渡槽課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書黑龍江省農(nóng)墾林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院水閘課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 一、資料分析 了解本工程在國民經(jīng)濟(jì)中的作用,熟悉各種水位特征及相應(yīng)的流量等規(guī)劃成果。研究地形、地質(zhì)、水文氣象，分析這些條件對(duì)水閘設(shè)計(jì)和施工的影響。 二、閘室型式的選定及上下游渠道的布置 在給定的軸線上，通過計(jì)算設(shè)計(jì)渠道的縱橫斷面。根據(jù)運(yùn)用要求選定閘室的型式。 三、水力計(jì)算 1.閘孔口尺寸設(shè)計(jì) (1)閘底板高程的確定：根據(jù)水閘下游的地質(zhì)條件及水閘工程量的經(jīng)濟(jì)比較，確定閘底板高程。本次設(shè)計(jì)建議采用平底板。 (2)閘孔總寬度的計(jì)算：根據(jù)水閘的上下游水位及閘底高程判斷過閘水流的性質(zhì)。按相應(yīng)的水力學(xué)公式計(jì)算閘孔總寬度。 (3)孔數(shù)及孔寬的選定

2、：根據(jù)計(jì)算和遵照水利水電工程鋼閘門的設(shè)計(jì)規(guī)范”SL7495的規(guī)定選定合理的單孔寬及相應(yīng)的孔數(shù)。 (4)水閘泄流能力驗(yàn)算：根據(jù)初步確定的孔數(shù)，孔寬及相應(yīng)的水位驗(yàn)算孔口泄流能力。 2.消能防沖設(shè)計(jì) 根據(jù)平原地區(qū)水閘及地質(zhì)條件，建議采用消力池消能。本設(shè)計(jì)需要確定消能防沖各設(shè)計(jì)尺寸及構(gòu)造。 (1)確定消能控制情況及消力池尺寸： 根據(jù)情況分析，在閘門局部開啟時(shí)多為最不利的消能情況，應(yīng)根據(jù)列表試算法來確定消力池的各項(xiàng)尺寸。 (2)護(hù)坦的厚度根據(jù)公式并參考相似的已建工程確定之。 (3)海漫及防沖槽尺寸及構(gòu)造的確定：可按教材中所介紹公式及參考已建工程確定之。 四、防滲設(shè)計(jì) 1.閘底輪廓布置： 滲徑長(zhǎng)度應(yīng)滿足防

3、滲要求，滲徑系數(shù)應(yīng)大于57。 2.建議采用粘土鋪蓋，長(zhǎng)度在(35)倍水頭范圍內(nèi)選取。參考教材及已建工程實(shí)例擬定鋪蓋的各項(xiàng)尺寸及構(gòu)造 3.排水及反濾層的布置參教科書 4.側(cè)向防滲布置： 兩岸防滲布置必須與閘室防滲相配合，兩岸各個(gè)可能的滲徑都不得小于閘室滲徑。 5.閘底板滲透應(yīng)力計(jì)算：建議采用改進(jìn)的阻力系數(shù)法計(jì)算： 五、閘室布置 1.閘室建議采用整體式平底板，底板順?biāo)鞣较虿灰诉^長(zhǎng)，主要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)布置要求及滿足閘室穩(wěn)定的需要。 2.閘門及閘墩型式的選擇和尺寸的擬定：建議采用鋼筋混凝土平板閘門，可參考教材根據(jù)水閘的運(yùn)用要求確定閘墩高度。 3.交通橋?qū)?m，其中人行道寬lm，兩邊設(shè)欄桿混凝土路面。

4、4.工作橋的型式和尺寸可參考已建工程和運(yùn)用要求確定之。 5.按比例繪制閘室布置草圖并注明尺寸。 六、閘室穩(wěn)定及地基應(yīng)力驗(yàn)算 以中聯(lián)為計(jì)算單元。 1.地基應(yīng)力驗(yàn)算：按完建無水及關(guān)門擋水，下游無水兩種情況計(jì)算，要求： 2.穩(wěn)定計(jì)算 (1)正常情況按關(guān)門擋水時(shí)上游為正常水位58.72米，下游無水。(可認(rèn)為地下水位與閘底板齊平)閘室穩(wěn)定計(jì)算。 (2)校核情況，按上游正常洪水位59.50m，下游相應(yīng)水位59.35m驗(yàn)算穩(wěn)定情況。 以上穩(wěn)定計(jì)算均要求滿足規(guī)范規(guī)定的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，如不能滿足時(shí)應(yīng)采用相應(yīng)的措施解決。 七、閘室與兩岸連接建筑物的布置 參考已建工程及教材。 八、主要參考書 1.水閘設(shè)計(jì) 華東水

5、利學(xué)院主編 2.水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 華東水利學(xué)院主編； 3.水閘 張世儒編 4.水工手冊(cè)(泄水與過水建筑物) 華東水利學(xué)院主編 5.水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL2652001 6.鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范 SL7495 九、編寫設(shè)計(jì)說明書參考提綱 第一章 總論 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 基本資料 第三節(jié) 工程綜合說明書 第二章 水力計(jì)算 第一節(jié)閘室的結(jié)構(gòu)型式及孔口寸確定 第二節(jié)消能防沖設(shè)計(jì) 第三章 水閘防滲及排水設(shè)計(jì) 第一節(jié)閘底輪廓布置。 第二節(jié)防滲和排水設(shè)計(jì)及滲透壓力計(jì)算 第三節(jié)防滲排水設(shè)施和細(xì)部構(gòu)造 第四章 閘室由置 第一節(jié) 閘底板、閘墩 第二節(jié) 工作橋、公路橋、檢修便橋 第三節(jié) 閘門和啟閉機(jī) 第四節(jié) 閘室的分縫和

6、止水設(shè)備 第五章 閘室穩(wěn)定計(jì)算 第一節(jié) 荷載及其組合 第二節(jié) 地基應(yīng)力驗(yàn)算 第三節(jié) 閘室穩(wěn)定驗(yàn)算 第六章 上下游連接建筑物 第一節(jié) 上游連接建筑物下游連接建筑物土壩課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 一、了解任務(wù)書及分析原始資料設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料是設(shè)計(jì)工作的依據(jù)，因此必須首先全面了解本設(shè)計(jì)的任務(wù)。熟悉該河流的一般自然地理?xiàng)l件，壩址附近的水文、氣象特性、樞紐及水庫的地形、地質(zhì)條件。當(dāng)?shù)夭牧?、?duì)外交通及有關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)，只有在熟悉資料的基礎(chǔ)上才能正確地選擇建筑物的類型，進(jìn)行樞紐布置、建筑物設(shè)計(jì)及施工組織設(shè)計(jì)，因此應(yīng)該把必要的資料整理到說明書中去，了解每一項(xiàng)資料在設(shè)計(jì)中的用處，通過對(duì)資料的了解和分析，初步掌握原始

7、資料中對(duì)設(shè)計(jì)和施工有較大的影響的主要因素和關(guān)鍵性的問題，為以后設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行和進(jìn)一步深入掌握資料打下基礎(chǔ)。二、壩根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、建筑材料、施工條件、工程量、投資并結(jié)合樞紐布置，對(duì)給出的上、下兩條壩軸線進(jìn)行比較，選定一條有利的壩軸線。三、選取三種壩型，根據(jù)地形、地質(zhì)、建筑材料、氣候條件、施工情況及工程量、投資等方面，綜合比較， 首先根據(jù)給出的土石料判斷有可能選擇的壩型，由水庫最高水位初估壩頂高程，并按該種壩型的一般情況初擬其剖面尺寸，再按河谷形狀估算所需的土石方量，由此確定一種壩型。 四、樞紐布根據(jù)選定的壩軸線從地形、地質(zhì)、施工、運(yùn)用等方面大致確定建筑物的相對(duì)位置、建筑物形式，并加以定性分析

8、和論述，確定樞紐工程的等別及建筑物級(jí)別。五、建筑物設(shè)計(jì)（一）、確定斷面尺寸及平面布置：根據(jù)規(guī)范要求，參照已建工程并考慮本工程的具體情況，確定壩坡、壩頂高程、壩頂寬度、防滲體及排水體尺寸，確定岸坡壩段的壩型及斷面尺寸。繪出壩的剖面及平面布置圖(考慮河岸壩段與巖坡壩段的連接)。（1）、壩坡設(shè)計(jì)。土石壩的壩坡一般與壩型、壩高、土石料的性質(zhì)等因素有關(guān)，其范圍大致在1：2-1：4之間。當(dāng)壩較高時(shí)，可每隔8-15m變一次坡，相鄰坡率差取0.25-0.5，變坡處下游通常設(shè)置1.52.0m寬的馬道。設(shè)計(jì)壩坡時(shí)，可參照已建工程進(jìn)行類比，初擬一個(gè)壩坡。（2）、確定壩頂高程。計(jì)算水庫靜水位以上的超高值時(shí)，風(fēng)速值的選

9、取采用多年平均最大風(fēng)速。壩頂高程分別按正常情況和非正常情況計(jì)算。正常情況的庫水位可取設(shè)計(jì)洪水位，非正常情況的庫水位可取校核洪水位。按上述兩種情況計(jì)算后，取兩者中的高值。（3）、壩頂寬度。壩頂?shù)淖钚挾劝聪旅娴姆椒ù_定：當(dāng)壩高"小于lOOm時(shí)，壩頂最小寬度bmin取為H10，并不小于3m；當(dāng)壩高"大于100m時(shí)，壩頂最小寬度bmin取為 并不小于lOm；當(dāng)壩頂有公路通過時(shí)，應(yīng)滿足交通要求以及防汛搶險(xiǎn)等要求。（4）、排水體設(shè)計(jì)?？筛鶕?jù)實(shí)際情況選擇貼坡排水或棱體排水，再進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)。（二）、滲流計(jì)算： 用水力學(xué)法，計(jì)算正常高水位時(shí)最大斷面浸潤(rùn)線及單寬滲流量。（三）、坡穩(wěn)定計(jì)算：用

10、圓弧滑動(dòng)有效應(yīng)力法校核最大壩高斷面的上、下游壩坡的穩(wěn)定。四）、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)包括壩頂、護(hù)坡、反濾、壩體及壩基有防滲透、排水。（1）、壩頂構(gòu)造。壩頂如果沒有公路運(yùn)輸要求，可以不做特殊路面，只需鋪設(shè)碎石、礫石或草皮即可。若有公路通過，要按交通要求鋪設(shè)。壩頂上下游兩側(cè)要鋪設(shè)路緣石。為了排水，壩頂應(yīng)有2-3的傾斜度。當(dāng)上游設(shè)置防浪墻時(shí)，防浪墻應(yīng)由堅(jiān)固、穩(wěn)定、不透水并與防滲體緊密結(jié)合的漿砌石或鋼筋混凝土構(gòu)成。墻高自壩頂起應(yīng)高于1m。此時(shí)壩頂下游側(cè)應(yīng)設(shè)置溝槽，以匯集雨水，經(jīng)坡面排水溝排走。（2）、護(hù)坡設(shè)計(jì)。若壩址附近石料充足，通常采用砌石或堆石護(hù)坡；此時(shí)上、下游護(hù)坡的下面需設(shè)碎石或礫石墊層。下游坡面上要設(shè)置

11、表面排水系統(tǒng)(縱、橫排水溝及壩坡與岸坡連接處的排水溝)。此外還應(yīng)布置階梯等通行道路。（3）、反濾層、過渡層、墊層的設(shè)計(jì)。選擇合適的土料，確定其各自的厚度。 六、“土石壩樞設(shè)計(jì)說明書”編寫提綱書中包括土壩的最大剖面、細(xì)部大樣、壩頂構(gòu)造、護(hù)坡、馬道、反濾層、排水、基礎(chǔ)防滲設(shè)施等細(xì)部構(gòu)造圖，要求內(nèi)容全面，但不重復(fù)。且圖幅布置勻稱美觀，可利用50x75cm方格紙繪制。說明與計(jì)算書包括設(shè)計(jì)中的全部計(jì)算步驟和過程，對(duì)自己的設(shè)計(jì)闡明設(shè)計(jì)思想，說明充分，文字既要簡(jiǎn)明扼要，又能表達(dá)出設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想。說明與計(jì)算書的最后應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行分析和評(píng)論。 第二章 基本資料 第二章 土壩設(shè)計(jì) 第一節(jié) 壩型選擇 第二節(jié) 壩

12、的斷面設(shè)計(jì) 一：壩頂高程確定 二：壩頂寬度確定 三：邊坡確定 四：防滲體尺寸確定 五：排水設(shè)備的形式及其基本尺寸的確定 第二節(jié) 土壩的滲透計(jì)算 一：計(jì)算情況 二：計(jì)算方法及計(jì)算公式 三：滲量及浸潤(rùn)線計(jì)算 第三節(jié) 土壩的穩(wěn)定計(jì)算 一：計(jì)算的基本數(shù)據(jù)及計(jì)算情況 二：計(jì)算方法及計(jì)算公式 三：上下游壩坡的安全系數(shù)值 第五節(jié) 土壩的細(xì)部結(jié)構(gòu) 一：壩體結(jié)構(gòu)(指河床及河岸壩體) 二：壩頂?shù)臉?gòu)造(包括防浪墻的結(jié)構(gòu)及尺寸) 三：上游護(hù)坡的結(jié)構(gòu)尺寸 四：下游護(hù)坡的結(jié)構(gòu)及尺寸等 五：反濾層及過渡層的設(shè)計(jì) 六：排水的結(jié)構(gòu) 七：截水槽的結(jié)構(gòu)及尺寸 八：地基處理 1：清基 2：基巖灌漿 3：削坡 九：壩與兩岸的連接渡槽課

13、程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 一、了解任務(wù)書及分析原始資料 設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料是設(shè)計(jì)工作的依據(jù)，因此必須首先全面了解本設(shè)計(jì)的任務(wù)。熟悉槽址附近的水文、氣象特性、樞紐及地形、地質(zhì)條件。當(dāng)?shù)夭牧稀?duì)外交通及有關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)，只有在熟悉資料的基礎(chǔ)上才能正確地選擇渠系建筑物的類型，進(jìn)行樞紐布置、建筑物設(shè)計(jì)及施工組織設(shè)計(jì)，因此應(yīng)該把必要的資料整理到說明書中去，了解每一項(xiàng)資料在設(shè)計(jì)中的用處，通過對(duì)資料的了解和分析，初步掌握原始資料中對(duì)設(shè)計(jì)和施工有較大的影響的主要因素和關(guān)鍵性的問題。 二、建筑物型式選擇 當(dāng)渠道需要跨河、溝、渠、路或洼地時(shí)需修建交叉建筑物，如渡槽、倒虹吸等，修建渡槽一般要滿足一定的高差要求，以滿足行洪

14、和交通要求，它比修建倒虹吸管水頭損失小，施工簡(jiǎn)單、管理運(yùn)用方便。所以在渠河或渠路高差滿足要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮渡槽方案。同時(shí)在低洼地修建渡槽比修建填方渠道占用土地少，對(duì)河道的行洪阻礙小。但它要求有較好的地質(zhì)條件，如較高地基承載力和較小的地基沉降。過大的不均勻沉降易使槽身產(chǎn)生裂縫而漏水。在設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)基本資料進(jìn)行周密細(xì)致的分析，說明采用哪種方案可行，各種方案存在的問題。 三、總體布置 渡槽總體布置的主要內(nèi)容包括槽址選擇、型式選擇、進(jìn)出口布置、基礎(chǔ)布置。 渡槽總體布置的基本要求是；流量、水位滿足灌區(qū)需要；槽身長(zhǎng)度短，基礎(chǔ)、岸坡穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)選型合理；進(jìn)出口順直通暢，避免填方接頭；少占農(nóng)田，交通方便，就

15、地取材等。 總體布置的步驟，一般是先根據(jù)規(guī)劃階段初選槽址和設(shè)計(jì)任務(wù)，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)查和勘探工作，取得較為全面的地形、地質(zhì)、水文氣象、建筑材料、交通要求、施工條件、運(yùn)用管理要求等基本資料，然后在全面分析基本資料的基礎(chǔ)上，按照總體布置的基本要求，提出幾個(gè)布置方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇最優(yōu)方案。 （一）槽址選擇 選擇槽址時(shí)，一般須考慮以下幾個(gè)方面：（1）應(yīng)結(jié)合渠道線路布置，盡量利用有利的地形、地質(zhì)條件，以便縮短槽身長(zhǎng)度，減少基礎(chǔ)程量、降低墩架高度。（2）槽軸線力求短直，進(jìn)出口要避免急轉(zhuǎn)彎并力求布置在挖方渠道上。（3）跨越河流的渡槽，槽軸線應(yīng)與河道水流方向正交，槽址應(yīng)位于河床及岸坡穩(wěn)定、水流順直

16、的地段，避免選在河流轉(zhuǎn)彎處。（4）少占耕地，少拆遷民房，并盡可能有較寬敞的施工場(chǎng)地，爭(zhēng)取靠近建筑材料產(chǎn)地，以便就地取材（5）交通方便，水電供應(yīng)條件較好，有利于管理維修。（二）渡槽選型 長(zhǎng)度不大的中小型渡槽，可采用一種類型的單跨或等跨渡槽。對(duì)于地形、地質(zhì)條件復(fù)雜而長(zhǎng)度較大的大中型渡槽，可根據(jù)具體情況，選用一種或兩種類型和不同跨度的布置方式，但變化不宜過多，否則將增加施工難度和影響槽墩受力狀況。具體選擇渡槽形式時(shí)，主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1、地形、地質(zhì)條件 地形平坦、槽高不大時(shí)，一般采用梁式渡槽，施工與吊裝均比較方便；對(duì)于窄深的山谷地形，當(dāng)兩岸地質(zhì)件較好，有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性時(shí)，宜建大跨度拱式渡槽

17、，避免很高的中間墩架；地形、地質(zhì)條件比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)作具體分析。例如，跨越河道的渡槽，當(dāng)河道水深流急、槽底距河床高度大、水下施工較困難，而灘地部分槽底距地面不高且渡槽較長(zhǎng)時(shí)，可在河床部分采用大跨度的拱式渡槽，在灘地采用梁式或中小跨度的拱式渡槽，當(dāng)?shù)鼗休d能力較低時(shí)，可采用輕型結(jié)構(gòu)的渡槽。 2、建筑材料 建筑材料方面，應(yīng)貫徹就地取材和因材設(shè)計(jì)的原則，結(jié)合地形地質(zhì)及施工等其它條件，采用經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)型式。 3.施工條件應(yīng)盡可能采用預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行裝配的結(jié)構(gòu)型式，以加快施工速度，節(jié)省勞力。同一渠系有幾個(gè)渡槽時(shí)，應(yīng)盡量采用同一種結(jié)構(gòu)型式，以便利用同一套吊裝設(shè)備，便于設(shè)計(jì)施工定型化。 三）進(jìn)出口段布置 為了使

18、渠道水流平順地進(jìn)入渡槽，避免沖刷和減小水頭損失，布置渡槽的進(jìn)出口段時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）進(jìn)出口前后的渠道上應(yīng)有一定長(zhǎng)度的直線段。渡槽進(jìn)出口渠道的直線段與槽身連接，在平面布置上要避免急劇轉(zhuǎn)彎，防止水流條件惡化，影響正常輸水，造成沖刷現(xiàn)象，對(duì)于流量較大、坡度較陡的渡槽，尤其要注意這一問題。（2）設(shè)置漸變段。渠道與渡槽的過水?dāng)嗝?，在形狀和尺寸上均不相同，為使水流平順銜接，渡槽進(jìn)出口均需設(shè)置漸變段。漸變段的形狀以扭曲面形式水流條件較好，應(yīng)用較多；八字墻式施工簡(jiǎn)單，小型渡槽使用較多。（3）設(shè)置護(hù)底與護(hù)坡，防止沖刷。(四)、基礎(chǔ)布置 渡槽基礎(chǔ)的類型較多，根據(jù)埋置深度可分為淺基礎(chǔ)及深基礎(chǔ)，埋置深度小

19、于5m時(shí)為深基礎(chǔ)。應(yīng)結(jié)合渡槽型式選定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的型式，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的布置尺寸須在槽墩或槽架布置的基礎(chǔ)上確定。下面僅對(duì)基礎(chǔ)高程的確定問題作簡(jiǎn)單介紹。對(duì)于淺基礎(chǔ)，基底面高程（或埋置深度）應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)等條件選定。對(duì)于冰凍地區(qū)，基底面埋入冰凍層以下不少于0.3m,以免因冰凍而降低地基承載力。耕作地內(nèi)的基礎(chǔ)，基頂面以上至少要留有0.5 0.8m的覆蓋層，以利耕作。軟弱地基上基礎(chǔ)埋置深度，一般在1.52.0米左右，如果地基的允許承載力較低時(shí)，可采取增加埋深或加大基底面尺寸的辦法以滿足地基承載力的要求。當(dāng)上層地基土的承載能力大于下層時(shí)，宜利用上層土作持力層，但基底面以下的持力層厚度應(yīng)不小于1.0米。坡地上的基礎(chǔ)，基底面應(yīng)全部置于穩(wěn)定坡線之下，并應(yīng)削除不穩(wěn)定的坡土和巖石以保證工程的安全。河槽中受到水流沖刷的基礎(chǔ)，基頂面應(yīng)埋入最大沖刷深度之下以免基底受到淘刷危及工程的安全。對(duì)于深基礎(chǔ)，計(jì)算的入土深度應(yīng)從穩(wěn)定坡線、耕作層深、最大沖刷深度等處算起，以確保深基礎(chǔ)的承載能力。最大沖刷深度的計(jì)算可參考有關(guān)書籍和資料。 四、建筑物設(shè)計(jì)（一）、渡槽型式選擇、初擬槽身斷面 1、根據(jù)渡槽的支承結(jié)構(gòu)的情況，渡槽分為梁式和拱式渡槽兩大類，其中又分為多種不同的支承形式。每種形式均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工程的地形地質(zhì)條件、施工條件及工程規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益等加以分析優(yōu)選。