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1、水闸设计说明书SLUICEDESIGNSPECIFICATION设计题目：水闸工程学院名称：专业名称：水利水电工程班级名称：姓名：学号：指导教师：教师职称：年月日一、设计任务1-二、设计基本资料12.1概述11.1.1 1防洪21.1.2 灌溉21.1.3 引水冲淤22.2 规划数据22.2.1 孔设计水位、流量32.2.2 闸室稳定计算水位组合3一223消能防冲设计水位组合3一一2.3 地质资料32.3.2闸基土工试验资料42.4闸的设计标准42.5.1 闸上交通4.2.5.2 三材5-2.5.3 地震资料5-2.5.4 风速资料5-三、枢纽布置多一3.1 防沙设施53.2 引水渠的布置-6
2、3.3 迸水闸布置63.3.1 闸室段布置63.3.2 上游连接段布置7-3.3.3 下游连接段布置7.四、水力计算7-4.1 闸孔设计74.1.1 闸室结构形式84.1.2 堰型选择及堰顶高程的确定84.1.3 孔口尺寸的确定8-4.2 消能防冲设计8421消力池的设计84.2.2海漫的设计-43-1-4五、防渗排水设计5.1 地下轮廓设计M-5.1.1 底板1-45.1.2 铺盖1-45.1.3 侧向防渗15-5.1.4 排水、止水1-55.1.5 防渗长度验算1-5-一5.2 渗流计算好一5.2.1 地下轮廓线的简化1-6-5.2.2 确定地基的有效深度1-6-5.2.3 渗流区域的分段
3、和阻力系数的计算1-65.2.4 渗透压力计算：1-4-5.2.5 抗渗稳定验算2-0-一一六、闸室布置与稳定计算17-分6.1 闸室结构布置6.1.1 反2-16.1.2 W2-16.1.3 胸墙1-76.1.4 工作桥1-7-6.1.5 检修便桥1-8-6.1.6 交通桥1-86.2 闸室稳定计算19-6.2.1 荷载计算1-9一一6.2.2 稳定计算3-2-七、闸室结构设计277.1 闸墩设计2-77.2 底板结构计算2-8-7.2.1 闸基的地基反力计算2-8-7.2.2 不平衡冕力及更力分配3-9723板条上荷载的计算44一.7.2.4 弯矩计算4-3-7.2.5 配筋计算36-7.
4、2.6 裂缝校核37-八、两岸连接建筑物3.7九、水闸细部构造设计-十、基础处理38-H、总结38参考文献40-水闸课程设计计算说明书1、设计任务兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺寸及枢纽布置方案；并进行水力计算、防渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及上下游立视图。2、设计基本资料2.1 概述兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图2-2-1。该闸的主要作用有防洪、灌溉和引水冲淤。闸管所兴化闸河兴化镇图221闸址位置示意图（单位：m）2.1.1 防洪当兴化河水位较高时，关闸挡水，以
5、防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田，保护下游的农田和村镇。2.1.2 灌溉灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。2.1.3 引水冲淤在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。2.2 规划数据兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图2-2所示。渠底高程为0.5m,底宽50.0m,两岸边坡均为1:2。该闸的主要设计组合有以下几方面：0.550.0图2-2兴化渠剖面示意图（单位：m）2.2.1 孔口设计水位、流量根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为300m3s,此时闸上游水位为7.83m,闸下游水位为7.78m;在冬季枯水季节由兴化闸自流引水送至下游大成港冲淤保港
6、，引水流量为Ioom3s,此时相应的闸上游水位为7.44m,下游为7.38mo2.2.2 闸室稳定计算水位组合）设计情况：上游水位103m,浪高0.8m,下游水位7.0m。0）校核情况：上游水位107m,浪高0.5m,下游水位7.0m。2.2.3 消能防冲设计水位组合消能防冲的不利水位组合：引水流量为3OOm3s,相应的上游水位10.7m,下游水位为7.78m。0）下游水位流量关系下游水位流量关系见表2-2-1o表2-2-1下游水位流量关系Q(m3s)0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0H下(m)7.07.207.387.547.667.747.782.3 地质资料
7、根据钻探报告，闸基土质分布情况见表2.3-1。表231闸基土层分布层序高程（m）土质情况标准贯入击数（击）I11.75-2.40重粉质壤土9-13II2.400.7散粉质壤土8III0.7-16.7坚硬粉质粘土（局部含铁镒结核）15-212.3.2闸基土工试验资料根据土工试验资料，闸基持力层为坚硬粉质粘土，其内摩擦角=190,凝聚力C=60.0Kpa;天然孔隙比e=0.69,天然容重=20.3KN/m3,比重G=2.74,变形模量E0=4.0xl04KPa;建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角=260,凝聚力C=O,天然容重于18KNm3;混凝土的弹性模量Eh=2.3xlO7KPa02.4 闸的
8、设计标准根据水闸设计规范SL265-2001,兴化闸按In级建筑物设计。2.5 其它有关资料2.5.1 闸上交通根据当地交通部门建议，闸上交通桥为单车道公路桥，按汽设计，履带-50校核。桥面净宽为4.5m,总宽5.5m,采用板梁式结构，见图2-5-1,每米桥长约重80KNo10.015.0450.015.010.0110.02%2%10.015.055.070.045.0137.5045.0137.5045.070.0550.0图2-5-1交通桥剖面图（单位：Cm）2.5.2 该地区“三材”供应充足。闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由于厂设计加工制造。2.5.3 该地区地震烈度设计为6度，故可不
9、考虑地震影响。2.5.4 该地区风速资料不全，在进行浪压力设计时，建议取Ll=IOhI计算。3、枢纽布置兴化闸为无坝引水进水闸。整个枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸等组成。3.1 防沙设施闸所在河流为少泥沙河道，故防沙要求不高，仅在引水口设拦沙坎一道即可。拦沙坎高0.8m,底部高程0.5m,顶高程1.3m,迎水面直立，背流坡为1:1的余斗坡，其断面见图3-1:153.2 引水渠的布置兴化河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短（W65m）,使兴化闸靠近兴化河河岸。为了保证有较好的引水效果，引水角取35。，并将引水口布置在兴化河凹岸顶点偏下游水深较大的地方。为了减轻引水口处的回流，使水流平顺的进入引水
10、口，引水口上、下游边角修成圆弧形。引水渠在平面上布置成不对称的向下游收缩的喇叭状，见图3-1。3.3 进水闸布置进水闸（兴化闸）为带胸墙的开敞式水闸。共5孔，每孔净宽5.0m。胸墙底部高程为8.1m,闸顶高程为11.8m,闸门顶高程为8.3m。331闸室段布置闸底板为倒口型钢筋混凝平底板，缝设在底板中央。底板顶面高呈为05m,厚1.0m,其顺水流方向长16mo闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长和底板相等，中墩厚Llm,边墩与岸墙结合布置，为重力式边墙，既挡水，又挡土，墙后填土高程为11.8m。闸墩上设有工作门槽和检修门槽。检修门槽距闸墩上游边缘l7m,工作门槽距闸墩上游边缘5.29,胸墙与检修
11、门槽之间净距为2.59。闸门采用平面滚轮钢闸门，尺寸为4.8mx7.8m。启闭设备选用QPQ-2x25卷扬式启闭机。工作桥支承为实体排架，由闸墩缩窄而成。其顺水流长2.3m,厚0.5m,底面高程11.8m,顶面高程16.5m,排架上设有活动门槽。公路桥设在下游侧，为板梁式结构，其总宽为5.5mo公路桥支承在排架上，排架底部高程8.5mo3.3.2 上游连接段布置铺盖为钢筋混凝土结构，其顺水流方向长20m,厚0.4m。铺盖上游为块石护底，一直护至引水口。上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为105的斜坡，收缩角为15。，圆弧半径为6.6m。墙顶高程为11.0m,其上设0.85m高的混凝
12、土挡浪板。墙后填土高程为10.8mo翼墙底板0.6m厚的钢筋混凝土板，前趾长1.2m,后趾长0.2m。翼墙上游与铺盖头部齐平。翼墙上游为干砌块石护坡，每隔12m设一道浆砌石格填。块石底部设15Cm的砂垫层。护坡一直延伸到兴化渠的入口处。3.3.3 下游连接段布置闸室下游采用挖深式消力池。其长为23m,深为0.5mo消力池的底板为钢筋混凝土结构，其厚度为07mo消力池与闸室连接处有Im宽的小平台，后以1:4的斜坡连接。消力池底板下按过滤的要求铺盖铺设厚0.3m的砂、碎石垫层，既起反滤、过渡作用，又起排水作用。海漫长26m,水平设置。前IOm为浆砌块石，后16m为干砌块石，并每隔8m设一道浆砌石格
13、填。海漫末端设一构造防冲槽。其深为LOm,边坡为1:2。槽内填以块石。由于土质条件较好，防冲槽下游不再设护底。下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。迎水面直立，墙背坡度为1:05其扩散角为10。，圆弧半径为4.8m。墙顶高程为8.5m,其上设高0.8m的挡浪板，墙后填土高程为8.0m。下游翼墙底板亦厚0.6m钢筋混凝土板，其前趾长1.2m,后趾长0.2m。翼墙下游端与消力池末端齐平。下游亦采用干砌块石护坡，护坡至9.8m高程处。每隔8m设一道浆砌石格填。护坡延伸至与防冲槽下游端部齐平。4、水力计算水力设计主要包括两方面的内容,即闸孔设计和消能设计。4.1闸孔设计闸孔设计的主要任务:确定闸室结构形式、
14、选择堰型、确定堰顶高程及孔口尺寸。1.1.1 Ll闸室结构形式该闸建在人工渠道上,故宜采用开敞式闸室结构。在运行中，该闸的挡水位达10.3m-10.7m,而泄水时上游水位为7.44m-7.83m,挡水位时上游最高水位比下游最高水位高出2.87m,故拟设设置胸腔代替闸门挡水,以减小闸门高度，减小作用在闸门上的水压力，减小启门力，并降低工作桥的高度,从而减少工程费用。综上所述：该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。1.1.2 堰型选择及堰顶高程的确定该闸建在少泥沙的人工渠道上,宜采用结构简单,施工方便启由出流范围较大的平底板宽顶堰。考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘,士质良好源载能力大,并参考该地区已建在工程的经验,拟取闸底板顶面与兴化渠渠底齐平，高程为0.5mo1.1.3 孔口尺寸的确定(1)初拟闸孔尺寸。该闸的孔口必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。D引水灌溉上游水深H=7.83-0.5=7.33m下游水深hs=7.78-0.5=7.28m引水流量3/sQ=300m上游行近流速VO=Q/AA=(b+mH)H=(5027.
