水工建筑物水闸设计模板

1、水利工程系水利水电建筑工程水闸课程设计10 级水工水利工程系水利水电建筑工程水闸课程设计10 级水工 ( )班水闸课程设计报告系别：专业：题目：班级：姓名 : 学号 : 指导教师：成绩：湖北水利水电职业技术学院水利系水工专业2012 年 3 月 26 日至 3 月 30 日水闸设计基础知识水闸设计设计总结水工建筑物水闸设计模板水闸设计基础知识水闸设计设计总结目录第一章1. 水闸概 念 和水闸分 类 1 2. 水闸等级划 分和洪水 标准2 3. 闸水 利计 算 的 内容 3 4. 水闸 防渗排水 设计内 容3 5. 水闸 结构 设 计 内容 3 6. 水闸 荷 载 组 合 3 7. 水闸地基计算

2、内容4 8. 全截面直线分布法4 9. 水闸设计规范用词和用语说明5 第二章1. 水 闸 形式 和 孔 口 尺 寸 拟 定 6 2. 消 能防 冲 设 计 1 1 3. 渗 流 分 析 1 3 4. 稳 定 分 析 1 3 第三章水工建筑物水闸设计模板1 设 计 过程 总结 1 9 2 心得 体会2 0 水闸设计基础知识水工建筑物水闸设计模板水闸设计基础知识第一章1.1 水闸概念和水闸分类水闸：水闸是一种控制水位和调节流量的低水头水工建筑物，具有挡水和泄水的双重作用。水闸的类型 : 一、按水闸说承担的任务分类 : （1）进水闸（取水闸） : 在河、湖、水库的岸边兴建，常位于引水渠道首部，引取水

3、流。（2）节制闸 : 拦河兴建，调节水位，控制流量。（3）冲沙闸 : 静水通航，动水冲沙，减少含沙量，防止淤积。（4）分洪闸: 在河道的一侧兴建， 分泄洪水、削减洪峰洪、滞洪。（5）排水闸 : 在江河沿岸兴建，作用是排水、防止洪水倒灌。（6）挡水闸 : 建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。二、按结构的型式分类 : （有压、无。平原区水闸枢纽工程分等指标大（1）型型5000-10020 3/s) 特别重要灌排渠系建筑物级别划分1 300 大（2）型1000-100 重要2 300-100 中型100-20 中等3 100-20 0 一般4 205 一般5 5 水工建筑物水闸设计模板（有压、无

4、。平原区水闸枢纽工程分等指标大（1）型型5000-10020 3/s) 特别重要灌排渠系建筑物级别划分1 300 大（2）型1000-100 重要2 300-100 中型100-20 中等3 100-20 0 一般4 205 一般5 5 （1）开敞式：闸室露天，又分为有胸墙；无胸墙两种形式（2）涵洞式：闸室后部有洞身段，洞顶有填土覆盖。压）1.2 水闸等级划分和洪水标准（1）平原区水闸枢纽工程， 其工程等别按水闸最大过流量和其防护对象的重要性划分成五等， 如表 1-1. 枢纽中的水工建筑物级别和洪水标准现行根据 SL252-200 规定。山区、丘陵区水利水电枢纽工程，其工程等别、水闸级别和洪水

5、标准的确定依据水利水电枢纽工程等级划分和设计标准表 1-1 工程等别小（1） 小（2）规模型最大过闸流量500 （m防护对象重要性（2）灌排渠系上的水闸， 其级别可按现行的 GB50288-99 确定，见表 1-2 ，其洪水标准见表 1-3. 表1-2 建筑物级别过闸流量（ m3/s) 灌排渠系水闸的设计洪水标准1 100-50 1-4. 山区、丘陵区水闸闸下消能防冲的洪水标准1 a) 2 50-30 2 100 3 30-20 3 50 4 2010 4 30 5 10 5 20 10 水工建筑物水闸设计模板灌排渠系水闸的设计洪水标准1 100-50 1-4. 山区、丘陵区水闸闸下消能防冲的

6、洪水标准1 a) 2 50-30 2 100 3 30-20 3 50 4 2010 4 30 5 10 5 20 10 表13 水闸级别设计洪水重现期（ a) （3）为于防洪（档潮）堤上的水闸，其级别和防洪标准不的低于防洪（档潮）堤的级别和防洪标准。（4）平原区水闸闸下消能防冲的洪水标准与该水闸洪水洪水标准一致，山区、丘陵区水闸闸下消能防冲的洪水标准见表表1-4 水闸级别闸下消能防冲的洪水重现期（1.3 水闸水利计算的内容(1)闸孔总净宽计算 ; (2)消能防冲设施的设计计算；(3)闸门控制运用方式的拟定1.4 水闸防渗排水设计内容（1）渗透压力计算（2）抗渗稳定性计算（3）渗层计算（4）防

7、渗帷幕和排水孔设计（5）永久缝止水设计土的冻涨力其他出现机会较多的荷载等；水工建筑物水闸设计模板土的冻涨力其他出现机会较多的荷载等；1.5 水闸结构设计内容（1）荷载和其组合（2）闸室和岸墙、翼墙的稳定计算（3）结构应力分析1.6 水闸荷载组合（1）基本荷载主要有下列各项；1) 水闸结构和其上部填料额永久设备的自重2) 相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下闸底板上的水重；3) 相应于正常蓄水位或设计水位情况下的静水压力；4) 相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的扬压力（即浮托力与渗透压力之和）；5) 土压力；6) 淤沙压力；7) 风压力；8) 相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的浪压力；9) 冰

8、压力；10)11)（2）特殊荷载主要有以下各项；1) 相应于校核洪水位的情况下水闸底板的水重；2) 相应于校核洪水位的情况下的静水压力；水工建筑物水闸设计模板3) 相应于校核洪水位的情况下的扬压力；4) 相应于校核洪水位的情况下的浪压力；5) 地震荷载；6) 其他出现机会较少的荷载等。1.7 水闸地基计算内容（1）地基渗流稳定性的计算；（2）地基整体稳定计算；（3）地基沉降计算；1.8 全截面直线分布法假设渗流沿地下轮廓线的坡降是均一的， 即水头损失按直线变化。1.9 水闸设计规范用词和用语说明为便于执行本规范，对要求严格程度不同的用词说明如下：表示很严格，非这样做不可得：正面词采用“必须”，

9、反面词采用“严禁”。表示严格，在正常情况下均应该这样的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”“不得”。表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”用语说明如下：条文的“条” 、“款”之间承上启下的链接用语常采用“符合下列规定”，“遵守下列规定”或“符合下列要求”等。* 条的* ）计算”等典型用语。* 条的* ）计算”等典型用语。水闸设计冲沙。排5000KW ，为等水闸）。但若考虑运用和检修,采用整体式平底条文中应用本规范中的其他条文是，采用“符合本规范规定”或“按本规范 * 条的规定采用”等典型用语。条文中引

10、用本规范中的其他表、公式时，分别采用“按本规范表* 的规定取值”或“按本规范公式（相关标准采用“，除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关标准的规定”典型用语。第二章2.1 水闸形式和孔口尺寸拟定2.1.1 水闸形式选择1. 水闸类型常用的堰型有：宽顶堰和低实用堰。宽顶堰是水闸中最常用的一种堰型它有利于泄洪、污、排冰，且泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便，但自由泄流时流量系数较小，容易产生波状水跃。低实用堰有梯形的、曲线形的和驼峰等型式。2. 选择本水闸主要任务是发电（装机容量开敞式和涵洞式两种基本闸孔型式均可以采用，方便，则采用开敞式较好，由于该水闸建在岩基上板.并采用平板闸门 . SL2

11、65-2001 附录 A 中公式Q2）平 底 SL265-2001 附录 A 中公式Q2）平 底 板 （即 p1=0 ） 则40m, 河道坡度大约 50 度。附 录 A 中 公 式Bm 2gH3022.1.2 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（A.0.1-1A.0.1-6 ）计算，对于平底闸和翻板闸，当为堰流时，流量计算公式为：式中 Q过闸流量（ m3/s）；B闸孔总净宽（ m）；m堰流流量系数；堰流侧收缩系数；淹没系数，由 hs/H 值查表得H0计入行进流速的堰上水头g重力加速度（ m/s2计算条件校核 洪 水 流 量 (p=5%)=720(m3/s).m=0.385 由河

12、道断面图可知：河底板宽大约3计算过程由河宽为 40m, 拟定为 5 孔，每孔净宽 7m ，拟定中闸墩为半圆墩宽 1m ，边墩 5m。求流量系数 m。平底板（即 p1=0 ）则 m=0.385 求侧收缩系数按 水 闸 设 计 规 范 SL265-2001水工建筑物水闸设计模板（A.0.1-3A.0.1-5 ）计算，多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时：3m, 则校核洪水位估计大约有1 0.17111 0.17112Nss5m, 则校77 1711。=0.9 3m, 则校核洪水位估计大约有1 0.17111 0.17112Nss5m, 则校77 1711。=0.9 。47 173B740.97310.979

13、37120.94853由于河道正常蓄水位为核水位对应的 bb 估计大约有 3m,即假定 bb=3m 。代入数据，得：zb7ZN确定眼淹没系数在不知上游水头的情况下无法确定，暂假定为Q?720?0.385?0.9?5?7? 2?9.81hss=1.00 。Qm720? ? ? ? 2?9.81s为所求。50 度. HO =H+VA 205.39 205.87 m）2/3/H）2/3? ?Q?720?0.385?0.9?5?7? 2?9.81hss=1.00 。Qm720? ? ? ? 2?9.81s为所求。50 度. HO =H+VA 205.39 205.87 m）2/3/H）2/3? ?）2

14、/3/H2/2g V 3.505526 3.497283 ? ?0s0V2/2g 0.626336 0.623394 s3.06/5.36n?d 2g3.06/5.36H+V5.326336 5.333394 n?d 20.570.572/2g g0.72,查表0.72,查表得）2/3(水闸设计规范sSL265-2001=1.00 ，与假定的符校核水位时：将各系数带入式计算：H0 （0.97315.75m则附录 A 中表 A.0.1-2) 得 =1.00 ，与假定的 0.9 不符合。再假定为s校核水位时：将各系数带入式计算：H0 （?（0.9731?0.385 1 5 7=5.356m 则h合

15、。且此水位所对应的 bb 与假定的 3m 接近，即 Ho=5.36m由河道截面图可知坡角约为A=H*(39+H) 现用试算法试算，见下表：H 4.70 4.71 206.36 206.84 207.33 207.81 208.3 208.78 209.27 校核A 177.1821 177.6544 178.1269 178.5996 179.0725 179.5456 设计校核3.489075 3.480903 3.472765 3.464662 3.456593 3.448558 3.440558 V 3.335551 3.326684 3.317859 3.309078 3.300339

16、 3.291643 H =231.24m 0.620471 0.617568 0.614684 0.611819 0.608972 0.606144 0.603335 V2/2g 0.567069 0.564058 0.56107 0.558104 0.55516 0.552238 设计5.340471 5.347568 5.354684 5.361819 5.368972 5.376144 5.383335 H+V4.677069 4.684058 4.69107 4.698104 4.70516 4.712238 2/2g 206.36 206.84 207.33 207.81 208.3

17、 208.78 209.27 校核A 177.1821 177.6544 178.1269 178.5996 179.0725 179.5456 设计校核3.489075 3.480903 3.472765 3.464662 3.456593 3.448558 3.440558 V 3.335551 3.326684 3.317859 3.309078 3.300339 3.291643 H =231.24m 0.620471 0.617568 0.614684 0.611819 0.608972 0.606144 0.603335 V2/2g 0.567069 0.564058 0.5610

18、7 0.558104 0.55516 0.552238 设计5.340471 5.347568 5.354684 5.361819 5.368972 5.376144 5.383335 H+V4.677069 4.684058 4.69107 4.698104 4.70516 4.712238 2/2g 4.72 4.73 4.74 4.75 4.76 4.77 4.78 由表可知 H=4.74m H =227.14+4.74=231.88m 同样设计水位时可求得 HO=4.70m, 试算过程见下表：H 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 由表可知 H=4.14m ,

19、则 H =231.24m 4计算结果H =231.88m 5.方案选定选用 5 孔闸，净宽： 7m,圆形中闸墩 1m,边闸墩 5 米。0.3m （查水闸设计规范附0.3m （查水闸设计规范附 录 B 中 公 式铺盖 8 米,闸底板 8 米，厚 1.7 米。2.1.3 闸顶高程确定1设计依据莆田试验站公式，同土石坝2闸顶高程计算由于正常水位为 3.00m, 校核水位为 5.36m, 而风雍高度不可能大于 2m, 则闸高只需在正常蓄水位加SL265-2001 表 4.2.4 得）,即正常挡水为时闸高 3.3m 。3闸顶高程确定该水闸没有库容（很小） ，因此没有很大的防洪能力。且主要任务是发电， 没

20、有防洪任务。故闸顶高程为： 3+0.3=3.3m 2.2 消能防冲设计1计算方法和公式按 水 闸 设 计 规 范 SL265-2001（ B.1.1-3B.1.1-4 ） 计算，2计算条件上游水头 EO=5.36m, Q 校 核=720m3/s,取hcc c21.24 21.29124 21.34174 21.3915 21.44051 21.48878 3.06 3.07 21.62899 h1q2221.5690由21.53628 21.58302 hktg表界水深 hk 3gh hk收缩断面为激流，下游为激流，不会产生水跃。2可q29.81ch2得3,取hcc c21.24 21.291

21、24 21.34174 21.3915 21.44051 21.48878 3.06 3.07 21.62899 h1q2221.5690由21.53628 21.58302 hktg表界水深 hk 3gh hk收缩断面为激流，下游为激流，不会产生水跃。2可q29.81ch2得3c1?20.57123.51m,(q=20.571m3/s), 下游水深 ht=3.06m 3计算过程求 hc EO代如数据得 ,一元三次方程：5.36 h h2现进行试算，并列表如下：3 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 hc=3.07m, 求 临3.08 4计算结果由于不必建消力池。5方案选定。12

22、9.81H0 8?39hsLB。129.81H0 8?39hsLB可不设消力池，但选定方案：建个小消力池，且上下游建护坦，见图纸。2.3 渗流分析1方法选择选用：直线法2渗流计算由于该水闸无防洪任务， 即洪水来是为自由泄流， 几乎无上下游水位差，故自需计算正常水位时渗流分析。又由于该地基为岩基不需计算渗流量（同重力坝）u1 32 2=2295.5KN 3渗压分布图2.4 稳定分析（3.14*0.52+7*1*3.3）*4*25 水工建筑物水闸设计模板（3.14*0.52+7*1*3.3）*4*25 2.4.1 抗滑稳定分析1计算依据和公式按水闸设计规范 SL265-2001 中 7.3.8 公

23、式计算：2荷载组合和荷载计算荷载组合：基本荷载组合，正常蓄水位1) 自重 w W=8*1.7*39*25+=15648.5KN 力劈=0 力矩=15648.5*0=0 1.431.43 0.08m)(逆+1.431.43 0.08m)(逆+，顺-，下同) *(7+0.5) *5 2) 平板闸重 w1W1=kz*kc*kg*H *B0.08*N =1*1*0.156*3.3=5.22(10KN)=52.2KN 力劈=0 力矩=0 3) 板上水重 wwww=4*3*(7*5)*9.81 =4120.2KN 力劈=2m 力矩=+4120.2*2=+8240.4(KN4.7m 的水深进行计算，同时使计

24、122*39 m 129.81H BH04.7m 的水深进行计算，同时使计122*39 m 129.81H BH0 8?392hsLB4) 水平向水推力 p 为方便计算，现将水平推力当算的偏小，使结构偏安全。p=1/2*9.81*4.7=4225.7KN 力劈=0.717m 力矩=-4225.7*0.717=-3029.83kN5) 扬压力 u u1 32 2=2295.5K m 方向力劈W W1WP1P2U PO6082.84 CA(闸基底面与岩基之间的抗剪断粘fH力矩WG4225.715648.5 52.2 4225.7 0 2295.5 0 0.815648.50 0 4120.2 0.

25、717 1.33 52.2 4120.22 3029.83 3053.02 2295.5m 方向力劈W W1WP1P2U PO6082.84 CA(闸基底面与岩基之间的抗剪断粘fH力矩WG4225.715648.5 52.2 4225.7 0 2295.5 0 0.815648.50 0 4120.2 0.717 1.33 52.2 4120.22 3029.83 3053.02 2295.58240.4 4.15力劈=1.33m 力矩=-2295.5*1.33=-3053.02KN闸室稳定计算表符大小号自重平板闸重量底板上水重水平向水推力水平向水推力扬压力泥沙压力8240.4 合计2157.

26、56 3稳定安全系数计算为安全和计算简便考虑不计结力 kPa)。则带入数据可得，kk】=1.05 ，则抗滑稳定安全,按下式计算 : GA闸室基底应力的最大值和最小值，kN；k】=1.05 ，则抗滑稳定安全,按下式计算 : GA闸室基底应力的最大值和最小值，kN；GA6minMWkPa；MW查水闸设计规范 SL265-2001 中表 7.3.14 岩基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值得： 【 k】=1.05 4成果分析K=4.15 【由于该地基为岩基，只需考虑抗滑稳定即可，即此水闸经过稳定分析，为稳定的结构。2.4.2 基底压力计算1计算依据和公式对于结构布置和受力情况对称的闸孔pmaxm

27、in式中 pmax、 pmin - G- 作用在闸室上的所有竖向荷载，A- 闸室基底面的面积， m2；M- 作用在闸室上的所有竖向和水平向荷载对基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩和， KNM; W- 闸室基底面对该基底面垂直水流方向的形心轴的面积矩， m3。2基底压力计算pmaxmin17525.4 2157.5639* 8 39* 8256.17 5.19KNPmax=61.72KN,P =50.98KN 60100MPa 0。3/s水工建筑物水闸设计模板60100MPa 0。3/s3成果分析由表可知坝址岩基饱和抗压强度Pmax60 MPa, 且 Pmin =50.98KN则闸室基底应力经计算满足要求。第三章 设计总结1设计过程总结本次水闸课程设计过程大致如下：1) 水闸的基础知识回顾；回顾了有关水闸的概念、水闸的分类、等级划分、水力计