水闸计算书z(4)

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板约有16m之多，限于施工条件所限，采用“悬挂式板桩”。其长度一般采用0.8～1.2倍上下游最大水位差，校核水位时△Hmax=20.0－14.5=5.5m，故(0.8－1.2)△Hmax＝(0.8～1.2)×5.5=(4.4～6.6)m，拟取板桩入土深度为4.4m，厚20cm。

4.2 渗流计算

本设计中渗流计算采用改进阻力系数法进行渗流计算。

4.2.1 地下轮廓线的简化

为了便于计算，将复杂的地下轮廓进行简化。由于铺盖头部及底板上下游两端的齿墙均较浅，可以将它们简化成短板桩。

4.2.2 确定地基的有效深度

根据地质资料，闸址位置不透水层距底板约有16m。

由地下轮廓线简化图知：地下轮廓的水平投影长度L0＝20+20＝40m，地下轮廓的垂直投影长度S0＝13.0－5.8＝7.2m。L0/S0＝40/7.2＝5.56＞5，故地基的有效深度

Te＝0.5L0＝0.5×40＝20m 《水工》 （6-19）

大于实际透水层深度，因此渗流计算深度取实际的透水层深度T＝16m。

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4.2.3 渗流区域的分段和阻力系数的计算

过地下轮廓的角点、尖点，将渗流区域分成八个典型段（见图4-2），Ⅰ、Ⅷ段为进出口段，Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅻ段为内部垂直段，Ⅲ、Ⅵ则为内部水平段，查《水工建筑物》表6-3及分别计算阻力系数列表如下：

区段名称 进出口段 渗流段 Ⅰ、Ⅷ 阻力系数ξ计算公式 ξ0＝1.5(S/T)1.5+0.441 结果 ξⅠ＝0.464、ξⅧ＝0.514 ξⅡ＝0.029、ξⅣ＝0.409、ξⅤ＝0.355、ξⅫ＝0.063 ξⅢ＝0.874、ξⅥ＝0.970 内部铅直段 Ⅱ、Ⅳ、ξy＝（2/π）ln{ctg[πⅤ、Ⅻ /4(1-S/T)]} ξy＝[L-0.7(S1+S2)]/T 内部水平段 Ⅲ、Ⅵ 由上表及公式

ξ=??i＝0.464+0.514+0.029+0.409+0.355+0.063+0.874+0.970＝3.678

4.2.4 计算渗透压力

各段水头损失的计算hi＝ΔHξi/ξ 《水工建筑物》（6-18） 1）设计水位条件下： ①ΔH＝19.5－14.5＝5.0m

由上面公式计算设计水位下的各段水头损失，列表如下： 分段编号 ξi Hi Ⅰ Ⅱ Ⅲ 0.874 1.188 Ⅳ 0.409 0.556 Ⅴ 0.355 0.483 Ⅵ 0.970 1.319 Ⅶ 0.063 0.086 Ⅷ 0.514 0.699 0.464 0.029 0.631 0.039 ②进出口水头损失的修正： 进口处修正系数β'为

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β1'=1.21－

??T/?12??T???????21 《水工》（6-21中的β'计算公式）

?S/?2?(?0.059)T??T′＝12.4+4.8＝17.2m T＝13.0+4.8＝17.8m S'＝13.0－11.9＝1.1m 则 β1=1.21－

1＝0.583＜1.0，应予以修正 2??17.2??1.1?0.059)??2?(?12?17.817.8??????进口段的水头损失修正为h0'=β'h0 hI0'＝0.583×0.631＝0.368m 进口段水头损失的修正量为

Δh＝(1-β1')hI0＝(1－0.583)×0.631＝0.263m 修正量应转移给相邻各段，则 hII'＝0.039+0.039＝0.078m

hⅢ'=1.188+(0.263－0.039)＝1.412m 同样对出口段修正：

T'=16.0m T=17.3m S=2.3m 出口段修正系数β2'为 β2＝1.21－

??T/?12??T???????21

?S/?2?(?0.059)T?? ＝1.21－

1＝0.785＜1.0，应予以修正 2??16??2.3?0.059)??2?(?12?17.317.3??????出口段的水头损失修正为hⅧ' =β2'hⅧ＝0.785×0.699＝0.549m 出口段水头损失的修正量为

Δh＝(1－β2')hⅧ0＝(1－0.785)×0.699＝0.15m 亦应将修正量转移给邻各段，则 hⅦ ' ＝0.086+0.086＝0.172m hⅥ'＝1.319+(0.15－0.086)＝1.383m ③计算各角隅点的渗压水头：

由上游进口段开始，逐次向下游从作用水头值ΔH中相继减去各分段的水头损失值即可求得各角隅点的渗压水头值。

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H1＝5.0m

H2＝H1－hⅠ'＝5.0－0.368＝4.632m H3＝H2－hⅡ'＝4.63－0.078＝4.554m H4＝H3－hⅢ'＝4.554－1.412＝3.142m H5＝H4－hⅣ'＝3.142－0.556＝2.586m H6＝H5－hⅤ'＝2.586－0.483＝2.103m H7＝H6－hⅥ'＝2.103－1.383＝0.720m H8＝H7－hⅦ'＝0.720－0.172＝0.548m H9＝H2－hⅧ'＝0.548－0.549≈0.00m ④作出渗透压力分布图

根据以上算得的渗压水头值，并认为沿水平段水头损失差线性变化，则作出渗透压力分布图，如图4-2-1所示：

单位宽底板所受渗透压力

P1＝1/2（H6+H7）×L1×1.0＝1/2×(2.103+0.720)×20×1.0＝28.23t＝276.65kN 2）校核水位条件下 ①ΔH＝20.0－14.5＝5.5m

各段水头损失的计算hi=ξi/ξΔH 《水工建筑物》（6-18）则 分段编号 ξi Hi Ⅰ 0.464 0.694 Ⅱ 0.029 0.043 Ⅲ 0.874 1.307 Ⅳ 0.409 0.612 Ⅴ 0.355 0.531 Ⅵ 0.970 1.451 Ⅶ 0.063 0.094 Ⅷ 0.514 0.769 ②进出口水头损失的修正 进口处的水头损失修正为

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hI0'＝β2hⅠ＝0.583×0.694＝0.405m 进口段水头损失的修正量为

Δh＝(1－β1')hI0＝(1－0.583)×0.694＝0.289m 修正量转移给相邻各段，则 hII'＝0.043+0.043＝0.086m

hⅢ'＝1.037+(0.289－0.043)＝1.553m 同样对出口段修正： 出口段的水头损失修正为

hⅧ' =β2hⅧ'＝0.785×0.769＝0.604m 出口段水头损失的修正量为

Δh=(1－β2')hⅧ0＝(1－0.785)×0.699＝0.15m 亦应将修正量转移给邻各段，则 hⅦ' ＝0.094+0.094＝0.188m

hⅥ'＝1.451+(0.165－0.094)＝1.522m ③计算各角隅点的渗压水头（方法同上） H1＝5.0m

H2＝H1－hⅠ'＝5.5－0.405＝5.095m H3＝H2－hⅡ'＝5.095－0.086＝5.009m H4＝H3－hⅢ'＝5.009－1.553＝3.456m H5＝H4－hⅣ'＝3.456－0.612＝2.844m H6＝H5－hⅤ'＝2.844－0.531＝2.313m H7＝H6－hⅥ'＝2.313－1.522＝0.791m H8＝H7－hⅦ'＝0.791－0.188＝0.603m H9＝H2－hⅧ'＝0.603－0.604≈0.00m ④作出渗透压力分布图如图4-2-2所示：

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