【正文】 閘擋水時(shí)，不應(yīng)低于水閘的正常蓄水位（或遭遇地震）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高之和。②泄洪時(shí)，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)（或校核）洪水位加相應(yīng)的安全超高。各種運(yùn)用情況下水閘的安全超高下限值《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下： 表 4— 1 水閘安全超高下限值（ m） 運(yùn) 用 情 況 水 閘 級(jí) 別 1 2 3 5 擋水時(shí) 正常蓄水位 遭遇地震 泄洪時(shí) 設(shè)計(jì)洪水位 校核洪水位 采用以下三種方法計(jì)算，取較大值。 ▽ 閘 墩 =校核水位 +安全超高 =+=（ m） ▽ 閘 墩 =設(shè)計(jì)水位 +安全超高 =+=（ m） ▽ 閘 墩 =正常水位 +Δ h≈ （ m） 式中，Δ h 為波浪高度，其計(jì)算查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》。 Δ h=hl+hz+hc 式中， h1—— 波浪爬高， m； hz—— 波浪中心線超過靜水位的高度， m； 41 hc—— 安全超高， m。 查規(guī)范 hc=，三級(jí)建筑物。 采用三種方法取最大值， 即▽ 閘 墩 =， 現(xiàn) 擬定▽ 閘 墩 =。 閘孔高度 =▽ 閘 墩 ▽ 底頂 ==。 閘墩尺寸詳圖如下： 墩形：中墩上游采用半 圓 形，下游采用流線形， 邊 墩采用流 線形。 第二 節(jié) 工作 橋 、 檢 修便 橋 、公路 橋 一、工作橋和檢修橋 工作橋是供設(shè)置啟閉機(jī)和管理人員操作時(shí)使 用。其高度應(yīng)保證閘門開啟后不影響泄放最大流量，并考慮閘門的安裝及檢修吊出需要。工作橋應(yīng)盡量靠近上游側(cè)，為了安裝、啟閉和檢修方便，應(yīng)設(shè)置在工作閘門的正上方。其機(jī)座尺寸可根據(jù)啟閉機(jī)型號(hào)來確定。檢修橋的作用為放置檢修閘門，觀測(cè)上游水流情況，設(shè)置在閘墩的上游端。 工作橋與檢修橋的尺寸 總寬度為 。 工作橋與檢修橋的高程， 橋的高度約為門高的兩倍加上 的富裕高度， h=7m 則高程為 2068m 二、交通橋 交通橋的作用是連接兩岸交通，供車輛和人通行。位置應(yīng)根據(jù)閘 42 室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，本工程布置在閘室 下游側(cè)。僅供人蓄通行用的橋，其寬度為 3m。 第三 節(jié) 閘門 和 啟閉 機(jī) 水利水電工程啟閉機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 閘門按其工作性質(zhì)的不同，可分為工作閘門，事故閘門和檢修閘門等。工作閘門又稱主閘門，是水工建筑物正常運(yùn)行情況下使用的閘門。事故閘門是在水工建筑物或機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)事故時(shí)，在動(dòng)水中快速關(guān)閉孔口的閘門，又稱快速閘門。事故排除后充水平壓，在靜水中開啟。檢修閘門用以臨時(shí)擋水，一般在靜水中啟閉。一般水閘多采用工作閘門和檢修閘門。 一、工作閘門 （一）作用 又稱主閘門，是水工建筑物正常運(yùn)行情況下使用的閘門。用以抬高水位，泄洪時(shí)開啟 ，控制流量。 （二）類型 1．按構(gòu)造形式分類 可分為平面閘門、弧形閘門等?；⌒伍l門與平面閘門比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是啟閉力小，可以封閉大面積的孔口；無影響水流態(tài)的門槽，閘墩厚度較薄，機(jī)架橋的高度較低，埋件少。它的缺點(diǎn)是需要的閘墩較長(zhǎng)；不能提出孔口以外進(jìn)行檢修維護(hù)，也不能在孔口之間互換；總水壓力集中于支鉸處，閘墩受力復(fù)雜。 2．按制作材料分 可分為鋼閘門，混凝土閘門或鋼絲網(wǎng)水泥閘門，木閘門及鑄鐵閘門等。鋼閘門門體輕，一般用于大、中型水閘，混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥閘門可以節(jié)省鋼材，不需要除銹。鑄鐵閘門抗銹蝕、 43 耐磨性較好，止 水效果也好，但由于材料抗彎強(qiáng)度低，性能又脆，僅在低水頭小孔徑水閘中使用。木閘門耐久性差，已日趨不用。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土平板閘門。 （三）閘門的基本尺寸 由于閘門作用是在枯水期壅高水位供進(jìn)水閘取水，所以▽ 頂 應(yīng)不低于正常蓄水位 2063m，為了防止水流漫過閘頂，銹蝕閘門結(jié)構(gòu)，門頂高程應(yīng)該高于 2063m。 所以：▽ 門頂 =正常擋水位 +安全超高 =2063+ = 閘門高度 =▽ 門頂 ▽ 底頂 ==. 閘 門 形式：因 閘孔寬 5m，尺寸 較 小，采用平面 閘門 。 工作閘門基本尺寸取為高 3m，寬度取 。采用平面鑄鐵閘門。 二、檢修閘門 作用用以臨時(shí)擋水，檢修工作閘門時(shí)用。多采用疊梁式。平時(shí)不用時(shí)放置一旁。閘門槽深為 20cm，寬為 20cm，閘門形式如圖 4— 2。 圖 4— 2 疊梁式檢修閘門 三、啟閉機(jī)類型選擇 啟閉機(jī)可分為固定式和移動(dòng)式兩種，常用固定式啟閉機(jī)有卷揚(yáng)式， 44 螺桿式和油壓式。卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉能力較大，操作靈活，啟閉速度快，但造價(jià)高。螺桿式啟閉機(jī)簡(jiǎn)便、廉 價(jià)，適用于小型工程、水壓力較大、門重不足情況等。油壓式啟閉機(jī)是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動(dòng)，可用較小的動(dòng)力獲得較大的啟閉力，但造價(jià)高。在有防洪要求的水閘重，一般要求啟閉了迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，一門一機(jī)。 第四 節(jié) 閘 室的分 縫 和止水 設(shè)備 分縫方式與布置 除閘室本身分縫以外，凡是相鄰結(jié)構(gòu)荷重相差懸殊或結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)，面積較大的地方也要設(shè)縫分開，如鋪蓋與閘室底板、翼墻的連接處以及消力池與閘室底板、翼墻的連接處要分別設(shè)縫。另外，翼墻本身較長(zhǎng)，混凝土鋪蓋、消力池護(hù)坦在面積較大時(shí)也需要設(shè)縫，以防產(chǎn)生 不均勻沉降。 止水設(shè)備 凡是具有防滲要求的縫中都應(yīng)設(shè)置止水設(shè)備。對(duì)止水設(shè)備的要求是：①應(yīng)防滲可靠；②應(yīng)能適應(yīng)混凝土收縮及地基不均勻沉降的變形③應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便。按止水所設(shè)置的位置不同可分為水平止水和鉛直止水兩種，兩種止水交叉處的構(gòu)造必須妥善處理，以便形成一個(gè)完整的止水體系。 第五章 閘 室 穩(wěn) 定 計(jì) 算 第 一節(jié) 荷 載 及其 組 合 一、設(shè)計(jì)情況選擇 根據(jù)水閘運(yùn)用過程中可能出現(xiàn)的所有情況進(jìn)行分析，尋找最不利的情況進(jìn)行閘室穩(wěn)定及地基承載力驗(yàn)算。 45 1．完建無水期 完建無水期是水閘建好尚未投入使用之前 ，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷，這是驗(yàn)算地基承載力的設(shè)計(jì)情況。 2．正常擋水期 正常擋水期時(shí)下游無水，上游為正常擋水位，上下游水頭差最大，閘室承受較大的水平推力，且閘底板下?lián)P壓力最大，最容易發(fā)生閘室滑動(dòng)失穩(wěn)破壞，是驗(yàn)算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)情況。 泄洪期工作閘門全開，水位差較小，對(duì)水閘無大的傷害。本設(shè)計(jì)不考慮地震情況。 二、荷載組合 完建無水期和正常擋水期均為基本荷載組合，校核洪水位情況為特殊荷載組合。需計(jì)算的荷載見下表 5— 1。 表 5— 1 荷 載 組 合 荷載 組合 計(jì)算情況 荷 載 自 重 水 重 靜水壓力 揚(yáng)壓力 土壓力 淤沙壓力 風(fēng)壓力 浪壓力 其 他 基本 組合 完建情況 √ 一 一 一 √ 一 一 一 √ 正常蓄水位 情況 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 特殊組合 校核洪水位 情況 √ √ √ √ √ √ √ √ 一 自重： 46 100 500 120 500 120 500 10010030050V 2 V 3 V 4V 5V 1W=rC（ V1+V2+V3+V4+V5） =25 (+2 28+2 ) =25 =6960KN 水重： ①正常水位情況： G1=3r 水 Hbl=3 10 2 5 =1110KN ②校核水位情況： G 上 =3 10 5 = G 下 =3 10 5 = 靜水壓力： ①正常水位情況： P1=rBH178。/2=10 2178。/2=388KN 47 P2=rB(h1+h2)b/2=10 (+) ②校核水位情況： 上游： P1=rBH178。/2=10 178。/2= P2=rB(h1+h2)b/2=10 (++) 下游： P3=rBH178。/2=10 178。/2= 揚(yáng)壓力： 正常水位： ①浮托力： U1=0 ②滲透壓力： U2=10 8 = U3=10 7 = U4=10 1 U5=10 7 校核水位： ①浮托力： U1=10 8 = ②滲透壓力： U2=10 8 = U3=10 7 = U4=10 1 U5=10 7 浪壓力：對(duì)于中小型水閘，浪壓力對(duì)水閘影響不大，可忽略不計(jì)，因此不做計(jì)算。 第二 節(jié) 地基 應(yīng) 力 驗(yàn)算 一、完建無水期荷載計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算 48 荷載計(jì)算如下表 : 荷 載 符 號(hào) 垂直力 水平力 力 臂 力矩 ↓ ↑ ← → ↙ + ↘ 工作橋 W1 440 770 交通橋 W2 280 700 工作閘門 W3 270 27 檢修閘門 W4 70 342 啟閉機(jī) W5 180 162 閘室自重 W6 6960 0 0 合 計(jì) W 8200 1274 727 總 計(jì) 8200 547 地基應(yīng)力計(jì)算： 《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中地基承載力計(jì)算公式為： minmax?= WMAG ?? ? =KPa ① minmax?? =≤ [η ]=2 ② min? ≥ 0 ③ 0≤ max? ≤ [P 地基 ]= 以上三點(diǎn)均滿足要求。 綜上， 完建無水期的地基承載力能夠滿 足要求，地基不會(huì)發(fā)生不均勻沉陷。 二、正常擋水期荷載計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算 荷載計(jì)算如下表： 荷 載 符 號(hào) 垂直力 水平力 力 臂 力矩 ↓ ↑ ← → ↙ ↘ 49 自重 W 8200 547 上游水重 Q1 1110 上游 水壓 P1 388 1 388 P2 浮托力 U1 0 0 0 滲透壓力 U2 0 0 U3 336 .79 U4 U5 合 計(jì) 9310 0 總 計(jì) 地基應(yīng)力計(jì)算： 《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中地基承載力計(jì)算公式為： minmax?= WMAG ?? ? =KPa ④ minmax?? =≤ [η ]=2 ⑤ min? ≥ 0 ⑥ 0≤ max? ≤ [P 地基 ]= 以上三點(diǎn)均滿足要求。 綜上， 正常擋水期的地基承載力能夠滿足要求，地基不會(huì)發(fā)生不均勻沉陷。 第三 節(jié) 閘 室 穩(wěn) 定 驗(yàn)算 根據(jù)設(shè)計(jì)的閘室底板及閘基是否有軟弱夾層來確定滑動(dòng)面，由于該工程閘底板上下游設(shè)置的齒墻深度為 ，按淺齒墻考慮，閘基下 50 沒有軟弱夾層。滑動(dòng)面沿閘底板與地基的接觸面，采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中 K=PGf??≥〔 K〕公式計(jì)算。 式中 f—— 閘室與地基的摩擦系數(shù)； ∑ G—— 作用在閘室上的全部豎向荷載， kN； ∑ P—— 作用在閘室上的全部水平荷載， kN； ［ K］ —— 允許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。 其中的閘底板與地基之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)閘址處地層分布可知查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》得閘室地基底面與地基 之間的摩擦系數(shù)為 ，允許得抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，根據(jù)本工程主要建筑物為 5 級(jí)，查表得〔 K〕= 正常擋水期下游無水閘室穩(wěn)定計(jì)算 ??? HGK fc = ＞ [K 土 ] 經(jīng)計(jì)算得閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求。 校核水位情況荷載計(jì)算及閘室穩(wěn)定計(jì)算 荷載計(jì)算如下表： 荷 載 符 號(hào) 垂直力 水平力 力 臂 力矩 ↓ ↑ ← → ↙ ↘ 自重 W 8200 547 上游水重 Q1 下游水重 Q2 上游 水壓 P1 P2 下游水壓 P3 51 浮托力 U1 0 0 滲透壓力 U2 0 0 U3 U4 U5 合 計(jì) 總 計(jì) ??? HGK fc = ＞ [K 土 ] 經(jīng)計(jì)算得閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求。 第六章 渠道及沉砂池 設(shè)計(jì) 本工程電站設(shè)計(jì)引用流量 Q=179。/s，采用非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道，渠道堤頂高程沿渠長(zhǎng)降低，與渠底坡度一致，在渠道進(jìn)水口前設(shè)攔礫砍，渠道末端沉砂池設(shè)有退水沖砂閘。渠道前設(shè)工作 閘門和檢修閘門，閘門槽深、槽寬尺寸與攔河閘相同，進(jìn)水口與水渠平順連接，取水角 15176。引水渠斷面為矩形，現(xiàn)擬定尺寸 b=2m，h=1m，坡降 i=1/750。 水力計(jì)算： A=b*h=2， x=2h+b=4， R=A/x=1/2， n=， C=1/n*R1/6=。Q=AC iR? =179。/s≈ Q 引 。 為了保證渠道的行水安全，渠道頂部需超出水面一定高度。渠道的設(shè)計(jì)高度應(yīng)等于過水?dāng)嗝娴乃?h 再