水闸毕业设计(9)

4 1﹟闸坝的设计

4.4.2 验算闸室的抗滑稳定性

闸室坐落在粘土地基上,其沿地基面的抗滑稳定应按抗剪断公式进行计算。

Kc?tg?0?W?c0A?P (32)

式中: Kc—抗滑稳定安全系数; ?0—地基土的内摩擦角(°);

?W—作用在闸室底面以上铅直荷载的总和(kN); c0—地基土的内凝聚力(kPa);

A—闸室底板面积(m);

2

?P—作用在闸室底面以上水平向荷载总和(kN)。 计算: 作用在闸室底面以上水平向荷载总和?P:

?W?1.61?10?0.40?10?0.94?10?0.76?104444?2.19?10KN

4?P?0.945?104

?0 ?320 c0?0

Kc?tg?0?W?c0A?tg32?2.19?100.945?10404?0?P?1.45?[Kc]?1.25

所以闸室满足抗滑稳定要求。

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5 2﹟闸坝的设计

5.1闸室总布置

5.1.1 闸门的设计

闸门的形式：根据实际情况设计为平面闸门，它可以封闭很大跨度和水头的孔口，闸门启动迅速，操作简单可靠，结构简单，易于制造安装；宜用在深水孔口上。 闸门厚度的设计：根据规范，闸门厚度设计为20cm。

5.1.2 闸墩的设计

闸室采用12孔闸门，有11个中墩，两个边墩，均采用钢筋混凝土实体型式，为使过闸水流平顺，侧向收缩小，过流能力大，闸墩上游侧采用半圆形，下游侧采用流线形。

中墩的设计：根据规范，闸门槽深取为0.2m，工作闸门槽宽0.4m，检修闸门槽深0.2m，工作闸门与检修闸门之间的净距为2.0m。根据规范：闸墩高度不应低于设计洪水位加相应安全超高，现将闸墩高度设计为2.0m 。闸墩宽设计为1m。具体尺寸如图5.1： 边墩的设计：

边墩宽设计为0.4m高度一般高出水面1～1.5m，设计为3.0m。

5.1.3 闸室总宽度

L=nl+（n-1）d =12?7+11?1=95m

式中： n----闸孔数；l----每孔闸门宽；d----闸墩厚度；

5.1.4 闸底板厚度与顺水流方向长度的设计

根据规范，底板厚度取为闸孔净宽的1/6～1/8，

即d=（1/6～1/8）l=（1/6～1/8）?7=1.2～0.875m取d=1m

根据闸室地基土质的情况,闸底板下多为岩石、砂卵砾石,闸底板顺水流方向的长度为L:

L=3.5Hmax=3.5×(2980.15-2978.28)=6.2 m 现设计为 6 m

5.1.5 交通桥的设计

根据规范：长：6m+1.3m=7.3m

厚：0.2m 交通桥每米重：

（7.3?0.2-0.4?2?0.2+7?0.2?0.2）?25=39.5KN≈40KN

5.1.6 工作桥的设计

工作桥每米重量取为交通桥的1/8左右，约为5KN，钢筋混凝土容重为24-25KN/m。

3

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5 2﹟闸坝的设计

5.2水利计算

5.2.1 闸孔总净宽

在正常设计水位下，出闸水流属堰流，： P=1.5m；

H0=2980.15-2977.19-1.5+

2.2122?9.8=1.709m；

hs=2978.28-2976.92-1.5=0m； H=2980.15-2977.19-1.5=1.46m；

宽顶堰的流量系数m取决于堰顶的进口形式和堰的相对高度P/H，因为闸顶入口为直角，所以

3?PHPHm=0.32+0.01?

0.46?0.75 =0.34

hsH0= 0 由规范查得 σ=1

闸孔净宽b0=7m

上游河道---半水深处的宽度bs= b0+σ σ------闸墩厚度； 所以bs=7+1=8m b0bs=

78=0.875

PH=1.5=1.027

1.46由规范查得：ε=0.982 可按下式计算闸孔总净宽：

B0?Q??m2gH02 ?312.31?0.982?0.3419.61.709323

=84.2m

取为84m。

由于闸孔总净宽较大，需设成多孔闸门，根据规范，现设计为12孔，故每孔闸门宽l=84/12=7m。

5.2.2消能、水跃计算

此种情况下的出闸水流属闸孔出流,其计算公式为: Q??be2gH0

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得: e?Q?b2gH

0 ?312.30.34?84?2?9.8?3.29?1.36m

收缩断面的水深hc:

hc??2e 经查表, （eH?1.462.96?0.49),?2?0.639;

e—闸门开度(m)。 计算: hc?0.639?1.46?0.869m 其共轭水深hc,即跃后水深可按下式计算: hc?

2\\hc2(1?8Frc?1)

2计算: Frc? hc?\v2[312.3?(0.639?84)]2ghc0.63929.8?0.639?5.41

[1?8?5.41?1]?1.81m

下游水深ht: ht?2978.38?2976.92?1.46m

因为ht〈hc故下游产生远驱式水跃衔接，为了使下游产生淹没式水跃衔接，现拟设计一降低护坦高程的消力池。

\5.2.3消力池的设计

消力池布置在闸室之后，池底与闸室底板之间用1：4的斜坡连接。引水流量未312.3 m3/s，上游水位为2980.75m，下游水位为2978.38m。

所设消力池为平底消力池 5.2.3.1 消力池深度计算

q?312.3m

3临界水深hk?3q2g?3312.39.8''2?1.54m

hc?0.869m hc?1.81m ht?1.36m

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先由下式估算池深的数值：

d??jhc?ht

''式中：?j---水跃淹没系数，可采用1.05—1.10

d?1.10?1.81?1.36?1.00m 设d=1.00m，于是

H?H?d?2.96?1.00?3.96'

?0?3.96m1.54m?2.57m

由水力学附图1查得：hc''?1.65m

?z?q22g(?ht)''[1'2?1(?jh)''c12]=0.20m

d??jhc?(ht??z)?1.00m

与原假设符合，故所求池深为d=1.00m。 5.2.3.2消力池长度 LS=

11/4=4m LJ=6.9（hc-hc）=6.9?（2.06-0.869）=9.22m

''Lsj=LS+?Lj =4+0.7?9.22=12.1m

现设计为12.5m。

5.2.3.3 消力池厚度(即护坦厚度)的确定 ① 抗冲要求: t1?0.18?② 抗浮要求:

t2?0.42m

t?max(t1,t2)?t1?50cm 即护坦厚度为50cm。

312.3702980.15?2977.19?0.50m

5.2.4 海漫的设计

海漫采用干砌石,其厚度为30cm。

海漫长度的计算公式: L?k2qH?5?312.395?1.7 =5m

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