水闸计算书.docx

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1、第一章工程选址和闸型的选择一、工程选址可考虑三个方案：原闸址上游（第In方案）；原闸址（第I方案）；原闸址下游（第II方案）。方案比拟：方案IH：优点：闸址上移后减少X河两岸堤围的防洪长度。缺点：增加海堤的防潮长度，减少澄海市区的淡水面积，特别是由于现有桥闸上游附近存在大量的取水口,水闸上移新建后势必影响到这些取水口及引水渠系的正常使用，需择址破堤重建。另外，水闸上移新建后势必打乱原有城市的规划框架，导致大量拆迁费用的产生。方案I：本方案拟将旧桥闸撤除，并在原址按设计标准重建。工程施工布置可利用现有河中砂洲经加高后作为纵向围堰分二期二年施工。方案H：本方案拟将工程移至原闸址下游约2.8km处新

2、建，选择此处作为新闸址是因为澄海市城市规划中有一条城市干道延伸至此且新闸址地处市郊、河面相对开阔，河道水流较为平顺等有利条件。但此时需在河中填筑一道纵向围堰和上、下游两道横向围堰。经上面比拟选原闸址（方案I）为新建闸址位置。二、桥闸选型（一）闸孔型式及闸底板高程开敞式及涵洞式两种根本闸型均可以采用，但假设考虑运用和检修方便，那么采用开敞式平底板较好，闸底板高程根据现有桥闸上下游河床的地形条件（闸上游30m处的河床高程V-2.50m,闸下游60m处的河床高程V-4.50m,考虑重建后桥闸的最大过流能力（尽可能减少设计情况下和校核情况下的过闸水头差），重建工程的闸底高程取V1.80m0（二）孔口轮

3、廓尺寸的拟定从1：100O地形图上量得进水口宽度约360m,河床土质为砂壤土，q=1015（m3sm）oBo=Qq=485O/（1015）=485323m经比拟选Bo=36Om以砂洲岛为界义闸分东西两闸，东闸16孔，西闸20孔（其中4孔为电站进水口不计水闸泄洪）；水闸为宽顶堰，闸底标高V1.80m（珠基，下同），每孔净宽IOm,采用二孔一联结构，中墩厚1.2m,缝墩厚0.9m。水闸总净宽Bo=3610=360m水闸总宽度B=23.02516=368.4m（三）闸上水位计算采用1989年省设计院韩江行洪控制线报告的成果，各种频率的洪峰流量及相应的闸下游水位资料如下：P(%)123Q(m3s)54

4、1048504110Zh(m)5.7275.3875.017hs(m)7.5277.1876.817闸上水头H=(即)M式中Ho一计入行近流速水头的堰上水头；m堰流流量系数，m=0.385;Bo一闸孔总净宽，Bo=32Om;一堰流侧收缩系数，对于本水闸闸孔净宽b=10m,中缝bs=11.2m,缝墩（2个）bs=ll2m中墩侧收缩系数：驾=0.893,查表得=0.982；缝墩侧收缩系数：驾=0.847,查表得=0.975；边墩侧收缩系数：=0.917,查表得=0.986；一16X0.982+140.975+40.985_nCQCu.y,u16+14+4。一堰流淹没系数，由察查表得出HO从地形图上

5、量得进水口总宽度B卜=460m（不计电站进水口），河床高程H河=V-2.5mo用试算法计算，结果如下表:PQ(m3s)Z下(m)hs(m)H0(m)H=H0-V022g0Z上(m)Z(m)V0(ms)154105.7277.5270.47047.7367.6345.8340.1071.411248505.3877.1870.45307.3757.2865.4860.0991.320541105.0176.8170.41796.9706.8995.0990.0821.176（四）闸顶高程确实定设计情况(P=2%):5.486+1=6.486m校核情况(P=5%):5.834+0.7=6.534m

6、取闸顶高程为V+6.6m第二章消能防冲计算一、闸下水位流量关系曲线以2000年3月初实测的河道断面，采用推水面线的方法求得，并与汕头水文分局的测流成果比拟，考虑今后环境变化，人类活动对工程的不利影响,从有利工程平安的角度出发，确定消能防冲计算时选用低潮位与挖砂深2米的组合水位流量关系曲线(E线)。Q(m3s)01005001000200030004110(P=5%)4850(P=2%)5410(P=I%)Z(m)-1.56(起堆水位)-1.55-1.39-0.98-0.04-0.821.662.162.52二、消力池X闸正常蓄水位2.65m,当来水量较大，超过水闸正常蓄水位时，即开闸放水，泄洪

7、时，闸门开度控制为he=0.20.4、0.6、0.8、1.0、1.4、1.8、2.2、2.6、全开等10级开度。(一)过流计算当hcH0.65即he2.9m时为孔流，查阅水闸设计标准(H=2.65-(-1.8)=4.45m)Q=0，UBOheJ2g%式中he闸门开度；U流量系数；B（）一水闸净宽，取320m；水闸总宽度B=368.4m;。,一淹没系数。（2）当heH0.65即he2.9m时为堰流，查阅水闸设计标准Q=MmBohcJ2g”。式中m一堰流流量系数，m=0.98;Tl流侧收缩系数，由第一章计算得=0.98；Bo一水闸净宽，取320mo（3）各开度过流情况计算时下游水深hs采用上一级流

8、量查HQ关系曲线得到。零流量闸下水位为-1.56米，经计算各级开度过流量情况如表：闸门开度流量关系表he(m)0.20.40.60.81.01.41.82.22.6全开Q(m3s)35569210271353166922752853338538905018Zb(m)-1.56-1.45-1.23-0.95-0.65-0.35-0.200.691.111.49流态孔流堰流自由出流。=LO=1.0（二）池深及池长计算消力池采用底流方式消能。利用水利水电工程PC-1500程序集中消力池水力计算“D3”程序计算得：消力池深1.2m,消力池BLj长度取18m,那么池总长LSj=I8+7.6=25.6m（

9、计算过程具体见附录一至十，图形见附图1）（三）消力池底板厚度计算查阅水闸设计标准，满足抗冲要求的池底板厚度t=ka7式中ki一消力池底板计算系数，k=O.175-0.20；q消力池处的单宽流量；H一泄洪时上、下游水头差。消力池底板厚度计算表PQ(m3s)q(m3sm)Z.(m)Zb(m)H(m)t(m)5%411011.165.0995.0170.0820.313-0.3582%485013.175.4865.3870.0990.356-0.4071%541014.695.8345.7270.1070.384-0.438取t=0.5m三、海漫查阅水闸设计标准，海漫长度1.P=ksJj/,q消力

10、池未端单宽流量；，一泄洪时上、下游水头差；ks海漫长度计算系数，ks=1315海漫长度计算表Pq,(m3sm)H,(m)Lp(m)5%11.160.08223.2426.812%13.170.09926.4630.531%14.690.10728.5032.88取Lp=31m四、抛石防冲槽（一）海漫未端的平均流速V=qh=Zf-（-3.90）=Z下+3.90河床不冲允许流速V=0.5ms（细砂）（二）河床冲刷深度km+hd-（7?.+m1）h2抛石防冲槽底宽匕=2hmi、m2一防冲槽上、下游边坡系数，m=2,m2=3;h一防冲槽砌置埋深，h=2.0m;d防冲槽上游坡砌置厚度，d=0.5m;k考

11、虑块石在水流作用下铺砌不均匀的平安系数，k=l.lo防冲槽计算表Pq(m3sm)/J(m)V(ms)r（m）Z：(m)b(m)5%11.168.9171.2515.64-19.444.622%13.179.2871.4219.69-23.497.111%14.699.6271.5322.69-26.498.95第三章闸室结构布置一、抗渗稳定渗流计算采用改良阻力系数法O（一）防渗长度计算计算公式：1.,=CH一计算渗径长度；C渗径系数；本水闸闸基为中、粗、细砂，取C=9；H一上、下游水位差U=CH=9X2.65-(-1.56)=37.89m计算成果表计算渗径长度Z/(m)实际渗径长度L(m)K=

12、L/C37.8940.511.07经计算，抗渗稳定平安系数kl,故水闸抗渗稳定平安。(二)地下轮廓布置见附图2(三)扬压力计算(1)确定地基的有效深度地下轮廓的水平投影长度Lo=3Om,地下轮廓的垂直投影长度So=-1.8+4.2=2.4m。1.oSo=3O2.4=12.55,故地基的有效深度TC=O.5LO=O.5X30=15m,地基实际深度TP=-1.8+27.30=25.5m0因Tc往上游：M=520.48+18605-110.5-714.6-623.2+1171.08=2103.76tmP=342.47-187.3=155.17t-（四）汇总计算工况基底应力(tn)抗滑平安系数maxm

13、innnKcKc正常运用情况6.115.331.152.01.741.307.334.281.712.47地震情况6.005.441.103.01.491.058.163.282.495.09第五章闸室结构计算第一节水闸底板计算一、不平衡剪力分配系数计算d=1.2md2=0.9md=d+2d2=3.0mh=(6.6+5.9)2+1.8O=8.O5m=1.2m/=23/2=11.5m-dh2-l2-3.O8.O52-11.51.22yo=-=1.558mdh+2l3.O8.O5+231.2=l3.O8.O53-3I=dh3-ydh2yo+il+l3y-3.O8.O521.558+-1.2311.

14、5+11.51.221.558=409.27m4剪力分配系数中墩：=殳(2-3y0)4=-8,5-(28.05-31.558)1.2=0.3626/6409.27hQOS2缝墩：1=-(2h-3y0)d.=(28.05-31.558)0.9=0.2716/6409.27c21*2底板：2=(2-3y0)/=：(21.2-3L558)11.5=0.()963/3X409.27二、闸室各局部重量名称门前上游段门后下游段缝墩136.51375.47中墩88.75244.05工作桥2323交通桥136.56启闭机室117.67108.61闸门22底板342.24941.16水重329.351.4103

15、7.471902.19三、底板受力分析以正常运用情况（风压力方向往下游）为例，计算情况如下:（一）求不平衡剪力门前段：浮托力=6.96X23=160.1tt渗透压力=7.67823=176.59t地基反力二24.0223=552.46t不平衡剪力Q=W=148.32t门后段：浮托力=15.36X23=353.31t（迷则渗透压力=11.98X23=275.54t地基反力二61.77X23=1420.7Itt不平衡剪力Q=-W=147.56tI取Q=148.32;147.56=47.94t（二）不平衡剪力分配每个中墩分配的不平衡剪力N；=笈。=0.362）147.94=53.55t每个缝墩分配的

16、不平衡剪力N；=0.271X147.94=40.19t底板分配的不平衡剪力=3=0.096147.94=14.20t(三)底板荷载计算上游段均布荷载底板不平衡剪力：3=0.154tmf4x23底板自重：出二二3.72tm(4x23水重：%匣=3.58tmJ423浮托力：160.1/4x23=1.74t/m渗透压力：176.59423=1.92t/mIq=3.72+3.58-0.154-1.74-1.92=3.49t/m中墩集中荷载中墩不平衡剪力：=13.39t4中墩自重：送至=22.19tI4工作桥、启闭机室：140.67/2rmI4P中二22.19+17.5813.39=26.38tI缝墩集

17、中荷载缝墩不平衡剪力：史丝=10.02t4缝墩自重：136,51/2=17.06tI4工作桥、启闭机室：140.67/2=7.58tI4Pst=l7.06+8.79-10.02=15.83tI(2)下游段均布荷载底板不平衡剪力：-=0.06tm!11x23底板自重：g=3.72tml1123水重：,K=0.20tmI1123闸门：22.0/11x23=0.09t/mI浮托力：353.3ll23=1.40t/mt渗透压力：275.54/11x23=1.09t/mtq=0.06+3.72+0.20+0.09-1.40-1.09=1.58t/mI中墩集中荷载中墩不平衡剪力：箸=4.87tI中墩自重：

18、WF=22.19tI工作桥、启闭机室：丝滑=12.19tIPq=4.87+22.19+12.19=39.25tI缝墩集中荷载缝墩不平衡剪力：史丝二3.64tI缝墩自重：375：/2RatI工作桥、启闭机室：26817z2=17.06tIP缱=3.64+17.06+6.09=26.79tI底板荷载简图如下：与此类推，其它工况底板受力计算成果如下表：水闸底板受力计算成果表工况(t?)不平衡剪力(t)底板受力备注OIraXnQN；N；AQq(tm)P中(t)Pi(t)正常运用情况门前段6.115.33147.9453.5540.0914.203.4926.3615.83门后段1.5839.2526.

19、79门前段7.334.28782728.3321.217.513.5632.692055门后段1.5536.9625.08地震情况门前段6.005.441553256.2342.0914.913.4825.7115.33门后段1.5839.4926.98门前段8.163.289.613.482.600.923.6338.925.2门后段3.7034.723.39经分析，底板内力计算只选取受力较大的4种工况:门前段：、门后段：、四、底板内力计算及配筋经地基处理后地基变形模量Eo=300kgcm2,C20碎弹性模量取Eh=2.6IO5kgcm20.625=1.625XIO5kgcm2,那么梁的柔度

20、指数由于地质钻探说明，底板下压缩层深度力=24m,那么系=Z12,按半无限深弹性地基梁法计算内力。（一）计算简图边荷载考虑相邻地基反力的影响，将边荷载化为15个集中力进行计算。因为对称，内力只计算右半局部。边茶载叠加原那么：如果边荷载使底板内力减少，那么边荷载的影响不予考虑；如果边荷载使底板内力增加或改变符号，那么按全部考虑。（二）板上荷载产生内力均匀荷载q：Q=0.01Qql,M=0.01W2（t=15）0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Q0-1.2-2.5-3.8-5.1-6.4-7.6-8.5-8.5-6.50M5.15.04.94.64.13.62.82

21、01.10.40(2)集中荷载P中：Q=0.01Qp,M=0.01MPl(t=10,Q=0)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Q-50-43-36-29-24-19-14-11-9-60M221713107532100(3)集中荷载P缝：Q=0.01Qp,M=0.01Mpl(t=10,=0)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0右Q-14-13-12-10-7-25163258100M-10-12-13-14-15-15-15-14-12-80左Q-14-14-14-13-13-12-10-9-7-40M-10-9-7-6-5-4-

22、3-2-100Q012361015253962100M-20-21-20-20-20-19-18-16-13-8O(4)力偶荷载M中：Q=0.01M=O.O1M11(t=10,Q=O)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Q-84-82-77-70-62-54-46-36-22-8OM504234262014952OO(5)力偶荷载M缝：Q=0.01y,M=0.0(t=10,=l)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0右Q-54-62-71-79-87-94-97-96-85-58OM-24-29-36-44-52-61-70-80-89-97-100左Q-54-46-39-33-27-21-17-12-8-4O-24-19-14-Il-8-5-3-2-1OOQ-108-108-HO-112-114-115-114-108-93-62OO-10-22-33-44-56-67-78-88-97-100（三）板外荷载产生内力边荷载PPi0Q=0.01Qp,M=0.01Mpl(t=10)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0右Q-10.9-6.4-0.95.713.321.630.238.041.4