1、Word文檔資料水閘課程設計報告系別：_水利工程系_專業：水利水電建筑工程_題目水閘課程設計_班級：10級水工（）（）班姓名：_學號：_指導教師：_成績：_湖北水利水電職業技術學院水利系水工專業2012 年 3 月 26 日至 3 月 30 日Word文檔資料目錄第一章水閘設計基礎知識1.水閘概念及水閘分類.12.水閘等級劃分及洪水標準 .23閘水利計算的內容.34.水閘防滲排水設計內容.35.水閘結構設計內容.36.水閘荷載組合.37.水閘地基計算內容.48.全截面直線分布法.49.水閘設計規范用詞和用語說明.5第二章水閘設計1.水閘形式及孔口尺寸擬定.62.消能防沖設計.113.滲流分析.

2、1 34.穩定分析.1 3第三章設計總結1.設計過程總結.1 92.心得體會.20Word文檔資料第一章水閘設計基礎知識1.1水閘概念及水閘分類水閘：水閘是一種控制水位和調節流量的低水頭水工建筑物，具 有擋水和泄水的雙重作用。水閘的類型：一、按水閘說承擔的任務分類：（1） 進水閘（取水閘）：在河、湖、水庫的岸邊興建，常位于引 水渠道首部，引取水流。（2） 節制閘：攔河興建，調節水位，控制流量。（3） 沖沙閘：靜水通航，動水沖沙，減少含沙量，防止淤積。（4） 分洪閘：在河道的一側興建，分泄洪水、削減洪峰洪、滯洪（5） 排水閘：在江河沿岸興建，作用是排水、防止洪水倒灌。（6）擋水閘：建于河流入海河

3、口上游地段，防止海潮倒灌。二、按結構的型式分類（1） 開敞式：閘室露天，又分為有胸墻；無胸墻兩種形式（2） 涵洞式：閘室后部有洞身段，洞頂有填土覆蓋。（有壓、無 壓）1.2水閘等級劃分及洪水標準Word文檔資料（1）平原區水閘樞紐工程，其工程等別按水閘最大過流量及其防 護對象的重要性劃分成五等，如表1-1.樞紐中的水工建筑物級別和洪 水標準現行根據SL252-200規定。山區、丘陵區水利水電樞紐工程，其工程等別、水閘級別及洪 水標準的確定依據水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準。表 1-1平原區水閘樞紐工程分等指標工程等別InIVV規模大（1）型大（2）型中型小（1）型小（2）型最大過閘流量（m

4、3/s） 5005000-10001000-100100-20V20防護對象重要性特別重要重要中等一般一般（2）灌排渠系上的水閘，其級別可按現行的GB50288-99確定,見表1-2，其洪水標準見表1-3.表 1-2灌排渠系建筑物級別劃分建筑物級別12345過閘流量（m3/s）300300-100100-2020 55表 13灌排渠系水閘的設計洪水標準水閘級別12345（3） 為于防洪（檔潮）堤上的水閘，其級別和防洪標準不的低于 防洪（檔設計洪水重現期（a）100-5050-3030-202010 10Word文檔資料潮）堤的級別和防洪標準。（4） 平原區水閘閘下消能防沖的洪水標準與該水閘洪水

5、洪水標準一致，山區、丘陵區水閘閘下消能防沖的洪水標準見表1-4.表 1-4山區、丘陵區水閘閘下消能防沖的洪水標準水閘級別12345閘下消能防沖的洪水重現期（a）100503020101.3水閘水利計算的內容（1）閘孔總凈寬計算；（2）消能防沖設施的設計計算；（3）閘門控制運用方式的擬定1.4水閘防滲排水設計內容（1） 滲透壓力計算（2） 抗滲穩定性計算（3） 滲層計算（4） 防滲帷幕及排水孔設計（5） 永久縫止水設計1.5水閘結構設計內容（1） 荷載及其組合（2） 閘室和岸墻、翼墻的穩定計算（3） 結構應力分析Word文檔資料1.6水閘荷載組合（1） 基本荷載主要有下列各項；1）水閘結構及其上

6、部填料額永久設備的自重2）相應于正常蓄水位或設計洪水位情況下閘底板上的水重；3）相應于正常蓄水位或設計水位情況下的靜水壓力；4）相應于正常蓄水位或設計洪水位情況下的揚壓力 （即浮托 力與滲透壓力之和）；5）土壓力；6）淤沙壓力；7）風壓力；8）相應于正常蓄水位或設計洪水位情況下的浪壓力；9）冰壓力；10）土的凍漲力11）其他出現機會較多的荷載等；（2） 特殊荷載主要有以下各項；1）相應于校核洪水位的情況下水閘底板的水重；2）相應于校核洪水位的情況下的靜水壓力；3）相應于校核洪水位的情況下的揚壓力；4）相應于校核洪水位的情況下的浪壓力；Word文檔資料5）地震荷載；6）其他出現機會較少的荷載等。

7、1.7水閘地基計算內容(1) 地基滲流穩定性的計算；(2) 地基整體穩定計算；(3) 地基沉降計算；1.8全截面直線分布法假設滲流沿地下輪廓線的坡降是均一的，即水頭損失按直線變化。1.9水閘設計規范用詞和用語說明為便于執行本規范，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：表示很嚴格，非這樣做不可得：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”。表示嚴格，在正常情況下均應該這樣的：正面詞采用“應”，反面詞采用“不應”“不得”。表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；表示有選擇，在一定條件下 可以這樣做的，采用“可”用語說明如下：條文的“條”、“款”之間承上啟下的鏈接用

8、語常采用“符合下列規定”，“遵守下列規定”或“符合下列要求”等。條文中應用本規范中的其他條文是，采用“符合本規范*條的規 定”或Word文檔資料“按本規范*條的規定采用”等典型用語。條文中引用本規范中的其他表、 公式時，分別采用“按本規范表*的規定取值”或“按本規范公式C*)計算”等典型用語。相關標準米用“，除應符合本規范外，尚應符合國家現行的有關標準的規定”典型用語。第二章水閘設計2.1水閘形式及孔口尺寸擬定2.1.1水閘形式選擇1.水閘類型常用的堰型有：寬頂堰和低實用堰。寬頂堰是水閘中最常用的一種堰型它有利于泄洪、沖沙。排污、排冰，且泄流能力比較穩定，結構簡單，施工方便，但自由泄流 時流量

9、系數較小，容易產生波狀水躍。低實用堰有梯形的、曲線形的和駝峰等型式。2.選擇本水閘主要任務是發電（裝機容量5000KW，為V等水閘）。 開敞式及涵洞式兩種基本閘孔型式均可以采用，但若考慮運用和檢修 方便，則米用開敞式較好，由于該水閘建在巖基上，米用整體式平底 板.并采用平板閘門.2.1.2孔口尺寸擬定Word文檔資料1.計算公式泄水閘泄流能力按水閘設計規范SL265-2001附錄A中公式（A.0.1-1A.0.1-6）計算，對于平底閘和翻板閘，當為堰流時，流量_ 3計算公式為：Q B m2gHo2式中Q過閘流量（m3/s）；B閘孔總凈寬（m）；m堰流流量系數； 堰流側收縮系數；淹沒系數， 由h

10、s/H值查表得H計入行進流速的堰上水頭g重力加速度（m/s2）2.計算條件校核洪水流量（p=5%）=720（m3/s）.平底板（即p仁0）貝卩m=0.385由河道斷面圖可知：河底板寬大約40m,河道坡度大約50度。3.計算過程由河寬為40m,擬定為5孔，每孔凈寬7m，擬定中閘墩為半圓墩 寬1m，邊墩5m。1求流量系數m。平底板（即p1=0）則m=0.3852求側收縮系數。按水閘設計規范SL265-2001附錄A中公式（A.0.1-3A.0.1-5）計算，多孔閘，閘墩墩頭為圓弧形時：Word文檔資料( (A.04-4)(A.O.15A)式中 %閘孔總凈寬(m)Q Q- 過閘流H：n/s)%- 計

11、入行近流連水頭的堰上水深(忍”a a重力加速度宇可采用g.sKin/s2)?堰流流量系數，可采用0.385；堰流側收縮系數對丁單孔閘可按公式(A.O.1-2)計算求得或由表A,O.1-1查得對于多孔閘可按 公式(A.0.1-3)計算求得.拆閘孔後寬玄上游河道一半水深處的寬度Cm) jN N-閘孔數；益中閘孔側收縮系數即可按公式(A.0.1-4)計算求得 或rh表A.Q.1I查得但表中鳥為士於注賒- 中閘墩厚度(E)路邊閘孔側收縮系數可按公式(A.0-1-5)計算求得 或巾表A.0.1-1杳得鼻但表中厲為冷礙+砧%邊閘墩順水流向邊緣線至上游河道水邊線Z間的 距離啊a a堰流淹沒條數可按公式(A.

12、0J-6)計算求得或按 表A.O.1-2查得,毎由堰頂算起的卜游水深59。eXy-D+e*F=-畀(A.OJ-3)気=10.171Word文檔資料由于河道正常蓄水位為3m,則校核洪水位估計大約有5m,則校核 水位對應的bb估計大約有3m,即假定bb=3m代入數據，得:b1 0.171 10.97313確定眼淹沒系數在不知上游水頭的情況下無法確定，暫假定為s=0.9校核水位時：將各系數帶入式計算：(Q)2/3H0(?m ?s?n?dj2g(720)2/30.9731 ?0.385?0.9?5?7?、2?9.815.75m則hs/H。3.06/5.36 0.57 0.72,查表（水閘設計規范SL2

13、65-2001附錄A中表A.0.1-2）得s=1.00，與假定的0.9不符合。再假定為s=1.00o校核水位時：將各系數帶入式計算:720)2/30.9731?0.385?1?5?7?、2?9.810.9485H。Q?m?s?n?d、2g2/31 0.17110.9793Word文檔資料=5.356m則hs/H03.06/5.36 0.570.72,查表得s=1.00，與假定的符合。且此水位所對應的bb與假定的3m接近，即Ho=5.36m為所求。由河道截面圖可知坡角約為50度.2A=H*(39+H)HO=H+V /2g現用試算法試算，見下表：HAVV2/2gH+V2/2g4.70205.393

14、.5055260.6263365.3263364.71205.873.4972830.6233945.3333944.72206.363.4890750.6204715.3404714.73206.843.4809030.6175685.3475684.74207.333.4727650.6146845.3546844.75207.813.4646620.6118195.3618194.76208.33.4565930.6089725.3689724.77208.783.4485580.6061445.3761444.78209.273.4405580.6033355.383335由表可知H=

15、4.74mH校核=227.14+4.74=231.88m同樣設計水位時可求得Ho=4.70m,試算過程見下表:HAVV2/2gH+V2/2g4.11177.18213.3355510.5670694.6770694.12177.65443.3266840.5640584.6840584.13178.12693.3178590.561074.691074.14178.59963.3090780.5581044.6981044.15179.07253.3003390.555164.705164.16179.54563.2916430.5522384.712238由表可知H=4.14m ,則H設計=

16、231.24m4.計算結果H校核=231.88mH設計=231.24mWord文檔資料5.方案選定Word選用5孔閘，凈寬：7m,圓形中閘墩1m,邊閘墩5米。鋪蓋8米,閘底板8米，厚1.7米。2.1.3閘頂高程確定1.設計依據莆田試驗站公式，同土石壩2.閘頂咼程計算由于正常水位為3.00m,校核水位為5.36m,而風雍高度不可 能大于2m,則閘高只需在正常蓄水位加0.3m（查水閘設計規范SL265-2001表424得），即正常擋水為時閘高3.3m。3.閘頂高程確定該水閘沒有庫容（很小），因此沒有很大的防洪能力。且主要任 務是發電，沒有防洪任務。故閘頂高程為：3+0.3=3.3m2.2消能防沖設

17、計1.計算方法及公式按水閘設計規范SL265-2001附錄B中公式（B.1.1-3B.1.1-4）2.計算條件上游水5過閘單寬流S（irfA）;式中61消力池首端寬度（mb婦消力池末端寬文檔資料你：I 丿I .：仃.|一I.；【（m）|必-出池落差（m”計算，頭EO=5.36m,Word叭- 出池河爪水滋（m占Word文檔資料Q校核=720m3/s,(q=20.571m3/s),下游水深ht=3.06m，取13.計算過程求hc代如數據得，一元三次方程：25.36 hchc21.5690現進行試算，并列表如下：321.243.0121.291243.0221.341743.0321.39153.

18、0421.440513.0521.488783.0621.536283.0721.583023.0821.62899由表可得hc=3.07m,求臨界水深hk3.51m4.計算結果由于ht九九收縮斷面為激流，下游為激流，不會產生水躍 不必建消力池。5.方案選定EO2hk；1?20.57129.81Word文檔資料可不設消力池，但選定方案：建個小消力池，且上下游建護坦，見圖紙2.3滲流分析1.方法選擇選用：直線法2.滲流計算由于該水閘無防洪任務，即洪水來是為自由泄流，幾乎無上 下游水位差，故自需計算正常水位時滲流分析。又由于該地基為巖基不需計算滲流量（同重力壩）。u H hsLB2s-9.81 -

19、 0 8?392 2=2295.5KN3.滲壓分布圖2.4穩疋分析Word文檔資料2.4.1抗滑穩定分析1.計算依據及公式按水閘設計規范SL265-2001中738公式計算：7.3.巖皋上沿閘電呈底而的抗滑穩定安全系數，應按公式(7.3.6-1)或公式(7.3.8)11-算凡=筆護(7.3.8)式中r r閘宣基底面與巖石地基z間的抗剪斷摩擦系數可按本規范7.3.12的規定采用$C Cf f閘室基底而巧巖花血產之間的抗剪斷粘結力(田),可按木規范7.3-12條的規定采用2.荷載組合及荷載計算荷載組合：基本荷載組合，正常蓄水位1)自重w1000 ,111 IIo養r”Q q -一一.丄390001

20、W=8*1.7*39*25+(3.14*0.52+7*1*3.3)*4*25= 15648.5KN力劈=0力矩= 15648.5*0=02)平-：7(板|1700011 t 7000Zl 17000 7l I 7000閘Word文檔資料重WiWi二kz*kc*kg*H1.43*B0.08*N= 1*1*0.156*3.31.43*(7+0.5)0.08*5=5.22(10KN)=52.2KN力劈=0力矩=03)板上水重Ww-ItWw=4*3*(7*5)*9.81=4120.2KN力劈=2m力矩=+4120.2*2=+8240.4(KN.m)(逆+，順-，下同)4)水平向水推力pWord文檔資料

21、為方便計算，現將水平推力當4.7m的水深進行計算，同時使計算 的偏小，使結構偏安全。p -H2B22= 1/2*9.81*4.7 *39=4225.7KN力劈=0.717m力矩=-4225.7*0.717=-3029.83kN m5）揚壓力u-11 /- -J R一1uH hsLB2s139.810 8?3922=2295.5K力劈= 1.33m力矩=-2295.5*1.33=-3053.02KN m閘室穩定計算表符 號方向大小力劈力矩自重W15648.50平板閘重量W1J52.20Word文檔資料底板上水重WWJ4120.228240.4水平向水推力P14225.70.7173029.83水

22、平向水推力P2J0揚壓力UT2295.51.333053.02泥沙壓力POJ0合計8240.46082.842157.563.穩定安全系數計算為安全和計算簡便考慮不計CA（閘基底面與巖基之間的抗剪斷粘 結力kPa）。則帶入數據可得，f G0.815648.5 52.2 4120.2 2295.5H4225.7查水閘設計規范SL265-2001中表7.3.14巖基上沿閘室基底面 抗滑穩定安全系數的允許值得：【kJ=1.054.成果分析K=4.15【kJ=1.05，則抗滑穩定安全由于該地基為巖基，只需考慮抗滑穩定即可，即此水閘經過穩定 分析，為穩定的結構。2.4.2基底壓力計算1.計算依據及公式對

23、于結構布置及受力情況對稱的閘孔，按下式計算：maxPmin式中Pmax、Pmin-閘室基底應力的最大值和最小值，kPa；刀G-作用在閘室上的所有豎向荷載，kN；A-閘室基底面的面積，m2;刀M-作用在閘室上的所有豎向和水平向荷載對基4.15Word文檔資料礎底面垂直水流方向的形心軸的力矩和，KN M;W-閘室基底面對該基底面垂直水流方向的形心軸 的面積矩，m3。2.基底壓力計算maxPmin17525.42157.562739* 839* 82/656.175.19KNRax=61.72KN,Pmin=50.98KN3.成果分析由表可知壩址巖基飽和抗壓強度60100MPaPmax0。則閘室基底應力經計算滿足要求。第三章設計總結1.設計過程總結本次水閘課程設計過程大致如下：1）水閘的基礎知識回顧；回顧了有關水閘的概念、水閘的分類、等級劃分、水力計算的內 容、荷載組合及地基計算內容。2）水閘的等級劃分；本水閘按其最大過閘流量（720m3/s）應分為皿等（中型），但此 水閘無防洪任務，主要任務是發電 ，裝機容量為5000kw，為V等水 閘。3）確定水閘形式和