水闸毕业设计Word下载.docx
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1、重粉质壤土:
分布在河床表面以下,深约3m。
2、细砂:
分布在重粉质壤土以下(河床部分高程约在以下。
)
3、中砂:
分布在细砂层以下,在河床部分的厚度约为5m左右。
4、重粉质壤土:
分布在中砂层以下(深约22m以下)。
5、中粉质壤土:
分布在重粉质壤土以下,厚度5—8m。
附闸址附近地址剖面图一张
三、土的物理力学性质指标
1.物理性质
湿容重γa=19kN/m3
饱和容重γ饱=21kN/m3
浮容重γ浮=11Kn/m3
细砂比重γg=27kN/m3
细砂干容重γ干=15kN/m3
2.内摩擦角
自然含水量时φ=280
饱和含水量时φ=250
3.土基许可承载力:
【δ】=200kN/m3
4.混凝土、砌石与土基摩擦系数
密实细砂层f=
5.地基应力不均匀系数
粘土(η)=—
砂土(η)=
6.渗透系数
中细砂层k=5×
10-3平均厚度约5m
以下土层k=5×
10-5作为相对不透水层
四、工程材料
1、石料:
本地区不产石料,需从外地运进,距离公路很近,交通方便。
2、粘土:
经调查本地区附近有交丰富的粘土材料。
3、闸止处有足够的中细砂。
五、本地区地震烈度在6度以下。
六、水文气象
1、气温:
本地区年最高气温,最低气温-200C,平均气温。
2、风速:
最大风速V=20m/s,吹程。
3、径流量:
非汛期(1—6月及10—12月)9个月份涡河月平均最大流量s
汛期(7—9)三个月,涡河月平均最大流量为149m3/s,年平均最大流量Q=s,最大年径流总量为亿m3。
4、冰冻:
闸址处河水无冰冻现象。
七、河槽整治断面及水位流量关系曲线
经批准的规划决定:
对原河槽将适当调整,并在两岸作矮堤,以扩大泄洪能力,提高防洪安全的保证率。
规划确定的上下游河道整治后断面如附图。
下游河道水位流量关系曲线见图1—1。
图1—1上下游河道横断面图(单位:
m)
八、施工条件
1、期为两年
2、材料供应
电源:
有电网供电,工地距电源线公里。
地下水位平均~m
九、批准的规划成果
1、根据水利电力部《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(SDJ12—78)的规定,本枢纽工程为三等工程,其中永久性主要建筑物为3级。
2、灌溉用水季节,拦河闸正常挡水位为。
3、洪水标准。
项目
重现(年)
洪水流量m3/s
闸前水位(m)
下游水位(m)
设计洪水
20
1320
校核洪水
100
1660
第三节工程综合说明
本工程为拦河闸,建造在河道上。
枯水期用以拦截河道,抬高水位,以利上游取水或航运要求;
洪水期则开闸泄洪,控制下游流量。
一、河闸的特点
拦河闸既用以挡水,又用于泄水,且多修建在软土地基上,因而在稳定、防渗、消能防冲及沉降方面都有其自身的特点。
1.稳定方面
关门拦水时,水闸上、下游较大的水头差造成较大的水平推力,使水闸有可能沿基面产生向下游的滑动,为此,水闸必须具有足够的重力,以维持自身的稳定。
2.防渗方面
由于上下游水位差的作用,水将通过地基和两岸的土壤会被掏空,危及水闸的安全。
渗流对闸室和两岸连接建筑物的稳定不利。
因此,应妥善进行防渗设计。
3.能防冲方面
水闸开闸泄水时,在上下游水位差作用下,过闸水流往往具有较大的动能,流态也较复杂,而土质河床的抗冲能力较低,可能引起冲刷。
此外,水闸下游常出现波状水夭和折冲水流,会进一步加剧对河床和两岸的淘刷。
因此,设计水闸除应保证闸室具有足够的过水能力外,还必须采用有效的消能防冲措施,以防止河道产生有害的冲刷。
4.沉降方面
土基上的建闸,由于土基的压缩性大,抗剪强度低,在闸室的重力合外部荷载作用下,可能产生较大的沉降影响正常使用,尤其是不均匀沉降会导致水闸倾斜,甚至断裂。
在水闸设计时,必须合理选择闸型、构造,安排好施工程序,采取必要的地基处理等措施,以减少过大的地基沉降和不均匀沉降。
二、拦河闸的组成
拦河闸通常由上游连接段,闸室段和下游连接段三部分组成。
(一)上游连接段
上游连接段的主要作用是引导水流平稳地进入闸室,同时起防冲、防渗、挡土等作用。
一般包括上游翼墙、铺盖、护底、两岸护坡及上游防冲槽等。
上游翼墙的作用是引导水流平顺地进入闸孔并起侧向防渗作用。
铺盖主要起防渗作用,其表面应满足抗冲要求。
护坡、护底和上游防冲槽(齿墙)是保护两岸土质、河床及铺盖头部不受冲刷。
(二)闸室段
闸室是水闸的主体部分,通常包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。
底板是闸室的基础,承受闸室的全部荷载,并比较均匀地传给地基,此外,还有防冲、防渗等作用。
闸墩的作用是分割闸孔,并支承闸门、工作桥等上部结构。
闸门的作用是拦水和控制下泻流量。
工作桥供安置起闭机和工作人员操作之用。
交通桥的作用是连接两岸交通。
(三)下游连接段
下游连接段具有消能和扩散水流的作用。
一般包括护坦、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等。
下游翼墙引导水流均匀扩散兼有防冲及侧向防渗作用。
护坦具有削能防忡作用。
海漫的作用是进一步消除护坦出流的剩余动能、扩散水流、调整流速分布、防止河床冲刷。
下游防冲槽是海漫末端的防护设施,避免冲刷向上游扩展。
第二章水力计算
第一节闸址及形式选择
一、闸址选择
闸址选择关系到工程建设的成功和经济效益的发挥,是水闸设计中的一项重要内容。
应根据水闸的功能、特点和运用要求,以及区域经济条件,综合考地形、地质、建筑材料、交通运输、水流、潮汐、冰情、泥砂、施工、管理、周围环境等因素,经技术经济比较确定。
闸址应选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点。
闸址应选用地质条件良好的天然地基。
壤土、中砂、粗砂、砂砾石适与作为水闸的地基。
尽量避免淤泥质土和粉砂、细砂地基,必要时,应采取妥善的处理措施。
拦河闸应选择在河道顺直、河势相对稳定和河床断面单一的河段,或选择在弯曲的河段采弯取直的新开河道上。
应考虑材料来源、对外交通、施工导流、场地布置、基坑排水、施工水电供应等条件,同时还应考虑水闸建成后工程管理维修和防洪抢险等条件。
水闸中心线的布置应考闸室与两岸建筑物均匀,对称的要求。
拦河闸的中心线一般应与河道中泓线相吻合。
该拦河闸选在鹿邑县城北约1km处,闸轴线如地形图所示。
二、闸室型式选择
闸室按结构形式可分为:
开敞式水闸和涵洞式水闸。
(一)开敞式水闸
闸室上面不填土封闭的水闸。
一般有泄洪、排水、过木等要求时,多采用不带胸墙的开敞式水闸,多用于拦河闸、排冰闸等。
当上游水位变幅大,而下泄流量又有限制时,为避免闸门过高,常采用带胸墙的开敞式水闸,如进水闸、排水闸、挡潮闸多用这种形式。
(二)涵洞式水闸
闸身上面填土封闭的水闸,又称封闭式水闸。
常用于穿堤水或排水的水闸。
洞内水流可以是有压的或无压的。
综合考虑该工程特点,上、下游水位差较小,不须控制流量,泄洪时可能有漂浮物等因素,可采用无胸墙的开敞式水闸。
(三)闸孔形式的选择
闸孔形式一般有宽顶堰型、实用堰低型和胸墙孔口型三种。
1.宽顶堰型。
这是水闸最常用的底板结构形式。
主要优点是结构简单、施工方便、泄流能力比较稳定,有利于泄洪、冲沙、排淤、通航等;
其缺点是自由泄流时流量系数小,容易产生波状水。
2.实用堰低型。
有梯形、曲线型和驼峰型。
实用堰型自由泄流时,流量系数较大,水流条件较好,选用适宜的堰面形式可以消除波状水。
但泄流能力受尾水位变化的影响较为明显,不稳定。
3.胸墙孔口型。
这种堰可以减小闸门高度和启门力,也可降低工作桥高和工程造价。
根据各种形式的适用条件,综合考虑该工程特点,河槽蓄水,闸前基本没有淤积,闸底高程应尽可能底。
因此,采用无底砍平底版宽顶堰,堰顶高程与河床同高,即闸底板高程为。
第二节闸孔尺寸确定
一、底板高程确定
底板高程与水闸承担的任务、泄流或引水流量、上下游水位及河床地质条件等因素有关。
闸底板应置于较为坚实的土层上,并应尽量利用天然地基。
在地基强度能够满足要求的条件下,底板高程定得高些,闸室宽度大,两岸连接建筑物相对较低。
对于小型水闸,由于两岸建筑物在整个工程中所占比重较大,因而适当降低底板高程,常常是有利的。
当然,底板高程也不能定的太低,否则,由于单宽流量加大,将会增加下游消能防冲的工程量,闸门增高,启闭设备的容量也随之增大。
另外,基坑开挖也较困难。
选择底板高程前,首先要确定合适的最大过闸单宽流量。
它取决于闸下游河渠的允许最大单宽流量。
允许最大过闸单宽流量可按下游河床允许最大单宽流量的~倍确定。
根据工程实践经验,一般在细粉质及淤泥河床上,单宽流量取5~10m3/(sm);
在砂壤土地基上取10~15m3/(sm);
在壤土地基上取15~20m3/(sm);
在黏土地基上取20~25m3/(sm)。
下游水深较深,上下游水位差较小和闸后出流扩散条件较好时,宜选用较大值。
一般情况下,拦河闸的底板顶面与河床齐平,即闸底板高程。
二、拟定闸孔尺寸及闸墩厚度
1.由已知上、下游水位及闸底板高程,由公式(2—1)、式(2—2)可求得上游水头及下游水深。
v0=Q/A(2—1)
H0=H+v02/2g(2—2)
其中v0——行进流速,m/s;
Q——过流流量,m3/s;
A——过水断面面积,m2;
H0——含有行进流速水头在内的闸前水头,m。
推算的上游水头及下游水深见表2—1。
表2—1上游水头计算
流量Q(m3/s)
下游水深
hs(m)
上游水深
H(m)
过水断面积(m2)
行进流速
v0(m/s)
v02/2g
上游水头
H0(m)
设计流量1320
校核流量1660
2.判别出流流态
闸门全开泄洪时,一般属于淹没条件下的水流,所以采用平底板宽顶堰堰流公式,根据设计,校核情况下的上、下游水位及流量进行计算。
对于宽顶堰,其淹没条件为:
:
hs≥(2—3)
式中hs——下游水深,m;
根据公式(2—3)判别是否为淹没出流,其判别计算见