【正文】 36 控制標(biāo)準(zhǔn) 37 荷載計(jì)算 37 結(jié)構(gòu)自重 37 水載 38 揚(yáng)壓力 38 水壓力 38 地震荷載 38 完建期閘室抗滑穩(wěn)定及地基承載驗(yàn)算 39 39 地基承載力驗(yàn)算40 正常擋水時(shí)閘室抗滑穩(wěn)定及地基承載力驗(yàn)算40 40 地基承載力驗(yàn)算41+地震時(shí)驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定及地基承載力41` 41 地基承載力驗(yàn)算42第8章 兩岸連接建筑物43 閘室與上下游連接43 水閘上下游翼墻的平面布置形式43 岸翼墻結(jié)構(gòu)形式43 44 與兩岸的連接 44 豎向連接 44 下游翼墻完建期穩(wěn)定計(jì)算 45 設(shè)計(jì)說明 45 完建期穩(wěn)定計(jì)算 46謝 辭49參考文獻(xiàn)50附 錄51東明水利樞紐工程設(shè)計(jì)——攔河閘設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總說明本樞紐位于清河?xùn)|明市附近河段,以清河明山水庫為水源,。,?？傇O(shè)計(jì)分三組進(jìn)行，本組為攔河閘設(shè)計(jì)。[關(guān)鍵詞]：攔河閘、 有壩引水式、 消能計(jì)算 、閘室穩(wěn)定、基底應(yīng)力驗(yàn)算第1章 基本資料 工程概況本樞紐位于清河?xùn)|明市附近河段,以清河明山水庫為水源,。 地形資料清河在東陵以上為山谷河道,。河道縱坡在1：1400~1：2100之間，東陵至渾河堡為1：1400，渾河堡至水清公路橋?yàn)?：2000，公路至西蘇堡為1：2100。除局部地區(qū)有沙灘外多為耕地。李官堡附近河道情況，因有東清鐵路控制，河道比較穩(wěn)定，河槽寬400~420m，深槽靠近左岸，右岸為河灘地，~，右岸距堤防160m，左岸無堤，河床比降1：2000，洪水比降1：2500。河岸較陡，高約4米，~，多為耕地。右岸灘地內(nèi)有音樂低洼溝一條，蜿蜒下伸達(dá)后漠家堡村北，長約3km，河道自1991年以來尚無變動(dòng)，自修永清公路路基后情況更為穩(wěn)定。為便于堤防維護(hù)，保證100年一遇洪水~1000年一遇洪水威脅下東明市區(qū)安全，希望兩岸堤高不小于4m。地下水埋深分布隨地形變化，風(fēng)積沙丘較深，因土質(zhì)透水性較強(qiáng)，地下水位變化受河道水位影響，豐水期河水補(bǔ)給地下水，水位較高；枯水期、平水季節(jié)底下水補(bǔ)給河水。1) 年平均降雨量729mm，%。2) 風(fēng)速:，各月份平均風(fēng)速一3~5月為大，極端最大風(fēng)速發(fā)生在農(nóng)歷一九五四年三月二十。4）。2）， 引水條件相似。4）樞紐為二等工程，樞紐中主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時(shí)建筑物為4級。地震設(shè)計(jì)烈度按7度考慮。第2章 選線、選型、樞紐布置 閘壩的選擇水閘閘址選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮地形、地質(zhì)、水流、泥沙施工及管理運(yùn)用等因素。具體而言，由于水閘承擔(dān)的任務(wù)不同，閘址選擇考慮的主要因素也不相同。 渾河堡地處彎道，河槽狹窄，水位較其他河道高，便于取水。 西蘇堡以下因河道彎曲，水位控制面積過小，灌溉區(qū)在其上方可能由于水位過低須使用水泵，造價(jià)相應(yīng)就高，選擇此河道不經(jīng)濟(jì)合理。河寬大、水位高，距灌溉區(qū)遠(yuǎn)相應(yīng)渠道長度也就長，水位較漠家堡高，不滿足城市區(qū)防洪要求；漠家堡河道歸整，便于施工。由于距離灌溉區(qū)近，相應(yīng)渠道長度短。因此閘址選在漠家堡。按河道中是否設(shè)有攔河壩，取水樞紐分為無壩取水和有壩取水。其工程簡單，施工簡單，造價(jià)較低且對河床演變影響小，與航運(yùn)，過木等矛盾較小，但不能控制河道水位，引水保證率低。取水口易受河床演變影響，若主流擺動(dòng)遠(yuǎn)離取水口，又會(huì)使其淤塞或報(bào)廢。其優(yōu)點(diǎn)是：工作可靠，干渠較短，并可為綜合利用創(chuàng)造條件。 根據(jù)有壩取水及無壩取水的優(yōu)缺點(diǎn)，及下列有關(guān)數(shù)據(jù)：,灌溉保證率為75%,Q=400 m3/s,以及在本引水口以下不存在能夠滿足引水位要求的適宜引水口情況下,需選擇有壩引水型式。攔河壩可枯水期關(guān)閉或利用小開度壅水，供進(jìn)水閘引水，洪水期可泄洪排沙，洪水水位不至過高，也可在進(jìn)水口前設(shè)沉沙槽，利用邊孔定期沖沙。防沙設(shè)施以采用正面排沙較為適宜；防沙設(shè)施形式選用沖沙槽式定期沖沙，也可采用沖沙廊道式連續(xù)沖沙?？煽砍潭雀?。確定閘孔型式（指堰型是否設(shè)胸墻）底板高程，并根據(jù) 設(shè)計(jì)流量與校核流量確定和驗(yàn)算閘孔凈寬、分孔、確定閘孔總寬，閘頂及閘頂高程等。還要滿足高水位時(shí)擋水，低水位時(shí)過流要求，因此采用弧形閘門。閘基土多是比較松軟的，因此閘底板底面須定在地表腐植土層以下。但是，閘底定得過低，增加了閘身和兩岸建筑物高度，增加閘門的擋水高度，也增加了施工困難，因而提高了工程造價(jià)。另外，從地質(zhì)條件看，閘基要求置放于密實(shí)的土層上，在松軟土基上筑閘會(huì)增加地基處理的費(fèi)用，而且延長了施工時(shí)間。一般，攔河壩的底板高程應(yīng)于該閘所在的渠底相平。由于閘孔寬度一般小于河道寬度，水流過閘時(shí)側(cè)向收縮，并使上下游水面壅高而形成閘上下游水位差△H。(2)閘孔凈寬根據(jù)選定的閘孔形式及宣泄設(shè)計(jì)與校核洪水時(shí)的上下游水位差△H,閘孔凈寬可按水力學(xué)公式求出。Q設(shè)計(jì)=4100立方米/s時(shí)，▽上=，▽下=Q校核=5050立方米/s時(shí)，▽上=，▽下= 孔數(shù)幾，單孔凈寬b及閘孔總寬B B0求出后，即可根據(jù)水閘運(yùn)用要求，閘門形式，啟閉及閘門系列尺寸等，確定水閘孔數(shù)N和單孔凈寬b。大、中型水閘當(dāng)采用鋼閘門時(shí)，每孔凈寬b一般取為6~9m。當(dāng)水閘孔數(shù)較少，一般N小于等于或8時(shí)，孔數(shù)n宜采用奇數(shù)，以便水閘對稱開啟，避免下游出現(xiàn)折沖水流。 分隔閘孔時(shí)，若中墩厚度取為d2，縫墩厚度為d2′，設(shè)有m個(gè)中墩，m′個(gè)縫墩，則水閘閘孔總寬為：B=nb+m d2+m′d2′選兩孔為一個(gè)整體。0=；167。0+167。Q實(shí)設(shè)= [2]式中：Q實(shí)設(shè)—實(shí)際設(shè)計(jì)的過閘流量，m3/s。 m、σs—堰流流量系數(shù)和淹沒系數(shù)； ε—側(cè)收縮系數(shù)。 閘孔高度 閘頂高程 閘頂高程是指閘室胸墻或閘門擋水線上游岸墻頂部高程。檢修便橋等不妨礙水閘過水和不受波浪影響，同時(shí)不致上游來水漫過岸墻墻頂，危急閘室安全，閘頂高程應(yīng)按滿足下列兩種情況取值：泄洪時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或校核洪水位+安全超高；關(guān)門時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或校核洪水位或最高擋水位+波浪計(jì)算高度+安全超高值。如果設(shè)計(jì)與校核洪水位高于設(shè)計(jì)最高擋水位，一般來水水位超過設(shè)計(jì)最高擋水位時(shí)，即已開閘放水。 過閘水流特點(diǎn) 過閘水流受到閘孔的約束，部分勢能轉(zhuǎn)為動(dòng)能，流速大，挾沙能力強(qiáng)，若不采取適當(dāng)消能措施，勢必嚴(yán)重沖刷下游渠道，甚至沖毀消力池，淘空閘基，威脅閘身的安全。過閘水流特點(diǎn)及其消能防設(shè)計(jì)的要求為：(1) 出閘水流在閘下形成遠(yuǎn)驅(qū)式水躍（若無消能設(shè)施），沖刷下游渠床，故必須修筑消立池或其他形式的消能設(shè)施來促成淹沒式水躍。因此，求所修筑的消立池或其他形式的消能設(shè)施在任何可能發(fā)生的情況下，都能促成淹沒式水躍。故要求在設(shè)計(jì)消能設(shè)施的同時(shí)，制訂合理的閘門開啟方案。對此，應(yīng)予與足夠的重視，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?。為使出閘水流平順擴(kuò)散，不致沖刷下游河床，要求閘下翼墻具有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散角度。根據(jù)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，我國已建大、中型水閘工程基本上均采用底流式水躍消能。因此我們也采用底流消能。其消能防沖設(shè)施一般包括，削立池、海漫、防沖槽、岸坡防護(hù)。消力池有兩種主要形式：1）降低護(hù)坦高程形成的消力池，2）修建消力檻形成消力池。所以消力池以下的渠（河）床除非是足以抵抗沖刷的較好巖基外，一般都要建造海漫作為護(hù)面。 一般是緊接消力池設(shè)置海漫，海漫末端設(shè)防沖槽。為了確保水閘安全，長在海漫末端河床內(nèi)開挖一梯形斷面槽，內(nèi)拋塊石，槽頂與海漫末端頂面齊平，形成一道防沖槽，防沖槽的作用是當(dāng)下游渠床形成最終沖刷狀態(tài)時(shí)，確保海漫不致破壞。防沖槽橫斷面大小與沖坑槽深度有關(guān)，沖坑深度愈大，需要的防沖槽斷面也愈大。防坡坡腳及護(hù)坡與河岸連接處應(yīng) ，防止回流淘刷，~。消能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遍歷所有閘門開啟方式的所有開度，尋找最不利情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。 閘門開啟操作規(guī)程：（1）閘門啟閉以前必須先行檢查：啟閉機(jī)械是否正常，有無雜物障礙，閘門位置是否正確等，然后開始啟閉。下列的計(jì)算中可能用到的公式：孔流公式：Q=be [3]式中：—寬頂堰型閘孔自由流的流量系數(shù)； b—閘孔寬度； e—閘孔開度。臨界水深：hk= [5] 式中：α—?jiǎng)幽苄拚禂?shù)；—單寬流量下游水深：弧形面板曲率半徑與閘門高度的比值，~，則R=。e/H=,故為閘孔出流e/H=./=,故為閘孔出流e/H=,故為閘孔出流cosa1=（ce）/R=()/9= ∴ a1=390 ∴ =cosa2=（ce）/R=()/9= ∴ a1=440 ∴ =cosa3=（ce）/R=()/9= ∴ a1=480 ∴ =則，流量系數(shù)m為:M=()( a0/1800)e/H則：M1=(*390/1800)( *390/1800)M2=(*440/1800)( *440/1800)M3=(*480/1800)( *480/1800)列表計(jì)算：（不考慮行進(jìn)流速） Q控計(jì)算表eQqhkT0’ hc’ hc”htHc”ht 由表可見，Hc”ht最大時(shí)對應(yīng)的e=. Q控= m3/s. 求池深d根據(jù)Q控求d采用的公式為：用試算的方法求dT0(H+d)Q控hkT0/ hkhc”hki1ht由表計(jì)算可取池深d=.(1)根據(jù)Lmax發(fā)生在Qmax時(shí)，所以取Q控=Q校=5050m3/s (2)求Lk 求單寬流量：q= Q校/B=5050/=臨界水深：hk===由T0/ hk查表得hc”，再應(yīng)用計(jì)算曲線解hc（水力學(xué)一冊 ）Q校qhkT0/ hkhc”hc