水闸毕业设计说明书

扬州大学本科生毕业设计1摘要东新港闸是一座拦河闸，其主要作用是引水灌溉和防洪排涝。水闸由闸室段、上游连接段及下游连接段等三部分组成。闸室段包括底板、闸墩、边墩、岸墙、闸门、工作桥等；上游连接段包括上游翼墙，铺盖及上游护坡等部分组成；下游连接段包括下游翼墙，消力池，下游防冲槽及下游护坡等五部分组成。水闸设计主要包括水力设计、消能防冲设计、闸基渗流计算、闸室结构布置、两岸连接建筑物布置、闸室稳定计算，闸室结构计算，两岸连接建筑物结构计算等。关键词：水力计算，渗流计算，稳定计算，结构计算，弹性地基梁法扬州大学本科生毕业设计2AbstractThegateisarivergate.whosemainroleistofloodandnavigationaids.Thesluiceincludesthreeparts,brakechamber,upstreamprojectanddownstreamproject.Thebrakechamberiscomposedofbottomboard,pier,sidepier,sidewall,gateandoperatingbridge.Theupstreamprojectincludesupstreamwingwall,blanket,stillingbasin,scourapronandupstreamrevetment.Thedownstreamprojectincludesdownstreamwingwall,blanket,stillingbasin,scourapronanddownstreamrevetment.Thedesignofsluiceprojectiscomposedofseveralsteps,suchashydrauliccalculation,infiltrationcalculation,arrangementofbrakechamber,arrangementofwingwall,thestabilitycalculationofbrakechamber,thestructurecalculationofbrakechamber,andthestructurecalculationofwingwall.Keywords:hydrauliccalculation,flowcalculation,stabilityanalysis,structurecalculation,elasticfoundationbeammethod.扬州大学本科生毕业设计31工程概况1.1基本资料新东港闸是一座拦河闸，防洪保护农田45万亩。设计灌溉面积5.3万亩。设计排涝面积40万亩。起着引水灌溉和防洪排涝的重要作用。1.1.1建筑物级别根据水闸设计过水流量和水闸设计规范（SL-265-2001）的平原区水闸枢纽工程分等指标知本工程规模属于中型，其建筑物级别为3级。1.1.2孔口设计水位孔口设计水位组合见表1-1。表1-1孔口设计水位组合表计算情况闸上水位闸下水位过水流量设计情况7.5m7.2m260m3/s校核情况9.0m8.5m500m3/s1.1.3消能防冲设计消能防冲设计水位组合见表1-2。表1-2消能防冲设计水位组合表计算情况闸上水位闸下水位初始流量河底高程设计情况7.5m5.4m50m3/s4.2m校核情况9.0m5.9m80m3/s1.1.4闸室稳定计算闸室稳定计算水位组合见表1-3。表1-3闸室稳定计算水位组合表计算情况闸上水位闸下水位设计情况8.9m4.9m校核情况10.3m4.8m1.1.5地质资料本拦河闸持力层为局部含砂砾，含铁锰质结核及砂礓的棕黄夹灰色粘土、粉质粘土，可塑—硬塑状态，中压缩性，直接快剪c=55kPa，φ=17°。地基允许承载力220kPa。扬州大学本科生毕业设计41.1.6回填土资料回填土采用粉砂土，其内摩擦角17,0c，湿容重3/18mkN，饱和容重为3/20mkN，浮容重3/10'mkN。1.1.7地震设计烈度地震设计烈度：7。1.1.8其他上下游河道断面相同均为梯形，河底宽分别为40.0m，河底高程4.2m，边坡1:2.6。河道堤顶高程与最高水位相适应。两岸路面高程相同8.2m。交通桥标准：公路Ⅱ；双车道。1.2工程概况东新港闸主要作用是引水灌溉和防洪排涝。该闸为开敞式钢筋混凝土结构，共5孔，每孔净宽6.0m。闸墩为钢筋砼结构，边墩和中墩厚为1.0m，缝墩厚1.2m，闸室总宽36.40m。闸底板为砼结构整体式平底板，顺水流方向长16.0m，底板厚1.5m，顶高程与河底同高为▽4.20m。钢筋砼铺盖长18.0m，厚0.5m，顶高程▽4.20m；下游消力池为钢筋砼结构，厚0.8m，池长19.0m，顶高程▽3.5m。海漫前1/3浆砌块石结构；后2/3干砌石结构，并设有混凝土格埂，长21.0m。公路桥为C25钢筋砼斜空心板结构，公路桥标准：公路Ⅱ，双车道，桥面高程▽9.64m，桥面宽8.0m，两边人行道为0.8m。工作桥为钢筋砼π梁式结构，且在上面建房子。工作桥桥总宽3.9m，启闭机房墙厚0.24m,机房净宽3.42m。纵梁高0.6m，宽0.4m；横梁高0.4m，宽0.25m。闸门为露顶式平面钢闸门,门顶高程▽8.7m门底高程▽4.2m。在闸门上游侧设有胸墙，胸墙顶高程▽11.0m，胸墙底高程▽8.5m。采用2×16t双吊点卷扬式启闭机5台套，上、下游翼墙均为反翼墙；上游翼墙分为5段；下游翼墙分为4段。上游翼墙后回填土高程9.5m；下游翼墙回填土高程7.5m。闸室左右岸通过扶壁式岸墙、引桥连接，岸墙墙厚0.6m，扶壁厚0.4m，底板厚0.6m。闸室段共分两道墩缝，左边孔、右边孔各为一联；中孔各为三联。上游段岸墙上建楼梯间，其下部做成沉箱式基础。胸墙采用板粱式结构，胸墙面板厚度为25cm，上梁高度60cm，下梁高度75cm。排架采用实体式支墩结构，上游段支墩顶高程▽14.5m，底高程▽11.0m；下游段支墩顶高程▽14.5m，底高程▽9.5m。水平截面尺寸390cm×40cm。下游消力池的形式采用挖深式。下游防冲槽深度为1.5m，顺水流向底宽1.5m。上游边坡1:2，下游边坡1:3。扬州大学本科生毕业设计52孔口宽度设计2.1闸孔形式的确定由于该水闸的最高挡水位为10.3m，地面高程为8.2m,决定采用开敞式闸室结构。2.2孔口设计水位组合孔口设计水位见表2-1。表2-1孔口设计水位组合表计算情况闸上水位闸下水位过水流量设计情况7.5m7.2m260m3/s校核情况9.0m8.5m500m3/s2.3堰型及堰顶高程的确定2.3.1堰型的确定堰型也就是水闸的底板形式中，以宽顶堰应用较广，因为其具有自由岀流范围大、泄流能力较大而且比较稳定的优点，但是流量系数较小。低堰型底板是在底板上设置曲线或或梯形的低堰，曲线型包括实用堰和驼峰堰，这种低堰的流量系数较大，但其泄流能力受下游水位变化的影响比较显著。由于此水闸的主要作用是泄洪、挡潮、冲淤、兼辅助通航。因此要求自由出流范围大且有较大的泄流能力，综合比较以上三种堰型最后确定采用宽顶堰。2.3.2堰顶高程的确定堰顶高程定的与河底同高，高程为4.2m。2.4判断堰流与孔流由于采用的是胸墙式孔口，故先判断是堰流还是孔流。设计情况和校核情况的闸孔开度he=10.3-2.5-4.2=3.6m,设计情况上游水深H1=7.5-4.2=3.3m，校核情况上游水深H2=9.0-4.2=4.8m。具体判断见表2-2。表2-2孔口设计水位组合表工况he／H结论设计情况1.09堰流校核情况0.75堰流注：he／H≥0.65为堰流。扬州大学本科生毕业设计62.5闸孔宽度的确定2.5.1验证过水能力由资料，已经拟建孔数3孔，拟建孔宽b0=8.0m。先初步定中墩dz=1.2m，边墩厚为1.0m。1、设计情况闸底板高程为4.2m,闸上水位为7.5m，闸下水位7.2m，过水流量260m3/s。A设=（b+mh）h=(40+2.6×3.3)×3.3=160.314m2——过水断面面积v0=Q设/A设=260/160.314=1.622m/s——行进流速h0=gv22=1.0×1.6222/(2×9.81)=0.134m——行进水头0H=3.3+0.134=3.434m——堰上总水头堰顶算起的下游水深sh=7.2-4.2=3.0m，则0Hhs=3.0／3.434=0.8740.9故采用堰流公式2/3002HgmBQ计算。48810.171(1)0.9828181z48810.171(1)0.91580.514.0880.514.08b则=(31)0.9820.9150.9603由水闸设计规范SL265-2001表A.0.1-2查得0.885；m取0.385，则：2/3002HgmBQ=3/2240.8850.9600.38529.813.434221.28m³/s＜260m³/s不满足要求。故重新设计孔宽。假设=0.96，则03/202QBmHg=3/226028.200.8850.960.3853.43429.81m选5孔闸，每孔宽度6m，中墩厚1.0m，缝墩厚1.2m，边墩厚1.0m。则扬州大学本科生毕业设计746610.171(1)0.9746161z46610.171(1)0.91560.510.3860.510.38b则=(51)0.9740.9150.9625与假设一致。闸孔总净宽56141.2236.4Bm。实际过水能力：2/3002HgmBQ=3/23300.8850.9620.38529.813.434277.17/ms260m³/s，满足要求。2、验证校核情况A校=（b+mh）h=（40+2.6×4.8）×4.8=251.904m2V0=Q校/A校=500/251.904=1.985m/sh0=gv22=1.0×1.9852/(2×9.81)=0.201m0H=4.8+0.201=5.001m堰顶算起的下游水深sh=8.5-4.2=4.3m0Hhs=4.3／5.001=0.860≤0.9用堰流计算公式2/3002HgmBQ计算过流能力。46610.171(1)0.97661.061.0z46610.171(1)0.91160.514.2860.514.28b则=40.9760.9110.9635由水闸设计规范SL265-2001表A.0.1-2查得0.9；m取0.385，则：2/3002HgmBQ=3/2300.900.9630.38529.815.001495.89m³/sQQQ校校100﹪=495.89500100500﹪=0.82﹪5﹪满足要求。汇总见表2-3。扬州大学本科生毕业设计8表2-3孔口设计汇总表HsH0hs/H0流态σB0（孔数×净宽）Q计Q判断原设计33.4340.874淹没出流0.960.88524（3×8）221.28260不满足重新拟定设计情况33.4340.8740.960.88530（5×6）277.17260满足校核情况4.35.0010.860.9630.930（5×6）495.895005%注：hs/h00.9，利用公式2/3002HgmBQ。2.5.2闸孔布置图闸孔布置如图2-1所示。图2-1闸室布置图（单位：cm）扬州大学本科生毕业设计93消能防冲设计3.1消能防冲水位组合消能防冲水位组合见表3-1。表3-1消能防冲水位组合表计算情况闸上水位闸下水位初始流量设计情况7.5m5.4m50m3/s校核情况9.0m5.9m80m3/s3.2闸门初始开度及出闸水流初始流量的确定3.2.1计算闸门初始开度e、出闸水流初始流量Q采用公式gHbeQ2计算：eH≤0.65，为闸孔出流,计算流量