【導(dǎo)讀】第1章基本資料------------------------------------------------------------8. 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)---------------------------------------------------8. 渠首處河道水位~流量關(guān)系----------------------------------------9. 第2章選線、選型、樞紐布置------------------------------------------11. 第3章水閘的水力計算---------------------------------------------------13. 閘底板高程的確定-----------------------------------------------------13. 閘孔尺寸的確定-------------------------------------------------------13. 第4章消能計算--------------------------------------------------------16. 消能防沖設(shè)計說明------------------------------------------------16. 消能采用的方式--------------------------------------------------16. 閘門的運用方式---------------------------------------------------17. 閘門開啟操作規(guī)程----------------------------------------------18. ４.３池深設(shè)計----------------------------------------------------------18. 海漫長L漫的確定--------------------------------------------------21. 第5章防滲排水設(shè)計-----------------------------------------------------24

　　

【正文】 第 6 章閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計 閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計包括底板閘墩胸墻閘門交通橋與工作橋等分部結(jié)構(gòu)的布置和尺寸的初步擬定 .分部結(jié)構(gòu)物數(shù)目雖較多 ,性質(zhì)也不相同 ,但布置這些分部結(jié)構(gòu)物的總原則只有一個 ,即安全穩(wěn)定 ,適用和經(jīng)濟 .茲分別敘述如下 . 底板 按閘墩與底板連接方式不同 ,閘底板又可分為整體式底板和分離式底板兩種 . (1)整體式底板 整體式底板是將閘墩與底板澆筑成整體 ,閘室分縫常設(shè)在閘墩內(nèi) ,其特點是結(jié)構(gòu)整體性好 ,對地基不均勻沉降的適應(yīng)性強 ,并有較好的抗震性 ,故應(yīng)用較多 .但閘孔孔徑不宜過大 ,鋼筋用量多 .它適宜建在中 等堅硬密實的地基上或地震烈度較高的地區(qū) .若地基較好 ,地基受載后保證不會產(chǎn)生過大的不均勻沉降而影響閘門正常啟閉時 ,也可將縫設(shè)在底板上 ,這樣閘墩上不設(shè)縫 .可以減少閘室工程量 ,又可減少底板上彎矩 . (2)分離式底板 分離式底板是在閘孔內(nèi)設(shè)置二道沉降縫 ,將底板與閘墩分開 .閘墩基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)荷重傳給地基 ,底板只起抗沖和防滲作用 ,并應(yīng)滿足抗浮穩(wěn)定要求 .底板厚度可做得較薄 ,這時可由混凝土或漿砌塊石建造 . 分離式底板適宜建在土質(zhì)較好的砂土或砂壤土地基上 .這種地基沉降較快 ,施工期間閘墩沉降可基本完成 ,運用期間可減少閘墩與底板間的不 均勻沉降 .對于特別軟弱的地基如淤泥質(zhì)地基 ,當(dāng)采用樁基處理時 ,也采用分離式底板 ,閘基的基礎(chǔ)同時也是樁柱承臺 ,閘室荷載直接傳給樁柱 . 分離式底板整體性較差 ,不宜建在地震區(qū)不宜建在地震區(qū) (樁基水閘除外 ).另外當(dāng)發(fā)生地基不均勻沉降時 ,易造成閘底板頂面高低不平 ,閘墩傾斜等 .故多采用平面閘門 ,不宜采用對閘墩變形較敏感的弧形閘門 . 綜上所述 ,本設(shè)計宜采用整體式底板 .其尺寸見下圖 61 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 (1)閘墩的長度 閘墩用以分隔閘孔 ,支撐閘門和橋梁 ,所以閘墩的長度須滿足布置工作橋 .交通橋 ,便橋 .工作 門槽和修理門槽的需要 ,一般閘墩與底板等長 ,或稍短與底版 ,由于閘門形式不同 ,閘墩長度也不同 ,弧型閘門的支臂較長 ,約為水頭的 ,弧形閘門啟閉時里原弧形的旋轉(zhuǎn)面 ,因而需要較長的閘墩 .平面閘門啟閉時呈上下直線運動 ,故需要較短而較高的閘墩 .工作橋與便橋分別設(shè)在工作門槽和修理門槽之上 ,以便啟閉閘門 .在中小型水畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 閘中 ,有的工作橋與便橋合而為一 ,有的將胸墻頂擴大而形成便橋或便橋的一部分 ,也有不設(shè)交通橋而徑在便橋上通行行人的 .工作門槽與修理門槽間須有不小于 距 ,以便進(jìn)行檢修閘門的工作 .在中小型水 閘中，有的工作橋與便橋合而為一，有的將胸墻頂擴大而形成便橋或便橋的一部分，也有不設(shè)交通橋而徑在便橋上通行的行人。工作門槽與修理門槽須有不小于 ～ 的徑距 ,以便進(jìn)行檢修閘門的工作 . (2)閘墩的厚度 閘墩的厚度與閘門形式及閘孔徑寬有關(guān) ,并應(yīng)滿足強度和穩(wěn)定求 .根據(jù)不同的材料 ,閘敦厚度可參考下列數(shù)據(jù)選用 :條石閘墩 ?；炷灵l墩 。少筋混凝土閘墩 。鋼筋混凝土閘墩 。漿砌石閘墩 最小厚度應(yīng)不小于 加厚 . (3)閘墩的形狀 閘墩的外形須滿足過水平順的要求 ,一般具有如圖的三種形式 ,而最常用的形式是(a),因這種形式便于設(shè)置沉降縫 ,外形比較平順 ,也便于施工 . 有將閘墩作成框架形式的 ,雖然重量減輕了 ,污工數(shù)量省了 ,但過閘水流的流態(tài)較差 ,可能導(dǎo)致閘身震動和下游沖刷 .宜在框架外面鑲以面板 .以保證水流平順通過 . (4)閘墩的高程 閘墩的上游部分的高程一般應(yīng)位于上游最高水位加風(fēng)浪涌高以上 .位于下游交通橋 的部分閘墩高程一般應(yīng)使交通橋橋面能與地面相銜接為準(zhǔn) (交通橋可支于閘墩頂?shù)亩讨?)。在胸墻處，閘墩頂部高 程一般齊平胸墻之頂。 其閘墩具體尺寸見圖 62 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 閘門 閘門是設(shè)于水工建筑物口門處的活動控制結(jié)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)流量，控制上下游水位，宣泄洪水，排泄沉沙，排放冰塊、漂浮物、放運船只等，是水工建筑物的重要組成部分。 本設(shè)計中閘門形式采用弧行閘門，門高為 ，有臂長度長度取門高的 ～ 倍，在這里取 倍，則支臂長為 。支鉸可設(shè)在 倍的門高處，即支鉸高程為 ，弧形閘門門頁與支臂間采用斜撐的形式，主橫梁為雙懸臂支撐，兩段懸臂長約跨度的 1/4，結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，并對支鉸即閘墩產(chǎn)生側(cè)向推力。因而需要的閘墩厚度較大 ，但主橫梁內(nèi)力較小，是工程中常用的形式，尤其在溢流壩上，閘門支臂較底，側(cè)向推力對閘墩影響較小。支撐雖然構(gòu)造簡單，便于制造，但主橫梁為簡支梁跨中彎距大，綜合考慮選斜撐式，兩段臂取 b/4=。 弧形閘門的閘墩上不設(shè)門槽，通過凸出于墩面的牛腿支撐閘門，牛腿是固結(jié)于閘墩上的短懸臂梁，承受半扇閘門傳來的水壓力，牛腿寬度一般不小于 ～ ，長度不小于 ～ ,厚度依弧形門支臂轉(zhuǎn)軸的長度確定，一般稍大于 2c（ c=）牛腿軸線應(yīng)盡量與設(shè)計水位時閘門所受力一致或接近，其斜堵一般為 1： ～ 1： ，本次設(shè)計取牛腿寬度為 ,長度為 ，厚度為 。 工作橋供設(shè)置啟閉機和管理人員操縱閘門之用。工作橋的支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)橋高不大時，常將閘墩向上延伸至工作橋縱梁底部。工作橋底免高程應(yīng)使閘門開啟后門底高于最高泄洪水位并有一定的安全余度，且應(yīng)滿足閘門能從閘孔中取出檢修。工作橋底面高程▽ I 可由下式確定： ▽ I=上游最高洪水位 +門高 +A[1] （ 6－ 1） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 式中的 A為安全超高，可 取 ～ ，在這里取 ,上游最高洪水位為 ，門高凈空高度為 . 則 :▽ 工 =++= 工作橋的總長度為： L=nb+∑ dz+∑ df+∑ d 縫 = 跨度 L 跨 =2b+1/2（ df/2+dz/2） =++ = 由于跨度在 6～ 20m 之間，故采取雙 T型梁形式 工作橋?qū)捯话闳?3～ 5m，在這里取 5m，橋高為梁跨的 1/8～ 1/10，取 1/8 時為 工作橋橋面高程：▽ =▽ 梁底 +h=+= 工作橋具體尺寸見下圖 6－ 3 檢修橋 主要滿足檢修閘門啟閉要求和連接兩岸，也須確定橋面寬度、支承型式、斷面型式及尺寸要求。即：檢修橋的橋面寬取為 ，檢修門槽深為 30cm ，橋底高程為 其結(jié)構(gòu)形式、支承方式、跨度、縱梁尺寸等與工作橋基本相同，檢修橋支承結(jié)構(gòu)之間多采用單跨簡支形式。其具體尺寸見下圖 6－ 4 畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 交通橋的設(shè)置即其載重等級，視當(dāng)?shù)亟煌ǘ?。在不需要通行汽車的水閘中，可根據(jù)情況，只要求滿足通行行人，畜力車輛或小型拖拉機的需要。交通橋的布置應(yīng)根據(jù)合理接近底板中心 的情況以及橋與兩岸連接的情況來決定，通常設(shè)置低水位的一邊。當(dāng)渠首閘的交通橋根據(jù)需要必須布置在臨河的一邊，橋面高程必須在上游最高水位加風(fēng)浪涌高以上，以免受風(fēng)浪侵襲而影響交通。 交通橋在這里采用 5 個 T 型梁，橋面采用雙橋道。橋凈寬為 ，人行道寬為 2=，欄桿寬 2=，兩邊各留 ，橋總寬 。其總長度與跨度均與工作橋檢修橋一致。 L=， L 跨 =，梁高取跨度的 1/10～ 1/8，取 。墩寬取，路厚 ，交通橋面高程為：▽ == 為了便于排除路面上的雨水，路面橫坡為 i=％，并在欄桿底下的路基內(nèi)設(shè)置排水管。 當(dāng)有交通要求時，閘上須設(shè)置公路橋。為節(jié)省造價，也可與檢修便橋合用。交通橋一般設(shè)在水閘下游部位，有時根據(jù)結(jié)構(gòu)布置需要也可設(shè)在上游側(cè)。交通橋橋面高程，應(yīng)使其縱梁不影響水閘泄水又能與兩岸道路平滑連接。交通橋的支承方式、跨度、縱梁尺寸等基本同于工作橋。 交通橋的具體斷面尺寸見下圖 6－ 5 畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 啟閉機 選擇啟閉機時，應(yīng)考慮閘門形式與尺寸，孔口數(shù)量及運行條件，啟閉力大小等因素，所選啟閉機容量應(yīng)不小于 計算的啟閉力。 啟閉機的啟門高程應(yīng)滿足運用要求，露頂式工作閘門底緣，應(yīng)能高出水面 1～ 2m，快速事故閘門應(yīng)能提到空口以上 ～ 。為防止運行時速度過快發(fā)生事故，啟閉機速度不宜過大對升降式平面閘門和弧形閘門采用卷揚式啟閉機時，閘門的升降速度一般不大于 6m/min，當(dāng)采用液壓式啟閉機時，液壓油缸內(nèi)活塞移動速度一般不大于 4m/min。 門的重量： 門自重可按附錄公式計算 當(dāng) B10m 時 G= 式中： HS—— 設(shè)計水頭， m。 KC—— 材料系數(shù)，取 ； KB —— 孔徑寬度系數(shù)，取 ； 則： G = = 上述計算數(shù)值查《水工設(shè)計手冊》第六卷，提供的啟閉機，主要參數(shù)表中選擇啟閉機類型 QPQ— 2 16型。 W 啟 =36KN 第 7 章閘室穩(wěn)定及基底應(yīng)力計算 畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 設(shè)計說明 計算的任務(wù) 計算的任務(wù)是驗算閘室基底穩(wěn)定性和基底應(yīng)力是否滿足規(guī)范要求， 計算單元 對于閘室內(nèi)設(shè)有分縫的多孔水閘，應(yīng)取兩縫之間的閘段作為計算單元 ，順?biāo)鞣较蛉￠l室總長。 計算工況 水閘建成后，會經(jīng)歷各種也工作情況，例如完建后對地基壓力最大，沉降最大，過大的壓力有可能超過地基承載力，發(fā)生地基破壞，過大的沉降尤其不均勻沉降會使閘室傾斜甚至結(jié)構(gòu)斷裂，擋水時在水平推力作用下有可能閘室沿地基面產(chǎn)生滑動。當(dāng)垂直菏載也過大時也可能產(chǎn)生深層滑動，當(dāng)正常擋水時，在加上地震，慣性力和地震引起的激蕩水壓力對閘的穩(wěn)定更為不利。鉛直向下的地震慣性力會增加閘的重量，使閘底壓應(yīng)力可能超過地基允許的承載力。因此必須驗算水閘在各種工況下的安全性，必要時進(jìn)行地基處 理，本次設(shè)計只驗算以上所述的三種情況。 采用的公式 ① 抗滑穩(wěn)定驗算公式 Kc= ? ?fwKcp ??? [13] 式中： ∑ P 、 ∑ W— 作用在閘底板底面以上的全部水平荷載總和與垂直荷載總和， KN，由荷載簡化求出。 [KC]— 容許抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)。 f— 閘底板底面與地基土間的摩擦系數(shù)取 。 ②最大最小應(yīng)力公式： m a x 。 m in 2wMBL BL?? ???? [14] 式中： 。WM??— 作用在基底以上的所有鉛直力總和 KN，所有鉛直力與水平力基底順河向?qū)ΨQ中心的力矩總和， 。由荷載簡化確定。 B— 計算閘段垂直河流向?qū)挾龋?m； L— 閘底板順順河流向長度， m； ③平均壓應(yīng)力公式： ? ?m a x m in2??????? [15] 畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 地基應(yīng)力不均勻系數(shù) ? ?maxmin?????? [16] 式中： ,??— 閘基平均壓應(yīng)力， Kpa，地基應(yīng)力不均勻系數(shù)。 [? ]— 地基允許承載力， Kpa。 [?]— 地基應(yīng)力不均勻系數(shù)容許值。 控制標(biāo)準(zhǔn) 本樞紐為二等工程，樞紐中的主要建筑物為二級，次要建筑物為三級，臨時建筑物為四級。 [Kc]取值：基本組合對取 [Kc]=，特殊組合時取 [Kc]=。 ??? 的取值：基 本組合時取 ??? =，特殊組合時取 ??? = [? ]取 120Kpa。 荷載計算 作用在閘時上的荷載主要有：結(jié)構(gòu)自重（包括底板、閘墩、工作橋與啟閉機、交通橋等）水重、水平水壓力、揚壓力、浪壓力即地震荷載等。 結(jié)構(gòu)自重（ r 取 25KN/m3） (1)底板： W1=rv =25*（ 1*20+2**+2*1/2**） * =12035KN (2)閘墩 :W 沖 =(*+19*1)**25=3563KN W2 邊 =*20**25*2 =4500+*5**25 =4751KN W2= W 沖 + W2 邊 =4751+3563 =8314KN (3) 閘門 :W3=18*2*=353KN (4)工作橋 : W4=[(+)*1*1/2*4*1+*1*2*+(+)*1*1/2*4*2*+***2*2]*25+**25* =300KN (5)檢修橋 W5=[(+)**1/2*4*1+*1*2*+(+)**1/2*4*2*+**0.6*4+**]*25 =284KN 畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 (6)交通橋 W6=[(+)**1/2*10*+***5+(+)**1/2**10*2+5***10+**9]*25 =623KN 水載 W 上 =(3632)****2 =6174KN W 下 =()****2 =3962KN 揚壓力 W 浮 =RHBL=*()*20* =7003KN W 滲 =1/2 RHBL =1/2***20