【正文】 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。 [Kc]取值：基本組合對取 [Kc]=，特殊組合時取 [Kc]=。 [?]— 地基應(yīng)力不均勻系數(shù)容許值。 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)。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， 。 ②最大最小應(yīng)力公式： m a x 。 [KC]— 容許抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)。因此必須驗算水閘在各種工況下的安全性，必要時進行地基處 理，本次設(shè)計只驗算以上所述的三種情況。當垂直菏載也過大時也可能產(chǎn)生深層滑動，當正常擋水時，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。 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 ，順水流方向取閘室總長。 門的重量： 門自重可按附錄公式計算 當 B10m 時 G= 式中： HS—— 設(shè)計水頭， m。 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 ～ 。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)。 當有交通要求時，閘上須設(shè)置公路橋。 L=， L 跨 =，梁高取跨度的 1/10～ 1/8，取 。橋凈寬為 ，人行道寬為 2=，欄桿寬 2=，兩邊各留 ，橋總寬 。當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浪涌高以上，以免受風浪侵襲而影響交通。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。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。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。 工作橋供設(shè)置啟閉機和管理人員操縱閘門之用。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=。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。 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。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 (交通橋可支于閘墩頂?shù)亩讨?)。少筋混凝土閘墩 。工作門槽與修理門槽須有不小于 ～ 的徑距 ,以便進行檢修閘門的工作 . (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 。 即 ： β =)0 ](2)(*12[ 12 ?? = h0’ =*= 則： J 出 = h0’ /S’ =〈 [J 出 ]= 滿足條件，故不會產(chǎn)生滲透變形 Jx=H/（ T*∑ξ i） =（ 20*） = 〈 [Jx]= 滿足條件，所以底板下的滲流不會產(chǎn)生滲透變形。]()/39。 S， s2—— 該處的板樁長度 Sx —— 水平阻力系數(shù)。 T—— 地基的透水深度。 為了保證閘基滲 透穩(wěn)定性，閘基長度應(yīng)滿足下式： L≥ Lain=cH [9] 式中： Lain—— 最小閘基防滲長度； m H —— 水閘上、下游最大水位差： c —— 滲徑系數(shù)與地基土質(zhì)有關(guān)，見表 5— 1 表 5— 1 滲徑系數(shù) c值 排水條件 粉砂 細砂 中砂 粗砂 中礫細礫 粗礫夾卵石 輕粉質(zhì)砂壤土 砂壤土 壤土 黏土 有反濾層 9～13 7～9 5～7 4～5 3～ 4 ～ 3 7～ 9 5～ 7 3～5 2～4 無反濾層 4～7 3～4 本設(shè)計中 c值取 3 則： Lain=3 = L=20++3= 故： L= Lain=；滿足條件 滲透計算 地下輪廓線的簡化 （其圖祥見設(shè)計說明書） 確定控制層的計算深度 T 計 當 L0/S0≥ 5 時 , Te= 當 L0/S05 時 , Te=5L0/( L0/S0+2) 式中： L0， S0—— 地下輪廓線分別在水平及豎直面上的投影長度， m 故 L0= S0=3+1=4m 所以 L0/S0=故按 Te= L0 =*= 取實際透水層深度 Ta=20m。黏性土壤有其天然結(jié)構(gòu)，不宜破壞，因此防滲設(shè)施一般均采用鋪蓋 +板樁 +底板，板樁多采用懸掛式，板樁長度一般取為水閘上下游最大水位差的 倍；即板樁長度為 3m，鋪蓋長度畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 ?。?2－ 4） H，即 3H=3 = 取 。因此，布置地下輪廓時應(yīng)以防止?jié)B透變形，減小滲漏為主。在復(fù)雜地基上宜采用電擬試驗法和數(shù)值解法計算；對于防滲布置較簡單；地 基不負雜的中、小型水閘，也可采用直線法計算滲透壓力。滲流計算方法常用的有直線法、流網(wǎng)法、改進阻力系數(shù)法、數(shù)值解法和試驗法等。 閘基滲流計算的任務(wù)是：確定閘地板及鋪蓋下的滲透壓力，對地板下及滲流出口進行滲透變形驗算。水閘的防滲排水設(shè)計的任務(wù)是：（ 1）擬定合理的地下輪廓線形式與尺寸；（ 2）進行滲流計算，以確定閘地板的滲透壓力，驗算閘基及兩岸土體的抗?jié)B穩(wěn)定性，以及對地下輪廓線的形式與尺寸進行修改；（ 3）進行防滲設(shè)施的構(gòu) 造設(shè)計等。 水閘擋水時，由于水位差作用會在閘基兩岸土體內(nèi)形成滲流。 為降低護坦底部揚壓力，可在護坦水平段的后半部設(shè)排水孔，孔徑一般取為 5～ 25㎝，間距 1～ 3m呈梅花狀布置，孔內(nèi)填碎石或無砂砼，以利排水防淤，排水孔下設(shè)反濾畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 層，消力池末端底部一般設(shè)齒墻，以增強其抗滑穩(wěn)定性，齒墻深一般為 ～ ～?？p距一般不大于 20～ 30m，縫寬一般為 2～ ㎝，縫的位置不宜設(shè)置于閘孔中心線處，以減輕水流對縫的沖刷作用。 分縫止水 消力池與閘底版、海漫，兩岸翼墻之間應(yīng)設(shè)置沉降縫，位于防滲范圍內(nèi)的縫應(yīng)設(shè)置止水，大型水閘應(yīng)設(shè)兩道止水，位于防滲范圍內(nèi)的縫可鋪貼瀝青油氈。 則 w 防 =2*1*1/2+2*1+3*1*1/2 =1+2+ = m2W 沖 = m2 消力池構(gòu)造 配筋 護坦一般采用 C15或 C20砼澆筑，并需配置 Φ 10— 12 25— 30 ㎝的構(gòu)造鋼筋，以防止溫變開裂，大型水閘護坦頂、底均需配筋，中小型水閘可只在頂面配筋。槽深取 。 d= 則 1m長沖坑需堆石量為 W 沖 =d 21 m? t″ =* 221? *1 = 假設(shè)上游的坡率為 m2=2。此時 V[V 不沖 ]滿足要求， 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 海漫的沖坑深度 t”可按下式計算 t”=tph [8] =[V] hc” =* = 式中： tp， h—— 自下游水面算起的沖坑深度和海漫末端河床水深， m q—— 海漫末端的單寬流量 m3/() [V]—— 河床土質(zhì)的沖流速， m/s。 本設(shè)計采用海漫總長的 1/3 是漿砌石， 2/3 是干砌石。適宜的斜坡段坡率應(yīng)使海漫末端水流流速 V不大于河床不沖流速 [V 不沖 ]即 V=q/h? [V 不沖 ]. 為了迅速降低出池水流的速度，借以減弱水流的 沖刷能力，在海漫的布置上應(yīng)使水流迅速擴散。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 海漫長 L 漫 的確定 海漫長度與出池水流的單寬流量，上下游水位差，河床地質(zhì)條件，下游水深，自身粗糙程度及水流擴散情況等因素有關(guān)，一般按以下經(jīng)驗公式確定： L=K Hq ? [7] 式中： q—— 消力池末端的單寬流量 m3/() H? —— 與對應(yīng)的水閘上下游水位差 K—— 與河床土質(zhì)情況有關(guān)的系數(shù)，可由下表查得： K=12 表 44 K 值表 河床土質(zhì) 粉砂，細砂 中砂，粗砂，砂壤土 壤土 堅硬黏土 K 13~15 10~12 8~9 6~7 則 L=12 = 本設(shè)計取海漫長為 L=55m。 滿足抗沖要求時護坦始端厚度 t 按下式計算 T=k1 Hq ? [6] 式中： q—— 護坦的單寬流量 m3/() H? —— 泄放時的水閘上下游水位差， K1—— 經(jīng)驗系數(shù)，可采用 ~，本設(shè)計取 K1= 列表計算不利情況，取計算值的較大者。 因為底板下面要設(shè)反濾層，設(shè)排水所以只按抗沖要求確定底板厚度。支鉸位置應(yīng)設(shè)于泄水時不受水流和漂浮物 沖擊的高程上，攔河閘閘門可設(shè)于 3/2~1 倍門高處，并最好高出下游最高水位 米。 m= 2? φ —— 流量系數(shù) 水躍公式： h2=21h [3281 1ghq?1] [4] 式中： h1— 躍前水深； q— 單寬流量。 （ 2）啟閉不要過猛 ,或時快時慢 ,應(yīng)均勻并且勻速地各孔同步開啟 ,如發(fā)現(xiàn)有沉重阻滯現(xiàn)象 ,應(yīng)立即停止 ,檢查其原因 ,進行處理 . （ 3）應(yīng)對稱開啟 (要求孔數(shù) ,孔位對 稱 ,開度對稱 ) （ 4）逐級分檔開啟 .每檔開度規(guī)則 e= （ 5）閘門開啟時 ,應(yīng)避免停留發(fā)生震動的位置．如發(fā)現(xiàn)閘門及啟閉機發(fā)生震動應(yīng)停止進行檢查，待障礙消除后在繼續(xù)啟閉． （ 6）當開啟閘門接近最大開度或關(guān)閉閘門接近閘底時，要特別注意控制，降低速度并及時停止，防止歲壞機件和閘門． （ 7）過閘流量必須與下游水位相適應(yīng)，使水躍發(fā)生在消力池內(nèi)，避免水躍發(fā)生消力池以下部位． ４ .３池深設(shè)計 池深設(shè)計條件 池深設(shè)計采用校核水位，攔河壩取正常引水時，遭遇校核洪水，閘前水位按，閘后初始水位， 取對應(yīng)正常引水時河道下泄流量Ｑ＝ 244m3／ s 時對應(yīng)的水位為 ． 池深不利情況的確定：它可能發(fā)生于著們某一開啟方式的某一開度下，理論上應(yīng)該與各種閘門的開啟方式的各種開度進行搜尋．據(jù)經(jīng)驗，下游水深很低時，往往初始開度最不利，因此本設(shè)計只取工況，攔河壩取正常引水時遭遇校核洪水，對于能夠的▽ 上 ＝ ▽ 下 ＝ 運用方式為各孔全開，在不同開度 e 情況下hc’’hc 差值最大．作為池深的控制情況來計算池深 d. 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 求 Q 控 在不同的開度 e 下，水流狀態(tài)可能從孔流變成堰流，因此在計算時應(yīng) 加以注意。用時間關(guān)系，我們草用各孔全開開啟方式進行定性分析。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 閘門的運用方式 對 N 孔水閘，閘門開啟方式有： （ 1） N 孔同步分級均勻開啟 （ 2） 隔孔同步分級均勻開啟 （ 3） 中央數(shù)孔對 稱分級均勻開啟 （ 4） 兩側(cè)邊孔或邊孔 +數(shù)鄰對稱分級均勻開啟 為確保水閘在任意發(fā)生的工作