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1、水工建筑课程设计设计题目： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 目 录一、 枢纽布置41.1 防沙设施41.2 引水渠的布置4二、水力计算61闸孔设计6 2 闸室结构型式6 3 堰型选择及堰顶高程的确定6 4 孔口尺寸的确定6三消能防冲设计83.1 消力池的设计94.2.2 海漫的设计124.2.3 防冲槽的设计13五、防渗排水设计135.1 地下轮廓设计135.1.1 底板145.1.2 铺盖145.1.3侧向防渗145.1.4 排水、止水145.1.5 防渗长度验算145.2 渗流计算155.2.1 地下轮廓线的简化155.2.2 确定地基的有效深度165.2.3 渗流区域的分段和阻
2、力系数的计算165.2.4 渗透压力计算：165.2.5 抗渗稳定验算19六、 闸室布置与稳定计算196.1 闸室结构布置196.1.1 底板196.1.2 闸墩196.1.3 胸墙206.1.4 工作桥206.1.5 检修便桥216.1.6 交通桥226.2 闸室稳定计算226.2.1 荷载计算236.2.2 稳定计算28七、 闸室结构设计307.1 闸墩设计307.2 底板结构计算317.2.1 闸基的地基反力计算317.2.2 不平衡剪力及剪力分配337.2.3板条上荷载的计算347.2.4 弯矩计算357.2.5配筋计算417.2.6裂缝校核42十一、总结44参考文献451一、 枢纽布
3、置大峡闸为无坝引水进水闸。整个枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸等组成。1 防沙设施闸所在河流为少泥沙河道，故防沙要求不高，仅在引水口设拦沙坎一道即可。拦沙坎高0.8m，底部高程2194.5m，顶高程2195.3m，迎水面直立，背流坡为1:1的斜坡，2 引水渠的布置胜利河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短（大约65m），使大峡闸靠近胜利河河岸。为了保证有较好的引水效果，引水角取35，并将引水口布置在胜利河凹岸顶点偏下游水深较大的地方。为了减轻引水口处的回流，使水流平顺的进入引水口，引水口上、下游边角修成圆弧形。引水渠在平面上布置成不对称的向下游收缩的喇叭状。二、水力计算水力设计主要包括两方面的内容
4、,即闸孔设计和消能设计。1闸孔设计闸孔设计的主要任务:确定闸室结构形式、选择堰型、确定堰顶高程及孔口尺寸。1.1 闸室结构形式该闸建在人工渠道上,故宜采用开敞式闸室结构。在运行中，该闸的挡水位达2204.3m2204.7m,而泄水时上游水位为2201.44m2201.83m,挡水位时上游最高水位比下游最高水位高出2.87m，故拟设设置胸腔代替闸门挡水，以减小闸门高度，减小作用在闸门上的水压力，减小启门力，并降低工作桥的高度，从而减少工程费用。综上所述：该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。1.2 堰型选择及堰顶高程的确定该闸建在少泥沙的人工渠道上,宜采用结构简单,施工方便,自由出流范围较大的平底板宽
5、顶堰。考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘土,土质良好,承载能力大,并参考该地区已建在工程的经验,拟取闸底板顶面与团结渠渠底齐平，高程为2194.5m。（1）初拟闸孔尺寸。该闸的孔口必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。1）引水灌溉上游水深 H=2201.83-2194.5=7.33m下游水深 ht=2201.78-2194.5=7.28m引水流量 Q=300m/s上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+27.33)7.33=473.96m2 V0=300/473.96=0.633 H0=H+V0/2g (取=1.0) =7.33+0.6332/29.8=7.35m ht /H0=7.
6、28/7.35=0.990.8,故属淹没出流。查SL265-2001表A01-2，淹没系数S=0.362）引水冲淤 上游水深 H=2201.44-2194.5=6.94m 下游水深 h=2201.38-2194.5=6.88m 引水流量 Q=100 上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+26.94)6.94=443.3 V=Q/A=100/443.3=0.23m/s0.8, 故属淹没出流。 查 SL265-2001表A01-2，得淹没系数s=0.36 B02 B01，引水灌溉情况是确定闸孔尺寸的控制情况，故闸孔净宽B0宜采用较大值26.09m。拟将闸孔分为3孔，取每孔净宽为9
7、.0m,则闸孔实际总净宽为B0=39=27.0m。此时单宽流量，由地质资料知闸地基处为坚硬粉质粘土，可取20-25，故满足要求我国大中型水闸单孔宽度一般采用8-12m,故单孔净宽，根据规范上游闸墩头部均采用半圆形，下游闸墩头部采用流线形，厚，边墩取2m闸室总宽度为：渠道宽50.0m，闸室总宽度应与渠道宽度相适应，两者的比值为31/50=0.62大于0.6，符合要求。图2-1闸孔布置图（ 单位：m）2.3 水闸泄流能力验算（查阅水闸设计规范SL265-2001） 灌溉期过流验算：上游水位2201.83m，下游水位2201.78m，流量300对于中孔：，对于边孔：， 则 水闸泄流能力大于300满足
8、要求 。 枯水期过流验算：上游水位2201.44m，下游水位2201.38m，流量100对于中孔：，对于边孔：， 则 水闸泄流能力大于100满足要求 。三 消能防冲设计消能防冲设计包括消力池、海漫及防冲槽等三部分。3.1消力池的设计由于本闸所处渠道底部为粉质粘土，抗冲刷能力较低，故采用底流式消能。3.1.2确定消能计算工况由第二计算已知，灌溉期和枯水期水位时闸门全开引水，均为淹没出流，无须消能。当引水流量为300，上游水位2204.7m，下游水位2201.78m时，为最不利的工况，取该工况为计算工况。3.1.3 计算工况时上下游水面连接形态的判别引水流量为300，上游水位2204.7m，下游水
9、位2201.78m；上游水位，下游水位该工况情况下，关闸挡水，部分闸门不完全开启，下游水位较低，闸孔射流速度大，最容易造成渠道的冲刷。消力池设计采用挖深式消力池，消力池首端宽度采用闸孔总宽，末端宽度采用河底宽度。3.1.4为保证水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本设计按闸孔对称方式开启运行，分别为开启3孔和中间1孔当闸门不完全开启，闸孔射流速度较大，比闸门完全开启时更容易引起渠床的冲刷，取闸门相对开启从0.1-0.65（大于0.65属于堰流）过水断面上游行近流速行近水头下游水深宽顶堰闸孔出流流量公式，由相对开启高度决定，取1.00。，假设水跃在最小收缩断面开始发生，由水闸设计规范可得：跃后
10、水深，根据和的关系判别水跃形态计算表格如下：表3.1-1 水跃形态计算表开启孔数n开启高度e相对开启高度e/H垂直收缩系数闸孔流量系数1泄流量Q单宽流量q收缩断面水深hco跃后水深hco2下游水深ht流态31.020.10.62 0.54 232.24 7.74 0.63 3.73 7.28淹没式32.040.20.62 0.52 451.73 15.06 1.26 4.95 7.28淹没式33.060.30.63 0.51 658.85 21.96 1.91 5.70 7.28淹没式33.570.350.63 0.50 756.86 25.23 2.24 5.97 7.28淹没式34.080
11、.40.63 0.49 853.03 28.43 2.58 6.18 7.28淹没式34.590.450.64 0.49 946.24 31.54 2.93 6.34 7.28淹没式35.10.50.65 0.48 1034.93 34.50 3.29 6.45 7.28淹没式35.610.550.65 0.47 1119.75 37.32 3.66 6.51 7.28淹没式36.120.60.66 0.46 1201.22 40.04 4.05 6.53 7.28淹没式11.020.10.62 0.54 77.41 7.74 0.63 3.73 7.28淹没式12.040.20.62 0.5
12、2 150.58 15.06 1.26 4.95 7.28淹没式13.060.30.93 0.71 306.53 30.65 2.83 6.29 7.28淹没式13.570.350.63 0.50 252.29 25.23 2.24 5.97 7.28淹没式14.080.40.63 0.49 284.34 28.43 2.58 6.18 7.28淹没式14.590.450.64 0.49 315.41 31.54 2.93 6.34 7.28淹没式15.10.50.65 0.48 344.98 34.50 3.29 6.45 7.28淹没式15.610.550.65 0.47 373.25 37.32 3.66 6.51 7.28淹没式16.120.60.66 0.46 400.41 40.04 4.05 6.53 7.28淹没式3.1.5验算计算工况闸门全开自由堰流状态下水跃形态由迭代公式求收缩水深， ；代入迭代公式可得：，由此可得假设水跃在最小收缩断面发生，跃后水深，故也发生淹没式水跃结论由以上计算可知，上下游水位的连接形态为淹没式水跃，这种情况对底部冲刷不太严重，不需要修建消力池,但应按要求设计相应的护坦。取池深d=0.5m。3.1.6 护坦尺寸设计a) 、闸门
