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正文內(nèi)容

函江水利樞紐工程畢業(yè)設(shè)計泄水閘設(shè)計(編輯修改稿)

2024-07-14 13:15 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 22) ;(4) 《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》 (DL50771997) ;(5) 《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》 (DL50731997) ;(6) 《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (SL/T19196) ;(7) 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》 (GB500072022) ;(8) 《堤防工程設(shè)計規(guī)范》 (GB5028698) ;(9) 《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》 (CJJ5092) ;(10) 《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 (SL2522022) ;(14)相關(guān)法律、法規(guī)及有關(guān)規(guī)范。 設(shè)計依據(jù)函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力,按照五級航道標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。水電站總裝機為 6600Kw,設(shè)計水頭為 ,水閘的泄洪能力為 13000m3/s。根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》,本工程為三等工程,主要建筑物按3級建筑物設(shè)計,次要建筑物按4級建筑物設(shè)計?!「鶕?jù)《畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》 ,泄水閘的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為 50 年一遇,校16核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 300 年一遇,最大通航洪水標(biāo)準(zhǔn)為 5 年一遇。設(shè)計依據(jù):函江樞紐畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書;《水閘設(shè)計規(guī)范》(SL265─2022);《水力計算手冊》(武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室編)《水工設(shè)計手冊》第6冊過壩與泄水建筑物; 《水工鋼筋混凝土設(shè)計手冊》1999年;《水利水電鋼閘門設(shè)計規(guī)范》DL/T 503995;《水利水電工程初步設(shè)計報告編制規(guī)程》(DL502193) 設(shè)計基本資料一、水位正常蓄水位:灌溉水位:設(shè)計洪水 Q2%=9540m3/s,相應(yīng)閘下水位 H 下 =校核洪水 %=9540m3/s,相應(yīng)閘下水位 H 下 =二、計算水位組合閘孔凈寬計算水位設(shè)計洪水 Q2%=9540m3/s,相應(yīng)閘下水位 H 下 =;設(shè)計水位差△H=(H 上 =) ;校核洪水 %=9540m3/s,相應(yīng)閘下水位 H 下 =;計算閘上雍高水位 H 上 (供墩頂高程用) ;17消能計算水位閘上水位 H 上 =;閘下水位 H 下 =;下泄流量:以閘門開啟度 e=、e= 以及全開時的泄量。閘室穩(wěn)定計算水位(關(guān)門)閘上設(shè)計水位 H 上 =,H 下 =;閘上校核水位 H 上 =,H 下 =;三、地震設(shè)防烈度本地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度,不考慮地震設(shè)防。四、安全系數(shù)安全超高 水閘為3級混凝土建筑物,根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》(SL 265─2022)安全超高下限值:泄洪時 (設(shè)計洪水位),(校核洪水位);關(guān)門時 (設(shè)計洪水位),(校核洪水位)。 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 土基上的3級混凝土建筑物,基本組合(設(shè)計);特殊組合(核校)。五、其它資料單孔凈寬:8~12m; 門型結(jié)構(gòu):平面鋼閘門;閘門類型:直升門;18底板與中砂的摩擦系數(shù) f=;閘孔的允許單寬流量 q=30m 3/s/m;六、公路橋公路橋載重按汽20 設(shè)計,掛100 校核,雙車道橋面凈寬 ,兩側(cè)人行道 2,總寬 ,采用 T 型結(jié)構(gòu)。梁高 ,梁腹寬,梁翼寬 ,用 5 根組梁組成,兩側(cè)人行道為懸臂式,每米延長重量按 8T/m 計。 工程總體布置函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力,按照五級航道標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。水電站總裝機為 6600Kw,設(shè)計水頭為 ,水閘的泄洪能力為 13000m3/s。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的地形地質(zhì)資料,以及功能要求,樞紐總體布置如下: 船閘的布置船閘的通航能力,按照五級航道標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。船閘布置在函江的左岸,船閘本身由三部分組成:上游引航道、閘室和下游引航道。上游引航道:長度不小于 5 倍設(shè)計船隊的長度,根據(jù)經(jīng)驗五級航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計船隊的長度為 91m,故上游引航道的長度為 455m,設(shè)計時取為 500m;上游引航道的底寬度為 35m,兩岸采用漿砌石護坡,邊坡采用1:;上游引航道的底高程為 。下游引航道:長度不小于 5 倍設(shè)計船隊的長度,根據(jù)經(jīng)驗五級航道19標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計船隊的長度為 91m,故下游引航道的長度為 455m,設(shè)計時取為 600m;下游引航道的底寬度為 35m,兩岸采用漿砌石護坡,邊坡采用1:;下游引航道的底高程為 。閘室:閘室的長度為 135m,寬度為 ;閘室的頂高程為,底高程為 。上下閘首控制船只的進出。 水電站的布置考慮河床的主槽比較靠近右岸,上下游不容易發(fā)生淤積,為最大的可能提高水電站的出力,發(fā)揮水電站的效益,將水電站布置在函江的右岸。水電站的廠房的平面尺寸:主廠房的長度為 米,上下游方向的寬度為 米,主廠房總高度為 米。水輪機的型號為:GE(F02)WP380發(fā)電機的型號為:SFG20070/3960總裝機:32200KW設(shè)計水頭:最高水頭:最小水頭:最大引用流量 225m3/s。 泄水閘的布置泄水閘布置在水電站和船閘之間。泄水閘主要有三部分組成:上游連接段、閘室段和下游連接段。20 主要建筑物(泄水閘) 閘孔設(shè)計水閘閘孔設(shè)計主要是確定閘孔型式、尺寸河設(shè)置高程,以保證水閘在設(shè)計水位組合情況下有足夠的過流能力。一、堰型和堰頂高程確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的資料顯示,函江流域水面平緩,含砂量少,本水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水,故本次設(shè)計采用堰流式閘室,堰型采用無檻寬頂堰。這種型式閘室對于泄洪較為有利,它能使閘前漂浮物隨著水流下泄,而不會阻塞閘孔而影響泄洪。根據(jù)資料提供的地形圖,考慮水閘的運行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價等因素,本次設(shè)計取堰頂高程與河床底高程齊平為 。二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核水位Q2%=9540m 3/s,H 上 =,H 下 =;%=12350m 3/s,H 上 =待算,H 下 =;閘孔凈寬計算閘孔總凈寬的確定,主要涉及兩個問題:一個是過閘單寬流量的大??;另一個是閘室總寬度與河道總寬度的關(guān)系。如果采用的閘孔總凈寬過小,使過閘單寬流量過大,將增加閘下游消能布置的困難,甚至影響水閘工程的安全;反之,如果采用的閘孔總凈寬過大,使過閘單寬流量21過小,工程量加大,造成浪費。根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求,閘孔允許單寬流量不大于 30m3/s,初步擬定閘孔總凈寬為 倍主河槽寬為 350m,閘孔分成 35 孔,每孔寬 10m,中墩厚 ,縫墩厚 。水閘底板為無檻寬頂堰,閘孔泄流能力計算公式如下: (《水閘設(shè)計規(guī)范》以下簡稱《規(guī)范》附 A)2300HgmBQ???式中:Q——過閘流量(m 3/s) ;σ——淹沒系數(shù),根據(jù)上下游的堰上水深查得;ε——側(cè)收縮系數(shù);m——流量系數(shù);B0——閘孔總凈寬(m) ; H0——堰頂以上上游總水頭(m) 。①堰上總水頭 H0H1(上游水頭)=-=Hs(下游水頭)=-=行近流速 V0=Q/A=9540/[700(-)]=H0=H1+V2/2g=+(2)=②淹沒系數(shù) σhs/H0=查《規(guī)范》附表 ,得 σ=;22③流量系數(shù) m按 P/H0=0 查表得 m=;④側(cè)收縮系數(shù) ε水閘中墩厚度取為 ,縫墩取 ,根據(jù)《規(guī)范》附錄 公式計算得 ε=根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬=9540/()=332300HgmQB???3m一般來說,采用的閘孔總凈寬要略大于計算值,本次設(shè)計閘孔總凈寬取 350m,相應(yīng)單寬流量為 ,小于閘孔允許單寬流量 30 m3/s/m,滿足要求。但校核工況下,水閘單寬流量為 ,大于閘孔允許單寬流量[q]=30m 3/s/m,若本次設(shè)計水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制,水閘規(guī)模將偏大,工程量加大,與消能工造價比較而言,會造成浪費。校核工況稍大于允許單寬流量,可能會出現(xiàn)局部破壞,但只要工程消能防沖設(shè)施得當(dāng),個人認為是能滿足工程安全運行要求。因此,經(jīng)綜合考慮本次設(shè)計水閘總凈寬取 350m,閘孔總數(shù)為 35 孔,單孔凈寬為 10m。根據(jù)規(guī)范的要求,中墩厚取 ,縫墩厚取 。因此水閘總寬度為:B=350+36=校核工況上游水位23根據(jù)水閘泄流能力計算公式,可以試算出校核情況下的上游水位。設(shè)△H=,則 H 上 =+=;hs=-=;行近流速 V0=Q/A=12350/[700(-)]=;H0=H+V2/2g=(-)+ 2/(2)=;hs/H0=,查《規(guī)范》附表 得σ=;按 P/H0=0 查表 得 m=;ε=;Q 試 =Bσεm(2g) H3/2=350(2)=11589m3/s %=12350m 3/s; 假設(shè)不符,重新假設(shè)試算。經(jīng)試算,當(dāng)△H= 時,Q 試 ≈Q %=12350m 3/s。相應(yīng)上游洪水位 H 上 =。 消能防沖設(shè)計消能防沖設(shè)計主要包括消能防沖設(shè)備形式的選擇、以及各種消能設(shè)施尺寸設(shè)計和上下游兩岸護坡的設(shè)計。本工程消能形式采用消力池消能,消力池后布置一定長度的海漫,海漫末端設(shè)置柔性防沖槽。一、消力池尺寸擬定消能水力計算24消能計算水位:H 上 =,H 下 =;1)單寬流量計算a.e= e/H=,為孔口出流。根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。根據(jù)孔流公式:q=μ 0e(2gH0)1/2其中 μ=-(《水計算手冊 》336 水利出版社)=-;因孔流狀態(tài) e 很小,行近流速 V0較小,在計算時可不計入,即H0≈H,因此,q=μ 0e(2gH)1/2=(2) 1/2= 3/s/m;b.e=e/H=,為孔口出流。根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。μ 0=-=-;q=μ 0e(2gH)1/2=(2) 1/2= 3/s/m;c.閘門全開出流情況屬堰流。25q=σεm(2g) H3/2 =(2) 1/2 = 3/s/m;2)判別下游水流銜接形式經(jīng)計算當(dāng)水閘閘孔全開時,閘后將發(fā)生淹沒式水躍,無需建消力池;從運行角度來講,泄水時只開啟 1 孔閘門也是不符實際的。經(jīng)分析比較,結(jié)合水閘運行特點,本次設(shè)計考慮水閘 1/7 閘孔開啟作為本次設(shè)計工況。由上述計算結(jié)果,判別水閘開啟 1/7 閘孔(開 5 扇閘門)時下游水流銜接形式。當(dāng) e= 時=()(1/3)=2gqhk?用試算法計算收縮水深 hc,試算公式如下:= 《水力學(xué)教材》113 20cchgqT???經(jīng)試算 hc= 將該值代入水躍方程可得=)18(232???ccghqh查 H 下 ~Q 曲線,H 下 =,h t=;同理,可算出當(dāng) q=、 3/s/m 時,相應(yīng)的 hc”、h k,計算結(jié)果列入下表:26 q hk hc hc ht hcht(m3/) (m) (m) (m) (m) (m)e= e= 閘 門 全 開 4 計 算 工 況從表中可以看出,當(dāng)上游水位為 、水閘開啟 1/7 孔時,閘門開度 e=、 以及全開時,hc”ht,說明都發(fā)生遠離式水躍銜接,故需修建消力池。當(dāng) q=,(h”ht)值最大。因此,應(yīng)按該流量設(shè)計消力池。消力池深度計算e=,q= 3/s/m,hc=,hc”=,h t=;按近似公式估算池深 d,即d=σhc”ht==設(shè) d=,則上游總水頭為T0‘=+=;由公式 = 試算2039。 cchgq???求得 hc=; hc”=((1+8αq 2/(qhC3))1/2-1) h C/2 水躍方程 =((1+8())1/2-1)=; 消力池的流速系數(shù) ψ’=,則池中水流得水面降落 ΔZ 為ΔZ=q 2[1/(ψ’ht) 2—1/(σh t”
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