【正文】 板結(jié)構(gòu)的寬頂堰作為下閘壩的堰型。本工程位于凌江上，閘前水位不高，過(guò)閘流量不大，山區(qū)河流陡漲陡落，所以采用開(kāi)敞式水閘。具體計(jì)算數(shù)值見(jiàn)下表61。 h=–1853= h = 1853=：,判斷流態(tài)時(shí), 參考李家星主編《水力學(xué)》一書中的公式： 當(dāng)上式成立時(shí)，為淹沒(méi)出流，否則為自由出流。在設(shè)計(jì)洪水工況時(shí)：e/H=≥，所以為堰流。 = Q設(shè)/q =258/20= m = Q校/q =359/20= m B0 。在需要的時(shí)候沖砂閘兼做泄洪閘。7水閘防滲排水設(shè)計(jì)初步擬定的水閘的防滲長(zhǎng)度需要滿足下公式的要求： L≥CH 式中：L—水閘的防滲長(zhǎng)度，及基本輪廓線水平段和垂直段長(zhǎng)度的總和，m ； H—上、下游水位差，m； C—允許滲徑系數(shù)，依地基土的性質(zhì)而定，當(dāng)閘基設(shè)有板樁時(shí)，可采用表71中所列規(guī)定值的小值?？偟膩?lái)說(shuō)，地下輪廓線的布置型式主要有以下四種：1：鋪蓋與板樁結(jié)合布置的型式；2：平底式，主要水平防滲設(shè)施為鋪蓋、淺齒墻等；3：雙向水頭水閘的防滲布置型式；4：平底式結(jié)合排水減壓孔。②混凝土、鋼筋混凝土鋪蓋當(dāng)缺乏作鋪蓋的土料時(shí)或水閘必須利用鋪蓋協(xié)助抗滑時(shí)，才采用混凝土、鋼筋混凝土鋪蓋。鋪蓋與翼墻、底板之間設(shè)沉陷縫，鋪蓋在靠近底板與翼墻的部分，一般都應(yīng)加厚，做成齒墻。深齒墻與底板或鋪蓋連接處均用接縫分開(kāi)，接縫中設(shè)止水，以保證其不透水性。底板長(zhǎng)度可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定：對(duì)于砂土和砂壤土，可?。ā〩（H為上、下游最大水位差）。防滲長(zhǎng)度的復(fù)核：由L=15+10=25≥CH ==，所以滿足要求。其成果雖為近似值，但還是比較接近實(shí)際的。②流網(wǎng)法流網(wǎng)的繪制可以通過(guò)手繪或?qū)嶒?yàn)來(lái)完成。③改進(jìn)阻力系數(shù)法改進(jìn)阻力系數(shù)法是利用獨(dú)立的函數(shù)將閘基進(jìn)行分段簡(jiǎn)化計(jì)算與此同時(shí)計(jì)算出各分段的阻力系數(shù)最后在將不合適的阻力系數(shù)進(jìn)行修正后再次進(jìn)行分析計(jì)算,這是一種非常綜合的計(jì)算方法，計(jì)算的精度比較其他幾種方法有所提高,是目前采用的比較多的一種方法。根據(jù)地質(zhì)分析河床底部透水層深度大概為10m左右，所以T=10m。其中：=10m，S1=S2=1m。+++++++++=（1） 進(jìn)口段 （2）齒墻水平段 （3）齒墻垂直段 =（m）（4）鋪蓋水平段 =（m）（5）板樁垂直段 =（m）（6）板樁垂直段 =（m）（7）底板水平段 =（m）（8）齒墻垂直段 =（m）（9）齒墻水平段 =（m）（10）出口段 =（m） 4. 進(jìn)、出口損失的修正當(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。進(jìn)口段水頭損失應(yīng)修正為： ②出口段的水頭損失修正值按下式計(jì)算： 有 = = ，應(yīng)予修正。消力池的深度是在某一給定的流量和相應(yīng)的下游水深條件下確定的。m)]；T0—消力池底板頂面算起的總勢(shì)能，m；—出池落差，m；—出池河床水深，m；—流速系數(shù)。由可知，當(dāng)d取1m時(shí)，誤差很小，符合試算要求，在設(shè)計(jì)洪水時(shí)，消力池深度取1m符合消能要求。平底板消力池的長(zhǎng)度可以按下式計(jì)算 式中：為水躍長(zhǎng)度，m；為躍前水深，m；為躍后水深，m；β為水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)。=（）===為了安全和施工及其測(cè)量上的方便，取為13m。m)； H—閘孔泄水時(shí)的上、下游水位差，m； k1—消力池底板計(jì)算系數(shù)，； Kf—消力池底板抗浮安全系數(shù)，； W—作用在消力池底板頂面的水重，kN； U—作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力，kN； Pm—作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力，kN； A—消力池底板面積，m2。①在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)q=258/= H===②在校核洪水位時(shí)q=359/= H===，取t=?？紤]到羌河口水電站的水頭小，單寬流量小的特點(diǎn)，所以在起始端可以不設(shè)置水平段，直接采用緩坡段，考慮到開(kāi)挖量因此將坡盡量緩一些做成1:20的坡度，由于取材不便所以采用鋼筋混凝土板海曼。③參照《水閘》 張世儒編著一書中毛旭熙高級(jí)工程師的公式計(jì)算，在內(nèi)容和形式上更為合理，具體如下：式中：k—海曼長(zhǎng)度形式，與上式的相同取為12；—海曼上的水深；q—消力池末端最大單寬流量，一般近似取為過(guò)閘單寬流量；的比值可參見(jiàn)《水閘》 張世儒表313，～，～，可參考《水閘》 張世儒表314而取得。在海漫末端預(yù)留一些石塊塊徑大于30cm，當(dāng)水流沖刷河床時(shí)，沖刷坑向預(yù)計(jì)深度發(fā)展時(shí)，預(yù)留在海漫末端的石塊將沿沖刷斜坡陸續(xù)滾下，鋪在沖坑的上游斜面上，自動(dòng)形成護(hù)面，使沖刷坑不再繼續(xù)向上游側(cè)發(fā)展。因此，在防滲排水設(shè)備及閘室各部分結(jié)構(gòu)布置后，必須進(jìn)行閘室穩(wěn)定計(jì)算。對(duì)于露頂式平面鋼閘門按一下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：當(dāng)5≤H≤8時(shí)，當(dāng)H＞8時(shí)，式中：G—閘門重力，kN；H、B—分別為孔口高度和寬度，m；為閘門行走支承系數(shù)，對(duì)于滑動(dòng)式支承=，滾動(dòng)式支承=，對(duì)于臺(tái)車式支承=，；為材料系數(shù)，閘門若為普通碳素鋼是=，閘門若為普通低合金鋼時(shí)=，；為孔口高度系數(shù)，當(dāng)H＜5時(shí)，=，當(dāng)5≤H≤8時(shí)，=。作用在水閘上面的水閘應(yīng)該按照其實(shí)際體積及其容重計(jì)算確定，水的容重一般取10，在多泥沙的河流上應(yīng)考慮水中含有的懸移質(zhì)對(duì)誰(shuí)容重的影響，這是采用渾水容重，渾水容重的計(jì)算公式如下：式中：—渾水容重，；—實(shí)測(cè)最大泥沙含量，；～。在這里=，=3m， L=6m， = kN， = kN。根據(jù)黃河水利勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算可能淤積厚度確定為：在淤積高度確定后可按以下公式計(jì)算計(jì)算泥沙壓力：式中：為作用于水閘上的泥沙壓力，；閘前沉積泥沙的浮重度，；為 為淤積泥沙的內(nèi)摩擦角，（）；n為泥沙的孔隙率。表91 η的容許值地基土質(zhì)荷載組合基本特殊松軟中等堅(jiān)硬、緊密堅(jiān)硬、緊密沿土基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)因水閘的級(jí)別而異，見(jiàn)表92。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇計(jì)算情況和確定其可能存在的最不利荷載組合。m底板自重3500517500閘墩自重4500522500工作橋及啟閉設(shè)備自重101411014交通橋自重82554125檢修橋自重1322264閘門自重78178合計(jì)1004945481計(jì)算偏心距e： =10/245481/10049= =所以有： = KN/m2 =η==＜[η]=符合應(yīng)力要求。經(jīng)過(guò)計(jì)算，閘室基地應(yīng)力滿足要求，設(shè)計(jì)結(jié)果合理。目前在水閘設(shè)計(jì)中普遍采用公式進(jìn)行計(jì)算。 11閘室底板的配筋計(jì)算底板直接建在地基面上，承受著閘室上部的所有荷載，包括閘室自重、閘室上面的水中、工作橋自重、閘墩自重等等、并且它還還起著傳遞力的作用，將上部的所有荷載直接傳遞給地基。只有這樣才能確保閘室的整體安全性。郭氏表中沒(méi)有能考慮邊荷載的影響，所以對(duì)于邊荷載的計(jì)算則采用河海大學(xué)徐芝綸教授編寫的計(jì)算表格。 取。表113 邊荷載計(jì)算表x01234567891001416192224262620054—14119641261326—560——P224—2130405626636401120V0065020154816311658163115471382116085752519301548143713541133967774552414193550M309630683012276425142156171212717182480 取。所以有： 再求解： 可求得鋼筋截面面積：由以上計(jì)算可知：=116854KN配筋率：＞=％查表《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄3表2選擇HRB400直徑為22mm間距為70mm進(jìn)行布設(shè)。12結(jié)論本次設(shè)計(jì)是羌河口攔河閘壩首部樞紐的設(shè)計(jì)。然后參照水閘設(shè)計(jì)規(guī)范確定出工程等級(jí)。在上游設(shè)置15m長(zhǎng)的鋪蓋，在鋪蓋與閘室的連接處設(shè)置齒墻，并采用止水銅片止水，閘室長(zhǎng)度為10m，每孔設(shè)計(jì)一道工作閘門一道檢修閘門，其中檢修閘門可移動(dòng)。防滲計(jì)算式水閘計(jì)算中的一個(gè)重點(diǎn)，采用改進(jìn)阻力法進(jìn)行計(jì)算，這種方法是在阻力系數(shù)法、分段發(fā)以及獨(dú)立函數(shù)的基礎(chǔ)上綜合發(fā)展而來(lái)，因此近似度非常高。還有閘室的長(zhǎng)度也有所差異，閘室的長(zhǎng)度主要是根據(jù)上下游水位差等因素估算，從而計(jì)算出的長(zhǎng)度與實(shí)際也有所差異，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行了改進(jìn)，因此得出了更為精確的長(zhǎng)度。同時(shí)水電的計(jì)算設(shè)計(jì)中包含很多估算以及安全系數(shù)的取值范圍，在這部分計(jì)算值應(yīng)該引起重視以免出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合格或者是取值過(guò)于保守從而引起經(jīng)濟(jì)上和材料上的浪費(fèi)。比如設(shè)計(jì)之初工程等級(jí)的確定就在以前《水工建筑物》里學(xué)過(guò)，再后來(lái)水閘的水利計(jì)算，更是充分運(yùn)用了《水力學(xué)》里面的各種知識(shí)，比如堰型的選擇，過(guò)閘流量的計(jì)算，消力池深度的計(jì)算等等。之后在老師的指導(dǎo)下才采用了毛旭熙高級(jí)工程師的關(guān)于海曼計(jì)算公式，最后才計(jì)算出了正確的海曼長(zhǎng)度。還有就是在設(shè)計(jì)之初，需要在網(wǎng)上查看許多關(guān)于閘壩、水電相關(guān)的知識(shí)。其中最大的收獲還是讓我更加了解了以后的工作的方向以及工作的內(nèi)容。但是實(shí)際上除了張老師上課的時(shí)間，他基本上都在辦公室里等著我們?nèi)?wèn)問(wèn)題。這些老師都在默默的關(guān)心著我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)。原來(lái)他累的在辦公桌上睡著啦，那一刻我感動(dòng)了，一位老師為了我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，犧牲了自己的午休時(shí)間，犧牲了陪家人吃午飯的時(shí)間，這就是偉大的老師??！還有辦公室的涂老師、劉老師等，雖然他們不是我們直接的指導(dǎo)老師，但是只要我們有問(wèn)題而張老師不在的情況下，他們都會(huì)很熱心的幫助我們解答，同時(shí)還會(huì)夸獎(jiǎng)我們學(xué)習(xí)認(rèn)真，鼓勵(lì)我們的士氣。謝辭本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師魏張煥敏老師。水電的開(kāi)發(fā)能改變整個(gè)能源的結(jié)構(gòu)，減少煤、石油等的使用，減少環(huán)境污染。這次的問(wèn)題也讓我對(duì)工程的設(shè)計(jì)與施工有了更深的理解，也對(duì)實(shí)際施工設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生了弄厚的興趣。讓我更加牢固的掌握了我們所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)。在這期間我學(xué)會(huì)了很多的東西，這些東西在我畢業(yè)后的工作中將成為一種寶貴的財(cái)富積累。在翻看了各種資料書后發(fā)現(xiàn)毛旭熙高級(jí)工程師的海曼計(jì)算公式比較精確從而解決了這一問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)的結(jié)果與工程實(shí)際十分接近只是在局部地方有一些瑕疵，現(xiàn)在進(jìn)行逐個(gè)說(shuō)明。在消力池末端設(shè)置海曼，海曼長(zhǎng)20m，在海曼末端設(shè)置防沖槽。泄洪閘布置在主河床中間，右岸有成洞條件便于引水隧洞的開(kāi)挖，因此在右岸設(shè)置進(jìn)水口。泄洪閘的主要作用是宣泄水庫(kù)中超過(guò)調(diào)蓄能力的洪水或存水?？紤]到板厚達(dá)到了兩米，所以需要在上層配置構(gòu)造筋，構(gòu)造筋選用HRB400直徑選用20mm間距取為200mm，進(jìn)行配設(shè)。查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄4知a=c+10=30+10=40mm。將代入上式，并令： 則有 式中：—截面抵抗矩系數(shù)；—相對(duì)受壓區(qū)計(jì)算高度；—系數(shù)。 取。首先算出基礎(chǔ)梁的無(wú)因次的柔度指標(biāo)t： 式中：為基土的變形模量；為混凝土的彈性模量；l為地基梁的半梁長(zhǎng)度，m；h為梁的高度，m。對(duì)于半無(wú)限大彈性體假說(shuō)下平面地基上的常截面基礎(chǔ)梁，常采用郭氏表計(jì)算。而且其作用也十分重要，假使底板受到很小的破壞或者滑動(dòng)將直接導(dǎo)致整個(gè)閘室傾覆。所以對(duì)于粘性土地基上的水閘采用此公式計(jì)算比較好。 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算水閘沿地基面的抗滑穩(wěn)定按下式計(jì)算：或 式中：為沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f為閘室基底面與地基之間的摩擦系數(shù)；為作用在閘室上的全部水平荷載之和，kN；閘基基礎(chǔ)底面與土質(zhì)地基之間的摩擦角，（）；為閘室基底面與土質(zhì)地基之間的粘聚力，kPa。m逆時(shí)針力矩kN此次設(shè)計(jì)計(jì)算完建期和正常運(yùn)用期。m；B—閘室底板的長(zhǎng)度，m。值愈大，表明閘室兩端基底反力相差愈大，沉降差愈大，閘室的傾斜度也愈大。圖91 上游水壓力圖作用在水閘基礎(chǔ)底面的揚(yáng)壓力應(yīng)根據(jù)地基內(nèi)別、防滲排水布置及上下游水位組合條件計(jì)算確定。==3956kN作用在水閘上的水平水壓力應(yīng)根據(jù)水閘不同的運(yùn)行情況時(shí)的上、下游水位組合條件計(jì)算確定，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖91。①本工程閘門高度為6m屬于5≤H≤8的范圍，所以閘門的重量：=②底板自重底板長(zhǎng)10m，寬7m，厚2m，底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。水閘結(jié)構(gòu)