工程学院毕业设计--兴化水闸工程(编辑修改稿)

工程学院毕业设计--兴化水闸工程(编辑修改稿)内容摘要：

面高程 ，排架上设有活动门槽。 公路桥设在下游侧，为板梁式结构，其总宽为。 公路桥支承在排架上，排架底部高程。 上游连接段布置 铺盖为钢筋混凝土结构，其顺水流方向长 20m,厚。 铺盖上游为块石护底，一直护至引水口。 上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为 1:，收缩角为 15176。 ，圆弧半径为。 墙顶高程为 ，其上设 高的混凝土挡浪板。 墙后填土高程为。 翼墙底板为 厚的钢筋混凝土板，前趾长 ，后趾长。 翼墙上游与铺盖头部齐平。 翼墙上游为干砌块石护坡，每隔 12m 设一道浆砌石格埂。 块石底部设 15cm 的砂垫层。 护坡一直延伸到兴化渠的入口处。 6 下游连接段布置 闸室下游采用挖深式消力池。 其长为 23m,深为。 消力池的底板为钢筋混凝土结构，其厚度为。 消力池与闸室连接处有 1m 宽的小平台，后以 1:4 的斜坡连接。 消力池底板下按过滤的要求铺盖铺设厚 的砂、碎石垫层，既起反滤、过渡作用，又起排水作用。 海漫长 26m，水平设置。 前 10m 为浆砌块石，后 16m为干砌块石，并每隔 8m 设一道浆砌石格埂。 海漫末端设一构造防冲槽。 其深为 ，边坡为 1:2。 槽内填以块石。 由于土质条件较好，防冲槽下游不再设护底。 下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。 迎水面直立，墙背坡度为 1:，其扩散角为10176。 ，圆弧半径 为。 墙顶高程为 ，其上设高 的挡浪板，墙后填土高程为。 下游翼墙底板亦厚 钢筋混凝土板，其前趾长 ，后趾长。 翼墙下游端与消力池末端齐平。 下游亦采用干砌块石护坡，护坡至 高程处。 每隔 8m 设一道浆砌石格埂。 护坡延伸至与防冲槽下游端部齐平。 水力计算 水力设计主要包括两方面的内容 ,即闸孔设计和消能设计。 闸孔设计 闸孔设计的主要任务 :确定闸室结构形式、选择堰型、确定堰顶高程及孔口尺寸。 闸室结构形式 该闸建在人工渠道上 ,故宜采用开敞式闸室 结构。 在运行中，该闸的挡水位达 ～ ,而泄水时上游水位为 ～ ,挡水位时上游最高水位比下游最高水位高出 ，故拟设设置胸腔代替闸门挡水，以减小闸门高度，减小作用在闸门上的水压力，减小启门力，并降低工作桥的高度，从而减少工程费用。 综上所述：该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。 堰型选择及堰顶高程的确定 该闸建在少泥沙的人工渠道上 ,宜采用结构简单 ,施工方便 ,自由出流范围较大的平底板宽顶堰。 考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘土 ,土质良好 ,承载能力大 ,并参考该地区已建在工 程的经验 ,拟取闸底板顶面与兴化渠渠底齐平，高程为。 孔口尺寸的确定 （ 1）初拟闸孔尺寸。 该闸的孔口必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。 7 1）引水灌溉 上游水深 H== 下游水深 hs== 引水流量 Q=300m3 /s 上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+2 ) = V=300/= sm3 H0=H+α V02 /2g (取α =) =+ = hS /h0=,故属淹没出流。 查 SL26520xx 表 A 0 12，淹没系数σ S= 由宽顶堰淹没出流公式 2300 2 HgBmQ s  对无坎宽顶堰，取 m=，假设侧收缩系数  =，则 )2( 23001 HgmQB s  = = 2）引水冲淤保港 上游水深 H== 下游水深 h== 引水流量 Q=100 sm3 上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+2 ) = sm3 V0 =Q/A=100/=,可以忽略不计，则 H0≈ H=。 hS /H0=, 故属淹没出流。 查 SL26520xx 表 A 0 12，得淹没系数σ s= 300 .. 8 同样取 m=，假设侧收缩系数  =，则得 B02= = = 比较 1）、 2）的计算结果， B02 B01，可见引水灌溉情况是确定闸孔尺寸的控制情况，故闸孔净宽 B0宜采用较大值。 拟将闸孔分为 5 孔，取每孔净宽为 ,则闸孔实际总净宽为 B0=5=。 由于闸基土质条件较好，不仅承载能力较大，而且坚硬、紧密。 为了减少闸孔总宽度，节省工作量，闸底板宜采用整体式平底板。 拟将分缝设在各孔底板的中间位置，形成倒∏型底板。 中墩采用钢筋混凝土结构，厚 ，墩头、墩尾均采用半圆形，半径为。 （ 2）复核过闸流量。 根据初拟的闸孔尺寸，对于中孔， b0=， bs=b0+ =+=， b0/bs=，查 SL26520xx 表，得 z 对于边孔， b0=， bs=， bo/bs=, 查 SL26520xx 表，得 b ,则 NN bz ))1((   =( (51)+)/5 = 根据 SL26520xx 表，对无坎宽顶堰，取 m=，则 2300 2 HgmBQ s = 25  ． = sm3 Q 实 100%=%5% 实际过流能力满足引水灌溉的设计要求。 因此，该闸的孔口尺寸确定为：共分 5孔，每孔净宽 ， 2个中墩各厚 ，2302 HgmQs 100 . 9 闸孔总净宽为 ，闸室总宽度为。 消能防冲设计 消能防冲设计包括消力池、海漫及防冲槽等三部分。 消力池的设计 1）上下游水位连接形态的判别 ,闸门从关闭状态到泄流量为 300 sm3 往是分级开启的。 为了节省计算工作量 ,闸门的开度拟分三级 ,流量 50 sm3。 待下游的水位稳定后 ,增大开度至 150 sm3 ，待下游的水位稳定后 ,增大开度至 300 sm3。  当泄流量为 50 sm3 时 : 上游水深 H==。 下游水深可采用前一级开度 (即 Q=0)时的下游水深 t==。 上游行进流速 0V =AQ =50/=( 0V ),可以忽略不计。 假设闸门的开度 e= =,为孔流。 查《水力学》 (河海大学出版社 )，由表 （采用插值法）：  得  =，则： hc= e= = ch = ］ghq　［hcc 1812 32  = ch t=,故为淹没出流。 由 (t﹣ ch )/(H ch )=,查 SL26520xx 表 A 0 32（采用插值法），得孔流淹没系数 /　 =，所以 有 00139。 2 gHeBQ  μ 1= He = 式中μ 1— 孔流流量系数。 因此 Q= 25 2108192 . ． = sm3 该值与要求的流量 50 sm3 十分的接近，才所假定的闸门开度 e= 正确。 此时，跃后水深 t=,故发生淹没水跃。 以同样的步骤可求得泄水量 150 sm3 、 300 sm3 时的闸门开度、跃后水深，并可判别不同泄水量时的水面连接情况，结果列如下表： 表 42 水面连接计算 10 序号 Q （ sm3 ） E (m) / mhc h (m) t (m) 水面连接情况 1 淹没水跃 2 淹没水跃 3 淹没水跃 2）消力池的设计 a)、消力池池深：由表 42可见，在消能计算中，跃后水深均小于相应的下游水深，出闸水流已发生了淹没水跃，故从理论上讲可以不必建消力池。 但是为了稳定水跃，通常需建一构造消力池。 取池深 d=。 b)、 消力池长度：根据前面的计算 ，以泄流量 300 sm3 作为确定消力池长度的计算依据。 略去行进流速 V0，则： T0= H+d=+= hc =000  =q178。 /2g 2 ， q=，  =  = hc = ch = ］ghq　［h cc 1812 32  = 水跃长度 LJ =（ ch ch ） =（ ） = 消力池与闸底板以 1： 4 的斜坡段相连接， LS=dp= 4=,则消力池长度LSJ为 LSJ = LS +β LJ =+ = β — 长度校正系数（ ～ ) 取消力池长度为。 c)、消力池底板厚度计算： t=K1 q 11 式中 — K1消力池底板厚度计算系数 ,可采用（ ～ ） K1取 Q=300/（ 25+） = )/(3 msm  H== t= 由于消力池的池底板厚范围（ ～ ）所以取消力池的池底板厚为 ,前后等厚。 在消力池底板的后半部设排水孔 ,孔径 10cm,间距 2m，呈梅花行布置 ,孔内填以砂，碎石。 消力池与闸底板连接处留有 1 米的平台 ,以便更好地促成出闸水流在池中产生水跃。 消力池在平面上呈扩散状，扩散角度 10176。 海漫的设计 1）海漫的长度为： LP = qKS q=300/〔 ++tg10176。 (23+1) 2〕 = )/(3 msm  H=－ = sK 为海漫长度计算系数，取 sK 为 pL = = 取海漫的长度为。 2）海漫的布置和结构。 由于下游水深较大 ,为了节省开挖量 ,海漫布置成水平的 .海漫使用厚度 40cm 的块石材料 ,前 10m用浆砌块石 ,后 16m 采用干砌块石。 浆砌块石海漫上社排水孔 ,干砌块石上社浆砌块石格梗 ,格梗断面尺寸为 40cm 60cm。 海漫底部铺设 15cm 厚的砂粒垫层。 防冲槽的设计 1）海漫末端河床冲刷深度为 )(0 shVqd 海漫末端的平均宽度 B =1/2(50+50+2 2 ) = Q =300/= )(3 msm  对比较紧密的黏土地基，且水深大于 3m， 0V 可取为 , sh =,则： 12 d =  = d 0,表示海漫出口不形成冲刷坑，理论上可以不建防冲 槽。 但为了保护海漫头部，故在海漫末端一防冲槽。 2） 防冲槽的构造。 防冲槽为到梯形断面（见图 421）。 其底宽 ，深 ，边坡 1： 2，槽中抛以块石。 综上所列其布置图如下图 421： 图 421 消力池、海漫、防冲槽布置 （单位： cm） 防渗排水设计 地下轮廓设计 对于黏土地基，通常不采用垂直板桩防渗。 故地下轮廓主要包括底板，防渗铺盖和板桩。 底板 底板既是闸室的基础 ,又兼有防渗、防冲刷的作用。 它既要满足上部结构布置的要求 ,又要满足稳定及本身的结构强度等 要求。 1）底板顺水流方向的长度 L。 为了满足上部结构布置的要求 ,L 必须大于交通桥宽、工作桥宽、工作便桥宽及其之间间隔的总和，即 L 约为。 从稳定和地基承载力的要求考虑， L可按经验公式估算 L=（ H+2h+a） (1+ H)K 因为 H=,2h=,a=,Δ H=,K=,则 L= 综上所述，取底板顺水流方向长度 L为 16m 2）底板厚度 d。 根据经验，底板厚度为（ 1/5— 1/7）单孔净跨， 初拟 d=。 3）底板构 造。 底板采用钢筋混凝土构造，混凝土为 150。 上下游两端各设 13 深的齿墙嵌入地基。 底版分缝中设以“ V”型铜止水片。 铺盖 铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度一般为 2— 4倍闸上水头或 3— 5 倍上下游水位差，拟取 20m，铺盖厚度为。 铺盖上游端设 深的小齿墙，其头部不再设防冲槽。 为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚 ，其下设 厚的砂石垫层。 侧向防渗 侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩。 上游翼为曲面式反翼墙，收缩角取 15 ，延伸至铺盖头部以半径为 的圆弧插入岸坡。 排水、止水 为了减小作用于闸底板上的压力，在整个消力池底板下部设砂砾石排水，其首部紧抵闸底板下游齿墙。 闸底板与铺盖、铺盖与上游翼墙、上游翼墙与边墙之间的永久性缝中，均设以铜片止水。 闸底板与消力池、消力池与下游翼墙、下游翼墙与边墩之间的永久性分缝，虽然没有防渗要求，但为了防止闸基土与墙后填土被水。