课程设计(最终稿)
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Q 加 =1.3Q 设百度文库26m3/s
渠底宽：b=20m,边坡系数 m=3.0 2.1.3 闸孔总净宽的计算 《水闸设计规范》SL265-2001 5.0.3 条规定：水闸闸孔总净宽应根据下游闸 槛型式和布置，上、下游水位衔接要求，泄流状态等因素计算确定。 明渠断面积 A (b mh)h =（20+3×1.93）×1.93=49.77 m2 上游行近流速 V0=Q/A=20/49.77=0.402 m/s 则上游行近水头 H0=H+α V02 /2g(取α =1.0) =1.93+1.0×0.4022/2×9.8 =1.94 m hs/H0 =1.93/1.95= 0.995>0.8,故属淹没出流。 由《水闸设计规范》SL265—2001 (A.0.1-1)得:
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第一章 总体布置 1.1 上游连接段布置 铺盖为钢筋混凝土结构， 其顺水流方向长 8m,厚 0.5m。 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，圆弧半径为 3m。墙顶高程 为 147m。翼墙上游为干砌块石护坡。 1.2 闸室段布置 闸底板为钢筋混凝平底板，底板厚 1.2m，其顺水流方向长 6m。 闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长和底板相等，中墩厚 1.0m，边墩厚 0.8m,边墩与岸墙结合布置，为重力式边墙，闸墩上设有工作门槽和检修门槽。 1.3 下游连接段布置 闸室下游采用挖深式消力池。其长为 7.0m,深为 0.5m。消力池的底板为钢筋 混凝土结构，其厚度为 0.2m。消力池与闸室连接处有 1m 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。 海漫长 7m，起始段为 2 米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能较好， 其顶面高程与护坦齐平。后 5 米做成坡度为 1：15 的干砌石段，以使水流均匀扩 散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为 0.2 米，下面铺设 15cm 的 砂垫层。 下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。下游翼墙采用铅直的八字形翼墙，直到 消力池末端采用悬臂式挡土墙来挡土。下游亦采用干砌块石护坡，护坡延伸至与 防冲槽下游端部齐平。
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第二章 水力计算 2.1 闸孔设计 2.1.1 堰型选择 由《水工建筑物》 （第五版）P275，水闸的堰型有宽顶堰、实用堰等，其中在 水闸的堰型当中，以宽顶堰应用较广，其有自由出流范围大，泄流能力较大而且 平稳的特点。所以本次设计中采用宽顶堰。 2.1.2 闸孔尺寸的设计条件 最大闸孔要满足泄洪要求，在校核流下，最高设计蓄水位下保证能泄出，即 Q 孔≥Q 泄。 基本资料： 上游水深 下游水深 设计流量 H=146.5-144.57=1.93m hs=H=1.93 m Q=20 m /s
B0 Q / m 2 g H 0
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= 20/0.28 1.0 0.385 2 9.8 1.94 2
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=15.5 m 2.1.4 闸孔孔数的确定 由《水工建筑物》 （第五版）P277 知闸室的总净宽要略大于计算值，且当孔 数 n<8 时，闸孔数宜采用单数，以便开闸过程中水流尽可能处于均称状态，所以 拟采用闸室总净宽 B0=16.0m,闸孔数为 3 孔 ，边孔净宽 5.0m,中孔净宽 6m。 2.5.5 闸墩厚度的选择 闸墩的作用是分隔闸门，同时也支承闸门、胸腔、工作桥、交通桥等上部结构， 闸墩的长度应满足上部结构布置等要求，闸墩外部形状应使水流平顺、减小侧收 缩影响，以提高闸孔过水能力，但也要求考虑施工方便、不易破坏等因素。上游 墩头采用半圆型半径为 d，根据《水工建筑物》 （第五版）P301，取闸墩的厚度 中墩为 1.0 m,边墩为 0.8m。则： 闸室总宽为： B=闸孔数×闸孔净宽+（n-1）×中墩=2×5+6+2×1.0=18 m 闸室底板总宽为：B=2×5+6+2×1.0+2×0.8=19.6m 2.1.5 过水能力校核 由于在校核流量 Q 加=26 m3/s 下的设计水位未知，以至入行进流速水头的堰上水 深 H0 未知，故无法进行校核，所以可先求得下游水深 h，根据水力学公式：
Q AC Ri
A (b mh)h
（式 2-2）
式中： A----断面面积 C---谢才系数 R---水力半径 i----渠底坡度 根据（式 2-2）试算绘出 h-Q 曲线。 H(m) A(m2) X(m) 0 0 20 1 23.00 26.32 1.5 36.75 29.49 1.6 39.68 30.12 1.7 42.67 30.75 1.93 49.77 32.21 2.0 52.00 32.65 2.1 55.23 33.28 2.2 58.52 33.91 2.3 61.87 34.55 2.4 65.28 35.18 2.5 68.75 35.81 3 87.00 38.97 R(m) 0 0.87 1.25 1.32 1.39 1.55 1.59 1.66 1.73 1.79 1.86 1.92 2.23 C(m0.5/s) 0 48.89 51.87 52.35 52.81 53.76 54.03 54.40 54.76 55.10 55.43 55.74 57.16 Q(m3/s) 0.00 6.32 12.80 14.34 15.96 20.00 21.32 23.28 25.31 27.43 29.64 31.93 44.68
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目录 第一章 总体布置 1.1 上游连接段布置· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 1.2 闸室段布置· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 1.3 下游连接段布置· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 第二章 水力设计 2.1 闸孔设计 2.1.1 堰型选择· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 2.1.2 闸孔尺寸的设计条件··················· 3 2.1.3 闸孔总净宽的计算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 2.1.4 闸孔孔数的确定· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 2.1.5 过水能力校核· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 2.2 水闸消能防冲设计 2.2.1 消力池设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2.2.2 海漫设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 2.2.3 防冲槽设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 第三章 地下轮廓设计 3.1 地下轮廓设计 3.1.1 铺盖的尺寸· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 3.1.2 底板的尺寸· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 3.1.3 闸基防渗长度· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 3.1.4.渗流计算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 4.1 闸室结构布置 4.1.1 底板··························16 4.1.2 闸墩··························16 4.1.3 启闭机的选型· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·16 4.1.4 工作桥的尺寸及构造· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·17 4.1.5 交通桥· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·17 4.2 闸室稳定计算 4.2.1 荷载计算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·18 4.2.2 闸室基底应力、抗倾及抗滑稳定验算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·18 第五章 上下游连接建筑物设计 5.1 上游连接建筑物· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21 5.2 下游连接建筑物· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21 5.3 地基处理· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21 参考文献· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21
B0 Q / m 2 g H 0
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式(2.1)
P
式中：B0——闸孔总净宽；（m） Q——过闸流量；（m3/s） H0——计入行进流速水头的堰上水深;（m） m—堰流流量系数，取 m=0.385 ---堰流侧收系数，先假设为 1.0 ---堰流淹没系数，查《水闸设计规范》SL265-2001 表 A.0.1-2 可 知当 hs/H0 =0.995 时， =0.28 带入数值计算结果为：
Q 加 =1.3Q 设百度文库26m3/s
渠底宽：b=20m,边坡系数 m=3.0 2.1.3 闸孔总净宽的计算 《水闸设计规范》SL265-2001 5.0.3 条规定：水闸闸孔总净宽应根据下游闸 槛型式和布置，上、下游水位衔接要求，泄流状态等因素计算确定。 明渠断面积 A (b mh)h =（20+3×1.93）×1.93=49.77 m2 上游行近流速 V0=Q/A=20/49.77=0.402 m/s 则上游行近水头 H0=H+α V02 /2g(取α =1.0) =1.93+1.0×0.4022/2×9.8 =1.94 m hs/H0 =1.93/1.95= 0.995>0.8,故属淹没出流。 由《水闸设计规范》SL265—2001 (A.0.1-1)得:
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第一章 总体布置 1.1 上游连接段布置 铺盖为钢筋混凝土结构， 其顺水流方向长 8m,厚 0.5m。 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，圆弧半径为 3m。墙顶高程 为 147m。翼墙上游为干砌块石护坡。 1.2 闸室段布置 闸底板为钢筋混凝平底板，底板厚 1.2m，其顺水流方向长 6m。 闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长和底板相等，中墩厚 1.0m，边墩厚 0.8m,边墩与岸墙结合布置，为重力式边墙，闸墩上设有工作门槽和检修门槽。 1.3 下游连接段布置 闸室下游采用挖深式消力池。其长为 7.0m,深为 0.5m。消力池的底板为钢筋 混凝土结构，其厚度为 0.2m。消力池与闸室连接处有 1m 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。 海漫长 7m，起始段为 2 米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能较好， 其顶面高程与护坦齐平。后 5 米做成坡度为 1：15 的干砌石段，以使水流均匀扩 散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为 0.2 米，下面铺设 15cm 的 砂垫层。 下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。下游翼墙采用铅直的八字形翼墙，直到 消力池末端采用悬臂式挡土墙来挡土。下游亦采用干砌块石护坡，护坡延伸至与 防冲槽下游端部齐平。
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第二章 水力计算 2.1 闸孔设计 2.1.1 堰型选择 由《水工建筑物》 （第五版）P275，水闸的堰型有宽顶堰、实用堰等，其中在 水闸的堰型当中，以宽顶堰应用较广，其有自由出流范围大，泄流能力较大而且 平稳的特点。所以本次设计中采用宽顶堰。 2.1.2 闸孔尺寸的设计条件 最大闸孔要满足泄洪要求，在校核流下，最高设计蓄水位下保证能泄出，即 Q 孔≥Q 泄。 基本资料： 上游水深 下游水深 设计流量 H=146.5-144.57=1.93m hs=H=1.93 m Q=20 m /s
B0 Q / m 2 g H 0
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= 20/0.28 1.0 0.385 2 9.8 1.94 2
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=15.5 m 2.1.4 闸孔孔数的确定 由《水工建筑物》 （第五版）P277 知闸室的总净宽要略大于计算值，且当孔 数 n<8 时，闸孔数宜采用单数，以便开闸过程中水流尽可能处于均称状态，所以 拟采用闸室总净宽 B0=16.0m,闸孔数为 3 孔 ，边孔净宽 5.0m,中孔净宽 6m。 2.5.5 闸墩厚度的选择 闸墩的作用是分隔闸门，同时也支承闸门、胸腔、工作桥、交通桥等上部结构， 闸墩的长度应满足上部结构布置等要求，闸墩外部形状应使水流平顺、减小侧收 缩影响，以提高闸孔过水能力，但也要求考虑施工方便、不易破坏等因素。上游 墩头采用半圆型半径为 d，根据《水工建筑物》 （第五版）P301，取闸墩的厚度 中墩为 1.0 m,边墩为 0.8m。则： 闸室总宽为： B=闸孔数×闸孔净宽+（n-1）×中墩=2×5+6+2×1.0=18 m 闸室底板总宽为：B=2×5+6+2×1.0+2×0.8=19.6m 2.1.5 过水能力校核 由于在校核流量 Q 加=26 m3/s 下的设计水位未知，以至入行进流速水头的堰上水 深 H0 未知，故无法进行校核，所以可先求得下游水深 h，根据水力学公式：
Q AC Ri
A (b mh)h
（式 2-2）
式中： A----断面面积 C---谢才系数 R---水力半径 i----渠底坡度 根据（式 2-2）试算绘出 h-Q 曲线。 H(m) A(m2) X(m) 0 0 20 1 23.00 26.32 1.5 36.75 29.49 1.6 39.68 30.12 1.7 42.67 30.75 1.93 49.77 32.21 2.0 52.00 32.65 2.1 55.23 33.28 2.2 58.52 33.91 2.3 61.87 34.55 2.4 65.28 35.18 2.5 68.75 35.81 3 87.00 38.97 R(m) 0 0.87 1.25 1.32 1.39 1.55 1.59 1.66 1.73 1.79 1.86 1.92 2.23 C(m0.5/s) 0 48.89 51.87 52.35 52.81 53.76 54.03 54.40 54.76 55.10 55.43 55.74 57.16 Q(m3/s) 0.00 6.32 12.80 14.34 15.96 20.00 21.32 23.28 25.31 27.43 29.64 31.93 44.68
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目录 第一章 总体布置 1.1 上游连接段布置· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 1.2 闸室段布置· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 1.3 下游连接段布置· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 第二章 水力设计 2.1 闸孔设计 2.1.1 堰型选择· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 2.1.2 闸孔尺寸的设计条件··················· 3 2.1.3 闸孔总净宽的计算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 2.1.4 闸孔孔数的确定· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 2.1.5 过水能力校核· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 2.2 水闸消能防冲设计 2.2.1 消力池设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2.2.2 海漫设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 2.2.3 防冲槽设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 第三章 地下轮廓设计 3.1 地下轮廓设计 3.1.1 铺盖的尺寸· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 3.1.2 底板的尺寸· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 3.1.3 闸基防渗长度· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 3.1.4.渗流计算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 4.1 闸室结构布置 4.1.1 底板··························16 4.1.2 闸墩··························16 4.1.3 启闭机的选型· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·16 4.1.4 工作桥的尺寸及构造· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·17 4.1.5 交通桥· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·17 4.2 闸室稳定计算 4.2.1 荷载计算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·18 4.2.2 闸室基底应力、抗倾及抗滑稳定验算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·18 第五章 上下游连接建筑物设计 5.1 上游连接建筑物· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21 5.2 下游连接建筑物· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21 5.3 地基处理· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21 参考文献· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·21
B0 Q / m 2 g H 0
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式(2.1)
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式中：B0——闸孔总净宽；（m） Q——过闸流量；（m3/s） H0——计入行进流速水头的堰上水深;（m） m—堰流流量系数，取 m=0.385 ---堰流侧收系数，先假设为 1.0 ---堰流淹没系数，查《水闸设计规范》SL265-2001 表 A.0.1-2 可 知当 hs/H0 =0.995 时， =0.28 带入数值计算结果为：