大瀝水閘課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

大瀝水閘課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 2 2 2 2 7 8 9 9 10 20 27 35xx水閘位于xx市某區(qū)xx村，處于珠江航道北邊，水流自北向南匯入本工程是主要承擔(dān)排澇任務(wù)，并結(jié)合擋潮等綜合效益的工程。建設(shè)本工程是十分必要的。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)該樞紐中的水閘進(jìn)行全面的季節(jié)性風(fēng)向，冬季偏北風(fēng)，夏冬季多偏東南風(fēng)，最大xx水閘所處的珠江干流屬感潮河段，受潮汐的影響明顯，漲潮歷時(shí)短，落潮歷時(shí)長(zhǎng)，東江北干流洪潮水面線成果，200年一遇設(shè)計(jì)洪潮水位為2.58m。xx水閘斷面20年一xx水閘工程閘址，共布置5個(gè)鉆孔。場(chǎng)地屬珠江三角洲平原地貌，單元鉆孔高程為-1.49-3.39m。本場(chǎng)地巖性上部為素填土，其下伏地層有第本場(chǎng)地從ZK3和河涌取水樣2組。根據(jù)水質(zhì)簡(jiǎn)易分析試驗(yàn)成果，HCO3-含Mg2+含量2.31～5.10mg/l，SO42-含量43.67～44.81mg/l詳見附表按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》所附環(huán)境水對(duì)混凝土腐蝕的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本褐黃色，主要由中細(xì)砂和少量碎石塊組成。碎石塊約占15～30%，大第四系沖積層（層號(hào)2）ZK1號(hào)孔；最厚處為4.75米，見于ZK3號(hào)孔，平均厚度為3.58米。層頂灰白色，飽和，稍密。含少量粘粒。分布在ZK1，ZK4，ZK5孔可見，灰白色，飽和，中密。含少量粘粒。分布在ZK1，ZK3，ZK5孔可見，褐紅色，風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖芯呈半巖半土狀，巖芯用手可掰斷。夾少量中風(fēng)化巖塊。全場(chǎng)地分布，最薄處為8.50米，見于ZK1號(hào)孔；最厚處為褐紅色，風(fēng)化較弱，巖芯呈短柱狀、塊狀。巖質(zhì)較硬，錘擊無(wú)回彈。層號(hào)巖性樣本數(shù)最大值最小值平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值2-1淤泥4111///2-2淤泥質(zhì)土1//2///2-3粉質(zhì)粘土868.40.217.22-43///2-5粗砂1//24.0///2-6礫砂5282024.4///3-1強(qiáng)風(fēng)化巖9985679.80.2069.83層號(hào)巖土名稱滲透系數(shù)(cm/s)2-1淤泥3.04×10-68.62×10-72-2淤泥質(zhì)土9.26×10-79.26×10-72-3粉質(zhì)粘土3.27×10-66.62×10-67.42×10-75.24×10-63.26×10-62.06×10-52-41.04×10-21.04×10-22-5粗砂2.17×10-22.17×10-22-6礫砂5.82×10-27.06×10-28.29×10-2層號(hào)土名狀態(tài)指標(biāo)類別顆粒組成（mm）天然重度擦角>22~0.50.5~0.250.25~0.0750.075~0.05)kN/m32-4稍密11111393331最大值最小值平均值30.441.22-5粗砂11111403435最大值最小值平均值40.226.32-6礫砂數(shù)22222413536大值30.941.0小值28.734.7注：休止角、天然重度、內(nèi)摩擦角參考《xx地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定》（GJB02-98）平均值29.837.9場(chǎng)地地貌單元單一，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)5個(gè)鉆孔揭露，在堪察深度范圍內(nèi)，巖石除見一些節(jié)理，裂隙外，尚未發(fā)現(xiàn)巖層遭受強(qiáng)烈擠壓，扭曲和斷裂等不良地質(zhì)構(gòu)造因素。另?yè)?jù)區(qū)域地質(zhì)圖，無(wú)區(qū)域性斷裂從場(chǎng)地及其本場(chǎng)地地震基本烈度屬7度區(qū)，設(shè)計(jì)基本加速度值為0.10g,場(chǎng)地土由軟弱土，中軟土，中硬土及基巖組成，綜合評(píng)價(jià)為中硬場(chǎng)地土類筑物的摩擦型樁的樁端持力層；中風(fēng)化巖石強(qiáng)度較高，埋深不大，可①閘下潮位：采用200年一遇設(shè)計(jì)高潮位：2.58m（珠基，下同鋼筋混凝土：γ=25kN/m3混凝土：γ=24kN/m3漿砌石：γ=20kN/m3設(shè)計(jì)計(jì)算書是工程設(shè)計(jì)的重要工作內(nèi)容，計(jì)算書應(yīng)注明章節(jié)，并要求層次分明，書寫清楚。一律打印，計(jì)算附圖、曲線可用鉛筆按比例繪制附入相應(yīng)的計(jì)算部分或用計(jì)算機(jī)繪圖。計(jì)算部分可以用軟件計(jì)對(duì)常用公式可直接列出，對(duì)規(guī)范或參考文獻(xiàn)中的公式要著明來(lái)源（作者、書名、出版社、年月）計(jì)算過(guò)程盡量做到表格化，既便于計(jì)主要計(jì)算成果匯成總表后放置在前面，首頁(yè)應(yīng)有目錄，要求計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明書是畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要成果，要表達(dá)設(shè)計(jì)得的設(shè)計(jì)思想、方法和分析能力。設(shè)計(jì)說(shuō)明書是設(shè)計(jì)主要成果的說(shuō)明，而不是對(duì)計(jì)算過(guò)程的描述。對(duì)所采用的設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)說(shuō)明其根據(jù)、對(duì)比方案要做綜合分析，經(jīng)過(guò)充分論證，作出明確的結(jié)論，并附有圖紙。在說(shuō)明書中，需要指明設(shè)計(jì)的某些理論根據(jù)及參考文獻(xiàn)，但對(duì)理論本身可不加以說(shuō)設(shè)計(jì)說(shuō)明書要求章節(jié)分明，簡(jiǎn)明扼要，文理通順，字跡工整。書中既有計(jì)算數(shù)據(jù)，又有分析論證和明確的結(jié)論，必要時(shí)應(yīng)使用插圖與工程設(shè)計(jì)圖是工程師的語(yǔ)言，是設(shè)計(jì)成果的主要表達(dá)方式，應(yīng)嚴(yán)格按照“水利水電工程制圖”繪制，要求制圖正確，布局合理，主次分明，比例適當(dāng)，線條清晰，尺寸齊全，必圖紙為白繪圖紙，用計(jì)算機(jī)出圖，可先繪出草圖，經(jīng)指導(dǎo)教師審查后，再繪制成正式設(shè)計(jì)圖。采用2號(hào)圖幅，按規(guī)范圖紙形式出圖。閘址選擇一般根據(jù)工程所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，確定一個(gè)建閘的范圍，然后在范圍內(nèi)選擇幾個(gè)可能的位置。通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選出一個(gè)較為優(yōu)本工程中A到D這一河段河流順直,主河槽寬度都較接近,河底高程也相差不大,考慮到要在水閘上設(shè)交通橋,兩岸已建建筑物的布置,在C處閘樞紐建筑物有排澇擋潮閘、橫堤,考慮到工程任務(wù)和現(xiàn)實(shí)需要，整個(gè)樞紐布置較為簡(jiǎn)單。排澇擋潮閘主要由上游連接段、閘室段和下游連接段三部分組成.上游連接段處于水流行近區(qū),主要作用是引導(dǎo)水流從河道平穩(wěn)地進(jìn)從閘室出來(lái)的水流具有相當(dāng)?shù)哪芰?下游連接段的主要作用是消除下泄水流的動(dòng)能,順利與下游河床水流連接,避免發(fā)生不利沖刷現(xiàn)象.下游連接段包括護(hù)底坦、海漫、防沖槽和下游翼墻,下游翼墻也是采用八字形.xx水閘的主要作用是擋潮和排澇，且它是建在珠江三角洲平原地區(qū)的軟土地基上的，因此根據(jù)其運(yùn)用情況、水流流態(tài)、地形和地質(zhì)等務(wù)。雖然寬頂堰自由泄流時(shí)的流量系數(shù)較小，但具有泄流能力穩(wěn)定、地基應(yīng)力分布均勻、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和施工方便等優(yōu)點(diǎn)；而且寬頂堰具有泄閘室底板的作用是承受上部荷載,防止水流沖刷,延長(zhǎng)閘下滲徑.根慮水閘的主要作用是排澇和擋潮，要求在可能的條件下將底板高程盡體式平底板，它的優(yōu)點(diǎn)是洪水泄水穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便,且有123設(shè)計(jì)高潮位為2.58m，水閘級(jí)別取為二級(jí),安全超高下限值由《水）＝=0.13mh擋2）排澇時(shí)，閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位與相應(yīng)安全超設(shè)計(jì)水位為2.30m，安全超高下限值由《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》查得為底板厚度必須滿足強(qiáng)度、剛度、抗?jié)B及抗沖的要求，可取1/5~板上下游兩端設(shè)有淺齒墻，深度為0.5～1.5m，以增加閘室的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)防滲長(zhǎng)度。底板混凝土應(yīng)滿足強(qiáng)度、抗?jié)B及防沖等要求。本工由于本設(shè)計(jì)僅設(shè)一個(gè)閘孔，故底板總寬度應(yīng)等于閘孔總寬度加上底板長(zhǎng)度（順?biāo)鞣较颍┮话闶苌喜拷Y(jié)構(gòu)布置控制，但要滿足閘室上部結(jié)構(gòu)布置的要求外，還可參考以下兩種經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：(1)L約為上約為上下游最大水位差A(yù)H的2～4倍，在相同的AH情況下，砂本工程中底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度，初步設(shè)計(jì)階段可大致根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。由于河床表層淤泥被換中細(xì)砂，故底板長(zhǎng)度可?。?.0～4.0）H用是承受迎水面的水壓力、背水面的回填土壓力和滲流壓力，同時(shí)也支承閘門、工作橋及交通橋等上部結(jié)構(gòu)，其型式和尺寸應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)要與上下游翼墻連接處采用半圓形,邊墩長(zhǎng)取等于底板長(zhǎng)度8m。門槽中心線分別距墩頭5.0m及墩尾3.0m25002500以上，若有流冰，應(yīng)高出流冰面以上0.2m。本水閘位處亞熱帶地區(qū)，所在河涌不存在流冰情況，因此工作橋、檢修便橋和交通橋的梁底只工作橋梁面高程視閘門型式及閘孔水面線而定，對(duì)采用固定式啟閉機(jī)的平面閘門，工作橋橫梁底部高程與閘室底板高程的差值約等于構(gòu)。設(shè)置在閘墩之上，用四根柱子支承。為保護(hù)橋上啟閉設(shè)備免收雨水淋蝕，設(shè)置一啟閉機(jī)室。工作橋?qū)挾雀鶕?jù)閘室布置情況確定，過(guò)程=1.0＋2×0.6＋2×0.15＋2×0.180=2.86m取2.90m.水閘閘孔孔徑應(yīng)根據(jù)工程投資、閘門形式、運(yùn)用要求等因素來(lái)確確定閘孔凈寬要兼顧泄流能力與消能防沖這兩個(gè)矛盾的因素。由于設(shè)計(jì)排澇流量不大，閘門可初步估計(jì)采用單孔，閘孔形式采用寬頂εZ=1-0.171（A.0.1-4）εσ=2.31（A.0.1-6））；H0——計(jì)入行近流速水頭的堰上水深（mb0——閘孔凈寬（mbs——上游河道一半水深處的寬度（mN——閘孔數(shù)；εb——邊閘孔側(cè)收系數(shù)，可按公式（A.0.1-5）計(jì)算求得或bb——邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距）＝水深速V0水深水深H0閘孔凈寬b0(m)寬bs(m)縮系σm（m）158.03.31.65713.44010.0000.9920.8250.3856.515258.03.31.65713.4409.0000.9760.8250.3856.618358.03.31.65713.4408.0000.9620.8250.3856.718458.03.31.65713.4407.0000.9480.8250.3856.814558.03.31.65713.4406.0000.9360.8250.3856.903658.03.31.65713.4406.5000.9420.8250.3856.859758.03.31.65713.4406.8000.9460.8250.3856.832858.03.31.65713.4406.8300.9460.8250.3856.829958.03.31.65713.4406.8290.9460.8250.3856.8292、驗(yàn)算過(guò)閘單寬流量q：據(jù)《水利計(jì)算手冊(cè)》查得[q]=9～12m3q=Q設(shè)/B孔=58/7=8.29m3/s.m＜9～12m3/s.m水閘下游消能防沖設(shè)施必須在各種可能出現(xiàn)的水力條件下,都能滿足消散動(dòng)能與均勻擴(kuò)散水流的要求,且應(yīng)與下游河道有良好的銜接,還與水閘形式、閘門的運(yùn)用管理等密切有關(guān).Q設(shè)＝58.0m3/s，上游設(shè)計(jì)水位為1.0m，相應(yīng)下游水位取最低低潮位別是否需要建立消力池：如躍后水深h＜出池河床水深ht，則不需建立消力池；如躍后水深h＞出池河床水深ht，則需建立消力池.0=H0=3.440m,，=1.798,查表得：ξc=0.68,ξ=1.375,則hc=ξchk=1.30m,h=ξhk=2.63m<ht=3.1m呈梅花形排列。排水孔內(nèi)充填碎石這樣，既能使?jié)B水通過(guò)，又有助于j=6.9（h-hc）.如果需要設(shè)消力池,則池長(zhǎng)為L(zhǎng)k=（0.7~Pm—作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力，其值可取躍前收縮斷面流速水頭值的5%；因在護(hù)底的底板下設(shè)置排水孔，故揚(yáng)壓力可忽略不計(jì)，抗沖計(jì)算底下設(shè)排水孔同時(shí),為改善消能效果,調(diào)整水流的流速分布,在護(hù)底的經(jīng)過(guò)護(hù)坦段消能的水流,雖已消除了大部分多余能量,但仍具有一定的剩余能量，流速分布不均勻，具有一定的沖刷能力,為能加速躍后段水流紊動(dòng)的衰減過(guò)程，為此，護(hù)坦后還需設(shè)置海漫和防沖槽等防沖保護(hù)河床免受沖刷.海漫長(zhǎng)度取決于消力池出口的單寬流量、上下游水位差、地質(zhì)條件、尾水深度及水流擴(kuò)散情況以及海漫本身的粗糙程度等因素。根據(jù)式中：q,—海漫起端的單寬流量ΔH—泄流時(shí)的上下游水位差（m）Ks—河床土質(zhì)系數(shù)，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)河床為粉砂、細(xì)砂時(shí)，取14～13；當(dāng)河床為中砂、粗砂及粉壤土?xí)r用12～11；當(dāng)河qs=58/8=7.25m3s.m取Lp=22m.為了使水流更好地?cái)U(kuò)散，海漫在平面上采取向兩側(cè)逐漸擴(kuò)散的布海漫還應(yīng)該是透水的,能夠順利地排出滲水,降低揚(yáng)壓力.海漫表面應(yīng)該做成粗糙的,以加大與水流的摩擦,有利于消除余能和調(diào)整流速分布.海漫一般做成等于或緩于1:10的斜坡,下面設(shè)墊層.在水閘運(yùn)用中，閘門的啟閉操作是關(guān)鍵，要求控制過(guò)閘流量和時(shí)間準(zhǔn)確、及時(shí)，保證工程和操作人員的安全，防止閘門受漂浮物的沖提升閘門開度不能太大.在此開度下,待下游水位上升到相應(yīng)水位(即趨于穩(wěn)定),可繼續(xù)提升至一定高度.一般規(guī)定閘門分二次或三次開啟，初始開啟度為0.5～1.0m。開啟閘門時(shí),應(yīng)視下游水位上漲情況,分級(jí)緩慢地提升到應(yīng)開高度,保證下游一定水位,避免突然上提,使下游出現(xiàn)水位與開度極不相應(yīng)的情況.為便于觀察下游水位,可在下游100米處,安裝水流經(jīng)過(guò)海漫后，仍具有一定的沖刷能力，為防護(hù)海漫，在海漫末端挖槽拋石加固，形成一道防沖槽，旨在下游河床沖刷到最大深度沖刷坑深度按以下公式計(jì)算：hd=1.1-hm（《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》0]—河床土質(zhì)的不沖速，查表得0.75m/s本工程取t''=2.4m,底寬b=2t''=4.8m，上游坡率m1=2，下游坡率mm125防沖槽m=1.25防沖槽m=1.上游水流流向閘室段，流速逐漸加大，為保證河床和河岸不受沖刷，在河床設(shè)鋪蓋，一方面為滿足防滲要求，另一方面，也為保護(hù)河床不受沖刷，上游翼墻設(shè)于鋪蓋段。緊鄰鋪蓋段河床和岸坡用漿砌塊防沖槽以上兩岸需設(shè)置護(hù)坡，其結(jié)構(gòu)與海漫一致，在防沖槽下游兩岸采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中的勃萊公式：L=C×ΔHΔH——上、下游水位差（m）則L=C×ΔH=(5～7)x2=10～14m水閘防滲布置應(yīng)根據(jù)閘基地質(zhì)條件和水閘上下游水位差等因素綜合分析確定。本工程為中小型水閘，地下輪廓線較為簡(jiǎn)單，且地基均勻不復(fù)雜，故可采用計(jì)算簡(jiǎn)便的直線法計(jì)算。初擬地下輪廓線的形狀將地下輪廓線按實(shí)際尺寸展開,得滲徑長(zhǎng)度:按改進(jìn)阻力系數(shù)法及直線比例法進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算得到各角點(diǎn)的滲透壓力值，列成表格。并計(jì)算底版承受的單寬滲透壓力值及總壓力值。改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》,土基上水閘的地基有效深度可按公式T=0.5L0L0——地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度（mTS0=0.5+1.0=1.5m用通過(guò)已經(jīng)簡(jiǎn)化了的地下輪廓不透水部分各角點(diǎn)和板樁尖端的等勢(shì)線，將地基分段，一般分為內(nèi)部水平段、內(nèi)部垂直段、進(jìn)口、出口段。各基本分段的阻力系數(shù)ζ0按以下公式計(jì)算。（1）進(jìn)口、出口段阻力系數(shù)ζ0按以下公式計(jì)算（2）內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)ζy的計(jì)算公式為（3）水平段的阻力系數(shù)ζx的計(jì)算公式為 ②③④⑤SS1S2TLξi①———②—7③———④———⑤—⑥———⑦———采用公式：hi=0線連接各水頭代表線段的端點(diǎn)，就能繪出滲壓分布圖或滲流坡降當(dāng)進(jìn)出口板樁較短時(shí)，進(jìn)出口處的滲流坡降線將呈急變曲線的形式中：h0—按以上諸式算出的進(jìn)出口水頭損失值m）h0其中：S,—底板（包括齒墻）的埋深與板樁入土深度之和m）T,—板樁另一側(cè)的地基透水層深度m）當(dāng)計(jì)算的β≥1.0時(shí)，采用β=1.0。β<1.0時(shí)，應(yīng)修正，修正后其水頭損失減小值為Δh=(1-β)h0。ΔH=(1-β)h0=(1-0.554應(yīng)修正，修正后其水頭損失減小值為：ΔH=(1-β)h0=(1-0//出口修正時(shí)按原水力坡降線，根據(jù)Δh及a值，分別定出N,點(diǎn)及M點(diǎn)，連接MN,，即為修正后的水力坡降線。如下圖一一0.581-/NN'修正后水力坡降線①②③④⑤⑥⑦∑hi/0.1720.6980.040.050.680.1040.2562.0020F總=54.88×12=658.56KN0]—出口段容許坡降值，對(duì)于中砂，出口段容許坡降值為(0.35～0.40)由于本閘為擋潮閘，其排水設(shè)施的任務(wù)是：在擋潮時(shí)將閘基中的滲水有計(jì)劃地排到鋪蓋上游，而排澇時(shí)將滲水排到閘底板下游，從而經(jīng)過(guò)以上消能防沖計(jì)算，下游段可不設(shè)消力池，改為設(shè)一長(zhǎng)為22m夠長(zhǎng)，且翼墻、邊墩后回填土采用滲透系數(shù)較小的粘土，故認(rèn)為側(cè)向在鋪蓋與底板連接處將其厚度加厚；將底板前端做成傾斜面，使鋪蓋一端用螺栓固定在斜面上，另一端埋入鋪蓋中。此外，為了防止鋪蓋在施工期間遭受破壞和運(yùn)行期間被水流沖刷，應(yīng)在其表面鋪設(shè)砂層，其次是配合鋪蓋起防滲作用，因此，其平面布置要與上游進(jìn)水條件和防滲設(shè)施相協(xié)調(diào)。上游翼墻順?biāo)飨虻耐队伴L(zhǎng)度應(yīng)大于或等于鋪蓋長(zhǎng)上下游用斜面與岸邊連接。由于閘室頂高程與上游段設(shè)計(jì)堤防高程不應(yīng)設(shè)置護(hù)坡，具體做法如下：在靠近翼墻處G5——檢修便橋自重；G6——閘門自重；G7——啟閉機(jī)自重；G8——工作橋其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重（包括墻體、柱子、窗戶、屋頂?shù)菺9——回填土自重；W1——閘室上游段水自重；W2——閘室下游段水自重；P1——閘室上游段靜水壓力；P2——閘室下游段靜水壓力；PF——浮托力；PS——滲流壓力；P況√---√√√√√√√√√√√√√√[1.5×8-(6+7)/2×0.5]×12×25(1+2.5)/2×4.6×8×2×25[4×0.5×0.5×(8-3.6)+4×0.5×0.3×7+4×0.5×0.3×2+7×2×0.15]×25(2.4×0.2+0.5×0.30×2)×7×25(2.0×0.15