù)，計(jì)算出的消力池池深和池長(zhǎng)結(jié)果如下表 6-1 消力池池深、池長(zhǎng)粗算結(jié)果開啟孔數(shù)n泄流量Q(m3/s)單寬流量q(m3/(s.m)收縮水深hc

47、(m)躍后水深hc(m)下游水深hs (m)出池落差Z(m)流態(tài)判別消力池尺寸池深d(m)池長(zhǎng)Lsj(m)水躍長(zhǎng)Lj(m)6170040.483.787.705.41.76自由出流1.3128.927.0208049.524.1859.056.0662.241.6533.5233.6設(shè)計(jì)洪水位工況下：泄流量Q=1700 m3/s，單寬流量q=40.48 m3/(s.m)，收縮水深hc=3.78m，躍后水深hc=7.7m，下游水深hs=5.4m，出池落差Z=1.76m，池深d=1.31m，水躍長(zhǎng)Lj=6.9(h-hc)=27m，池長(zhǎng)Lsj=Ls+Lj=28.9m；校核洪水位工況下：泄流量Q=20

48、80 m3/s，單寬流量q=49.52 m3/(s.m)，收縮水深hc=4.185m，躍后水深hc=9.05m，下游水深hs=6.066m，出池落差Z=2.24m，池深d=1.561m，水躍長(zhǎng)Lj=6.9(h-hc)=33.6m，池長(zhǎng)Lsj=Ls+Lj=33.52m；由此估算池深為1.7m，驗(yàn)算得出雖然和取值=1.1有差入，但是差值不大，故可以認(rèn)為是合理的。根據(jù)池深為2.5m，設(shè)計(jì)斜坡段坡度為1:4，由公式得出相應(yīng)的消力池長(zhǎng)度Lsj=33.52m34m.故取消力池池長(zhǎng)為34m。厚度根據(jù)抗沖要求求得：抗沖 式中：為消力池底板始端厚度，m；為閘孔泄流時(shí)的上、下游水位差，m；為消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.150.20，在此處?。粸橄Τ剡M(jìn)口處的單寬流量，。設(shè)計(jì)洪水位工況下：=1.57m校核洪水位工況下：=0.2=1.79m綜合以上考慮，消力池底板厚度取為1.8m。6.2海漫計(jì)算由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范當(dāng)，且消能擴(kuò)散良好時(shí)海漫長(zhǎng)度可按：；圖 Ks值根據(jù)上面消力池布置結(jié)果可知，適合該公式，因此選取海漫長(zhǎng)度為L(zhǎng)p=10m。海漫要求有一定的粗糙度，以便進(jìn)一步消