湖北水院水工建筑物实训水闸设计

1、第二章水闸设计2.1水闸形式及孔口尺寸拟定水闸形式选择1. 水闸类型闸孔形式有开敞式和涵洞式，闸底板形式有以下两种形式平底板宽顶堰：结构简单、施工方便、有利于排沙冲淤、泄流能力较稳定， 但流量系数小，闸后易产生波状水跃。低实用堰：有 WES氐堰、梯形堰和驼峰堰，自由泄流时流量系数较大，可 缩短闸孔宽度和减小闸门高度，但泄流能力受下游水位变化的影响。2. 选择本水闸为V等水闸，主要任务发电，因为检修方便，结构简单等多个优点， 本设计采用开敞式闸孔、整体式平底板宽顶堰和平板闸门孔口尺寸拟定1 .计算公式泄水闸泄流能力按水闸设计规范 SL265-2001附录A中公式（） （）计算，对于平底板和翻扳闸

2、，当为堰流时，流量计算公式：3?2Q = B eg m “?2式中q-过闸流量（m/s）b闸孔总净宽（m堰流流量系数 堰流侧收缩系数e 淹没系数，由hs/H值查表得H计入行进流速的堰上水头g重力加速度（m/s ）2. 计算条件校核洪水流量（P=5% 720 m3/s，采用平底板，上游堰高 R=0,由参考图 可知河宽约40m本设计布置5孔，每孔净宽7m采用圆弧形闸墩，厚度1m 圆弧形边墩各5m共39m岸坡约45 ,故边坡系数为1。3. 计算过程（1）流量系数m平底板，上游堰高P1=0m = 0.32 + 0.013?i?3 - 2?0.46 + 0.75?=0.32 + 0.01=0.385(2

3、)侧收缩系数&= 1-0,171 1-（A. 1-3）（A. 0. 1-4）斗bo5 + 二_（A. 0. 15-A）（扎 0. 1-6）式中B0-闸孔总净宽(m)Q-过闸流量(m3/s)Hr-计入行近流速水头的堰上水深(m);g-重力加速度,可采用9.81(m/s 2)；m-堰流流量系数，可采用0.385 ;-堰流侧收缩系数，对于单孔闸可按公式计算求得或由表查得；对于多孔闸可按公式计算求得；b闸孔净宽(m);bs-上游河道一半水深处的宽度(m);N-闸孔数； z-中闸孔侧收缩系数，可按公式计算求得或由表查得,但 表中bs为b0+dz；dz-中闸墩厚度(m) b-边闸孔侧收缩系数，可按公式计算

4、求得或由表查得，但 表中 bs为b + +?bb-边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离(m)；(T -堰流淹没系数,可按公式计算求得或按表查得；耳-由堰顶算起的下游水深(m).bo/b=S20. 30, 40+50,66 70.80,9L 06 90909110. 9180+ 9280.9106 9530+ 9680.983L 000?= 1.171 (17+1)= 0.9797 + 1A. 0. 1-2 宽顶垠e值H/HoWO. 720. 756 780.800. 820. 840.860- 880+ 900.91e1.000.9&0. 980.970. 950” 930.900.

5、 870” 830.80凡/K0, 920.930. 940, 950.960, 970.980.990. 9950.998e6 77乩746 700.660. 610. 550.A70. 360+ 28(1 19=0.9485?= 1 - 0.171 (10.979 X4 X0.9485?=(7?而莎?匕一=0.9735此处bb假设为3m(3)确定淹没系数?在上游水头未确定的情况下，可先假设心?= 1.0(4)校核洪水?2?32?35.36720(0.973 X0.385 X 5 X7 X4.427)14=230.20-227.14=3.06,由 hs/H=3.06/5.36=0.57heh

6、t，收缩断面和下游都是急流,不会产生水跃不会对下游造成冲刷5. 方案选定由上已知，消力池可不建，为保险，可以适当尺寸建造2.3渗流分析1. 方法选择全截面直线分布法2. 渗流计算hs LB=0.5 X 9.8X( 3-0)X 7.5X 39=4300 KN(上游水位按照正常蓄水位计，下游水位按无水计算，岩基不计渗流量)3.渗压分布图寸i査2.4稳定分析 抗滑稳定分析1. 计算依据及公式按水闸设计规范SL265-2001中公式计算：岩基上沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数,应按公式或公式计算：Kcf G CAKc H -H式中f-闸室基底面与地基之间的摩擦系数f-闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦

7、系数；C -闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力(kPa).KC -沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；刀H-作用在闸室上的全部水平向荷载(kN);2. 荷载组合及荷载计算基础荷载组合：正常蓄水位(3m)(1)自重W4(以上图中单位mW=391.05（水闸设计规范SL265-2001中表岩基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值（4,5级别）为1.05 ）故符合抗滑稳定性要求4.成果分析各项尺寸拟定合理，符合抗滑稳定性要求基地压力计算1.计算依据及公式按水闸设计规范SL265-2001中公式计算闸室基底应力应根据结构布置及受力情况，分别按下列规定进行计算: 当结构布置及受力情况对称时,按公式计算

8、：PmaxminPmax式中 min -闸室基底应力的最大值或最小值（kPa）;刀D-作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在内,kN）;刀M-作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方 向的形心轴的力矩（kN.m）;A-闸室基底面的面积（m2 ）;W-闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m3 ）2.基底压力计算PmaxminGM0. 8136311764AW397.5397. 53 / 12Pma=38.57 Mpa P min=35.99 Mpa?38.57k.0750(3. 成果分析水闸设计规范SL265-2001表荷载组合基本组合中的允许值为1.50）在地质资料中，岩基的饱和抗压强度为60100Mpa Pma=38.57 Mpa60 Mpa所以基底应力符合计算要求第三章 设计总结1设计过程总结水闸的基础知识回顾；水闸的概念及分类、等级划分及洪水标准、水力计算内容、荷载组合、地基 应力计算。水闸的等级划分；通过比对资料确定其为 V 等，主要任务发电；水闸形式，平板翻板都可以，按照自己想法来即可；孔口的拟定可以在适当合理范围，各种系数该算的算，该假设的假设，符合 规范要求即假设合理，否则重新假设，有些数据要试算的好好用表格试算水闸消能防冲设计，凑巧此次计算无需消能，但按照理论上还是给个适当尺 寸做一个