【《某农业灌溉水库工程总布置与主要建筑物分析案例》4500字】

外文翻译I某农业灌溉水库工程总布置与主要建筑物分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u23302某农业灌溉水库工程总布置与主要建筑物分析案例 161391.1工程等别和标准 1123371.1.1设计依据 149931.1.2建筑物级别及工程等别 1230831.1.3设计基本情况 159061.2工程总体布置 2178211.2.1坝轴线选择 26171.2.2工程总体布置 2189841.2.3溢洪道方案 2128521.3挡水建筑物 2202651.3.1基本资料 2481.3.2材料设计 2327241.4溢洪道工程 224131.4.1水利计算 3207341.4.2结构稳定计算 449681.4.2.1闸室结构稳定分析 4282301.4.2.2边墙结构稳定分析 7284301.4.3抗渗稳定验算 744801.5输水洞工程 9289211.1.1水力计算 1078281.1.2抗渗稳定计算 1041881.6工程量 101.1工程等别和标准1.1.1设计依据（1）《水闸设计规范》，SD133—84；（2）《碾压式土坝设计规范》，SDJ218—84；（3）《水工隧洞设计规范》，SDJ134—84；（4）《水利水电枢纽工程等别划分及设计标准》，SDJ217—87；（5）《水利水电工程可研报告编制规程》，SL618—2013；（6）《溢洪道设计规范》，SL253—2000。1.1.2建筑物级别及工程等别已知新民水库的总库容69.02*104m3，通过查询《水利水电枢纽工程等别划分及设计标准》SDJ217—87可知本次设计新民水库工程规模为小（2）型，工程等别为V级。1.1.3设计基本情况水库枢纽工程由四个部分构成，分别为溢洪道工程、土坝工程、输水洞工程及农道桥工程。依据施工地点的地形条件，将溢洪道布置在原河道的右侧，输水洞布置在原河道左侧。1.2工程总体布置1.2.1坝轴线选择坝址区原有曾建水库，但受多方面影响建成水库未达到设计标准，于1985年受暴雨影响毁坏，受洪水影响，土坝冲毁长度约80余米，原址仅残留一部分坝体，残留土坝宽度约15米，坝顶高程约146米。参照原有设计方案，本次设计计划在原设计坝轴线的基础上进行重建，参考原设计方案，设计坝长为610米，走向约127°，较当年设计时的工程地质与水文地质条件无较大变动，不影响汇水面积，故施工条件较当年无变化。1.2.2工程总体布置新建水库在选定坝轴线后，为满足周围的交通要求，确定坝顶宽度为5米，迎水坡的坡比为1：3，参照施工区域土壤情况，由于上坝土料的特点为分散性，则选择砼护坡并在其下加土工膜加强防渗排水功能，背水坡的坡比为1：3，使用草皮进行护坡。水库枢纽工程由四个部分构成，分别为溢洪道工程、土坝工程、输水洞工程及农道桥工程。依照施工地点的地形条件，将输水洞布置在原河道左侧，溢洪道布置在原河道的右侧。1.2.3溢洪道方案曾建水库将溢洪道设置于河床处，目前已被破坏殆尽，现依据坝址区现今地形地质条件，同时结合原有水库设计，初步确定溢洪道工程布置在水库右岸。其他略。1.3挡水建筑物1.3.1基本资料本次设计挡水建筑物采用均质土坝设计，施工方法采用碾压式方法，使用混凝土护坡加土工膜。1.3.2材料设计通过查阅土料料场试验报告，得到土料击实后的最优含水量Wop为21.5%，最大干容重为Rmax=1.65克每立方厘米，透水性较低，土方压实系数取0.95。由Rd=m*Rmax=0.95*1.65=1.57g/cm2其中：m—土方压实系数；Rd—设计干容重，g/cm2。经过计算得设计干容重值为1.57克每立方厘米。1.4溢洪道工程新的溢洪道工程在原有已经冲毁的溢洪道基础上进行重建，堰型采用开敞式WES实用堰，出于资金与管理方面综合考虑，采用不设闸门控制的自流形式，堰顶高程146.99m与兴利水位相平。进口设计选择U形槽挡土墙设计、闸室选择钢筋混凝土U型槽结构设计，消力池选择U形槽结构设计，经考虑海漫选定干砌石结构设计。经过各设计方案比选，选择堰体宽度确定为12m。水力要素如下：设计水位H设=148.03m，校核水位H校=148.34m，设计流量Q设=23.0m3/s，校核流量Q校=34.0m3/s。出口消能方式为底流式消能，堰顶高程与兴利水位相平，为146.99m，设计溢洪道全长90m，分段长度如下：进口段长度25m；控制段长度12.3m；消力池长度22.7m；海漫长度30m。1.4.1水利计算1.4.1.1溢流堰泄流能力计算Q=ckєzB(2g)1/2H03/2（5-1）式中：Q—所得过堰流量；c—上游堰坡影响系数，由于上游堰坡铅直，取c=1.0；k—WES实用堰流量系数，k=0.482；є—水闸侧收缩系数，є=0.95；z—堰流淹没系数，z=1；B—溢流堰总净宽；g—重力加速度，m/s2；H0—计入行进流速的堰上总水头，m，H0=H+v2/2g。已知堰顶高程为146.99m，溢流堰总净宽为12m，得到设计泄流流量Q=24.5m3/s，泄流能力符合设计要求。1.4.1.2溢流堰消能防冲计算依据校核结果，使用以下公式进行计算。对消能池池深进行计算：d=σjhc″-hs′-△Z（5-2）″=（5-3）（5-4）（5-5）式中：d—求得消力池池深；σj—水跃淹没系数，淹没水跃σj=1.05；Hs′—出池河床水深；△Z—出池落差；hc—收缩水深；q—过闸单宽流量；hc″—跃后水深；b1—消力池首端宽度；b2—消力池末端宽度；—水流动能校正系数；T0—自消力池底板的顶面开始计算的总势能。挖深式消力池校核长度计算：（5-6）Lj=6.9(hc″-hc)（5-7）式中：Lsj—消力池长度(m)；Lj—水跃长度(m)；β—水跃长度校正系数；Ls—消力池斜坡部分投影长度(m)。通过计算结果消力池深度为1.69米，消力池长度为22.02米，最终设计消力池长度取22米，消力池深度1.7米。依照校核结果进行对海漫长度计算：（5-8）式中：Lp—所求海漫长度（m）；Ks—海漫长度计算系数，Ks=10；qs—消力池末端部分的单宽流量（m2/s）。最终求得海漫长度为21.6米，则本次设计中海漫取30米。对冲刷坑深度进行计算：（5-9）式中：dm—冲刷坑深度；v0—河床面上土质准许不冲流速（m/s），v0=0.6m/s；qm—海漫末端部分冲刷坑处单宽流量（m2/s）；hm—冲刷坑处河床水深（m）。通过计算知海漫末端部分冲刷坑深度1.8米，本次设计取2.0米。1.4.2结构稳定计算1.4.2.1闸室结构稳定分析依据《溢洪道设计规范》SL253—2000中的公式，在运用期正常蓄水的情况下，对闸室做抗滑稳定计算闸室结构布置：底板闸前水面宽度按校核洪水位148.34m时考虑，基底高程设计洪水位时计算风速V=21.04m/s，吹程D=2800m。D=2800m>5L=169.2。取计算吹程169.2m，吹程范围内平均水深Hm=6.5m，近似风速V=21.04m/s。==hm=水闸是3级水工建筑物，查得设计保证率P=10%，根据P及hm/Hm=0.11/6.5=0.08查《水闸设计规范》得出设计浪高与平均；浪高的比值为hp/hm=1.41，故浪高hp为：hp=1.41hm=1.41*0.08=0.11m考虑到施工安全，设计洪水位和校核洪水位情况下的浪高分别为0.47m，0.32m，由此上计算结果可推算出：基底宽度B=10.5m。闸门：为无闸门控制的自流形式。胸墙：▼ZB=堰顶高程+堰顶下游水深+ζ（ζ=0.2）=146.9+（141.06-140）+0.2=146.99+1.06+0.2=148.25取值148.25m。校核洪水位为148.34m，浪高0.32m。查表得按全超高值α=0.3m。波长近似按浪高的10倍考虑，应为Lm=10hp=10×0.32=3.2m。得故胸墙顶部高程为：148.34+0.16+0.32+0.3=149.12m。胸墙面板取0.2m，设有顶，底梁。交通桥交通桥按单车道45m考虑，两侧各设0.25m宽的安全带，总宽为1.0m，因孔跨较小，钢筋混凝土板桥厚0.25m。表5-1总建情况下作用荷载和力矩计算表(对上游端点取距)部位重力（kN）力臂(m)力矩(kN·m)底板3197.31.1816556胸墙151.62.88449交通桥372.57.502794合计3721.419799（1）上游水压力，可按下式计算波浪压力：（2）下游水压力为P4、P5及P6：（3）浮托力：（4）渗透压力：列表计算荷载及其力矩如下：表5-2设计洪水情况下作用荷载和力矩计算表（对上游锻点取距）荷载名称垂直力（kN）水平力(kN)力臂（m）力矩（kN·m）↓↑→←闸室结构自重3721.419799上游水压力P13954.91931.5637.52.581644.8321.12.15699.0P2462.80.65300.8P384.50.4336.6下游的P451.10.949.6P557.80.27511.9P623.70.1834.3浮托力13051.186759.9续表5-2荷载名称垂直力（kN）水平力(kN)力臂（m）力矩（kN·m）↓↑→←渗透压力242.30.37590.9571.34.02301.2302.313.3514036水重力1026.31.351381.5163.23.0489.6836924241904.9136.643396.310922.224901768.313032.7,满足要求。式中：K—抗滑稳定安全系数；A—闸室砼与地基接触面的截面积；—闸体上的全部荷载对计算滑动面的法向分量；—闸体上的全部荷载对计算滑动面的切向分量，（作用在闸体上的荷载包括自重、扬压力、静水压力和波浪压力）；—闸室混凝土与地基接触面的抗剪断摩擦系数，；—闸室混凝土与地基接触面的抗剪断凝聚力，；已知抗滑稳定安全系数允许值Ks=3.0，而计算所求得的抗滑稳定安全系数K=3.6>Ks，则设计闸室符合抗滑稳定要求。1.4.2.2边墙结构稳定分析对闸室边墙建成后的无水情况进行结构稳定分析，内容包括抗滑稳定计算，基底合力偏心距和基底正应力核算，计算公式如下：式中：e—基底合力偏心距，m；B—基底宽度，m；A—边墙底板混凝土与基岩接触面的截面积，m2；—全部竖向和水平向荷载对于边墙前趾的力矩，（KN·m）；—全部竖向荷载；σ—基底应力值（最大最小情况），KPa。已知基底准许应力值160KPa，计算求得基底最小应力126KPa，基底最大应力140KPa，满足应力要求。已知抗滑稳定安全系数允许值Ks为1.2，而计算所得抗滑稳定安全系数K为1.41，所以最终得到抗滑稳定符合要求。1.4.3抗渗稳定验算结合实际情况，溢流堰施工地的基础并非岩石而是土基，抗渗稳定计算在闸坝非岩石地基中进行恒定渗流近似计算，故而可以选择改进阻力系数法验算。1.4.3.1地基有效深度计算当时（5-10）当时（5-11）式中：Te—土基上水闸的地基有效深度，m；L0—地下轮廓线的水平投影长度，m；S0—地下轮廓线的垂直投影长度，m。1.4.3.2分段阻力系数计算（1）进、出口段（5-12）式中：—进、出口段的阻力系数；T—地基透水层深度，m；S—齿墙或板桩的入土深度，m。（2）水平段（5-13）式中：—水平方向阻力系数；—水平方向长度，m；T—地基透水层深度，m；S1，S2—进、出口板桩或齿墙的入土深度，m。（3）内部垂直段（5-14）式中：—内部垂直方向的阻力系数。1.4.3.3各个分段的水头损失（5-15）式中：hi—各个分段的水头损失，m；—各个分段上的阻力系数；n—分段个数。1.4.3.4进、出口段修正后的损失（5-16）（5-17）（5-18）式中：h0′—进、出口段经修正后的水头损失值，m；β′—阻力修正系数，若计算的结果大于等于1.0时取1.0；h0—进、出口段水头损失值，m；T′—板桩另一侧的透水地基深度，m；S′—板桩入土深度与底板埋深之和，m。1.4.3.5水平比降（5-19）（5-20）式中：J—水平比降；hx—水平的水头损失，m。已知水平比降允许值[J允许]=0.3，计算所得水平比降J=0.12，有J＜[J允许]。1.4.3.6出逸比降（5-21）式中：J0—出逸比降，m。已知出逸比降允许值[Jc允许]=0.6，计算所得出逸比降Jc=0.26，有Jc＜[Jc允许]。综上所述，因为J＜[J允许]、Jc＜[Jc允许]，设计符合渗流稳定要求。1.5输水洞工程选择混凝土箱形涵洞设计作为输水洞型式，进口段使用钢筋混凝土U型槽结构设计，消力池型式与进口段相同。工程选择竖井式闸室设计，洞身段使用钢筋混凝土浇筑的箱型结构设计，底板宽度选择1m，高程选择143.35m。为方便后续运行期间的管理和检修，涵洞的最小高度选择1.2m，经考虑海漫选定干砌石结构设计。最终设计输水洞全长为80m，其中进口段长13.07m，输水洞洞身长24m，斜坡长16m，消力池长11m，海漫长度为15m。1.1.1水力计算1.1.1.1输水洞泄流能力计算输水洞设计参数：输水洞长度为24米，宽度1.0米，高度1.2米，水头差3.5米。对流量系数进行计算：（5-22）（5-23）（5-24）