1、目 錄第1章 工程概況11.1興建緣由和效益11.2工程等別及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)11.3樞紐地形、地質(zhì)及當(dāng)?shù)夭牧?1.4 泄水閘的工程布置3第2章 樞紐工程布置及主要建筑物的設(shè)計(jì)資料52.1設(shè)計(jì)基本資料52.2 建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)62.3 泄水閘7第3章 泄水閘的閘孔設(shè)計(jì)93.1堰型、堰頂高程的確定93.2閘孔凈寬及泄流能力的校核93.3校核洪水位時(shí)上游水深計(jì)算10第4章 泄水閘的消能防沖設(shè)計(jì)114.1消能水位114.2消能計(jì)算114.3消力池深度d134.4計(jì)算消力池池長(zhǎng)L134.5護(hù)坦厚度t134.6海漫設(shè)計(jì)13第5章 泄洪閘的防滲排水設(shè)計(jì)155.1地下輪廓線的擬定155.2閘基滲流計(jì)算165.3防滲

2、設(shè)計(jì)19第6章 泄洪閘閘室布置和穩(wěn)定計(jì)算216.1泄洪閘的閘室布置216.2泄洪閘的閘室穩(wěn)定計(jì)算24第7章 泄洪閘的底板結(jié)構(gòu)計(jì)算327.1閘墩、底板剪力分配系數(shù)的計(jì)算（設(shè)計(jì)水位）327.2作用在單寬板條上的荷載34第8章 連接建筑物的設(shè)計(jì)378.1翼墻的形式378.2翼墻的結(jié)構(gòu)、尺寸擬定378.3翼墻的穩(wěn)定計(jì)算及結(jié)構(gòu)計(jì)算37第1章 工程概況1.1興建緣由和效益函江位于我國(guó)華東地區(qū)，流向自東向西北。全長(zhǎng)375km，流域面積為176萬km2，是鄱陽(yáng)湖水系的重要支流，也是長(zhǎng)江水系水路運(yùn)輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和、水量充沛、水面平緩、含沙量小，對(duì)充分開發(fā)這一地區(qū)的水路運(yùn)輸具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)

3、有耕地700多萬畝，土地肥沃。礦藏資源十分豐富。工礦企業(yè)發(fā)達(dá)，有國(guó)家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)的建材、輕工、電力等工業(yè)部門和十多個(gè)糧食基地；原料及銷售地大部分在長(zhǎng)江流域各省、市地區(qū)，利用水運(yùn)條件十分優(yōu)越。流域梯級(jí)開發(fā)后，將建成一條長(zhǎng)340km通航千噸級(jí)駁船的航道和另一條長(zhǎng)50km通航300噸級(jí)駁船航道，并與長(zhǎng)江、淮河水系相互貫通形成一個(gè)江河直達(dá)的內(nèi)河水路運(yùn)輸網(wǎng)；同時(shí)也為沿江各縣市擴(kuò)大自流灌溉創(chuàng)造條件，對(duì)促進(jìn)沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)具有重要的作用。該工程以航運(yùn)為主體，兼有泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程，它在經(jīng)濟(jì)上將會(huì)具有非常顯著的效益。1.2工程等別及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1、工程等別本

4、樞紐工程定為三級(jí)工程；主要建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。2、洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪水按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；校核洪水按300年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；最大通航洪水按5年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。1.3樞紐地形、地質(zhì)及當(dāng)?shù)夭牧?、閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順流向長(zhǎng)700m，垂直向長(zhǎng)2000m，山頂主峰標(biāo)高為110m，靠岸邊山頂標(biāo)高65m，山體周圍是河漫灘沖積平原，灘面標(biāo)高(18.520.0)m；沿河兩岸筑有防洪大堤。堤頂寬4m，堤頂標(biāo)高24.5m；閘址處河寬700m，主河槽寬500m，深泓區(qū)偏右。河床底標(biāo)高為(13.014.0)m，右岸灘地標(biāo)高18.5m。 2、閘址地質(zhì)閘址河床土質(zhì)主要由砂礫卵石

5、層組成，表層為中細(xì)砂層，層厚25m，左厚右薄并逐步消失，河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量3050% ，粒經(jīng)213cm，層厚(1020)m，屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)K=1.84×10-15×10-2cm/s，允許坡降J=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標(biāo)高從左標(biāo)高10m向右增深至標(biāo)高15m以下，其巖性為上古生界二迭長(zhǎng)興階灰?guī)r及硅質(zhì)巖。河床土質(zhì)有關(guān)資料如下：中砂： Dr=0.6 Eo=310kg/cm2 N63.5=20砂礫石：Dr=0.66 Eo=360kg/cm2 詳見附圖：閘軸線地質(zhì)剖面圖3、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧蠅K石料：在閘址左岸的山頭上，有符合質(zhì)量要求的塊石料場(chǎng)，其儲(chǔ)量為

6、50萬方，平均運(yùn)距1公里。砂礫石：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺(tái)地。在上、下游35公里的沙灘臺(tái)地上，均有大量的砂礫料，可滿足砼的粗、細(xì)骨料之用，且水運(yùn)方便。土料：閘址上游約2公里有劉家、八圩土料場(chǎng)，儲(chǔ)量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。1.4 泄水閘的工程布置泄水閘總凈寬為320m，每孔凈寬10m，共布置32孔；閘底板高程13.0m；并按三孔為一整體設(shè)計(jì)，兩邊孔各為單孔10m設(shè)計(jì)。上游鋪蓋長(zhǎng)20m ,0.50m厚C20砼結(jié)構(gòu)；水閘中墩厚1.2m,分縫中墩厚1.8m，中間縫寬2cm，邊墩厚1.2m，閘底板長(zhǎng)20m 厚1.5m C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)；消力池池長(zhǎng)L=21

7、 m、深d=1.3m, C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)；海漫為60m長(zhǎng)，厚0.5m、M7.5漿砌塊石并每隔5m設(shè)寬0.5m、厚0.5m的C20鋼筋砼縱、橫向網(wǎng)格；防沖槽深4m拋大塊石；上下游翼墻采用C30鋼筋砼輕型結(jié)構(gòu)。上下游漿砌塊石護(hù)坡。表1-1 工程特性表序號(hào)及名稱單位數(shù)量備注一、水文1、河道允許單寬流量m3/S302、特征水位設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）m23.48灌溉水位m19.5正常蓄水位m19.0二、主要建筑物及機(jī)電設(shè)備地基特性砂土、砂礫石閘基承載力KPa230閘室結(jié)構(gòu)露頂式閘頂高程m25.0閘底板高程m13.0閘門型式、尺寸扇3210.6×8.3m直升鋼閘門啟閉機(jī)型式臺(tái)32QPQ2

8、5;40固定式卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)水閘孔數(shù)×孔口凈寬m32×10水閘消能方式底流式（設(shè)消力池）消能水閘防沖方式砼與M7.5漿砌塊石海漫 水閘防滲方式C25砼防滲墻及鋼筋砼鋪蓋第2章 樞紐工程布置及主要建筑物的設(shè)計(jì)資料2.1設(shè)計(jì)基本資料1、氣象函江水利樞紐工程洪水期多年平均最大風(fēng)速為20.7m/秒，風(fēng)向?yàn)榇怪眽屋S線，吹程為3公里。2、水文設(shè)計(jì)洪水：各設(shè)計(jì)頻率下洪水流時(shí)及相應(yīng)壩下水位見表21。表21 各設(shè)計(jì)頻率洪水流量及相應(yīng)壩下水位表設(shè)計(jì)頻率（%）0.33220洪水流量Q（M3/S）12350100005730壩下水位H（M）23.8023.4822.25水位流量關(guān)系曲線見表22。表22

9、 水位流量關(guān)系曲線表(H下Q曲線)水位（M）141516171819流量(M3/S）50300650120018002480水位（M）2021222324流量（M3/S）3200414053407700138003 、地震本地區(qū)地震基本烈度為6度。4、回填土回填土的力學(xué)性能見表23。表23 回填土力學(xué)性質(zhì)干容重（T/M3）濕容重（T/M3）飽和容重（T/M3）內(nèi)摩擦角（°）粘聚力c（kg/cm2）含水量（%）砂性土1.551.852.05270粘性土1.501.92180.2282.2 建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)船閘(五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn))1、水位:最高通航水位23.32m，最低通航水位19.0m；正

10、常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。2、船型、船隊(duì)：船型300噸駁船，單駁尺度35×9.2×1.3(長(zhǎng)×寬×吃水深)；船隊(duì)300馬力+2×300噸，船隊(duì)尺度91×9.2×1.3(長(zhǎng)×寬×吃水深)。3、船閘、引航道尺寸及高程閘室有效尺寸：閘室頂高程24.0m，閘底高程10.5m；長(zhǎng)×寬×檻上水深=135×12×2.5。上閘首平面尺寸：長(zhǎng)×寬=18×24m；墩頂高程25.0m（注：該高程控制公路橋高程）；門檻高程16.5m，基底高程8.5m

11、。下閘首平面尺寸：長(zhǎng)×寬=17×24m；墩頂高程24.50m；門底高程10.5m，基底高程7.0m。上下游導(dǎo)墻段長(zhǎng)底50m。上下游引航道直線段長(zhǎng)度應(yīng)滿足L5位設(shè)計(jì)船隊(duì)長(zhǎng)度，引航道底寬35m，邊坡1:2.5；引航道底高程：上游15.0m，下游11.0m；引航道轉(zhuǎn)彎半徑R5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)長(zhǎng)度；進(jìn)出口軸線與主河流基本流向的交角20°。4、 閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端電站1、機(jī)型水輪機(jī)型號(hào)：GE（F02）WP380機(jī)型；發(fā)電機(jī)型號(hào)：SFG20070/3960；總裝機(jī)：3×2200KW；2、水頭設(shè)計(jì)水頭3.5m，最高水頭7.0m，最小水頭2.0m，最大引用流量225

12、M3/S。廠房平面尺寸及高程主廠高度底板長(zhǎng)度48m，總寬度36.2m。機(jī)組進(jìn)水室寬為7。6m；中墩厚3.4m，邊墩厚2.8m；進(jìn)口高程8.5m，出口高程7.8m；基底最低高程2.0m，基底平均開挖高程5.0m。進(jìn)水口前砼鋪蓋長(zhǎng)10m，并于1:5反坡向上游與原河床高程銜接，并在上游端應(yīng)設(shè)攔沙檻。尾水出口后設(shè)砼護(hù)坦、護(hù)坦水平段15m，并伯1:5的倒坡段與尾水渠相連。上部廠房寬15m（順?biāo)飨颍?，長(zhǎng)36.2m。廠房地面高程24.5m，水輪機(jī)安裝高程10.5m，廠房屋頂高程37.0m，廠房邊墻距底板上游端15.0m。站上的公路橋設(shè)在廠房的上游端 2.3 泄水閘1、水位正常蓄水位19.0m，灌溉水位19

13、.5m設(shè)計(jì)洪水位Q2% = 9540 M3/S，相應(yīng)閘下水位H下=23.40m校核洪水位Q0.33% = 12350 M3/S，相應(yīng)閘下水位H下=23.80m2、設(shè)計(jì)水位組合、閘孔凈寬計(jì)算水位設(shè)計(jì)流量Q2% = 9540 M3/S，相應(yīng)閘下水位H下=23.40m設(shè)計(jì)水位差H: H=0.25m（上游水位H上=23.65m）校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相應(yīng)閘下水位H下=23.80m、消能計(jì)算水位閘上水位H上=19.50m閘下水位H下=14.50m下泄流量：以閘門開啟度e=0.5、e=1.0以及全開時(shí)的泄量.、閘室穩(wěn)定計(jì)算水位（關(guān)門）閘上設(shè)計(jì)水位H上=19.50m，閘下水位H下=

14、14.50m閘上校核水位H上=20.0m(與門頂齊平)，閘下水位H下=14.50m3、其它參數(shù)、單孔凈寬： 812m。、閘門結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門。、閘門類型：直升門。、底板與中砂的摩擦系數(shù)f=0.4。、閘孔的允許單寬流量q=30M3/S/M4、公路橋公路橋載重按汽20設(shè)計(jì)，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9m，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.6m，用5根梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每m延長(zhǎng)重量按8噸計(jì)。第3章 泄水閘的閘孔設(shè)計(jì)3.1堰型、堰頂高程的確定根據(jù)河床的地形及高程，河床底標(biāo)高為13.014.0m，為了減少開挖量，確定閘底板高

15、程為13.0m；閘孔采用無坎平底寬頂堰。3.2閘孔凈寬及泄流能力的校核1、設(shè)計(jì)水位設(shè)計(jì)流量Q2% = 9540 M3/S，相應(yīng)閘下水位H下=23.40m設(shè)計(jì)水位差H: H=0.25m（上游水位H上=23.65m）校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相應(yīng)閘下水位H下=23.80m2、閘孔凈寬的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流量Q2% = 9540 M3/S時(shí)，閘底板高程為13m，上游設(shè)計(jì)水位為H上=23.65m，相應(yīng)的閘下游水位H下=23.40m。閘上渠道近似于矩前，寬度為700m河槽寬500m。閘上水深：H=23.65-13.0=10.65m坎前流速：0=9540/500/10.65=1.79m/s坎上

16、總水頭：H0=H+02/2g=10.65+1.792/19.6=10.81m淹沒出流條件：Hs/h0=(23.4-13)/10.81=0.962水閘設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A：表-2 查表得淹沒系數(shù)：s=0.57假設(shè)側(cè)收縮系數(shù): =0.86堰流系數(shù)：M=0.385則閘孔凈寬：B=n×b=Q/(s*m*2g*H03/2)=9540÷(0.57*0.86*0.385*19.6*10.813/2) =9540/29.35=321m選用每孔寬b=10m，孔數(shù)n=32孔，總凈寬B=320m根據(jù)上述孔寬及孔數(shù)校核計(jì)算側(cè)縮收系數(shù)。根據(jù)閘墩和邊墩墩頭形狀查得相應(yīng)的形狀系數(shù)，k=0.7，o =0.56，

17、 則=1-0.2k+(n-1) oHo ÷B =1-0.20.7+(32-1) 0.5610.81÷320 =0.878計(jì)算閘孔總凈寬BB= Q÷(s××M×2g×H03/2)=9540÷(0.57×0.878×0.385×19.6×10.813/2) =9540÷30.32=315m選用每孔寬b=10m，孔數(shù)n=32孔，總凈寬B=320m。閘門總凈寬為320m時(shí)所通過的設(shè)計(jì)流量時(shí)為9701 M3/S設(shè)計(jì)洪水時(shí)單位流量的校核：q=Q/B=9540/320=29.81

18、 M3/S/M <30M3/S/M所取閘室總凈寬滿足設(shè)計(jì)要求。3.3校核洪水位時(shí)上游水深計(jì)算校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相應(yīng)閘下水位H下=23.80m。根據(jù)Q=S××M×N×B2G×H03/2經(jīng)試算得，泄水閘在閘孔總凈寬為320m時(shí)通過校核流量Q0.33% = 12350 M3/S時(shí)上游壅水高11.16m,上游水位H上=24.16m，相應(yīng)閘下水位H下=23.80m。上下游水位差為0.36m，符合設(shè)計(jì)要求。第4章 泄水閘的消能防沖設(shè)計(jì)4.1消能水位根據(jù)水閘設(shè)計(jì)要求，水閘消能水位為：閘上水位H上=19.50m閘下水位H下=

19、14.50m4.2消能計(jì)算水閘消能計(jì)算按閘門開啟高度e1=0.5 m，e2=1.0 m及全開三種情況計(jì)算：當(dāng)閘門開啟高度e1=0.5 m時(shí)消能計(jì)算水閘消能計(jì)算按中間兩孔開啟高度e1=0.5m，e2=1.0m和全開三種情況計(jì)算1當(dāng)閘門開啟度e1=0.5m時(shí)消能計(jì)算 19.5 H h t13.0 e hc、判別屬于堰流或孔流 堰上水頭 H=19.5-13.0=6.5 m e/H=0.5/6.5=0.077<0.65 為孔流、判別屬于自由孔流或淹沒孔流因閘孔流量為未知，尚無法判別閘孔出流情況，先假設(shè)為自由孔流，算出流量后再行校核。寬頂堰上平面閘門自由孔流的流量：Q=*e*B ( 2g(H0-H

20、c) )1/2 其中H = e*按平底閘孔由水力學(xué)，取流量系數(shù)=0.6113；當(dāng) e/H=0.09 時(shí)，由表查得垂向收縮系數(shù)=0.615，先不計(jì)V02/2g，即H0=H=6.5 m，閘門先開中間一孔，開啟閘孔寬度B=10； e=0.5 m以上各值代入上式得：Q=0.6613×0.5×10 ×(2×9.8×(6.5-0.615×0.5) )1/2=36.4(m3/s)按所得的流量近似值求H0，再計(jì)算流量的較精確值：V0=Q/B0H=36.4/(500×6.5)=0.011(m/s)V02/2g=1.0×0.0112/

21、(2×9.8)=0.000006 (m)，可忽略不計(jì)故閘孔泄流量為36.4m3/s，閘孔為自由孔流。、校核是否屬于自由出流：閘下收縮斷面水深： h1=hc=e=0.615×0.5=0.305 (m)單寬流量： q=Q/B=36.4/10=3.64 (m3/s/m)則臨界水深：hk= (q2/g) 1/3= (3.642/9.8) 1/3=1.1(m)躍后水深的計(jì)算hc”= hc/2×(1+8aq2/g/hc3)0.5-1= 0.305/2×(1+8×3.642/9.8/0.3053)0.5-1=2.81mZq2/2/g/2/ Ht2-q2/2/

22、g/ / hc”2= 3.642/2/9.8/0.952/ 1.52-3.642/2/9.8 / 2.812=0.333-0.239=0.094已知H下=14.5 m, 下游水深t=H下-13.0=1.5 (m)由于h2>t，閘下發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍銜接，需要做消能設(shè)施。設(shè)Q下求出，然后查表（hs- hc”）/（H- hc”），求出相應(yīng)hs值，在QH下畫出Q，hs，曲線，與QH下曲線相交點(diǎn)為所求。同理試算e1.0m，全開等時(shí)2孔開啟下游水位值以及閘門全開時(shí)的下游水位值。計(jì)算結(jié)果如下表：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)0.51401.53.22

23、0.31.01138.23.96.310.62全 開2095.25.626.30.38經(jīng)比較，當(dāng)e=0.5m，2孔開啟時(shí)下游水位最低，流態(tài)最不利，故此時(shí)工況作為計(jì)算消力池設(shè)計(jì)依據(jù)。4.3消力池深度d 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范附錄B： B.1.1-1公式估算消力池深度d1= 0hc”2- Ht=1.05×2.81-1.5=1.45，取消力池的深度為1.5m d1.05 h2-Ht-Z1.05×2.81-1.5-0.0941.31 m 取消力池d=1.3m。4.4計(jì)算消力池池長(zhǎng)LL6.9（hc”- hc）6.9×（2.81- 0.305）=17.28m故取消力池長(zhǎng)度為20米同

24、理可得當(dāng)e1.0m，e全開時(shí)的消力池尺寸為負(fù)值，無需設(shè)。因此取消力池池深d=1.3m, 池長(zhǎng)l=20m。4.5護(hù)坦厚度t護(hù)坦厚度t0K1(q×H1/2)1/2=0.18*(3.64×(5) 1/2)1/2=0.48m?，F(xiàn)取護(hù)坦厚度t0為0.5m。4.6海漫設(shè)計(jì)根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范附錄B： B.2.1公式計(jì)算海漫長(zhǎng)度Lp= ks qs (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(jì)規(guī)范附錄B表B.2.1值得K=12當(dāng)e=0.5時(shí)：Lp=12× 3.64× 4.91/2 1/2=32(m)當(dāng)e=1.0時(shí)：Lp=12× 6.26

25、5; 4.771/2 1/2=42(m)當(dāng)e=全開時(shí)：Lp=12× 22.7× 1.051/2 1/2=59(m)對(duì)不同開度情況下的海漫長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下表：開 啟 度 (m)單寬流量 (m3/s)qSH(m)LP (m)0.53.642.744.932.01.06.265.374.7742.00全 開22.721.651.0559.0取海漫長(zhǎng)度L=60m，海漫結(jié)構(gòu)型式及布置如下：、10m長(zhǎng)水平段漿砌塊石厚0.5m，設(shè)排水孔和反濾層；、20m長(zhǎng)厚0.5m干砌塊石海漫，坡度1：20，下設(shè)碎石墊層厚15cm；、防沖槽設(shè)計(jì)海漫末端的沖刷深度按下式計(jì)算:hp=0.164

26、5;kq/ d1/2×(ht/d)1/6 式中: k系數(shù)，取 k=1.50 q考慮流量集中后的海漫末端的單寬流量，取 q=8.6m3/s/m d河床砂粒的平均粒徑，取d=0.10 cm ht海漫末端的水深，取ht=2.5 m hp=0.164×1.5×8.6/ 0.101/2×(2.5/0.10)1/6=3.9 (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0.4m左右。具體尺寸見設(shè)計(jì)圖紙。18.613.0 1：10 9.0 1: 3 1: 4 7.520m 40m 4.5m 5m 6m第5章 泄洪閘的防滲排水設(shè)計(jì)5.1地

27、下輪廓線的擬定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(yáng)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)設(shè)計(jì)要求和地基土壤特性，選用的防滲排水布置為（自閘室上游開始）：50cm厚20m長(zhǎng)C20砼鋪蓋、C25砼板樁長(zhǎng)6m、C25砼閘室底板長(zhǎng)20m厚1.5m、并設(shè)PVC排水孔。詳圖見設(shè)計(jì)圖紙。防滲排水設(shè)施尺寸擬定、底板長(zhǎng)度： 設(shè)計(jì)水位時(shí)：L=12.7 m校核水位時(shí)：L=13.3 m上部結(jié)構(gòu)要求凈寬：公路橋加欄桿總寬9.4m，工作橋?qū)挾扔砷l門啟閉機(jī)安置場(chǎng)地尺寸決定為5.0m，檢修橋置于檢修門槽之上，寬度選2.0m，因此，上部結(jié)構(gòu)要求最小寬度為18.4

28、m。故取底板長(zhǎng)度L=20m。、鋪蓋鋪蓋材料選用砼，厚度為50cm，長(zhǎng)度20cm，縱縫縫距22.6m，靠近兩岸翼墻處，縫距為10.6m。鋪蓋與翼墻及底板間設(shè)沉降縫。、板樁長(zhǎng)度采用C25鋼筋砼預(yù)制板樁。板樁入土深度6m，厚20cm。、排水設(shè)施排水設(shè)施向上游布置，即將其置于底板之后護(hù)坦下面，首部緊接底板下游齒墻。、驗(yàn)算防滲長(zhǎng)度LLcH ，L為防滲長(zhǎng)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(jì)水位時(shí)，上游水位19.5m，下游水位14.5m，c5.0，計(jì)算得L27.5m根據(jù)上述（1）（5）確定的尺寸，設(shè)計(jì)防滲長(zhǎng)度為55m，大于設(shè)計(jì)和校核水位下的計(jì)算值L。5.2閘基滲流計(jì)算滲流計(jì)算主要內(nèi)容包括

29、設(shè)計(jì)水位下的閘基滲透壓力、地基抗?jié)B穩(wěn)定性驗(yàn)算和滲流量。閘基滲透壓力計(jì)算方法采用水閘設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的改進(jìn)阻力系數(shù)法。閘地下輪廊初擬滲徑長(zhǎng)度應(yīng)能滿足水閘上下游水位差最大時(shí)的防滲要求，故按上下游水位差最大的情況來確定。上下游水位差最大的情況為閘室穩(wěn)定計(jì)算中的校核情況。相應(yīng)的上游水位H上為20.0m，下游水位H下=14.5m，最大水位差 H=H上-H下=20.0-14.5=5.5 (m)因本閘水位差較大，基礎(chǔ)透水性強(qiáng)，由結(jié)構(gòu)布置要求確定的閘底板長(zhǎng)度較短，僅20m，故于底板上游增設(shè)一長(zhǎng)20m的鋼筋砼防滲鋪蓋，并于齒墻下設(shè)6m深板樁，以增加滲徑長(zhǎng)度，初步擬定的閘底輪廓線如圖下圖所示。為了便于計(jì)算，將閘底還透

30、水部分輪廓線劃分成7個(gè)段，如下圖。附圖驗(yàn)算地下輪廓的合理性 L=L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6+ L7 =10+7.5+9.4+1.9+3.8+1.3+1.3+0.8 =36(m) 上下最大水位差H=5.5m查表12.7 , 取C0=5.0C0× H=5.5×5=27.5 (m) L> C0 H 閘底輪廓長(zhǎng)度滿足防滲要求,地下輪廓是合適的。用阻力系數(shù)法計(jì)算滲透出逸坡降 、為了簡(jiǎn)化計(jì)算，簡(jiǎn)化地下輪廊，見圖6-2 、由各角隅點(diǎn)2、3、4、5引出等勢(shì)線2-2、3-3、4-4、5-5，將滲透區(qū)域分成、等5 個(gè)分段，各分段的計(jì)算見圖6-2 、確定計(jì)算深度

31、Tc 地下輪廓線的水平總長(zhǎng)度L0=20+20=40m， 最大鉛直投影長(zhǎng)度S0=8.5m， 根據(jù)L0/S0=40/8.5=4.7 ，查水閘表4-3得 A=2.5 B=0 則 Tc=A×S0+B×L0=2.5×8.5+0=21.25(m) TS=29.0>Tc 采用 Tc=21.25 m、計(jì)算阻力系數(shù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范附錄C (C.2.2-1至C.2.4-5公式 )a)、進(jìn)口段：用實(shí)際階齒高度a=1.5m，得1=1.5*(s1/Tc)1.5 +0.441=0.511 mb)、鋪蓋水平段： L=20+0.75=20.75(m)，S1=1.5-0.5=1.0(m)，S2=

32、8.5-0.5=8.0(m) 故 2=L-0.7×(S1+ S2)/T1 =20.75-0.7×(1+8)/(21.25-0.5)=0.978 c)、板樁垂直段 S=8.5-1.5=7.0(m) a =1.5-0.5=1.0m T1=21.25-0.5=20.75 m T2=21.25-1.5=19.75 (m) 及0.5<T2/T1=19.75/20.75=0.95<1.0 0<S/T2=7.0/19.75=0.354<0.8 則 3=a/T1+1.5×S/ T2+0.5×S/ T2/1-0.75×S/ T2 =1/2

33、0.75+1.5×7.0/19.75+0.5×0.354/(1-0.75×0.354)=0.821 d)、底板水平段 L=20.0-3=17.0(m) S1=7.0m, S2=1.0m4=(L-0.7×(S1+ S2)=(17-0.7×(7+1)/(21.25-1.5)=0.658、出口段：用實(shí)際階齒在反濾層底面以下的突出長(zhǎng)度 a=2.5-1.5=1.0 m S=1.0(m) T1=21.25-1.5=19.75 m T2=21.25-2.5=18.75 (m) S/T2=1.0/18.75=0.053 5= a/T1+1.5×S/

34、T2+0.5×s/ T2/1-0.75×S/ T2+0.44 =1/19.75+1.5×0.053+0.5×0.053/(1-0.75×0.053)+0.44 =0.545 =1+2+3+4+5 =0.511+0.978+0.821+0.658+0.545=3.513 、求滲透逸出坡降 0.7<T2/T1=18.75/19.75=0.95<1.4 可用水閘4-16、4-17式計(jì)算出逸坡降Jc 根據(jù)S/T1及T2/T1兩者的比值，查水閘圖4-19，得修正系數(shù)=0.72故 Jc=H/(T1××)=5.5/(19.75

35、×0.72×3.513)=0.11 Jc<J=0.15 0.25 不會(huì)產(chǎn)生滲透變形，所以閘底板輪廓合適。設(shè)計(jì)情況下滲透壓力計(jì)算 已知H上=19.5m，H下=14.5m H=H上-H下=5.0m、各分段的滲壓水頭損失入口段： h=H/×1=5.0/3.513×0.511=0.727 (m)鋪蓋水平段： h= H/×2=5.0/3.513×0.978=1.392(m)內(nèi)部板樁段： h= H/×3=5.0/3.513×0.821=1.169 (m)底部水平段： h= H/×4=5.0/3.513×

36、;0.658=0.936(m)出口段： h= H/×5=5.0/3.513×0.545=0.776 (m)h= h+ h+ h+ h+ h=0.727+1.392+1.169+0.936+0.776=5.0 (m)、角隅點(diǎn)的滲壓水頭 由地下輪廓線末端逐次向首端迭加各分段的滲壓水頭損失值，即得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值： h5=h=0.776(m) h4=h5+h=0.776+0.936=1.712(m) h3=h4+h=1.712+1.169=2.881(m) h2=h3+h=2.881+1.392=4.273(m) h1=h2+h=4.273+0.727=5.0 (m)5.3防

37、滲設(shè)計(jì)1、采用抗沖蝕能力強(qiáng)的鋼筋砼防滲鋪蓋，長(zhǎng)20m，厚0.5m，首端齒墻深1.0m，每10m設(shè)伸縮縫，與閘底板交接部位及伸縮縫都必須設(shè)止水。2、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(zhǎng)度20m，底板厚1.5m；設(shè)前后齒墻，前齒墻應(yīng)寬1.5m，后齒墻底寬1.5m，并在前齒墻下設(shè)6m深砼板樁，以增長(zhǎng)滲徑，以防滲透變形。3、為了降低閘底板的滲透壓力，緊接底板出口下設(shè)反濾層，以利排水，要求反濾層級(jí)配良好。4、兩岸側(cè)向繞流防滲設(shè)計(jì) 水閘岸墻后面設(shè)置長(zhǎng)12m的C20砼刺墻，刺墻底高程13.0m，頂高程21.0m，以防側(cè)向滲透破壞。第6章 泄洪閘閘室布置和穩(wěn)定計(jì)算6.1泄洪閘的閘室布置閘室

38、總寬泄洪閘閘孔總凈寬為320m。每孔孔寬為10m，閘孔孔數(shù)為32孔。為了防止地基的不均勻沉降而將底板折斷，閘孔采用分塊式。閘孔每3孔為一整體，每3孔分一縫，閘墩中墩厚為1.2m，分縫中墩厚為1.6m，中間縫寬為2cm，邊墩厚為1.0m。則閘身總寬為：L=n*L0+n1*d1+n2*d2+ n3*d4 +(n4+1)*式中： n閘孔孔數(shù)； L0每孔凈寬(m)；n1中墩數(shù)； d1中墩厚(m)；n2分縫中墩數(shù)； d2邊墩厚(m)； n3邊墩數(shù)； d3邊墩厚(m)；n4閘底板分塊數(shù)；縫寬。則閘身總寬為：L=32*10+21*1.2+10*1.6+2*1.0+10*0.02=363.4m。閘身高度閘身?yè)?/p>

39、水高度的確定：h=hl+ h2+ h3式中 hl閘上游最高靜水位(m)； h2閘前波浪壅高(m)； h3 安全超高(m)。1、正常水位時(shí)風(fēng)浪超高計(jì)算 計(jì)算風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速1.5倍, V10=1.5×20.7=31.05 m/s 吹程 D=3.0 km 閘前水深 H=19.5-13=6.5 m a)、波浪陡度 =2hB/2LB=1/(9+19e-1.4/V10) =1/(9+19e-1.4/31.05)=0.0368 b)、浪高增長(zhǎng)系數(shù) k=1+e-0.4D/V10 =1+e-0.4×3/31.05 = 1.962c)、波長(zhǎng) 2LB =0.073kV10 (D/)1/2

40、 =0.073×1.962×31.05× (3/0.0368)1/2 =40.1 (m)d)、浪高 2hB=0.073kV10 (D)1/2 =0.073×1.962×31.05× (0.0368×3)1/2=1.478 (m)e)、H<LB=40.1/2=20.05 (m) 波浪的波長(zhǎng)及涌高要作修正，H/2LB =6.5/40.1=0.162 查水閘設(shè)計(jì)表4-2得 k1=0.57， k2=0.65f)、計(jì)算浪高及波長(zhǎng) 浪高 2hB =k1(2hB)=0.52×1.478=0.842 (m)波長(zhǎng) 2LB =k

41、2(2LB)=0.65×40.1=26.06 (m) g)、風(fēng)浪中心線在靜水位以上的超高計(jì)算所以h02(hB)2/LB=2×3.1415×(0.842/2)2/（26.06/2）0.085 (m)h)、安全超高 =0.7mi)、風(fēng)浪超高 H2=0.842+0.085=0.927 (m)2、 閘墩高度的確定正常水位時(shí) h=hl+ h2 + h3=19.5+0.927 +0.7=21.127設(shè)計(jì)水位時(shí) h=hl+ h3=23.48 +0.5=23.98校核水位時(shí) h=hl+ h3 =24.16 +0.3=24.46故取閘墩高度為24.5m。閘底板順?biāo)鞣较蚝烷L(zhǎng)度的確定

42、在滿足上部結(jié)構(gòu)布置要求的前提下，底板長(zhǎng)度的初步估算公式 B=（H+2h+a）(1+0.1H)(m) (8-15)式中 ： H上游最大水深(包括設(shè)計(jì)和校核兩種情況，m)； H相應(yīng)最大水深丑時(shí)的上、下游水位差(m)； 2h波浪高度(m)； 安全超高(m)； 與閘址地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，=1.0。閘底板長(zhǎng)度估算：設(shè)計(jì)水位時(shí)：B=（H+2h+a）(1+0.1H)=（10.65+1.32+0.4）*(1+0.1*0.25)=12.68m；校核水位時(shí)：B=（H+2h+a）(1+0.1H)=（11.18+1.32+0.3）*(1+0.1*0.38)=13.3m。上部結(jié)構(gòu)要求凈寬：公路橋加欄桿總寬9.4m，工作橋?qū)?/p>

43、度由閘門啟閉機(jī)安置場(chǎng)地尺寸決定為5.0m，檢修橋置于檢修門槽之上，寬度選2.0m，因此，上部結(jié)構(gòu)要求最小寬度為18.4m。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置，順?biāo)鞣较虻装彘L(zhǎng)度為：B=20m。閘底板厚為1.5m，上下游齒墻深為1m，齒墻底寬為1.5m。閘墩厚度及順?biāo)鏖L(zhǎng)度的確定閘墩墩頂?shù)拈L(zhǎng)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。閘墩長(zhǎng)度采用與底板同長(zhǎng)20.0m，同時(shí)用階梯形式由底板向上部結(jié)構(gòu)過渡，以減少工程量。檢修閘門和工作橋之間保持2m凈寬，便于檢修人員進(jìn)出和工作。檢修門槽深20cm，寬30cm，工作門槽深30cm，寬60cm。閘墩上下游端部均

44、采用半圓形墩頭，以便設(shè)置沉降縫和施工縫。閘墩的高度在迎水面為最高水位加超高，閘墩下游適當(dāng)降低，取同公路橋梁底高程25m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小寬度為50cm，邊墩厚1.0m，不分縫中墩厚1.2m，分縫中墩厚1.6m，中間縫寬2cm。閘門高度根據(jù)閘身高度的計(jì)算，水閘正常水位時(shí)所需的閘門高度為8.12m，故取閘門高度為8.3m。當(dāng)設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位時(shí)，閘門開啟泄水，閘門頂可以過浪。本水閘擋水水位較低而泄水洪水位較高，故不宜采用胸墻,本水閘不設(shè)胸墻。1、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1.5m=2*8.3+1.5=18.1m。故取工作橋的橋底高程為33.30

45、m。工作橋?qū)挒?m。2、交通橋公路橋載重按汽20設(shè)計(jì)，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.m，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9m，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.6m，用5根梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式。每m延長(zhǎng)重量按8噸計(jì)。公路橋底高程為25.0m，橋面高程為26.2m。交通橋布置在上游側(cè)。6.2泄洪閘的閘室穩(wěn)定計(jì)算完建（未蓄水）期閘室穩(wěn)定計(jì)算 未充水，不考慮揚(yáng)壓力影響，已知：中砂N63.5=20，查水工設(shè)計(jì)手冊(cè)圖25-5-4 得地基允許承載力 R=235 KN/m2表61 完建期閘室穩(wěn)定計(jì)算表部位名稱重量（KN）偏心矩（對(duì)上游齒墻）彎矩（KN.M）底板2890010

46、289000閘墩2720010272000工作通橋21254.79987.5閘門31501547250檢修橋204011.423256合計(jì)65200668268.5由表6-1知 W=65200 KN M=668268.5KN.m 偏心距 e=M/W-0.5B=0.5×20-668268.5/65200=-0.250m 平均基底壓應(yīng)力 =W/BL=65200/(20×34.2)=95.88 KN/m2 上游趾板應(yīng)力: max=×(1-6e/B)=95.88×(1+6×0.250/20)=103.07KN/m2 下游趾板應(yīng)

47、力:min=×(1+6e/B)=95.88×(1-6×0.250/20)=88.69KN/m2=max/min=103.07/88.69=1.162<=2 所以水閘在完建期安全。設(shè)計(jì)情況下水閘穩(wěn)定計(jì)算1、荷載組合因本區(qū)地震基本烈度小于6度，可不考慮地震荷載。閘前底板無泥沙淤積，也不考慮泥沙壓力。設(shè)計(jì)情況下荷載基本組合：1、水閘自重及水重； 2、靜水壓力； 3、揚(yáng)壓力；4、波浪壓力。2、水閘自重和水重計(jì)算、水閘自重：計(jì)算見表6-1，得G=65200（KN）。、水重 W：水重包括閘門上水重W1和閘門下水重W2兩部分，以兩閘孔為計(jì)算單位。已知閘底板頂高程13.0

48、m，閘門中心距底板首端L1=18 m ,有 W1=r h上L1×3×B=9.8×(19.5-13.0) ×15×3×10=28665(KN)W2=r h下L1×3×B=9.8×(14.5-13.0) ×5×3×10=2205(KN)3、波浪壓力計(jì)算、波浪涌高計(jì)算：根據(jù)風(fēng)浪爬高計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)水位時(shí)： 2hB =1.05(m)；2LB =29.75(m)；h00.116；a=0.6、波浪壓力：以三閘孔為計(jì)算長(zhǎng)度 L=34.2m浪壓力: PW=rL/2(H+2hB+h0)(H+a)-

49、H2=9.8×34.2/2×(6.5+1.05+0.116)(6.5+0.6)-6.52=2029 (KN)4、靜水壓力計(jì)算 上游水壓力設(shè)計(jì)水位: H上=19.5 m ； H下=14.5 m水閘底板與鋪蓋間縫中設(shè)止水銅片,在底板頂面以下0.3 m，則H止=13.0-0.3=12.7 m上游水壓力分為兩部分:止水片以上為:P1=L/2rh2=34.2/2×9.8×(19.5-12.7)2=7703KN止水片以下為: P2+P3其中 P2=9.8×2.2×0.9×34=660(KN) P3=1/2×9.8×0

50、.92×34=135 (KN)、下游水壓力 已知H下=14.5 m，反濾層底D點(diǎn)與計(jì)算基準(zhǔn)面平，而D點(diǎn)的滲透壓力水頭為零。下游水壓力:P4=L/2×r(H下+HD)2=34/2×9.8×(14.5-13+1.5)2 =1500(kN)5、揚(yáng)壓力 揚(yáng)壓力包括浮托力WB和滲透壓力Ws 浮托力：WB=1/2×9.8×20×34×3=9996 (KN)滲透壓力Ws分三部分計(jì)算:Ws1=9.8/2×(5+4.231)×1.5×34=2307(KN)Ws2=9.8/2×(4.231+2.

51、881)×1×34=1158 (KN)Ws3=9.8/2×(2.881+1.712)×17×34=13008 (KN)Ws4=9.8/2×(1.712+0.776)×1×34=415 (KN)Ws5=9.8/2×0.776×1.5×34=194 (KN)6、閘室穩(wěn)定計(jì)算表62 設(shè)計(jì)水位閘室穩(wěn)定計(jì)算表部位名稱重量（KN）偏心矩（對(duì)閘底板中心）彎矩（KN.M）自重65200()0.25016300()浪壓力2029()6.88917023.3()上游靜水壓力止水片以上7703()3.452

52、6575.3()止水片以下795()0.75596()下游靜水壓力1500()11500()揚(yáng)壓力WB9996()00Ws12160()147()9.259.519980()1396()Ws2980()178()88.177840()1454()Ws38731()4277()02.5010692()Ws4264()151()8 (-)8.17 (-)2112()1234()Ws5194()9 (-)1746()上游水重28665()2.62575501.6()下游水重2205()7.625(-)16298.44()合計(jì)6899233788.46、水閘地基承載力復(fù)核 據(jù)表6-2計(jì)算得：e=M/W

53、=33788.46/68992=0.495mmax=W/BL.(1+6e/B)= 68992/34.2/20×(1+6×0.495/20)=115.7KN/m2max=W/BL.(1+6e/B)= 68992/34.2/20×(1-6×0.495/20)=86.04KN/m2maxR=235（KN/m2）=max/min=115.7/86.04=1.345<=2地基是安全的，也不必核算地基深層滑動(dòng)的穩(wěn)定性。、沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 已知閘底板與中砂的摩擦系數(shù) f=0.4據(jù)表8-2查計(jì)算得 W=68992KN P=8854KN有 Kc=f*W /P =0.4×68992/8854 =3.11 >Kc=1.25 水閘沿基底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)是足夠的。所以水閘在設(shè)計(jì)情況下是穩(wěn)定的。校核情況下水閘穩(wěn)定計(jì)算1、荷載組合 因閘前底板無泥沙淤積，可不考慮泥沙壓力。 校核情況下荷載特殊組合,按校核水位組合計(jì)算: 1、水閘自重和水重；2、靜水壓力；3、揚(yáng)壓力；4、波浪壓力 校核水位組合： H上