【正文】 則 H 止 == m 上游水壓力分為兩部分 : 止水片以上為 : P1=L/2rh2=( )2=7703KN 止水片以下為 : P2+P3 其中 P2= 34=660(KN) P3=1/2 2 34=135 (KN) ②、下游水壓 力 已知 H 下 = m，反濾層底 D點與計算基準(zhǔn)面平，而 D點的滲透壓力水頭為零。 水閘自重和水重計算 ①、 水閘自重：計算見表 61，得 G=65200（ KN）。閘前底板無泥沙淤積，也不考慮泥沙壓力。 完建（未蓄水）期閘室穩(wěn)定計算 未充水，不考慮揚壓力影響，已知：中砂 N63..5=20，查《水工設(shè)計手冊》圖 2554 得地基允許承載力 [R]=235 KN/m2 表 6— 1 完建期閘室穩(wěn)定計算表 部位名稱 重量（ KN） 偏心矩（對上游齒墻） 彎矩（ ） 底板 28900 10 289000 閘墩 27200 10 272021 工作橋 1785 15 26775 交通橋 2125 閘門 3150 15 47250 華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 24 檢修橋 2040 23256 合計 65200 由表 61知 W=65200 KN M= 偏心距 e=M/= 平均基底壓應(yīng)力 σ =W/BL=65200/(20 )= KN/m2 上游趾板應(yīng)力 : σ max=σ (1 6e/B)=(1+60. 250/20)= 下游趾板應(yīng)力 : σ min=σ (1+6e/B)= (1 6 )=η =σ max/σ min=[η ]=2 所以水閘在完建期安全。公路橋底高程為 ，橋面高程為 。梁高 ，梁腹寬 ，梁翼寬 ，用 5根梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式。工作橋?qū)挒?5m。 工作橋高度的確定 工作橋高度： 工作橋的高度 H=2*閘門高度 +安全超高 =2*+=。當(dāng)設(shè)計洪水位及校核洪水位時，閘門開啟泄水，閘門頂可以過浪。閘墩厚度受控于閘門 槽處最小寬度為 50cm，邊墩厚 ，不分縫中墩厚 ，分縫中墩厚 ，中間縫寬 2cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭，以便設(shè)置沉降縫和施工縫。檢 修閘門和工作橋之間保持 2m凈寬，便于檢修人員進出和工作。 閘墩 厚度及順?biāo)鏖L度的確定 閘墩墩頂?shù)拈L度取決于上部結(jié)構(gòu)的尺寸和布置，應(yīng)略大于架設(shè)于閘頂?shù)母鞣N橋梁（包括交通橋、主閘門和檢修閘門的工作橋）寬度的總和。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置，順?biāo)鞣较虻装彘L度為： B=20m。 閘底板長度估算： 設(shè)計水位時： B=（ H+2h+a） (1+△ H)ξ =（ ++） *(1+*)=； 校核水位時： B=（ H+2h+a） (1+△ H)ξ =（ ++） *(1+*)=。 正常水位時風(fēng)浪超高計算 計算風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速 倍 , V10= = m/s 吹程 D= km 閘前水深 H== m 華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 21 a)、波浪陡度 ε =2hB/2LB=1/(9+) =1/(9+)= b)、浪高增長系數(shù) k=1++ 3/ = c)、波長 2LB = (D/ε )1/2 = (3/) 1/2 = (m) d)、浪高 2hB= (Dε )1/2 =3 (3) 1/2= (m) e)、 ∵ HLB=(m) ∴波浪的波長及涌高要作修正， H/2LB = 查《水閘設(shè)計》表 42得 k1=， k2= f)、計算浪高及波長 浪高 2hB =k1(2hB)= = (m) 波長 2LB =k2(2LB)= = (m) g)、風(fēng)浪中心線在靜水位以 上的超高計算 所以 h0＝ 2π (hB)2/LB=2( )2/（ ）＝ (m) h)、安全超高 δ = i)、風(fēng)浪超高 H2=+= (m) 閘墩高度的確定 正常水位時 h=hl+ h2 + h3=+ += 設(shè)計水位時 h=hl+ h3= += 校核水位時 h=hl+ h3 = += 故取閘墩高度為 。 則閘身總寬為： L=32*10+21*+10*+2*+10*=。閘孔每 3 孔為一整體，每 3 孔分一縫，閘墩中墩厚為 ，分縫中墩厚為 ，中間縫寬為 2cm，邊墩厚為 。每孔孔寬為 10m，閘孔孔數(shù)為 32孔。 兩岸側(cè)向繞流防滲設(shè)計 水閘岸墻后面設(shè)置長 12m的 C20 砼刺墻，刺墻底高程 ，頂高程 ，以防側(cè)向滲透破壞。 水閘底板為了適于布置公路橋、工作橋及檢修便橋，確定底板長度 20m，底板厚 ；設(shè)前后齒墻，前齒墻應(yīng)寬 ，后 齒墻底寬 ，并在前齒墻下設(shè) 6m深砼板樁，以增長滲徑，以防滲透變形。 用阻力系數(shù)法計算滲透出逸坡降 ①、為了簡化計算，簡化地下輪廊，見圖 62 ②、由各角隅點 5 引出等勢線 22′、 33′、 44′、 55，將滲透區(qū)域分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等 5 個分段，各分段的計算見圖 62 ③、確 定計算深度 Tc 地下輪廓線的水平總長度 L0=20+20=40m， 最大鉛直投影長度 S0=， 根據(jù) L0/S0=40/= ，查《水閘》表 43 得 A= B=0 則 Tc=A S0+B L0= +0=(m) ∵ TS=Tc ∴采用 Tc= m ④、計算阻力系數(shù)《水閘設(shè)計規(guī)范》附錄 C ( 至 ) a)、進口段： 用實際 階齒高度 a=， 得ξ 1={*(s1/Tc) +}= m b)、鋪蓋水平段： L=20+=(m)， S1==(m)， S2==(m) 故 ξ 2=( S1+ S2)]/T1 =[(1+ 8)]/()= c)、板樁垂直段 S==(m) a == 華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 18 T1== m T2== (m) 及 T2/T1= 0S/T2= 則 ξ 3=a/T1+ S/ T2+ S/ T2/[ S/ T2] =1/++ 54/( 54)= d)、底板水平段 L==(m) S1=, S2= ξ 4=( (S1+ S2)=((7+1) )/()= ⑤、出口段：用實際階齒在反濾層底面以下的突出長度 a== m S=(m) T1== m T2== (m) S/T2= ξ 5= a/T1+ S/ T2+s/ T 2/[ S/ T2]+ =1/+ + 3/( 3)+ = Σξ =ξ 1+ξ 2+ξ 3+ξ 4+ξ 5 =++++= ⑥ 、求滲透逸出坡降 ∵ T2/T1= ∴ 可用《水閘》 41 417式計算出逸坡降 Jc 根據(jù) S/T1及 T2/T1兩者的比值 ， 查《水閘》圖 419， 得修正系數(shù)δ = 故 Jc=Δ H/(T1δΣξ )=(0. 72 13)= ∵ Jc[J]=~ ∴不會產(chǎn)生滲透變形，所以閘底板輪廓合適。為了便于計算，將閘底還透水部分輪廓線 劃分成 7個段 ，如下圖。上下游水位差最大的情況為閘室穩(wěn)定計算中的校核情況。 閘基滲透壓力計算方法采用《水閘設(shè)計規(guī)范》推薦的改進阻力系數(shù)法。 ⑤、驗算防滲長度 L L＝ c△ H ， L為防滲長度，△ H 外圍上下游水位差， c為滲徑系數(shù)，查水閘規(guī) 范得： 設(shè)計水位時，上游水位 ，下游水位 ， c＝ ，計算得 L＝ 根據(jù)上述（ 1）～（ 5）確定的尺寸，設(shè)計防滲長度為 55m，大于設(shè)計和校核水位華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 16 （上游設(shè)計高擋水位）（ 下游設(shè)計低水位）16（ 計算地基相對不透水底板）下的計算值 L。板樁入土深度 6m，厚 20cm。鋪蓋與翼墻及底板間設(shè)沉降縫。故取底板長度 L=20m。詳圖見設(shè)計圖紙。 ▽ ▽ 1： 10 ▽ 1: 3 1: 4 ▽ 20m 40m 5m 6m 華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 15 第 5 章 泄洪閘的防滲排水設(shè)計 防滲排 水布置 防滲排水設(shè)施的布置，又稱地下輪廓線布置，是圍繞如何減少閘室底板揚壓力，提高閘室的抗滑穩(wěn)定性，防止閘基土壤發(fā)生滲透變形開展的。 根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》附錄 B： 公式計算海漫長度 Lp= ks [ qs (Δ H)1/2] 1/2 其中 : k—— 系數(shù)，河床土質(zhì)為中砂，查《水閘設(shè)計規(guī)范》附錄 B表 值得K=12 當(dāng) e= 時： Lp=12 [ ] 1/2=32(m) 當(dāng) e= 時： Lp=12 [ ] 1/2=42(m) 當(dāng) e=全開時： Lp=12 [ ] 1/2=59(m) 對不同開度情況下的海漫長度進行計算，結(jié)果如下表： 華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 14 開 啟 度 (m) 單寬流量 (m3/s) qS Δ Hˊ (m) LP (m) 全 開 取海漫長度 L=60m，海漫結(jié)構(gòu)型式及布置如下： ①、 10m長水平段漿砌塊石厚 ，設(shè)排水孔和反濾層； ②、 20m長厚 ，坡度 1： 20，下設(shè)碎石墊層厚 15cm； ③、防沖槽設(shè)計 海漫末端的沖刷深度按下式計算 : hp= kq/[ d1/2(ht/d) 1/6] 式中 : k—— 系數(shù)，取 k= q— 考慮流量集中后的海漫末端的單寬流量， 取 q= d—— 河床砂粒的平均粒徑，取 d= cm ht—— 海漫末端的水深，取 ht= m hp= [ 1/2() 1/6]= (m) 防沖槽采用梯形斷面，槽深 4m，槽底寬 5m，槽內(nèi)拋填大塊石，塊石直徑不小于。 t 護坦厚度 t0＝ K1(q△ H1/2)1/2=*( (5) 1/2)1/2=。 L L＝ （ hc” hc）＝ （ ） = 故取消力池長度為 20 米 同理可得當(dāng) e＝ ， e＝全開時的消力池尺寸為負值，無需設(shè)。計算結(jié)果如下表： 華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 13 開 啟 度 (m) 過閘流量(m3/s) 下游水深 (m) 單寬流量 (m3/s) 收縮水深 (m) 140 全 開 經(jīng)比較，當(dāng) e=， 2孔開啟時下游水位最低，流態(tài)最不利，故此時工況作為計算消力池設(shè)計依據(jù)。 設(shè) Q下求出 σ ， 然后查表（ hs hc” ） /（ H hc” ） ~σ ，求出相應(yīng) hs值，在 Q~H 下 畫出Q， ~hs， 曲線，與 Q~H 下 曲線相交點為所求。 寬頂堰上平面閘門自由孔流的流量： Q=μ *e*B ( 2g(H0Hc) )1/2 其中 H = e*ε 按平底閘孔由《水力學(xué)》，取流量系數(shù)μ =；當(dāng) e/H= 時，由表查得垂向收縮系數(shù)ε =，先不計α V02/2g，即 H0=H= m， 華北水院 2021 級函授本科畢業(yè)設(shè)計 —— 函江泄水閘設(shè)計算書 12 閘 門先開中間一孔，開啟閘孔寬度 B=10； e= m 以上各值代入上式得： Q= 10 (2( ) ) 1/2 =(m3/s) 按所得的流量近似值求 H0，再計算流量的較精確值： V0=Q/B0H=(500 )=(m/s) α V02/2g=0. 0112/(2 )= (m)，可忽略不計 故閘孔泄流量為 ，閘孔為自由孔流。上下游水位差為，符合設(shè)計要求。 算 校核流量 % = 12350 M3/S，相應(yīng)閘下水