水闸设计与施工

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1、二叁磁孝在密孝比CHANGJIANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY水闸设计与施工专业：水利水电建筑工程班级：姓名：学号：组 别： 第八绢指导老师：一易讲蓉目录一、基本资料1二、 闸室的布置22.1、 闸室结构布置22.2、 底板 22.3、 闸墩 32.4、 闸门 42.5、 分缝和止水6三、水闸水力计算73.1 闸孔尺寸与孔数73.2 水闸的消能防冲设计8四、闸室抗滑稳定分析114.1 闸室抗滑稳定验算114.2 闸室基底压力验算12五、附录 14一、基本资料本工程主要为下游西三干沿线罐区补水， 引用水源为黄河水。 布置在西三干渠跨北康沟下游，芦墓张村北附近，分进口段、闸室

2、段和出口段。进口段长20m为扭曲面，底宽3m,前10m采用C20混凝土护底，厚0.2m, 后10m采用0.4m厚C20混凝土，扭面采用M7.5浆砌块石护砌。闸室段长 11m ， 共 1 孔， 净宽 2.0m ， 闸底板高程顶面为 67.00m， 底板厚 1m, 边墩为梯形断面，顶宽0.7m,底宽1.0m,设计流量为5.0m3/s,上游挡水高程 为68.83m,设检修门和工作门。出口段长30m,前15m为1:5斜坡段，用以连续闸室末端同消力池；下游消力池段10.0m, “U”型槽结构，底板采用C25钢筋混凝土，顶高程为64.00m, 厚0.8m,下设0.1m厚粗砂垫层，侧墙为梯形断面，顶宽 0.

3、5m,底宽0.6m；消 力池后为5m过渡段，两岸为扭曲面，护底采用 0.2m厚C20混凝土，扭面采用 M7.5 浆砌石护砌，下游接引水渠。根据勘探资料和闸室布置情况， 闸基位于轻粉质壤土上， 其地质参数建议值为：碎与地基摩擦系数f=0.30, C=8kPa=14.5,承载力标准为100kPa；墙后回填土料选用中、轻发粉质壤土=17 20 , C=1620kPa饱和容重取2.1t/m3 ，浮容重取1.1t/m3。闸室的布置2.1 、闸室结构布置1. 闸室结构2. 闸顶高程，闸槛高程3. 闸孔总净宽，闸孔孔径4. 底板型式、厚度、顺水流向长度、垂直水流方向分段长度5. 闸墩型式、厚度、长度6. 闸

4、门型式、启闭机型式7. 胸墙结构8. 工作桥、检修便桥、交通桥2.2 、底板1.型式（ 1）按底板与闸墩的连接方式分整体式：闸墩和底板浇筑成整体，有分段缝时缝设在闸墩上。-底板是传力结构，将荷载较均匀地传给地基。闸室整体性较好，适用于松软地 基。分离式：底板与闸墩用沉陷缝分开。-闸墩传力，底板仅防渗抗冲，一般适用于岩基或压缩性小的土基。（ 2）按底板的结构型式分平底板反拱底板空箱式底板等整体式平底板用得最广泛图 9-182.布置(1)整体式平底板材料：(钢筋)混凝土高程：考虑运用、经济和地质条件确定 顺水流方向长度：需满足稳定、强度及上部结构布置要求，一般与闸墩长度相同 厚度：根据地基条件、作

5、用荷载和闸孔净宽等因素，满足强度和刚度要求 垂直水流方向分段长度:(2)分离式底板材料：混凝土或浆砌石 厚度：满足自身稳定要求2.3、 闸墩L材料：混凝土(小型工程常用浆砌块石) 2.闸顶高程:闸顶高程通常指闸室胸墙或闸门挡水线上游闸墩和闸墙的顶部高程。应根据 挡水和泄水两种运用情况确定挡水时闸顶高程不低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高值之和；泄水时闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全超高值之和。水闸安全超高下限值（mj）:水闸级别1234.5挡水时正常蓄水位0.70.50.40.3最高挡水位0.50.40.30.2泄水时设计洪水位1.51.00.7

6、0.5校核洪水位1.00.70.50.4位于防洪（挡潮）堤上的水闸，具闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。3 .长度：与底板长度相同或比底板长度稍短，取决于上部结构布置和闸门型式。4 .厚度：根据闸孔孔径、受力条件、结构构造要求和施工方法等确定，平面闸门 闸墩门槽处不宜小于0.4m。5.外形：应使水流平顺、侧向收缩小，过流能力大。图9-19闸墩布置示意图2.4、 闸门L宽度：与孔口一致2 .露顶式闸门顶部在可能出现的最高挡水位以上应有0.30.5m的超高3 .型式：最常用的有平面闸门和弧形闸门。4 .布置：要考虑对闸室稳定、闸墩和地基的应力以及对上部结构布置的影响直升式面阳门(M升卧式平面

7、闸门图9-20平面闸门示意图I，上图n武网科*门图9-21弧形闸门示意图2.5、 分缝和止水沉陷缝、伸缩缝：防止闸室因地基不均匀沉陷或温度变化而产生裂缝。每隔1530mg：一道缝。止水：防渗，有水平止水和垂直止水。Ca)图9-22 闸室沉陷缝布置图*水闸结构设计应根据结构受力条件及工程地质条件进行，其内容应包括：1、 荷载及其组合；2、 闸室和岸、翼墙的稳定计算；3、 结构应力分析水闸结构设计时要校核土基所受压力是否超过其承载能力；校核闸室沿地基 表面的抗滑稳定性和闸室连同部分地基的深层滑动可能性；计算闸基的沉降并考 查其是否影响水闸的正常工作。在这些验算校核得到安全可靠的保证的前提下， 再进

8、行闸室各部分的内力计算和应力分析，并进行结构配筋。入水闸水力计算3.1 闸孔尺寸与孔数计算闸孔净宽BoQ3m 2gHe2B。一为闸室净宽（m）;Q一为设计过闸流量（m2/ s）;Ho一为计入行近流速水头的堰上水头（m）;g一为重力加速度（m/ s2）取9.8;一分别为堰上的流量系数、侧收缩系数和淹没系数,分别取。385; 1; 1。进水闸闸孔净宽计算成果表设计流量m3/s计算流量m3/s闸前水深m闸后水深m进水闸孔数（孔）单孔净宽（m）58.4391.831.8312由于计算流量 设计过流量Q 5 m3/s,所以设计合理。根据以上计算结果，进水闸共建一孔，单孔净宽取2m,总净宽2m,过堰流量

9、5. 0m3 / s 0(1)消力池的深度22.2.1消力池的尺寸确定3.2 水闸的消能防冲设计,32 qhc Tohc02g 22q_ , 22gh c2qZ2722g h s式中：d 一消力池深度，m;0水跃淹没系数，可采用1.501.10;hc 一跃后水跃,m；儿一收缩水跃，m；一水流动能校正系数，可采用1.01.05;q一过闸单宽流量，m3 / s ? m ；，一消力池首段宽度，m；b2一消力池末段宽度，m；hs一出池河床水深，m；T0 一由消力池底板顶面算起的总势能，m；Z 一出池落差，mt工况一：闸门全开，hs 1.83 m工况二：闸门半开，hs 0.92 m(2)消力池的长度Ls

10、jLsILj6. 9 hchcLsj 一消力池长度，mLs 消力池斜坡段水平投影长度，可一水跃长度校正系数，可采用 0.70.8 ;Lj 水跃长度，mi(3)消力池的护坦厚度抗冲：t ki q H抗浮：t,U WPmk2t 一消力池底板始端厚度，mH一为闸孔泄水时上、下游水位差，mk1为消力池底板计算系数，可采用 0.150.20;k2为消力池底板安全系数，可采用1.11.3 ;U 一为作用在消力池底板上的扬压力，kPa；W一为作用在消力池底板上的水重，kPa；Pm一为作用在消力池底板上的脉动压力，kPa；b 一为消力池底板的饱和重度，kN / m3 ；铺盖厚度计算L C HL一为防渗长度(铺

11、盖长度)；H 一为上下游水位差(m);C 一为渗径系数；表2.2 C渗径系数表排水条件 地基类别粉砂细砂中砂粗砂中砾、细砾粗砾 夹卵 石轻粉质砂壤土砂壤土壤土黏土有反滤层913；795745342.5379573523无反滤层4 734(5)海漫长度计算L K q HL海漫长度，m；K河床土质系数，粉、细砂取1315,中、粗砂及砂壤土取1012,壤 土取89,坚硬粘土取67,扩散条件好时K取小值，反之取大值；q一消力池末端单宽流量H 一为上下游水位差，m适用范围MqWH 19。消能防冲计算成果表计算，况消力池尺寸(m铺孟长度海漫长度池长池深底板厚工况一工况二抗冲抗浮计算值23.890.231.

12、000.310.97.2818.53设计值2511205根据以上计算结果,消力池长度为 23.89m,取25ml消力池深度为0.87m, 取1ml 虱厂工=1.55,在19之间，所以设计合理。四、闸室抗滑稳定分析4.1 闸室抗滑稳定验算f GKc KccH cKc 一为作用在闸室底部所有铅直力的总和，kN;f 一为基础底面与地基之间的摩擦系数， 对于大型水闸，应作现场抗滑试验 加以验证；G一为作用在闸室上的全部竖向荷载（包括基底面上的扬压力），kN；H 一为作用在闸室上全部水平向荷载，kN；0一为基础底面与地基土之间的摩擦角，度;C。一为基础底面与地基土之间的粘结力，kN / m2；方向与水平

13、面呈（e+S）夹角;丫 t -挡土结构墙后填土重度（kN/m3，地下水位以下取浮重度；Ht 挡土结构高度（m）;Ka 一主动土压力系数；t-挡土结构墙后填土的内摩擦角（ ）；-挡土结构墙背面与铅直面的夹角（ ）；8-挡土结构墙后填土对墙背的外摩擦角（ ）,可按表D.0.1采用;3-挡土结构墙后填土表面坡角（ ）.6值挡土结构墙背面排水状况8值墙背光滑，排水不良(0.000.33) t墙背粗糙，排水良好(0.330.50) t墙背很粗糙，排水良好(0.500.67) t墙背与填土之间不可能滑动(0.671.00) t4.2 闸室基底压力验算 GBTG 6 Mmax -BT bl2G一为作用在闸室

14、底部所有铅直力的总和，kN;M 一为所有外力对闸室底部中心点的力矩总和，以顺时针为正，kNmB一为计算闸室段宽度，口L一为底板长度，rn；工况一：完建期，上下游均无水；工况二：挡水期，上游有水，下游无水；工况三：过水期，上下游均有水；4吐t *n严/ts、曲 _ _4_,计算工况自重水重水压力扬压力浪压力土压力基本组合工况一VV工况二VVVVVV工况三VVVVVV闸室抗滑稳定计算结果分析工况设计要求闸室抗滑稳定KcKc基地压力maxminmax 2min工况一/45.3345.6245.561.00工况二15.3876.5085.0367.971.25工况三21.9454.5555.0854.021.02注：根据相关资料及表格可得 Kc 1.25； 100KPa ;2。根据上述计算及表格可得出闸室的设计符合各项技术要求，设计合理。五、附录Kc值表何载组/口、水闸级别123基础组合1.351.301.25特殊组合11.201.151.1021.101.051.05f值表地基类别f值软土软弱0.20-0.25中等坚硬0.25-0.235坚硬0.35-0.45壤土、粉质壤土0.25-0.40砂壤土、粉砂土0.35-0.40细砂、极细砂0.400.45中、粗砂0.45-0.50砾、卵石0.50-0.5515