工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)--興化水閘工程(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 面高程 ，排架上設(shè)有活動(dòng)門槽。 公路橋設(shè)在下游側(cè)，為板梁式結(jié)構(gòu)，其總寬為 。公路橋支承在排架上，排架底部高程 。 上游連接段布置 鋪蓋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其順?biāo)鞣较蜷L 20m,厚 。鋪蓋上游為塊石護(hù)底，一直護(hù)至引水口。 上游翼墻為漿砌石重力式反翼墻，迎水面直立，墻背為 1:，收縮角為 15176。，圓弧半徑為 。墻頂高程為 ，其上設(shè) 高的混凝土擋浪板。墻后填土高程為 。翼墻底板為 厚的鋼筋混凝土板，前趾長 ，后趾長 。翼墻上游與鋪蓋頭部齊平。 翼墻上游為干砌塊石護(hù)坡，每隔 12m 設(shè)一道漿砌石格埂。塊石底部設(shè) 15cm 的砂墊層。護(hù)坡一直延伸到興化渠的入口處。 6 下游連接段布置 閘室下游采用挖深式消力池。其長為 23m,深為 。消力池的底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其厚度為 。消力池與閘室連接處有 1m 寬的小平臺(tái)，后以 1:4 的斜坡連接。消力池底板下按過濾的要求鋪蓋鋪設(shè)厚 的砂、碎石墊層，既起反濾、過渡作用，又起排水作用。 海漫長 26m，水平設(shè)置。前 10m 為漿砌塊石，后 16m為干砌塊石，并每隔 8m 設(shè)一道漿砌石格埂。海漫末端設(shè)一構(gòu)造防沖槽。其深為 ，邊坡為 1:2。槽內(nèi)填以塊石。由于土質(zhì)條件較好，防沖槽下游不再設(shè)護(hù)底。 下游翼墻亦為漿砌石重力式反翼墻。迎水面直立，墻背坡度為 1:，其擴(kuò)散角為10176。，圓弧半徑 為 。墻頂高程為 ，其上設(shè)高 的擋浪板，墻后填土高程為 。下游翼墻底板亦厚 鋼筋混凝土板，其前趾長 ，后趾長 。翼墻下游端與消力池末端齊平。 下游亦采用干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡至 高程處。每隔 8m 設(shè)一道漿砌石格埂。護(hù)坡延伸至與防沖槽下游端部齊平。 水力計(jì)算 水力設(shè)計(jì)主要包括兩方面的內(nèi)容 ,即閘孔設(shè)計(jì)和消能設(shè)計(jì)。 閘孔設(shè)計(jì) 閘孔設(shè)計(jì)的主要任務(wù) :確定閘室結(jié)構(gòu)形式、選擇堰型、確定堰頂高程及孔口尺寸。 閘室結(jié)構(gòu)形式 該閘建在人工渠道上 ,故宜采用開敞式閘室 結(jié)構(gòu)。 在運(yùn)行中，該閘的擋水位達(dá) ～ ,而泄水時(shí)上游水位為 ～ ,擋水位時(shí)上游最高水位比下游最高水位高出 ，故擬設(shè)設(shè)置胸腔代替閘門擋水，以減小閘門高度，減小作用在閘門上的水壓力，減小啟門力，并降低工作橋的高度，從而減少工程費(fèi)用。 綜上所述：該閘采用帶胸墻的開敞式閘室結(jié)構(gòu)。 堰型選擇及堰頂高程的確定 該閘建在少泥沙的人工渠道上 ,宜采用結(jié)構(gòu)簡單 ,施工方便 ,自由出流范圍較大的平底板寬頂堰。考慮到閘基持力層是堅(jiān)硬粉質(zhì)粘土 ,土質(zhì)良好 ,承載能力大 ,并參考該地區(qū)已建在工 程的經(jīng)驗(yàn) ,擬取閘底板頂面與興化渠渠底齊平，高程為 。 孔口尺寸的確定 （ 1）初擬閘孔尺寸。該閘的孔口必須滿足引水灌溉和引水沖淤保港的要求。 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=,故屬淹沒出流。 查 SL26520xx 表 A 0 12，淹沒系數(shù)σ S= 由寬頂堰淹沒出流公式 2300 2 HgBmQ s ??? 對無坎寬頂堰，取 m=，假設(shè)側(cè)收縮系數(shù) ? =，則 )2( 23001 HgmQB s ??? = = 2）引水沖淤保港 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/=,可以忽略不計(jì)，則 H0≈ H=。 hS /H0=, 故屬淹沒出流。 查 SL26520xx 表 A 0 12，得淹沒系數(shù)σ s= 300????? .. 8 同樣取 m=，假設(shè)側(cè)收縮系數(shù) ? =，則得 B02= = = 比較 1）、 2）的計(jì)算結(jié)果， B02 B01，可見引水灌溉情況是確定閘孔尺寸的控制情況，故閘孔凈寬 B0宜采用較大值 。 擬將閘孔分為 5 孔，取每孔凈寬為 ,則閘孔實(shí)際總凈寬為 B0=5=。 由于閘基土質(zhì)條件較好，不僅承載能力較大，而且堅(jiān)硬、緊密。為了減少閘孔總寬度，節(jié)省工作量，閘底板宜采用整體式平底板。擬將分縫設(shè)在各孔底板的中間位置，形成倒∏型底板 。中墩采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚 ，墩頭、墩尾均采用半圓形，半徑為 。 （ 2）復(fù)核過閘流量。根據(jù)初擬的閘孔尺寸，對于中孔， b0=， bs=b0+? =+=， b0/bs=，查 SL26520xx 表，得 ?z? 對于邊孔， b0=， bs=， bo/bs=, 查 SL26520xx 表，得 ?b? ,則 NN bz ))1(( ??? ???? =( (51)+)/5 = 根據(jù) SL26520xx 表，對無坎寬頂堰，取 m=，則 2300 2 HgmBQ s?? = 25 ?? ． = sm3 Q ?實(shí) 100%=%5% 實(shí)際過流能力滿足引水灌溉的設(shè)計(jì)要求。 因此，該閘的孔口尺寸確定為：共分 5孔，每孔凈寬 ， 2個(gè)中墩各厚 ，2302 HgmQs ??100????? . 9 閘孔總凈寬為 ，閘室總寬度為 。 消能防沖設(shè)計(jì) 消能防沖設(shè)計(jì)包括消力池、海漫及防沖槽等三部分。 消力池的設(shè)計(jì) 1）上下游水位連接形態(tài)的判別 ,閘門從關(guān)閉狀態(tài)到泄流量為 300 sm3 往是分級開啟的。為了節(jié)省計(jì)算工作量 ,閘門的開度擬分三級 ,流量 50 sm3 。待下游的水位穩(wěn)定后 ,增大開度至 150 sm3 ，待下游的水位穩(wěn)定后 ,增大開度至 300 sm3 。 ? 當(dāng)泄流量為 50 sm3 時(shí) : 上游水深 H==。 下游水深可采用前一級開度 (即 Q=0)時(shí)的下游水深 t==。 上游行進(jìn)流速 0V =AQ =50/=( 0V ),可以忽略不計(jì)。 假設(shè)閘門的開度 e= =,為孔流。查《水力學(xué)》 (河海大學(xué)出版社 )，由表 （采用插值法）： ?????? 得 ?? =，則： hc=?? e= = ?ch = ］ghq　［hcc 1812 32 ?? = ?ch t=,故為淹沒出流。 由 (t﹣ ?ch )/(H ?ch )=,查 SL26520xx 表 A 0 32（采用插值法），得孔流淹沒系數(shù) /　? =，所以 有 00139。 2 gHeBQ ??? μ 1= He = 式中μ 1— 孔流流量系數(shù)。 因此 Q= 25 2108192 .?? ． = sm3 該值與要求的流量 50 sm3 十分的接近，才所假定的閘門開度 e= 正確。此時(shí)，躍后水深 t=,故發(fā)生淹沒水躍。 以同樣的步驟可求得泄水量 150 sm3 、 300 sm3 時(shí)的閘門開度、躍后水深，并可判別不同泄水量時(shí)的水面連接情況，結(jié)果列如下表： 表 42 水面連接計(jì)算 10 序號 Q （ sm3 ） E (m) /? ??mhc h? (m) t (m) 水面連接情況 1 淹沒水躍 2 淹沒水躍 3 淹沒水躍 2）消力池的設(shè)計(jì) a)、消力池池深：由表 42可見，在消能計(jì)算中，躍后水深均小于相應(yīng)的下游水深，出閘水流已發(fā)生了淹沒水躍，故從理論上講可以不必建消力池。但是為了穩(wěn)定水躍，通常需建一構(gòu)造消力池。取池深 d=。 b)、 消力池長度：根據(jù)前面的計(jì)算 ，以泄流量 300 sm3 作為確定消力池長度的計(jì)算依據(jù)。略去行進(jìn)流速 V0，則： T0= H+d=+= hc =000???????? ? =q178。/2g 2? ， q=， ? = ? = hc = ?ch = ］ghq　［h cc 1812 32 ?? = 水躍長度 LJ =（ ?ch ch ） =（ ） = 消力池與閘底板以 1： 4 的斜坡段相連接， LS=dp= 4=,則消力池長度LSJ為 LSJ = LS +β LJ =+ = β — 長度校正系數(shù)（ ～ ) 取消力池長度為 。 c)、消力池底板厚度計(jì)算： t=K1 ??q 11 式中 — K1消力池底板厚度計(jì)算系數(shù) ,可采用（ ～ ） K1取 Q=300/（ 25+） = )/(3 msm ? H== t= 由于消力池的池底板厚范圍（ ～ ）所以取消力池的池底板厚為 ,前后等厚。在消力池底板的后半部設(shè)排水孔 ,孔徑 10cm,間距 2m，呈梅花行布置 ,孔內(nèi)填以砂，碎石。消力池與閘底板連接處留有 1 米的平臺(tái) ,以便更好地促成出閘水流在池中產(chǎn)生水躍。消力池在平面上呈擴(kuò)散狀，擴(kuò)散角度 10176。 海漫的設(shè)計(jì) 1）海漫的長度為： LP = ??qKS q=300/〔 ++tg10176。 (23+1) 2〕 = )/(3 msm ? H=－ = sK 為海漫長度計(jì)算系數(shù)，取 sK 為 pL = = 取海漫的長度為 。 2）海漫的布置和結(jié)構(gòu)。由于下游水深較大 ,為了節(jié)省開挖量 ,海漫布置成水平的 .海漫使用厚度 40cm 的塊石材料 ,前 10m用漿砌塊石 ,后 16m 采用干砌塊石。漿砌塊石海漫上社排水孔 ,干砌塊石上社漿砌塊石格梗 ,格梗斷面尺寸為 40cm 60cm。海漫底部鋪設(shè) 15cm 厚的砂粒墊層。 防沖槽的設(shè)計(jì) 1）海漫末端河床沖刷深度為 )(0?????? shVqd 海漫末端的平均寬度 B? =1/2(50+50+2 2 ) = Q? =300/= )(3 msm ? 對比較緊密的黏土地基，且水深大于 3m， ??0V 可取為 , ?sh =,則： 12 d? = ?? = d? 0,表示海漫出口不形成沖刷坑，理論上可以不建防沖 槽。但為了保護(hù)海漫頭部，故在海漫末端一防沖槽。 2） 防沖槽的構(gòu)造。防沖槽為到梯形斷面（見圖 421）。其底寬 ，深 ，邊坡 1： 2，槽中拋以塊石。 綜上所列其布置圖如下圖 421： 圖 421 消力池、海漫、防沖槽布置 （單位： cm） 防滲排水設(shè)計(jì) 地下輪廓設(shè)計(jì) 對于黏土地基，通常不采用垂直板樁防滲。故地下輪廓主要包括底板，防滲鋪蓋和板樁。 底板 底板既是閘室的基礎(chǔ) ,又兼有防滲、防沖刷的作用。它既要滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求 ,又要滿足穩(wěn)定及本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等 要求。 1）底板順?biāo)鞣较虻拈L度 L。為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求 ,L 必須大于交通橋?qū)挕⒐ぷ鳂驅(qū)挕⒐ぷ鞅銟驅(qū)捈捌渲g間隔的總和，即 L 約為 。 從穩(wěn)定和地基承載力的要求考慮， L可按經(jīng)驗(yàn)公式估算 L=（ H+2h+a） (1+ H)K 因?yàn)?H=,2h=,a=,Δ H=,K=,則 L= 綜上所述，取底板順?biāo)鞣较蜷L度 L為 16m 2）底板厚度 d。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，底板厚度為（ 1/5— 1/7）單孔凈跨， 初擬 d=。 3）底板構(gòu) 造。底板采用鋼筋混凝土構(gòu)造，混凝土為 150。上下游兩端各設(shè) 13 深的齒墻嵌入地基。底版分縫中設(shè)以“ V”型銅止水片。 鋪蓋 鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其長度一般為 2— 4倍閘上水頭或 3— 5 倍上下游水位差，擬取 20m，鋪蓋厚度為 。鋪蓋上游端設(shè) 深的小齒墻，其頭部不再設(shè)防沖槽。為了防止上游河床的沖刷，鋪蓋上游設(shè)塊石護(hù)底，厚 ，其下設(shè) 厚的砂石墊層。 側(cè)向防滲 側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩。上游翼為曲面式反翼墻，收縮角取 15? ，延伸至鋪蓋頭部以半徑為 的圓弧插入岸坡。 排水、止水 為了減小作用于閘底板上的壓力，在整個(gè)消力池底板下部設(shè)砂礫石排水，其首部緊抵閘底板下游齒墻。閘底板與鋪蓋、鋪蓋與上游翼墻、上游翼墻與邊墻之間的永久性縫中，均設(shè)以銅片止水。閘底板與消力池、消力池與下游翼墻、下游翼墻與邊墩之間的永久性分縫，雖然沒有防滲要求，但為了防止閘基土與墻后填土被水