【《S水电站挡泄水建筑物泄冲闸设计计算案例》4900字】

S水电站挡泄水建筑物泄冲闸设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u5370S水电站挡泄水建筑物泄冲闸设计计算案例 139841.1闸址及闸底板高程的选择 1164661.1.1闸址 122881.1.2闸室形式 1105251.1.3底板高程 2313431.2水力计算 2207611.2.1确定闸孔尺寸 232411.3消能防冲设计 3320011.3.1消能方式选择 3240131.3.2消能设计 354111.3.3海漫设计 6216041.3.4防冲槽设计 6203611.4防渗排水设计 6146721.4.1闸室地下轮廓线的布置 662811.4.2排水设计 7232021.4.3用改进阻力系数法计算渗透压力 853061.5闸室布置 16179771.1.1闸底板、闸墩 16121851.1.2闸门和启闭机 17251641.1.3上部结构 1711351.6闸室稳定计算 1769831.6.1设计情况及荷载组合 1769541.6.2完建无水期荷载计算及地基承载力验算 18229581.6.3正常挡水期荷载计算及地基承载力验算 203331.6.4闸室抗滑稳定计算 241.1闸址及闸底板高程的选择1.1.1闸址该项目将泄冲闸设置在闸坝和进水口之间。1.1.2闸室形式本项目根据工程要求，设置闸室结构形式为开敞式水闸。1.1.3底板高程常设冲沙闸的底板顶面与河床齐平，以使得来水可迅速降至计划高程，设底板高程为1997.5m。1.2水力计算1.2.1确定闸孔尺寸（1）判断出流流态淹没条件为：h式中：hsH0由上表知设计和校核情况下都不是淹没出流。（2）确定闸孔净宽堰流公式为：Q=σεmB分别计算出设计、校核情况下相应的实际过闸流量（Q'经表5-3校核，闸孔的过流能力不满足规范，故加大闸孔单宽B=10.8m进行校核如下表5-4由表得当闸孔净宽B=10.8m时满足规范，故闸室总宽度变为11.8m1.3消能防冲设计1.3.1消能方式选择本项目采用降低护坦高程形成消力池的方法。1.3.2消能设计（1）判断下游是否要做消能工（选择校核情况下计算）T=v上游有效总水头：临界水深：试算收缩断面hT利用共轭水深关系式求跃后水深hch下游水深：h因为hc（2）消力池消力池池深：d=挖池前收缩水深计算公式：T挖池后收缩水深：T跃后水深：h出池落差：ΔZ=消力池长度：l=(0.7−0.8)水跃长度：l式中：φ−流速系数，φ=0.9∼1.0;

d−消力池深度，m;

σ'−水跃淹没系数，可采用1.05∼1.10,取1.05;

hc''−跃后水深,m；

hc−收缩水深，m；lj池长池深试算结果如表5-5由表知取池深d=1.67m，验算消力池的水跃淹没系数σ

σ'消力池长取较大值l=57（3）消力池护坦厚度t=式中：t—消力池底板始端厚度，m；k1设计洪水位:t=校核洪水位:t=消力池底板始端厚度取2.5m,消力池末端厚度，可采用t2减小扬压力在水平后半段设排水孔梅花状排列，底面铺反滤层，厚度为0.6m，孔径为10cm，间距为3m。1.3.3海漫设计当qsΔH'L式中:Lp−海漫长度，m；

qs−消力池末端单宽流量,m3/(代入得:L1.3.4防冲槽设计采用宽浅式，设深度为2.5m,宽取7.5m，上、下游坡率取m=21.4防渗排水设计1.4.1闸室地下轮廓线的布置（1）防渗设计的目的计算选择合适的规格，使工程安全经济。（2）防渗设施铺盖、板庄、齿墙等设施。（3）闸底板长度的拟定闸底板顺水流方向的长度:L式中:A−系数，黏土地基2.5∼3.5;

H—水头差。

代入得:(4)齿墙:厚度和深度均为1.5m。(5)铺盖:铺盖材料采用钢筋混凝土，长度取25m;铺盖上游端厚度取0.8m,逐渐加厚至底板。(6)板庄:采用预制的钢筋沪凝土板庄，长度为7m,厚为10cm,宽为50cm。(7)闸基防渗长度闸基防渗长度:L≥C×H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，m；C-允许渗径系数值，见表5-6,

H-上、下游最大水头差，m。取C=7,即L C H=7×7.9=51.3m1.4.2排水设计（1）水平排水：在排水与地基接触处设反滤层，反滤层由四层无黏性土料组成，厚0.6m，反滤层设计如图5-1图5-1 反滤层布置（2）铅直排水；在护坦后部设排水孔，孔径取为8cm，间距为3m。1.4.3用改进阻力系数法计算渗透压力（1）确定地基的有效计算深度T计算公式为：&式中:L0,S0分别地下轮廓在水平及垂直面上投影的长度；

L0=铺盖长度+底板长度=25+28=53m;（2）典型段划分：使地下轮廓成为典型渗流段如图5-2所示：图5-2 渗流计算分段图（3）计算各典型段的阻力系数

进、出口段:ξ0式中:ξ0S−−板庄或齿墙的入土深度，m;

T--地基透水层深度，m;

代入数据得:

进口段:ξ1=1.5×2.3ξ式中:ξy代入数据得：

板庄垂直段:ξξ齿墙弄直段:ξ水平段：&&式中:ξx-水雨段的阻力系数;

L--水平段长度;

S1,S2−-进出口段板庄或齿墙的入土深度,ξ铺盖水平段:ξ4=L(4)计算各典型段的水头损失

a.校核洪水位情况下:hi式中:∑b.设计洪水位情况下：hi=ξi=1（5）进出口段水头损失局部修正进出口段修正后的水头损失hh式中:h0−进出口段修正后段的水头损失值，m;

h0β式中:S'−底板埋深与板庄板埋深度之和，m;对于进口段:&进口段水头损失减小值ΔhΔb.设计洪水过程下:h进口段水头损失减小值ΔhΔh对于出口段:βa.校核洪水位情况下:h出口段水头损失减小值ΔhΔ验算:Δ+0.274+0.887=7.9b.设计洪水位情况下:h出口段水头损失减小值ΔhΔh9'=2ΔH=0.564+0.204+0.132+1.664+0.843+0.693+1.729+0.234+0.248(7)计算角点的渗压水头

各段渗压水头=上一段渗压水头此段的水头损失值

a.校核洪水位情况下:Hb.设计洪水位情况下：HH3=6.342−0.132=6.21m

H4渗压水头分布图如下：a.校核洪水位情况下：（见图5-3）图5-3 渗压水头分布图b.设计洪水位情况下：（见图5-4）图5-4 渗压水头分布图(8）验算渗流逸出坡降；为了保证闸基的抗渗稳定性，要求出口段的逸出坡降必须小于规定的允许值。出口处的逸出坡降J为：校核洪水位情况下:J设计洪水位情况下:J底板水平段的平均渗透坡降为:

校核洪水位情况下:J设计洪水位情况下:J1.5闸室布置确定水闸闸室的主要构件具体形式及尺寸。1.1.1闸底板、闸墩（1）闸底板闸底板形式为平底板，闸底板顺水流方向的长度取为28m，设置齿墙。（2）闸墩闸墩长为28m∘图5-5 闸墩尺寸设计图（单位：m）1.1.2闸门和启闭机泄冲闸分别选择检修闸门为平板闸门，工作闸门为弧形闸门。检修闸门为直立滑动钢闸门，静水中启闭，使用2×800kN固定式启闭机启闭，弧形闸门在动水中启闭，使用2×1600kN液压式启闭机启闭。1.1.3上部结构（1）工作桥工作桥总宽度=基座宽度+两倍操作宽度+两倍墙厚+两倍富裕宽度=7n；工作桥高程=上游最高水位+闸门高+吊钧高+工作桥梁高+工作桥板厚+安全超高（2）交通桥双车道交通桥，宽度为8m。（3）检修桥设置在闸墩的上游端，宽度为3m。1.6闸室稳定计算1.6.1设计情况及荷载组合完建无水期和正常挡水期均为基本荷载组合，见表5-7。1.6.2完建无水期荷载计算及地基承载力验算(1)荷载计算钢筋混凝土重度采用25kN/m3,混凝土重度取23kN/m3,水重度采用图5-6 完建无水期荷载分布图(2)地基承载力计算

偏心矩e=ePmaxmin⟶闸室地基应力的最大值和最小值(kPa);

A–闸室基底面的面积m2

&Σ代入数值得:Pmaxmin=25976.2P地基不均匀系数η=η故可得完建无水期地基承载力可满足要求，不会发生不均匀沉陷。1.6.3正常挡水期荷载计算及地基承载力验算荷载分布图如下:图5-7 正常挡水期荷载分布图(1)荷载计算

a.设计洪水位情况下:（见表5-9）

静水压力:P扬压力：根据渗流计算所得的渗压水头分布图计算得:U泥沙庄力:

泥沙压力计算公式为:PskH=12γsbhs2tan2⁡45∘−φSP浪压力:

根据鹤地水库公式来计算波浪因素:g代入数据计算得:hh水位雍高hz=π浪压力为:P水重:Gb.校核洪水位情况下：(见表5-10)

静水压力:P扬压力：根据渗流计算所得的渗压水头分布图计算得:U+泥沙压力:

泥沙压力计算公式为:PskH=12γsbhs2tan2⁡45∘−φ浪压力:

根据鹤地水库公式来计算波浪因素:g代入数据计算得:hh水位雍高hz=π浪压力为P水重:G(2)地基承载力计算

a.设计洪水位情况下:

偏心矩e=e地基承载力为:代入数值得:Pmax=44035.5728×10.8P地基不均匀系数η=ηb.校核洪水位情况下:

偏心矩e=Be地基承载力为:Pmax=∑GAP地基不均匀系数η=η1.6.4闸室抗滑稳定计算根据SL265-2001《水闸设计规