完整的寒葱沟水库溢洪道设计计算说明书韩光波

1、摘要本次设计的内容是寒葱沟水库溢洪道的初步设计，设计采用正槽开敞式河岸溢洪道，由引水渠、控制段、泄槽段、消能设施、及尾水渠五部分组成。其中控制段为有闸控制形式，闸室分三孔，堰型为驼峰堰，采用弧形钢闸门。下游消能段采用底流消能形式，采用扩散式综合消力池。消力池边墙采用悬臂式兼顾挡土的作用，为钢筋混凝土结构。寒葱沟水库位于双鸭山市安邦河上游，是一座以城市供水、防洪为主，兼顾灌溉等综合利用的水利枢纽工程。水库建成后可提高城市防洪标准，满足双鸭山市近远期工业和城市居民用水需求，缓解目前城市紧张的供水局面，还可以拦蓄上游山丘洪水，有效的削峰滞洪，还可为下游灌区补水。关键词寒葱沟水库；泄水建筑物；溢洪道；

2、挡土墙；配筋计算；abstractthe design of hanconggou reservoir spillway erhedian the preliminary design of spillway is a discharge structure, groove is designed with open-bank spillway, is chutes from the diversion channel spillway, control of the chute, energy facilities, and tailrace five components. which c

3、ontrol of the gates to control the form, the chamber-three holes, weir type hump weir, using curved steel gate. lower energy end use of energy dissipation form of diffusion, comprehensive stilling basin. stilling pool wall using cantilever retaining balance between the role of the reinforced concret

4、e structure. erhedian cold reservoir in shuangyashan city bang river upstream of a city water supply, flood-based, balance the comprehensive utilization of irrigation water control project. reservoir can be built to promote the citys flood control standards and meet the long-term shuangyashan city n

5、ear industrial and urban water demand ease the current tension in the city water supply situation, but also storing hills upstream flood peak lowering the effective detention, also pay for downstream irrigation. keywordserhedian cold reservoir; discharge structure; spillway; retaining walls; reinfor

6、cement; ii目录摘要iabstractii1.前言12.基本资料22.1工程概况22.2基本资料22.2.1规划资料22.2.2溢洪道地形情况42.2.3溢洪道地质资料42.2.4施工条件62.2.5其他资料62.2.6设计标准63.枢纽布置73.1坝轴线选择73.2溢洪道轴线选择及形式选择74.溢洪道布置84.1引水渠布置84.2进口整流段布置84.3控制段布置84.4泄槽段布置94.5消能段布置94.6尾水渠布置95.水力计算95.1溢洪道闸室尺寸拟定及堰形选择95.1.1堰形选择95.1.2溢洪道闸室尺寸拟定及堰顶高程确定105.2消能设计135.2.1消力池设计135.3海漫设

7、计195.4防渗排水设计205.4.1闸室地下轮廓线的布置205.4.2 排水设计226.闸室布置236.1 底板设计236.2闸墩设计236.3闸门与启闭机246.3.1工作闸门246.3.2检修闸门246.3.3启闭机选型246.4上部结构267.闸室的稳定分析277.1设计情况及荷载组合277.1.1设计情况选择277.1.2完建无水期和正常挡水期荷载基本组合277.2完建无水期荷载计算及地基承载力验算277.3正常挡水期荷载计算及抗滑稳定算308.挡土墙设计及配筋计算348.1水力计算348.2结构及配筋计算398.2.1挡土墙立墙计算398.2.2挡土墙底板计算40结论43参考文献4

8、4致谢4545寒葱沟水库溢洪道设计右岸底流方案1.前言双鸭山矿区是国家重点开发建设的矿区之一,是黑龙江重要的煤炭生产基地。随着城市社会、经济的发展，城市供水紧张问题日趋严重。寒葱沟水库位于双鸭山市安邦河上游，是一座以城市供水、防洪为主，兼顾灌溉等综合利用的水利枢纽工程。工程建成后，可以满足双鸭山市近远期工业和城市居民用水需求，缓解目前城市日益紧张的供水局面，还可以拦蓄上有山丘洪水，有效地削峰治洪，提高河道防洪能力，还可以为下游灌区补水。同时，在水库建成后可使城市防洪由目前的二十年一遇洪水标准提高到五十年一遇洪水标准，农堤由目前的十年一遇洪水标准提高到二十年一遇洪水标准。水库工程由挡水坝、溢洪道

9、和输水洞组成，设计洪水标准100年一遇，校核洪水标准2000年一遇。洪水重现期设计为50100年，校核为10002000年。本设计是对寒葱沟水库溢洪道的设计， 溢洪道是最重要的泄洪建筑物，设计采用底流式消能方式，堰型采用驼峰堰，过流能力较好。2.基本资料2.1工程概况寒葱沟水库工程位于双鸭山市市区南部约12km的安邦河上游。控制面积182.3km2，总库容8858104m3，是一座以城市供水、防洪为主，兼顾灌溉等综合利用水利枢纽工程。水库建成后，除可为市区居民生活和工业提供3000104m3/a水量外，还可为2.0万亩水田灌溉补水；同时可使城市防洪由目前的二十年一遇洪水标准提高到五十年一遇洪水

10、标准，农堤由目前的十年一遇洪水标准提高到二十年一遇洪水标准。水库工程由挡水坝、溢洪道和输水洞组成，设计洪水标准100年一遇，校核洪水标准2000年一遇。洪水重现期设计为50100年，校核为10002000年。考虑坝下游12km既为煤城双鸭山市，该市防洪标准为50年一遇洪水，部分地面较低，故将设计洪水重现期定为上限100年，校核标准取下限1000年。根据防洪标准(gb50201-94)及水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)中有关规定，寒葱沟水库枢纽工程为iii等三级,，设计地震烈度为7度。2.2基本资料2.2.1规划资料工程特征值见表2-1，水位库容间关系见图2-1表2-1寒葱

11、沟水库工程特征值序号名 称单 位数 量备 注1设计洪水时最大泄流量m3/s669m3/s相应下游水位180.792校核洪水时最大泄流量m3/s1264相应下游水位m181.053水库水位校核洪水位（p=0.1%）m216.61设计洪水位（p=1%）m215.45兴利水位m213.43汛限水位m212.20死水位m185.504水库容积总库容(校核洪水位一下库容)104m39446正常蓄水位以下库容104m37667调洪库容(校核洪水位至汛期限制水位)104m32397防洪库容(防洪高水位至汛期限制水位)104m31702（p=%）防洪库容(防洪高水位至汛期限制水位)104m31237（p=%）

12、兴利库容104m37587其中共用库容104m3618死库容104m3805库容系数1.886调解特征多年7水量利用系数%79.68泄水建筑物堰流段长度m5*3净单宽流量m3/s.m70消能方式9引水建筑物设计引用流量m3/s最大引用流量m3/s1.78进水口型式塔式进水孔低槛高程m178闸门型式、尺寸、数量2.31.53平板钢闸门引水道型式涵洞长度m170断面尺寸m2.32.3设计水头m38.06施工导流控制流量36.9 m3/s10挡水建筑物型式地震基本烈度度/不设防坝顶高程m217.5防浪墙顶218.7最大坝高m40.84坝顶长度m坝顶374/闸顶25.32.2.2溢洪道地形情况库区两岸

13、分水岭高程均在242m以上。地貌单元可划分为：低山丘陵、台地、漫滩。库区外围断裂较发育，在库区中部沿寒葱沟分布双鸭山南部断裂(f3)，压性，断裂面呈舒缓波状，在库内被第四系及第三系玄武岩覆盖。库区地下水类型有两种，第四系松散层孔隙潜水和前第四系基岩裂隙水。水库不存在永久性渗漏问题，库岸稳定性较好，水库蓄水后，局部地段可能产生浸没，但浸没面积甚小，库区两岸居民及耕地分散，库区范围内无矿点分布，库区无水库淤积问题，水库蓄水后不致产生构造性诱发地震，寒葱沟坝址区地形图见附图1。2.2.3溢洪道地质资料溢洪道地基为晚元古代第三期侵入混合花岗岩，灰白色-肉红色，岩体风化程度均为弱风化带，地下水类型为基岩

14、裂隙水，对砼无腐蚀性；溢洪道部位断层规模均较小，以陡倾角为主，完整性及强度与两侧岩体相差较小；闸室段基础岩体中等透水性，完整性较差，应进行浅层固结和深部帷幕灌浆防渗处理，两侧边坡稳定性较差。地基岩石物理力学指标见表2-2。表2-2岩石物理力学试验成果表工程 部位岩石名称风化程度密度(g/cm3)比重自然吸水率(%)饱和吸水率(%)单轴抗压强度(mpa)软化系数弹性模量(mpa)泊松比干燥状态饱和状态饱和状态干燥状态试验次数平均值波动范围试验次数平均值左岸片麻岩弱 风 化2.782.82.820.450.55339.325.7-52.9351.60.762.171040.37右坝肩混合花岗岩2.

15、72.722.760.420.49342.825.1-58.3368.90.622.921040.29溢洪道混合花岗岩2.672.682.730.420.44443.628.6-56.7361.80.713.291040.42寒葱沟水库溢洪道设计右岸底流消能方案2.2.4施工条件闸址处有公路从右岸通过，距双鸭山市20km。上游连接桦南县，交通十分方便。坝址处右岸山势较陡，河床下切。左岸平缓，地势开阔，适宜部置 各种施工场地，对工程施工有利。2.2.5其他资料本区属于中温带大陆季风性气候区，春季干燥风大，秋季降温迅速伴有早霜，冬季严寒漫长，夏季温热暂短。多年平均气温3.1，极端最高气温38.5，

16、出现在七月份，极端最低气温-37.1，出现在1月份。多年平均风速4.3m/s，最大风速34m/s，风向为sw，水库水位215.45时，吹程为1150m。多年平均降雨量521.5mm，降雨集中在7、8、9三个月，占全年降水量的60%。结冰期长达160天左右，平均最大冻深179cm，日平均气温10最早时间大约在11月中旬左右。土壤冻结解冻的时间及其深度等见表2-3。表2-3土壤冻结、解冻、时间深度表冻深时间10cm20cm30cm冻结解冻冻结解冻冻结解冻开始11月7日4月5日11月10日4月7日11月19日4月12日稳定11月10日4月6日11月14日4月8日11月21日4月15日流冰的起止时间：

17、春季4月上中旬、秋季11月上中旬。2.2.6设计标准（1）根据防洪标准(gb50201-94)及水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)中有关规定，寒葱沟水库枢纽工程为iii等三级。（2）闸室抗滑稳定安全系数，根据规范要求，基本荷载组合时不能小于1.20，特殊荷载组合时不小于1.05。（3）闸上有交通桥要求。根据当地交通部门的建议，闸上交通桥为双车道公路桥，按汽10设计，履带50校核。桥面净宽5m，总宽不小于6m，采用梁板式结构。3.枢纽布置3.1坝轴线选择坝轴线一般选在两岸岩体稳定，河谷狭窄的地方，这样可以减少开挖量，同时也大大缩短坝长，并能够获得较大的库容，附近最好有丰富的筑

18、坝材料，以满足经济要求，运行合理。拟定两个坝轴线选择的两个方案进行比较，选取最优的设计方岸。坝轴线选择方案一坝轴线选择见地形图方案一，此处两岸山谷较高， 岩体较稳定，并且河谷比较狭窄，右岸山体陡峭，岩性为混合花岗岩，两岸岩土含水率较小，粘粒较多，工程性质好，轴线上游有较大面积的漫滩，附近料场丰富，筑坝后能获得较大的库容，下游平坦，是良好的施工场地，右岸有天然垭口可以布置溢洪道。坝轴线选择方案二轴线选择见地形图方案二，左岸山体陡峭，右岸山稍低坡缓。轴线处有较大的漫滩，两岸山体稳定，但是河谷比较宽，增大开挖两，并且此处左岸适合修建溢洪道，但山体较低，不安全。故从上述两方案进行比较分析，考虑经济合理

19、，选择方案一为最佳方案。3.2溢洪道轴线选择及形式选择溢洪道在水利枢纽中位置的选择，关系到工程的总体布置，影响到工程的安全、工程量、投资、施工进度和运行管理。考虑地形条件应位于路线短和土石方开挖量的地方，一般放置在坝址附近有天然垭口处。地质条件应力求位于坚硬的岩基上。坝轴线两岸低山丘陵，但是右岸相对较高，并且山体陡峭，岩体属混合花岗岩，比较稳定，并存在天然的垭口，左岸山体较缓，适合建筑料场。故溢洪道轴线选于右岸，与坝轴线接近垂直，成90度角。溢洪道形式采用开敞式河岸溢洪道，其结构简单，泄流能力较大，工作较可靠，有利于水库安全，堰形采用驼峰堰，目的为减少开挖量，增大过流能力，增加效益。4.溢洪道

20、布置 溢洪道属于泄水建筑物的一种，有河岸溢洪道和河床溢洪道两种，本设计采用有闸控制的正槽式河岸式开敞溢洪道，正槽式河岸溢洪道由引水渠、控制段、泄槽段、消能设施、及尾水渠五部分组成。4.1引水渠布置引水渠段长80m，底宽40m，底高程204.5m，边坡1：1，引水渠首端为半径为80m的圆心角50的圆弧段。呈喇叭口型进水口，其后与进口段相连。4.2进口整流段布置进口整流段为矩形断面结构，长71m，前端为50m的收缩段，进口底宽40m，后接21m长的直线段，底净宽20m，底高程204.5m，墙顶高程为217.5m。4.3控制段布置控制段溢流堰为驼峰堰，堰顶高程为207.00m，堰高2.50m，堰净宽

21、15m，分三孔，中间设1.5m宽闸墩，两侧边墩宽1m，控制段总宽20m，长20m，闸墩顶高程 217.50m，工作闸门为3孔弧形钢闸门，在工作闸门前设检修闸门，为平板闸门，并分别在闸墩上设工作桥和检修桥。在闸墩下游设8m宽交通桥。4.4泄槽段布置泄槽段长38m， 坡度为1：3，其首端与驼峰堰圆弧段相切连接，底宽18m，厚度2m，在起始端20m处设置分缝并设止水。4.5消能段布置 消能段采用扩散式综合消力池，扩散角为8，池长40m，坎高1.3m，池深2.3m，在池底后半部布置排水孔，边墙采用悬臂式翼墙。4.6尾水渠布置尾水渠为海漫段，坡度1：10，尾水渠底高程低于设计洪水下游水位（180.8m）

22、，尾水渠末端高程为178.5m其后设有防冲槽，槽深1.1m，防冲槽后为1：5逆坡与天然河道相接。5.水力计算5.1溢洪道闸室尺寸拟定及堰形选择5.1.1堰形选择 为增大过流能力，采用驼峰堰，流量系数取0.46，堰高为2.5m，堰顶高程确定207m。驼峰堰体型参数：上游堰高，中圆弧半径,上游圆弧半径，下游直线与斜坡段连接。见图5-1图5-1堰面曲线图5.1.2溢洪道闸室尺寸拟定及堰顶高程确定根据所给资料初拟进水渠渠道宽14m，堰顶高程207.0m，堰高3m，闸底板高程204m。计算如下：上游水深 h=215.45-207=8.45m 堰顶水头 h=h+=9.42m. m=0.46设侧向收缩系数=

23、0.9。根据水闸设计规范中公式 则闸室总净宽b= =11.16m再求侧向收缩系数=1-0.2（+）=0.8 则闸室总净宽b= =11.32m 取闸室净宽b=12m式中 h上游水深(m)；h堰顶水头(m)；淹没系数等于1；c上游堰面影响系数设为1；流量系数m=0.46；侧向收缩系数；闸墩形状系数取0.45；边墩形状系数取0.4；验算流量q=m见表5-1。表5-1 流量计算表计算情况水库水位（m）堰上水头泄流量q()设计流量设计洪水 215.45 9.42657 669校核洪水 216.61 11.6 821 840由计算知此选择水头高。泄流能力小，需重新选择。由于泄量较大，拟定渠道宽20m，堰顶

24、高程207m，堰高2.5m，闸底板高程204.5m，h=215.45-207=8.45m h=h+=8.93m. m=0.46设侧向收缩系数=0.9。 m取0.45则闸室总净宽b= =13.97m 侧向收缩系数=1-0.2（+） =1-0.2(0.45+0.7)=0.86式中 闸墩形状系数取0.45；边墩形状系数取0.7；b= =14.6m为满足泄流量要求取b=15m验算流量q= 见表5-2。表5-2 流量计算表计算情况水库水位（m）堰上水头泄流量q()设计流量设计洪水 215.45 8.93701.5 669校核洪水 216.61 10.22 840.19 840经计算设计情况和校核情况均未

25、超出5%的要求。所以此拟定数据符合要求，设闸室3孔。每孔净宽5m，进水渠道宽20m。5.2消能设计5.2.1消力池设计5.2.1.1下游水深估算设下游尾水段底坡i=.取边坡系数m=1.5，根据水力学中查表得：糙率n=0.025，下游渠道宽b=30m，计算见表5-3。过水段面面积 湿周 水力半径 流量 （m） 谢才系数 下游水深h表5-3水深估算表水深h(m)a（m）x(m)r(m) c q() 6.5258.38 53.4 4.8 51.93 588.2 6.7268.34 54.2 4.95 52.2 623.3 6.9278.42 54.9 5.07 52.4 657 7283.5 55.

26、24 5.13 52.53 674.5根据上述数据，估算下游水深h=6.95m。5.2.1.2消力池形式选择 为确保下游渠道的连接，闸室后接陡坡段，垂直下降10 m，即增大e。水跃衔接形式e=h+=h+p+10=21.43 m采用试算法估算收缩段面水深h当h=2.4时 e=21.91当h=2.45时 e=21.17当h=2.43时 e=21.46数值很接近故取h=2.43跃后水深 = = m=6.95 m所以下游发生远离式水跃需修建消力池。 式中 收缩段面水深(m);收缩段面对应的跃后水深(m)；流速系数取值0.95堰前总水头(m);所以下游发生远离式水跃需修建消力池。本设计用底流消能形式，底

27、流式消力池有挖深式消力池、消力槛式消力池和综合式消力池。1、当下游尾水深小于跃后水深时，可采用挖深式消力池。2、当下游尾水深略小于跃后水深时，可采用消力槛式消力池，3、当下游尾水深远小于跃后水深时可采用挖深式和消力槛式相结合的综合式消力池。此次设计才用综合式消力池。综上所述采用综合式消力池。5.2.1.3消力池设计与计算综合消力池先计算坎高。坎高计算:有关数据h=215.45-207=8.45m h=h+=9.42m根据水闸中公式求：=8.3m= h+=9.56m则坎高 =9.56-8.3=1.26m取坎高1.3m式中 上游水面到池底总水头(m);坝前段面总水头(m);坎顶总水头(m);过坎水

28、流收缩段面水深(m);下游段面水深(m);以下游河床为基准面的坎前总水头 (m);池深d计算根据水力学中公式计算池深。设 即= +=式中 水跃淹没系数h坝趾收缩段面水深(m)；h收缩段面水深的共轭水深(m)；各数据计算如下表，其中h采用试算法，先假设d值求试算出坝趾收缩断面水深h数据计算见表5-4。表5-4 池深估算表池深d（m）e(m)e(m)hhf(d)a 2.521.4323.932.2810.789.6 9.811.32 2.421.4323.832.2810.78 9.79.811.32 2.321.4323.732.2910.7 9.7439.811.24 2.221.4323.6

29、32.2910.7 9.8439.84311.24经计算由上表中数据得出 d=2.25m。取池深d=2.3m。则池底高程为192.2m。池深2.3m。坎高1.3m。总池深3.6m。坎顶高程195.8m.消力池池长计算:消力池长度= 水跃长度=6.9（10.7-2.29）=58m =（0.70.8）=0.7580.858=40.6m46.4m取值为45m。则=37.9+45=81.9m。取池长80m式中：消力池长度（m）;消力池斜坡段水平投影长度（m）;水跃长度修正系数取0.70.8水跃长度（m）;跃后水深(m);收缩断面水深(m);经计算得出消力池长80m。池深2.3m，。坎高1.3m。5.2

30、.1.4 消力池构造及厚度计算采用综合式消力池，为便于施工，消力池底板做成等厚，为降低底板下部的渗透压力，在底板后半部设置排水孔，孔下铺反滤层，孔径15cm，间距4米，呈梅花形布置。 根据公式计算厚度： mt消力池底板初始端厚度(m);闸孔泄水时上下游水位差(m);k消力池底板计算系数，0.150.2取值0.15q确定池深时过闸单宽流量; 经计算得消力池底板厚度确定为2m，5.3海漫设计5.3.1海漫长度计算 为进一步消除水流剩余能量，保护消力池后面的一段河床不受冲刷，保证消力池的安全，需设计海漫。 长度计算：lm。式中 海漫长度（m）；海漫长度计算系数，查得数值为14;消力池末端单宽流量 ；

31、泄水时上下游水位差(m);为保安全，取海漫长度170m。5.3.2海漫构造因为对海漫段有一定的粗糙度，所处地基岩石为花岗岩，不易被冲刷，其始段做成10m长的水平段，高程为195.5m。后面为坡度1：10的斜坡段，以使水流扩散，海漫厚度0.5m。5.3.3防冲槽设计 根据公式： 式中 海漫末端的可能冲刷深度 m； 海漫末端单宽流量 ；河床土质不冲流速；t海漫末端水深(m)；（1）设计洪水位的防冲槽深渠道流速水力半径r= 设计洪水位的不冲流速防冲槽深 =取防冲槽1.1m底宽2.2m，上游坡率2，下游坡率3出槽后坡率5与下游河床相连。5.4防渗排水设计5.4.1闸室地下轮廓线的布置5.4.1.1防渗

32、设计 防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。5.4.1.2布置原则防渗设计一般采用防渗排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径、减小渗透坡降和闸室底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如排水孔排水和减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口处产生渗透变形。5.4.1.3地下轮廓线布置闸基防渗长度的确定： 根据公式l=ch计算理论防渗长度。其中c为渗径系数，因为地基土体为花岗岩查溢洪道设计规范取c值2.5。 l=ch=2.535.56=71.12m式中 l防渗长度h上下游水位差防渗设备：防渗设备采

33、用混凝土铺盖,闸室底板上下游设置齿墙。闸底板长度20m,闸底板厚度为：t=2m.铺盖长度一般为35倍的上下游水头差，确定为71m,铺盖厚度确定：为便于施工，上游端取为0.6m,末端为1.5m，以便和闸底板连接，连接处设置止水。校核地下轮廓线的长度：根据以上设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓线长度，通过校核，满足要求。 渗径长度=0.6+77+2+1.5+2+1.5+2.83+12.75+3.6+0.75=104.53m71.12m5.4.2 排水设计5.4.2.1排水设备的作用采用排水设备，可降低渗透压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力

34、的大小和分布，应根据闸室地基的图土质情况和工作条件，作到减少渗透压力避免渗透变形。5.4.2.2排水设备的设计 水平排水一般设置反滤层，由23层不同粒径的砂和砂砾石组成。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次依次按渗流方向逐层增大。 反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，由碎石、中砂和细沙组成，其上部是20cm的碎石，中间为10cm厚的中砂，下部是10cm 的细砂，构造见图2：为了排除陡坡段的地基渗水，减小底板所受扬压力，须在底板衬砌下面设置排水系统。排水系统由两边横向排水沟和纵向排水沟组成，其横纵向的排水沟互相连通，最后将水排至消力池。铅直排水利用消力池段的排水孔将水排除。横向排水沟设在距接缝

35、下游15厘米处，以便排除基地渗水及接缝漏水。在消力池护坦中后部设排水孔，孔径15cm，孔距4m,呈梅花形布置，孔下设反滤层。侧向防渗排水布置主要是消力池两岸的翼墙，设排水孔。5.4.2.3止水设计 凡具有防渗要求的缝，都应设置止水，止水分铅直止水和水平止水。前者主要设在边墩与翼墙间，后者设在铺盖上的沉降缝，翼墙和消力池本身的温度沉降缝等，在闸室与斜坡的连接处分缝并设置水平止水，斜坡段距闸室20m处设置分缝。6.闸室布置6.1 底板设计作用：闸底板是闸室的基础，承受闸室及上部结构的全部荷载，并均匀的传给地基，还有防冲、防渗作用。底板长度20m，闸底板厚度一般12 m，取厚度2m.6.2闸墩设计作

36、用：分隔闸孔并支撑闸门、工作桥、等上部结构，使水流顺利通过闸室。外形轮廓：闸墩应满足过闸水流平顺、侧向收缩小，过流能力大的要求。上游墩头和下游墩头均采用半圆形，长度与底板同长20m。厚度：中墩1.5m，边墩1m，平板检修闸门门槽深0.2m， 宽0.2m。工作闸门与检修闸门之间3.0m的净距，以便于工作人员检修。高度：根据水闸设计规范中的规定=（216.61-204.5）+0.3=12.41m安全超高查溢洪道设计规范取值0.3为确保安全取墩高13m墩顶高程217.5m。6.3闸门与启闭机6.3.1工作闸门工作闸门为弧形闸门门顶高程根据水闸设计规范：安全超高0.5m门顶高程=正常蓄水位+安全超高=

37、213+0.5=213.5m 故闸门高6.5m, 采用弧形钢闸门，双吊点，滚轮支撑，闸门半径通常根据经验取1.11.5倍的门高。本设计取1.2倍的门高，1.16.51.56.5即（7.15m9.75m）取闸门半径8m.牛腿设计在闸门门高处。6.3.2检修闸门检修闸门采用平板钢闸门，槽深0.2m，宽0.2m。6.3.3启闭机选型根据水闸设计规范中弧形闸门自重g的估算公式：闸门宽度b10m=73.2（kn） 考虑其他因素影响取闸门自重80kn。式中 孔口宽度系数b10m取=0.29；材料系数，低合金钢取0.8；设计水头(m);h、b孔口高度和宽度 。根据水闸设计规范中平板闸门自重g的估算公式：h8

38、m时 =0.0120.810.8 =51.6（kn）式中 闸门行走支承系数，闸门滑动式支承取0.81 其他意义同前初估闸门启门力和闭门力，根据水工设计手册中公式启门力 取0.1水压力 即闭门力 =0.12997.56-1.280=211.92（kn） 式中 闸门的总水头，kn，查水工设计手册，选用pqp225 启门力500kn。启闭机重力g=40.7（kn）6.4上部结构工作桥是为了安装启闭机和便于工作人员操作而设的桥。工作桥设在闸门的正上方桥上设置启闭机。工作桥宽取4.5m，房高4m。见图6-1。交通桥的作用连接两岸交通，供车辆和人通行。交通桥设在闸室下游侧，宽度8m，设有人行道。见图6-2

39、。图6-1工作桥结构图（cm）图6-2交通桥结构图(cm)检修桥作用放置检修闸门，设置在闸墩上游端。检修闸门槽深0.2m，宽0.3m，检修闸门与工作闸门之间距离3m，以便工作人员检修。7.闸室的稳定分析7.1设计情况及荷载组合7.1.1设计情况选择溢洪道在使用过程中，可能出现各种不利情况。完建无水期是建好尚未使用之前，竖向荷载最大，容易发生沉陷和不均匀沉陷，是验算地基承载力的设计情况。正常挡水期时下游无水。上游为正常蓄水位，上下游水头差最大，是验算闸室抗滑稳定性设计情况。7.1.2完建无水期和正常挡水期荷载基本组合荷载组合：完建无水期：自重。正常挡水期：自重、静水压力、扬压力、浪压力不考虑7.

40、2完建无水期荷载计算及地基承载力验算 7.2.1荷载计算闸底板自重：由于闸底板形状不规则，用cad绘图计算剖面面积， 闸底板自重：钢筋混凝土重。 中墩自重 =333.64223=15347.6（）边墩自重g=11804 检修桥自重g=330工作桥自重g=1075 交通桥自重g=1250总荷载计算见表7-1。表7-1 完建无水期荷载计算表荷载自重g（）力臂（m） 力矩m（） - +闸底板 31593.7510153476中墩15347.6 10315937.5边墩1180410118040工作桥10751010750交通桥12501620000检修桥3304.51485启闭机122.1 1012

41、21启闭机房894.52108945.2闸门219.612.72788.92合计62636.57632643.627.2.2地基承载力验算 根据水闸设计规范中地基承载力公式计算： 偏心距代如数值得： （m） 承载力代入数值得：即 地基承载力平均值，代入数值： 地基不均匀系数，代入数值得： 式中 完建无水期基底压力最大值和最小值，（）;e偏心距， 作用在闸室上的全部竖向荷载，（）；作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板上游角点处的力矩和，逆时针转为正，顺时针为负， a闸室基础底面的面积，;w闸室基础底面对于底面垂直水流方向的形心轴的截面矩，m;7.3正常挡水期荷载计算及抗滑稳定算7.3.1荷载计

42、算正常挡水期荷载除溢洪道闸室自重外，还有水压力，闸室底板所受扬压力由渗流计算中可得。上游水压力求解，水压力见图7-1。上游为混凝土铺盖，根据水闸设计规范中公式，铺盖和底板的止水以上水压力 =铺盖和底板的止水以下的水压力 =图7-1 上游水压力计算图c点渗透水头：，。l渗径长度d点渗透水头：c点渗透压力：d点渗透压力: 式中： 止水c以上的上游水深； 底板c、d点的扬压力值该两点浮托力相等，、下游无水； 底板c、d两点的距离；基底渗透压力：基底左角点渗透水头2m.见图7-2。 图7-2渗透压力图单位（m）渗透压力 浮托力=0.7520+2（1.5+3.5）2rl=4500（kn）上游水重 =54

43、.3751015 =8156.25（kn）正常挡水期荷载计算见表7-2。表7-2 正常挡水期荷载计算表荷载垂直力（）水平力（）力臂m力矩（）闸室自重62636.5710626365.7上游水压力6969.66.1342723.68430.318430.3浮托力4500 1045000渗透力36006.724120水重8156.253.7530585.94合计70792.82810015399.9708105.66912062692.82638985.6 7.3.2地基承载力验算根据计算结果采用承载力公式验算地基承载力及地基不均匀系数满足要求，计算如下：偏心距：地基承载力 即 =地基不均匀系数满

44、足要求。式中各字母意义同前；7.3.3闸室抗滑稳定计算闸室底板上、下游设置齿墙深度2m，根据水闸设计规范中的公式： =201+1425=1626 式中 地基土的浮重度 b底板顺水流方向的宽度（m）; 地基土的内摩擦角38度; c地基土的单位凝聚力; a系数，1.754.0本设计取2.5; 经上式计算得知闸室不会发生深层滑动。只须验算表层滑动。根据水闸设计规范中的闸室表层抗滑稳定性验算公式， 抗滑稳定安全系数：代入数值计算 式中 闸室与地基的摩擦系数取0.7；作用在闸室上的全部竖向荷载，（kn）；作用在闸室上的全部水平荷载，（kn）；基础的允许抗滑稳定安全系数，三级建筑物查表k=1.25；经上述

45、计算得闸室满足抗滑稳定要求。8.挡土墙设计及配筋计算8.1水力计算挡土墙包括上游翼墙及下游翼墙，其中上游翼墙与闸室连接，其下游挡土墙采用悬臂式。8.1.1泄槽段的水流流态的判别 根据溢洪道设计规范中的公式： 斜坡段临界水深和临界坡度计算： 临界水深：; 临界坡度式中 单宽流量，；流量不均匀系数取1.1；相应于临界水深的水面宽度（m）； 相应于临界水深的湿周长度（m）；相应于临界水深的水力半径（m）。 谢才系数，n为糟率，混凝土取0.014,计算结果见表8-1。 表8-1斜坡段流态判别计算表 项目 设计洪水校核情况 q 37.1746.67 6.567.63 18 1831.1233.263.7

46、94.1389.290.480.00730.0096斜坡段实际坡降为0.33。大于临界坡度故水流为急流。8.1.2起始断面水深 根据溢洪道设计规范中的公式 式中 以斜坡起始断面为基准的堰上水头，m； 斜坡段单宽流量； 流速系数，取=0.95；代入各种洪水时的水力要素数值，计算结果见表8-2。表8-2起始断面水深项目设计洪水校核洪水10.9512.1137.1746.7 3.17 3.86末端取斜坡与消力池连接处，水深估算见表8-3。表8-3水深估算表 项目设计洪水校核洪水 23.2524.4137.1746.7 1.962.37掺气水深计算：式中 h、斜坡段断面水深和掺气后水深（m）； 不掺气情况下斜坡段计算断面的流速（）； 修正系数，取；代入各断面的水深和流速得水流掺气水深见表8-4。表8-4水流掺气水深计算表设计情况 设计洪水位 校核洪水位3.171.963.862.3711.7218.9612.0919.693.692.482.73