水闸工程设计万能模板

1、水闸工程设计万能模板压力扬压力渗流压力合 计 -1956 浮 托力-闸室基底应力计算根据水闸设计规范 SL265-20XX2 条规定：当结 构布置及受力情况对称时，闸室基底应力可按以下公式计 算。PPminmaxmaxminGMAWG16eAB式中：一一闸室基底应力的最大值或最小值；G作用在闸室上的全部竖向荷载；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；A闸室基底面的面积；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；e竖向力对底板底面中心的偏心距；eB底板顺水流方向长度。各种情况下，闸室基底应力具体计算结果见表96。表96闸室基底应力计算表计算情况

2、完建情况设计情况 B232MGM A 2B e PmaxPmin36M A 2B e PmaxPmin36校核情况1956-地基承载能力验算已知地基允许承载力P为100(kPa)。基底压力不均匀 系数Pmaxpmin的允许值水闸设计规范 SL265- 20XX2表可知：基本组合=；特殊组合二。验算P表97验算P计算表完建情况 设计情况 校核情况 Pmax Pmin PmaxPmin2PP P 100 100 100经验算，符合设计要求。验算 PmaxR具体计算见表表98验算Pmax计算表完建情况 设计情况 校核情况Pmax P 120 120 120经验算，符合设计要求。验算PmaxPmin3

3、7表99验算计算表完建情况 设计情况 校核情况Pmax Pmin 经验算，符合设计要求。闸室抗滑稳定计算闸底板上、下游端设置的齿墙深度为，按浅齿墙考虑，闸基下没有软弱夹层。根据水闸设计规范SL265-20XX2,采用公式 KC式中：KcffGHK进行计算。沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；闸室基底面与地基之间的摩擦系数；G作用在闸室上的全部竖向荷载；H作用在闸室上的全部水平向荷载。其中，摩擦系数f可水闸设计规范SL265-20XX表 查得为。抗滑稳定安全系数的允许值特殊组合K=o表910闸室抗滑稳定计算表设计情况 校核情况 H 1956 f SL265 20XX 基本组合K=;Kc K经计算，满

4、足抗滑稳定要求。3810基础处理本工程对东二干老饭店枢纽节制闸处进行了勘察。地址 勘察报告表明：闸址处在钻孔揭露深度范围内，主要为低液 限粉土和低液限粘土，地层分布稳定，厚度变化不大，均匀 性较好。本场地存在液化问题，液性指数，液化等级为轻 微液化中等液化，液化位置主要集中在地表下4m内的、层，于水工建筑的重要性，建议针对 4m内的土层进行处理，消除液化影响。针对地址勘察报告中提由的地表下4m内的、层土饱和状态下应考虑振动液化的问题，依据水闸设计规范 中地基处理设计，选取采用强力夯实法来解决这一问题。本年度老饭店枢纽节制闸工程地基强夯达到的技术要求： 闸础地基承载力n 100kpa; 压缩模量

5、Es20Mpa;处理深度n 5m,长度n 30m,宽度A 20mo3911强夯方案设计强夯法处理地基效果主要取决于方案的设计，强夯方案 设计的合理就能达到预期的效果，相反，不仅事倍功半，而 且，有可能破坏地基，强夯方案设计主要根据场地的工程地 质条件和要求的提高承载力和改善均匀性的预期效果，合理 的选择夯击能夯锤面积，恰当地确定夯与及夯击数及施工 条件。强夯法加固非饱和土基于动力压密的概念。目前设计上 基本是半经验的，还没有一套成熟完善的理论和计算方法， 因此强夯施工前，应在施工现场进行试夯或试验性施工。试夯设计、夯击能选择A、按Menard修正公式，用下式计算 H=a/10式中：H1加固深度

6、 W锤重h一落距a 一修正系数，取。按地基处理技术规范JGJ79-91有关说明，强夯法的 有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验 资料或经验时可按下表预估：单击夯击能 碎石土、砂土等 粉土、黏性土、湿陷性黄 土等 m m m m m 20XX m 3000 m 4000m 5000 m 6000 m 注：强夯法的有效加固深 度应从起夯面算起。因此，试夯时确定如下夯击能： 采用的夯击能约（单击）， 因此本工程考虑的桩锤20T,起吊高度10m,其单击能达，夯锤用园形，直径。试夯方案试夯的目的是选择有关施工参数，恰当地选择夯问点 矩、每点击数和夯击遍数。40毕业设计任务书设计题目：开封

7、市赵口灌区东二干 渠老饭店节制闸工程设计一、毕业设计的目的.巩固所学的基础理论知识和专业知识，并能运用于 实际设计工作中，培养独立分析和解决问题的能力。.明确当前工程建设的任务，执行党和政府的有关政策，培养正确的设计思想，掌握现代设计方法。.善于运用图表和文字表达设计意图，能运用有关参 考书籍手册和规范。4 . 了解国内最新的科学技术成就，并 能适当地运用到设计中。二、主要设计内容本次设计主要是对东二干渠老饭店节制闸初步设计。本 设计的重点部分是：工程布置设计及其稳定校核，其中主要 内容包括水闸等级及洪水标准的确定、工程布置设计、防渗 排水设计、消能设计和渗流稳定校核、闸室抗滑稳定校核。 具体

8、如下：.水闸等级及洪水标准的确定于实测资料太少，为了增强其代表性，对实测资料进行 展延，加入历史洪水，并对实测洪水系列中的特大洪水进行 特大值处，水闸等级照基本资料确定。.工程布置设计参照水闸设计规范 SL265-20XX ,按确定的设计洪水标 准初步拟定闸孔净宽，进行闸室及两岸连接建筑物设计、消 能防冲设计和防渗排水设计。.稳定校核参照水闸设计规范 SL265-20XX ,按水闸布置设计确定 的相关参数，选择设计和校核工况进行渗流稳定校核，选取 不同工况进行水闸抗滑稳定校核。三、重点研究问题1 .水力计算；2 .闸室稳定；四、主要技术指标或主要设计参数.过闸设计流量为/s 2.工程等别IV

9、3.建筑物级别4级4.KC沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数允许值， 基本组合取，特殊组合取3五、设计成果要求设计成果包括：说明书1份和设计图纸4张及电子文档。六、其它毕业设计进度安排：第1 周：实地查勘，熟悉工程概况，完成开题报告。 第25周：完成小片地形测量。第67周：确定水闸结构形式，完成水闸水力计算以及结构计算。第810周：对水闸基础闸底板液化提由地质处理意见。第1112周： 完成所有施工图设计。 第13 周: 整理毕业设计 第14 周：毕业答辩华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告学生姓名 题目名称 课题 学号 专业 开封市赵 口灌区东二干渠老饭店节制闸工程设计工程概况：东二干渠从总干渠

10、末端引水，渠道沿运粮河东侧南下至扇车李折向东，途径老饭店、米店，于刘元寨 转向东南，经张坟、余元，在小城村退入涡河故道，全长，渠首至刘元寨枢纽段设计流量为 /s ,根据所处地域的土壤类 别及性能，渠道设计横断面采用单式梯形断面，边坡为1:3,并参考自然地面坡降和灌溉要求水位，选用渠道设计纵比降为1/4500 ,水深，底宽18m,堤顶宽左右岸均为 5m,超高为 1m,糙率为主要内容。主要建筑物特性：老饭店节制闸位于东二干渠13+465处，设计流量 Q=/s,上下游渠道水 深均，闸前流速 V0= m/s ,设闸前壅高水位为，闸上、下游 水位分别为m、。地质资料：闸址处在钻孔揭露深度范围内，主要为低

11、液限粉土和低液限粘土，地层分布稳定，厚度 变化不大，均匀性较好。本场地存在液化问题， 液性指数， 液化等级为轻微液化中等液化，液化位置主要集中在地表下4m内的、层，于水工建筑的重要性，建议针对4m内的土层进行处理，消除液化影响。主要参照执行的规程、规范有：水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252-20XX;灌溉与排水工程设计规范GB50288-99;水工混凝土结采取的主要技术路构设计规范 SL/T191-96 ;水闸设计规范SL265-20XX;公路桥涵设计通用规范JTGD60-20XX;混凝土结构设计规范 GB 50010-20XX;水3线或方法 利水电工程施工组织设 计规范SL303-2

12、0XX ;节水灌溉工程技术规范GB/T50363-20XX; (9)水工建筑物抗震设计规范SL203-97 ;(10)堤防工程设计规范 GB50286-98; (11)地基处理技术规 范JGJ79-91。毕业设计说明书 1份 预期的成果及形式 20XX字左右英文翻译设计图纸不少于4张设计时间安排如下：第1 周：实地查勘，熟悉工程概况，完成开题报告。第25周：完成小片地形测量。第67周：确定水闸结构形式，完成水闸水力计算以及结构 计算。时间安排 第810周：对水闸基础闸底板液化提由 地质处理意见。 第1112周：完成所有施工图设计。 第13 周：整理毕业设计第14 周：毕业答辩指导教师意见9稳定

13、计算水闸竣工时，地基所受的压力最大，沉降也较大。过大 的沉降，特别是不均匀沉降，会使闸室倾斜，影响水闸的正 常运行。当地基承受荷载过大，超过其容许承载力时，将使 地基整体发生破坏。水闸在运行期间，受水平推力的作用， 有可能沿地基面或深层滑动。因此，必须分别验算水闸在刚 建成、运行、检修以及施工期等不同工作情况下的稳定性。荷载组合水闸承受的主要荷载有：自重、水重、水平水 压力、扬压力、浪压力、泥沙压力和土压力等。荷载组合分类分为基本组合(完建情况、设计情况)和特殊组合(校核 情况）。基本组合包括：完建情况、正常蓄水位情况、设计 洪水位情况。特殊组合包括：施工情况、检修情况、校核洪 水位情况。需计

14、算的荷载见表9 1 o表9-1 荷载组合荷 载荷载计算自重静水压力完建基本情况 V ，一，一一，一一 扬压力 泥沙 压力 一一 浪压力地震荷载 土压力组合情况其它荷载 一组合设计情况特殊校核，组合情况，一， ，闸室稳定要求闸稳定分析取中间三孔为计算单元，分别计算不同荷载 组合下闸室稳定性。31稳定计算取值要求。根据水闸设计规范 SL265-20XX2的条规定，土基 上的闸室稳定计算应满足以下三条：在各种计算情况下，闸室平均基底应力不大于地基允许 承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的倍。闸室基底应力的最大值与最小值之比不大于规定的允 许值。 沿闸室基底面抗滑稳定安全系数不小于规定的允许 值

15、。土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值地基土质基本荷载松软中等坚实坚实 特殊荷载荷载组合土基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值水闸级别 荷载组合1基本组合I特殊组合 n2 34、5根据本工程闸址处的地质条件和建筑物等级，闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值基本荷载 组合取，特殊荷载组合取，抗滑稳定安全系数允许值基本组 合取，校核洪水组合取荷载计算取边孔闸室段为计算对象。底板顺水流方向长度，底板宽度。对底板上游端最高点取矩。混凝土重度采用25kN/m3,水重度采/m3,砖石重度采用18kN/m3。闸室结构自重具体计算见图 9-2和表93。32图92 闸室图构件名称底板边墩中墩工作桥

16、交通桥工作桥 排架闸门启闭机合计27 重力 力臂 力矩 表93闸室结构自重计算表33静水压力静水压力分为水平水压力和垂直水压力表9-4稳定计算水位组合表计算情况设计情况校核情况闸前水位闸后水位上游水深下游水深根据上下游水深分别计算其水重。表9-5 闸室水重计算表力矩计算情况水重力臂逆时针顺时针上游水 重设计情况下游水重上游水重校核情况下游水重34闸室荷载汇总闸室荷载汇总表力 荷载 水平力 完建情况 闸室自重 闸室自重 水平 水压力垂设计情况直水压力扬压力渗流压力合 计 闸室自重水平水校核情况压力垂直水下游下游上游 止水以上止水以下 止水以上 止水以下-浮托力- 下游 1084下游上游止水以上止

17、水 以下 止水以上 止水以下 -00 垂直力力臂(m)力矩(kNm)逆时针顺时针上游 上游 357防渗排水布置闸底地下轮廓线的布置1.防渗设计的目的防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。2.布置原则防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，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 小渗透坡降和底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设 施，使地下渗水尽快排由，以减小渗透压力，并防止在渗流 由口附近发生渗透变形。3.地下轮廓线布置1）初拟闸基防渗长度应满足：LCH式中：L-闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平 段和垂直段长度的总和；C-允许渗径

18、系数值。本工程为中粉质壤土，取9;H-上、下游最大水头差（m） o则，L=9 x =（m）2）防渗设备于闸基土质以黏性土为主，防渗设备采用黏土铺盖，闸 底板上、下游侧设置齿墙，为了避免破坏天然的黏土结构， 不宜设置板桩。3）防渗设备尺寸及构造1.闸底板顺水流方向长度根据闸基土质，系数A取3,贝 U L=3 X =;经综合考虑上部结构布置及地基承载力等要求，确定闸 底板长度为9mo 2.粘壤土地基可取倍的上下游水位差，则闸底板厚度取；3.齿墙深度取为；4.铺盖长度3-5倍上下游水头差，取25m,为便于施工， 铺盖上下游齿墙深度采用。4 ）校核地下轮廓线的长度实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地

19、下轮廓线 长度。根据以上设计数据，通过校核，满足要求。21闸基防渗长度=铺盖长度+闸底板长度+齿墙长度=,排水设备的细部构造.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的 大小和分布，应根据地质情况和水闸的工作条件，做到既减 小渗压又避免渗透变形。.排水设备的设计铅直排水。本工程在护坦设排水孔，孔距为 1m,孔径为 10cm,呈梅花形布置，孔后设反滤层。水平排水。反滤层上部为300g/m3的土工布，下部为10cm 的粗沙垫层。3.止水设计凡是有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直止 水和水平止水两种。前者设在闸墩中间、

20、边墩与翼墙间以及 上游翼墙铅直缝中；后者设在黏土铺盖保护层上的温度沉降 缝、消力池与底板温度沉降缝、翼墙和消力池本身的温度沉降缝内。22渗流计算渗流计算的目的计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在初步拟定的地 下轮廓线下的渗透稳定性。计算方法计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法，于 改进阻力系数法计算结果精确，采用此种方法进行渗流计 算。地下轮廓线布置及典型流段的划分水闸地下轮廓线布置及典型流段划分见图7-3图7 - 3地下轮廓线布置及典型流段划分图闸基渗流计算依据文献2,采用改进阻力系数法对该闸的基底渗流 进行核算。 有效深度的确定地下轮廓水平投影长度 L0=34m,地下轮廓垂直投影长

21、度 S0=, L0/S0=34/=22 5。23Te11m,因地下不透水层较深，则有效深度确定为17nl计算各段的阻力系数及水头损失首先将渗流区按地下轮廓线形状分为若干个典型渗流段，然后计算各段阻力系数i和水头值hi o首先计算阻力系数，采用如下公式：进由口段:0 3/2(5-25)TS内部水平段：xL(S1S2)T (5-26)内部垂直段：y相关参数的取值见图 5-4 oS1S2 内部水平段 2lnctg4(1ST) (5-27)STTS进口段和由口段内部垂直段TL图7-3-1典型流段的阻力系数计算示意图 计算结果见表。阻力系数计算成果表位置 进口段 由口段 流段序号1 13 3 5内部垂直

22、段7 9 S T E 2411阻力系数计算成果表位置流段序号 24 水平段 6 8 10 12 S1 0 1 0 0 0S2 0 1 0 0 0 HnL21 1 10 117 T E 16 依次算由各渗流段的阻力 系数，并利用公式hii计算各段水头损失i进由水处水头损失修正公式。见文献2公式：12(1TT)22ST(5-28)12(1TT)22ST(5-28)式中：B 阻力修正系数，当计算 B n时，采用;S一齿墙入土深度，mi 一齿墙另一侧地基透水层深度,m计算结果见表7-3-2 o表7-7-2修正值计算表参数位置 进口由口 S / T T 17 17 B 进由口段齿墙不规则部位修正参照文献

23、2附录C中的计算，水头损失值见表7-3-3表5-10渗流计算表流段序号阻力系数E水头损失hi(m) A h1(m)进由口修正(m) A h2(m)齿墙修正(m) 渗透坡降J 1 2 3 4255 6 7 8 9 10 11 12 13由口段、水平段渗透坡降演算渗流由口段：采用公式J0故闸基渗流满足规范要求。水平段：采用公式 J水平h0Lh0s基底土质为粉质砂壤土，查表得J0= , v J0 oJ,查表得J= ,渗流由口处设有滤层，根据规范，可增大30%即J= ,取J二,故闸基渗流满 足规范要求。268闸室结构布置闸室底板闸底板是闸室的基础，承受闸室及上部结构的全部荷 载，并较均匀地传给地基，还

24、有防冲、防渗等作用。结合本工程的泄洪引水情况、地质条件及上下游水位情 况，设计中本节制闸底板采用平底板。根据水闸设计规范SL265-20XX2规定：闸室底板厚度应根据闸室地基条件、作用荷载及闸孔净宽等因素，经 计算并结合构造要求确定。对于大、中型水闸，闸室平底板 厚度可取闸孔净宽的 1/61/8,其值约为，最小厚度不宜 小于。闸室底板顺水流方向的长度应根据闸室地基条件和结 构布置要求，以满足闸室整体稳定和地基允许承载力为原 则，进行综合分析确定。齿墙深度采用。初步拟定：闸室底板厚度取。闸室顺水流方向的长度取 L=9n齿墙深度取，齿墙底宽取，斜坡比取1:1。图51闸室底板截面图闸墩闸墩的作用是分

25、隔闸孔并支承闸门、工作桥等上部结 构，使水流顺利的通过闸室。闸墩顺水流方向的长度闸墩长度的选定应满足两个因素：闸墩长度应满足上 部结构布置要求。要使闸室基底荷载强度顺水流方向的分 布在各种工作条件下都比较均匀，避免发生过大的不均匀沉 降而倾斜。根据工程经验，一般情况下该值等于底板长度，也可以 大于底板长度，但伸生的闸墩悬臂长度一般不宜超过闸墩底板厚度的1倍初步拟定：本节制闸闸墩的顺水流方向的长度与闸底长度相同，为9m3闸墩高度根据水闸设计规范 SL265-20XX2规定：本设计不 考虑风浪爬高闸墩顶部高程=设计水位+安全超高闸墩顶 部高程=校核水位+安全超高 按要求取两者中的最大值。闸墩高程计

26、算表可初步拟定：闸墩高度为，高程为V。闸墩厚度根据水闸设计规范SL265-20XX2 条规定：闸墩厚度应根据闸孔孔径、受力条件、结构工程和施工方法确定， 平面闸门闸墩门槽处最小厚度不宜小于。兼做岸墙的边墩还 应考虑承受侧向土压力的作用，具厚度应根据结构抗滑稳定 性和结构强度的需要计算确定。条规定：闸墩的外形轮廓设 计应能满足过闸水流平顺、 侧向收缩小、过流能力大的要求。 上下游墩头可采用半圆形。已初步拟定，中墩厚：边墩厚：。27门槽位置和尺寸的拟定根据水闸设计规范 SL265-20XX2条规定：工作闸 门门槽应设在闸墩水流较平顺部位，其宽深比取。根据管 理维修需要设置的检修闸门门槽，具与工作闸门门槽之间的净距离不宜小于。当设有两道检修闸门门槽时，闸墩和底板 必须满足检修期的结构强度要求。初步拟定工作闸门的门槽深度取，宽度取。图52 闸墩尺寸布置图闸门闸门高度与形式根据