某县夏桥水闸设计毕业论文.doc

某县夏桥水闸设计毕业论文目录目录11基本资料41.1工程概况与工程目的41.2设计基本资料41.2.1水文气象41.2.2工程地质52水闸布置72.1水闸闸址选择72.2水闸结构形式及组成72.2.1水闸的组成82.3水闸基本尺寸确定82.3.1闸底板顶高程及过流能力复核82.3.2闸孔净宽及孔数122.3.3闸室总净宽133主要建筑物133.1设计依据及标准133.2主要建筑物设计133.2.1闸底板结构形式及尺寸133.2.2上游防渗结构、止水设计143.2.3消力池、护坦、海鳗及防冲槽153.2.4上下游翼墙设计153.2.5两岸连接建筑物设计153.3消能防冲设计153.3.1消能防冲形式、组成153.3.2消力池设计153.3.2.1消力池池深计算：153.3.2.2消力池长度计算：253.3.2.3消力池底板厚度的抗冲计算：283.3.3海漫及防冲槽设计283.3.3.1海漫的设计283.3.3.2防冲槽的设计283.4水闸防渗排水设计293.4.1水闸防渗排水措施293.4.2水闸渗透稳定计算293.4.3渗透压力计算293.5闸室结构及稳定分析313.5.1闸室荷载及组合313.5.2闸室基底应力计算及稳定分析463.6地基处理474工程量计算、设计概算494.1编制依据494.2基础单价494.3材料价格495.小结50731基本资料1.1工程概况与工程目的某小流域位于浙南，流域面积20.0km，发源于某山峰，海拔656.5m，主流长6.25km，是浙江省鳌江流域下游的一条支流，该流域最终经冲积平原后，汇入鳌江入海口。该入海口附近海堤的挡墙设计标准为50年一遇高潮位，现拟在该小流域汇入鳌江入海口处建设一水闸，规划水闸内部防洪标准为20年一遇，外江档潮标准为50年一遇，该水闸具有排涝、挡潮等功能，是该小流域的主要排涝闸之一。设计水闸共3孔，每孔净宽5.0m，总净宽15.0m。闸底板顶高程为0.0m，（85国家黄海高层，下同）水闸设计流量（最大）为208 m/s ，水闸下游连接鳌江主流的渠道起始断面高程为0.0m，横断面为梯形，底宽20m，梯形边坡为1:1.5，干砌石衬砌，糙率为0.025，渠道底坡为1/1000。设计洪水标准：20年一遇校核洪水标准：50年一遇挡潮标准：50年一遇1.2设计基本资料1.2.1水文气象工程流域属亚热带季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，气候温和湿润，雨量充沛，气温年差小，光照充足。根据当地气象站统计资料，多年平均气温17.8，最高气温38.3，最低气温-5，无霜期344天，年日照小时数1867小时，年日照率41%，多年平均降雨量1674.3mm，主要灾害性天气台风、暴雨、干旱。多年平均最大风速18 m/s。闸前风区长度1.8km，风区内平均水深10.0m。水闸初步设计洪水标准确定如下：设计洪水标准：20年一遇（闸前内河水位）挡潮标准：50年一遇（外江）防洪堤设计标准：50年一遇（允许越浪）临时性建筑物设计标准：5年一遇。该水闸闸前设计二十年一遇水位为4.48m，闸前设计低水位为0.30m，警戒水位为2.88m,正常水位为2.88m.水闸下游设计高潮位和低潮位见表1. 设计潮位成果表表1重现期N（年）设计高潮位设计低潮位1005.06-1.73504.83-1.66204.50-1.56104.25-1.4954.01-1.42平均值2.26-0.82 水闸水位组合表表2 单位：m组 合内河水位外江潮位水位差 备 注设 计正向2.880.002.08内河警戒水位，外江平闸底反向0.304.504.20内河低水位，外江2%校 核正向4.480.304.18内河5%，外江平消力坎反向0.004.834.83内河无水，外江2%1.2.2工程地质1） 地形地貌及环境条件拟建场地位于鳌江入海口口海积与残丘结合区，上部为第四纪海积软弱层，下部为第四纪残坡积层级侏罗纪火山碎屑岩。场地现为旱地，地坪黄海高程为5.5m左右。2） 地基土的构成及分布情况根据本次勘察成果资料，将场区地基自上而下分层简述如下：（1） 泥质粉质粘土（Q4）:颜色杂乱，有灰黄、黄褐、灰黑等颜色；上部位植被根系发育；软塑，饱和，河沟及低洼处缺失，中高压缩性，层厚一般小于0.6米。（2） 泥夹少量粉砂：灰褐色，流塑，饱和，高压缩性，粉砂呈团块状或下夹层状存在，含少量贝壳与FeMn氧化物；层厚为4.005.90米，层底深度4.006.40米。（3） 淤泥（Q4）：青灰色，含有少量贝壳碎屑，絮状构造，饱和，土性呈流软塑状，高灵敏度，高压缩性，与第4层以大量贝壳碎屑堆积为界明显；层厚19.0020.5米，层底深度24.5026.40米。由于自重压密作用静探曲线自上而下徐徐张开。（4） 淤泥夹粉砂及贝壳碎屑（Q4）:浅灰色，饱和，软可塑，夹大量粉砂及贝壳碎屑夹层，局部含腐殖质，鳞片状构造，静探曲线呈明显锯齿状，谷线较圆滑，峰线尖利。层厚为2.54.8米不等，全场分布，层底深度28.7029.30米不等。（5） 砾质粘土（Q42Ei-dI）：为残破积层，灰黄黄褐色，土层均匀性差，混有砾石，砾石磨园差，静探以警报结束，未穿透，上部0.5米范围qc=1.31.5Mpa,fs=1420Kpa。3） 水文地质条件场区浅部地下水属孔隙潜水类型，水量、水位受气象因素、邻近塘河水位计地表排水情况以及鳌江潮位等影响较大。在本次勘察深度范围内未见明显的承压水。地下水位埋深1.52.0米。4） 地基土的物理力学性质综合考虑孔内原位测试、室内土工试验的统计算成果，结合场地工程地质条件，提出本次勘察各地基土承载力标准值fk、压缩模量标准值Es、桩周长摩擦力标准值qs、桩端土承载力标准值qp的建议采用标准值，列于表3. 地基土物理力学指标设计参数表表3层序岩 土名 称建 议 值压缩模量地基承载力标准值预制桩钻孔灌注桩标准值标准值桩端土承载力桩周土摩擦力桩端土承载力桩周土摩擦力Es1-2fkqsqpqsqpMpaKpaKpaKpaKpaKpa1粉质粘土2.055652淤泥夹少量粉砂3.070653-1淤泥1.545543-2淤泥2.050764淤泥夹粉砂及贝壳碎屑3.51003001020085砾质粘土5.020050020300182水闸布置2.1水闸闸址选择闸址应根据水闸的功能、特点和运用要求，综合考虑地形、地质、水流、潮汐、泥沙、冻土、冰情、施工、管理、周围环境等因素。根据质料现将水闸拟建在该流域汇入鳌江入海口处。2.2水闸结构形式及组成其工程设计采用挡潮闸。挡潮闸是建在入海口附近，涨潮时关闸不使海水沿海上溯，退潮时开闸泄水。挡潮闸具有双向挡水的特点，且操作频繁。按闸室结构形式分类，本工程采用开敞式水闸。本工程不设胸墙。 挡潮闸设计潮水标准表2.2.1挡潮闸级别12345设计潮水位重现期（a）100100505020201010注：若确定的设计潮水位低于当地历史上最高潮水位时，应以当地历史最高潮水位作为校核潮水标准。，并根据质料可知此工程为三类工程。2.2.1水闸的组成水闸一般由上游连接段，闸室段和下游连接段三部分组成。上游连接段：引导水流平稳地进入闸室，同时起防冲、防渗、挡土等作用。一般包括上游翼墙、铺盖、护底、两岸护坡及上游防冲槽等。闸室段：水闸的主体部分，通常包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。下游连接段：具有消能和扩散水流的作用。一般包括护坦、海鳗、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等。2.3水闸基本尺寸确定2.3.1闸墩顶高程的确定及过流能力复核根据设计资料底板高确定为0m。闸孔净宽为5米，孔数为3孔，闸孔总净宽为15米，对于过流能力则需校核。过流能力复核（取校核正向 ）Q水闸流量（m）H-计入行进流速水头的堰上水深（m）g重力加速度取9.8m/sm堰流流量系数，对于平底板宽顶堰，可采用0.385-淹没系数根据公式可知=2.31(1-)h=Z下-Z底=0.3mH=H=Z上-Z底=4.48mQ=208 m所以满足过流能力。闸顶高程=水位+安全超高+波浪爬高防洪堤堤顶高程根据规范表可知3级水闸的安全超高水闸安全超高下限值(m)水闸级别运用情况1234,5挡水时正常蓄水位0.70.50.40.3最高挡水位0.50.40.30.2泄水时设计洪水位1.51.00.70.5校核洪水位1.00.70.50.4平均波高按莆田试验站公式： （式2.3.1.1）（式2.3.1.2）式中 平均波高（m）计算风速（m/s），当浪压力参与荷载的基本组合时，可采用当地气象台站提供的重现期为50年的年最大风速；当浪压力参与荷载的特殊组合时，可采用当地气象台站提供的多年平均年最大风速；D风区长度（m），当闸前水域较宽广或对岸最远水面距离不超过水闸前沿水面宽度5倍时，可采用对岸至水闸前沿距离；当闸前水域较窄或对岸最远水面距离超过水闸前沿水面宽度5倍时，可采用水闸前沿水面宽度的5倍时；风区内的年平均水深（m），可由沿风向作出的地形剖面图求得，其计算水位应与相应计算情况下的静水位一致；平均波周期（s）波列累计频率可由表2.3.1.1查得。表2.3.1.1中的P为波列累计频率（%）。P值表2.3.1.1水闸级别12345P（%）1251020波高与平均波高的比值可由表2.3.1.2查得。表2.3.1.2中的为相应于波列累计频P的波高（m）。值表2.3.1.2P（%）12510200.02.422.231.951.711.430.12.262.091.871.651.410.22.091.961.761.591.370.31.931.821.661.521.340.41.781.681.561.441.300.51.631.561.461.371.25计算过程如下设计情况下波浪爬高（V=1.5V）由式2.3.1.1，可得据表2.3.1.1可得P值为5%,但是波浪爬高只有在档潮的时候有，所以只考虑反向，标准为50年一遇。所以P为2%由表2.3.1.2求内差可得 得设计反向 校核情况下爬高（V=V）由式2.3.1.2，可得=0.35m据表2.3.1.1可得P值为5%由表2.3.1.2求内差可得得校核反向 综上所诉，可得水闸闸顶高程取8.0m。闸墩厚初拟1m，边敦厚0.5m2.3.2闸孔净宽及孔数根据工程资料得闸孔净宽为5.0m，闸孔数为3孔。2.3.3闸室总净宽根据资料知道闸室总净宽=15m。3主要建筑物3.1设计依据及标准水闸设计规范SL265-2001建筑桩基础技术规范JGJ94-2008水力学何文学等主编（中国水利水电出版社）水工建筑物王英华等主编（中国水利水电出版社）3.2主要建筑物设计3.2.1闸底板结构形式及尺寸常见的底板形式有宽顶堰和低实用堰两种。宽顶堰是水闸中常用的一种底板型式，它有利于泄洪、冲沙、通航、双向过水等，结构简单，施工方便，泄流能力比较稳定等优点；其缺点是自由泄流时流量系数较小，闸后易产生波状水跃。低实用堰的优点是自由泄流时的流量系数较大，闸后不易产生波状水跃，有利于拦沙；其缺点是结构较复杂，施工不方便，泄流能力受尾水影响大，淹没水深时，泄流能力将急剧下降，当上游水位较高，为限制过闸单宽流量，需抬高堰顶高程时，常采用堰底板。本工程根据资料设计为平底板宽顶堰。根据规范大中型闸底板厚度可取闸净净宽的1/61/8，一般为12m，所以取厚为1m，宽为18m。底板长取14.5m。具体尺寸如图3.2.1.1 图3.2.1.13.2.2上游防渗结构、止水设计初步拟定闸基防渗长度应满足式3.2.2.1的要求（式3.2.2.1）式中L闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段的总和（m）； 允许渗径系数值。 上、下游最大水头差。根据拟定的闸底板尺寸确定防渗铺盖尺寸如图3.2.2.1图3.2.2.1上游还应设齿墙，齿墙深采用0.5m（根据规范可知）；上游还设护坦，采用浆砌石材料，厚度取1m。在上游连接段与闸室间设有沉陷缝，在缝中要设止水（采用沥青油毛毡嵌紫铜片止水）3.2.3消力池、护坦、海鳗及防冲槽其详细计算过程见表3.3.2.1.1消力池池长：15m消力池采用底流式挖深消能，后部设有尾槛以雍高池内水位，消力池底板采用C25钢筋混凝土底板。前1/3海漫，底板材料为浆砌块石；后部海漫材料为干砌石结构。3.2.4上下游翼墙设计上游翼墙可以采用不同的方式：上游采用圆弧式或椭圆弧式下游采用圆弧式或椭圆弧与直线组合式 综上所述为设计方便统一采用圆弧式翼墙3.2.5两岸连接建筑物设计两岸连接建筑物从结构观点分析，是挡土墙。常用的形式有：重力式、悬臂式、扶壁式、空箱式及连拱空箱式等。考虑到便于工程施工等因素，采用扶壁式挡土墙。3.3消能防冲设计3.3.1消能防冲形式、组成水闸底流消能式防冲设施一般由消力池、海鳗和防冲槽部分组成。3.3.2消力池设计3.3.2.1消力池池深计算：（式3.3.2.1.1）（式3.3.2.1.2）（式3.3.2.1.3）（式3.3.2.1.4）（式3.3.2.1.5）式中d消力池深度（m）； 水跃淹没系数，可采用1.051.10； 跃后水深（m）； 收缩水深（m）； 水流动能校正系数，可采用1.01.05； 过闸单款流量（/s）； 消力池首端宽度（m）； 消力池末端宽度（m）； 由消力池底板顶面算起的总势能（m）； 出池落差（m）； 出池河床水深（m）。具体计算数值见表3.3.2.1.1消力池深度试算表表3.3.2.1.1bnBht53150.3eQqH0ht0.4480.5836.672.444.481.230.4480.5836.672.444.481.230.4480.5836.672.444.481.230.6720.5754.173.614.481.540.6720.5754.173.614.481.540.6720.5754.173.614.481.540.8960.5671.134.744.481.810.8960.5671.134.744.481.810.8960.5671.134.744.481.810.8960.5671.134.744.481.811.120.5587.525.834.482.051.120.5587.525.834.482.051.120.5587.525.834.482.051.120.5587.525.834.482.051.3440.54103.376.894.482.261.3440.54103.376.894.482.261.3440.54103.376.894.482.261.3440.54103.376.894.482.261.5680.53118.667.914.482.461.5680.53118.667.914.482.461.5680.53118.667.914.482.461.5680.53118.667.914.482.461.7920.52133.398.894.482.631.7920.52133.398.894.482.631.7920.52133.398.894.482.631.7920.52133.398.894.482.632.0160.52147.579.834.482.792.0160.52147.579.834.482.792.0160.52147.579.834.482.792.0160.5208147.57738319.8384922084.482.7982179912.240.512161.204173410.746944894.482.9479460862.240.512161.204173410.746944894.482.9479460862.240.512161.204173410.746944894.482.9479460862.240.512161.204173410.746944894.482.9479460862.4640.5032174.276824311.618454964.483.0867800862.4640.5032174.276824311.618454964.483.0867800862.4640.5032174.276824311.618454964.483.0867800862.4640.5032174.276824311.618454964.483.0867800862.6880.4944186.795335912.45302244.483.2157796712.6880.4944186.795335912.45302244.483.2157796712.6880.4944186.795335912.45302244.483.2157796712.9120.4856198.759708213.250647214.483.3357957272.9120.4856198.759708213.250647214.483.3357957272.9120.4856198.759708213.250647214.483.3357957273.1360.4768210.169941114.011329414.483.447523423.1360.4768210.169941114.011329414.483.447523423.1360.4768210.169941114.011329414.483.44752342 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