《浊沟蓄水闸设计剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浊沟蓄水闸设计剖析（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浊沟蓄水闸设计5.6设计依据5.6.1工程等级浊沟蓄水闸位于浊沟下游，是一座蓄水兼有排涝作用的水闸。浊沟蓄水闸设计流量为39.2m3/s，根据水闸设计规范（SL265-2001），按平原区水闸枢纽工程分等指标，浊沟蓄水闸为小型水闸，工程等别为等。其主要建筑物级别为4级、次要建筑物级别为5级、临时性建筑物级别为5级。5.6.2抗震设防烈度根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，本区地震动峰值加速度为0.05g，相应的工程区地震基本烈度为度，本工程按地震烈度6度设防。5.6.3规划设计成果规划设计成果见表1.1.3-1。表1.1.3-1 浊沟蓄水闸规划成果所在河道浊沟桩号0+000蓄
2、水情况流量（m3/s）3上游水位（m）24.70下游水位（m）24.55防洪情况上游水位（m）24.64下游水位（m）24.96闸尺寸孔数3孔宽（m）3.0闸顶高程（m）25.46闸底高程（m）21.11浊沟（0+000）沟顶高程（m）25.11沟底高程（m）20.61沟口宽（m）40沟底宽（m）101.2工程总体布置1.2.1水闸结构型式1）闸室型式闸室型式为胸墙式，整体式闸室。2）底槛高程根据规划数据，清淤整治后的浊沟0+000处沟底高程为20.61m。根据水力分析，闸槛高程低，单宽流量大，闸室宽度相应减小。为防止淤积，保证水流畅通，闸槛高程应稍高于沟底高程。综合考虑取闸底槛高程为21.1
3、1m。3）闸孔净宽闸槛高程确定后，根据水闸的设计流量及其水位组合，计算确定闸室总净宽为9m。取3孔，单孔净宽3.0m。4）闸顶高程浊沟顶规划高程为25.11m，水闸下游防洪水位为24. 96m，安全超高0.5m，取闸顶高程25.46m。1.2.2闸基防渗措施主要利用闸室底板防渗，同时利用上游护底及下游消力池底板兼作防渗铺盖进行水平防渗。1.2.3水闸总体布置建筑物由上游连接段、闸室段、下游连接段等几部分组成。（1）上游连接段包括：上游设圆弧型翼墙，顺水流方向长10.0m，采用浆砌石重力式结构；铺盖采用钢筋砼结构，长10.0m、厚0.4m，与闸室、翼墙底板接头处采用橡皮止水；上游护坡长度为24.
4、0 m；护底长度为14.0m，其中浆砌石护底长8.0m，厚0.4m，下设0.1m碎石垫层，砼护底0.4m厚，设60冒水孔、梅花形布置，间距1500m；砼护底下设反滤层0.6厚。（2）闸室段包括：底板采用C25钢筋砼平板结构，垂直水流向长为11.8m，顺水流向长为10.3m，厚度为0.6m，下设C10素砼垫层；闸墩采用钢筋混凝土实心结构，其长度与闸室底板等长，闸墩厚度根据主门槽及启闭机台排架柱的布置要求确定，中墩厚0.8m，边墩厚0.6m，中墩上下游作成圆弧形墩头，以改善进出水流态；闸室启闭机台设在上游侧；排架、工作台为钢筋砼结构，上部启闭机房采用砖混结构，层高3.0m，屋面为现浇钢筋砼平顶屋面
5、，0.5m高挑檐；闸门采用平面钢闸门。启闭机采用一台1100kN手电两用螺杆式启闭机。交通桥宽6.0m，采用钢筋砼平板式。（3）下游连接段：消力池长为钢筋砼综合式结构，长12.0m，深度0.5m，其中斜坡段长2.0m，底板厚0.4m，后段6.0m范围设60冒水孔、梅花形布置，间距1500m，下设反滤层0.6厚；消力池两侧为圆弧型翼墙，采用浆砌石重力式结构。海漫长度为18.0m，其中8.0m护底、护坡为M10浆砌块石，10.0m为干砌石结构，厚度0.3m，下设碎石垫层厚0.1m；海漫末端设深1.5m、底宽2.0m的防冲槽。1.3水力计算1.3.1闸孔净宽计算浊沟蓄水闸底板高程21.11m、上游蓄
6、水位24.70m、设计下游水位24.96m。闸门过流能力采用平底宽顶堰高淹没度（hs/H00.9）公式计算：式中：B0闸孔总净宽（m）；Q过闸流量（39.2m3/s）；H0计入行进流速的堰前水深，计算得3.5m；0淹没堰流的综合流量系数，计算得0.971；hs由堰顶算起的下游水深（m），取3. 35m；经计算，需闸孔宽度8.39m，取B0=9.0m1.3.2消能防冲设计（1）消力池深度按下式计算T0+0dZZ式中：d消力池深度(m)； 水跃淹没系数，采用1.051.10； 跃后水深（m）； 收缩水深（m）； T0总势能(m)； b1 消力池首端宽度（m）； b2消力池末端宽度（m）； q过涵单
7、宽流量（m3/s）； 水流动能校正系数，采用1.0； 流速系数采用0.95； Z出水落差（m）； 出池河床水深（m）。（2）消力池长度计算可由下式确定LsjLs+Lj Lj6.9(hc- hc) 式中：Lsj消力池长度(m)； Lj水跃长度（m）； Ls消力池斜坡段水平投影长度（m）； 水跃长度校正系数，取=0.70.8；（3）消力池底板厚度计算根据抗冲要求，消力池底板始端厚度可按下式计算：tk1式中： t消力池底板厚度(m)； 泄水时的上、下游水位差（m）； K1消力池底板计算系数，采用0.150.20。当有扬压力作用时，根据抗浮要求，消力池底板厚度可按下式计算：tk2 式中：K1消力池底板
8、计算系数，取K1=0.2； K2消力池底板安全系数，取K2=1.2； 作用在消力池底板底面的扬压力(KPa)； W作用在消力池底板顶面的水重(kPa)；作用在消力池底板上的脉动压力(KPa)，其值可取跃前收缩断面流速水头值的5%;通常计算消力池底板前半部的脉动压力时取“”号，计算消力池底板后半部的脉动压力时取“”号； 消力池底板的饱和重度(KN/m3)。（3）海漫长度按下式计算LPKs式中：LP海漫长度(m); 消力池末端单宽流量（m3/sm）; 上、下游水位差（m） Ks海漫长度计算系数，根据河床不同土质查水闸设计规范表B.2.1。（4）海漫末端的河床冲刷深度计算dm1.1-hm 式中：dm
9、海漫末端河床冲刷深度(m)；海漫末端单宽流量（m3/sm）；V0河床土质允许不冲流速(m/s)；hm海漫末端河床水深(m)。浊沟蓄水闸消能防冲设计工况采用设计排涝流量下恶劣放水工况：设计流量39.2m3/s，恶劣放水水位：上游水位24.70m，下游水位21.70m。经计算分析，闸消能防冲计算结果详见表1.3.2-1。根据计算结果，浊沟蓄水闸采用的消力池长12m、池深0.5m、底板厚0.4m、海漫长18.0m、防冲槽深1.5m，均满足要求。表1.3.2-1 浊沟蓄水闸消能防冲计算结果过闸流量(m3/s)收缩断面水深h(m)跃后水深(m)消力池深(m)水跃长度(m)消力池底板厚(m)海漫长(m)防
10、冲槽深(m)39.20.5312.040.37610.410.35516.01.381.3.3防渗排水设计（1）初拟渗径长度闸基渗径长度按下式计算：L=CH式中：L闸基防渗长度(m)；H上下游水位差；4.35m为设计防洪工况； C渗径系数，壤土取C=5。浊沟蓄水闸：L=4.355=21.75m，实际布置的地下轮廓总长约30.0m，大于渗径长度计算值。（2）排水设计为降低上游护坦、下游消力池底板的渗透压力，浊沟蓄水闸上游护底及下游消力池底板内设排水孔，排水孔直径0.06m，纵横间距1.5m，其下铺设反滤层，反滤层要求由下至上铺设各0.2m厚的中粗砂、瓜子片、碎石。1.4结构计算1.4.1闸室稳定
11、及基底应力计算蓄水闸分别计算完建期和防洪期二种设计条件下的基底应力及抗滑安全系数。完建期的荷载组合为：自重+土压力+其它施工时可能产生的力；防洪校核期荷载组合为：自重+水重+静水压力+扬压力+土压力。1）抗滑稳定计算：式中：Kc抗滑稳定安全系数； f基础底面与地基土之间的摩擦系数，取0.30； G作用在计算单元上的全部竖向荷载(KN)； H作用在计算单元上的全部水平荷载(KN)。2）基底应力计算：式中：P 基底应力的最大最小值（kpa）；G作用在计算单元上的全部竖向荷载(KN)；M作用在计算单元上的全部荷载对基础底面形心轴产生的力矩(KN.m)；A计算单元基础底面面积(m2)；W计算单元基础底
12、面对形心轴的截面矩(m3)。3）计算结果及评价蓄水闸基底应力计算结果详见表1.4.1-1。表1.4.1-1 蓄水闸稳定及地基应力计算成果水闸名称计算条件基底压力（kPa）不均匀系数（）抗滑稳定安全系数最大最小计算值允许值计算值允许值浊沟蓄水闸完建期72.947.91.522.0防洪期59.838.81.542.03.261.2根据上表计算成果，闸基最大基底应力为72.9kPa，由于缺少地质勘探报告，本次设计地基承载力标准值按120 kPa进行复核，故闸基承载力满足要求；闸基底应力不均匀系数及抗滑稳定安全系数均在规范规定范围内，满足设计要求。1.4.2翼墙稳定及基底应力计算浊沟蓄水闸翼墙为浆砌石
13、重力式挡土墙，上游翼墙高4.7m0.5m，（水流方向投影）长10m；下游翼墙高5.2m0.5m，（水流方向投影）长12m。因上、下游翼墙尺寸相差不大，故选取下游翼墙最高处进行计算。计算结果详见表1.4.2-1。表1.4.2-1 蓄水闸挡土墙稳定及地基应力计算成果部位计算条件基底压力（kPa）不均匀系数（）抗滑安全系数最大最小计算值允许值计算值允许值墙高5.65m完建期117.386.41.362.01.441.2防洪期109.460.81.802.02.131.2上表计算结果表明浊沟蓄水闸翼墙抗滑稳定安全系数、闸基承载力和地基压应力不均匀系数均满足规范要求。（地基承载力标准值为120 kPa）
14、。1.5电气设计供电电源:本工程供电电源“T”接至附近10kV线路，导线型号为LGJ-35。电气主接线及保护：根据用电负荷计算，均选用一台S11-30/10 105%/0.4kV变压器。变压器采用户外杆上布置方式，高压侧采用RW10-10型户外高压跌落式熔断器作为变压器短路及过负荷保护。启闭机房内设一XL-21（改）型动力箱，动力箱装设一只NS型断路器作为低压母线的短路保护。闸门启闭机控制方式：采用就地操作控制方式。防雷、接地及照明：为防止雷电波沿10kV配电线路侵袭变压器，在变压器高压侧装设Y5WS-12.7/50型避雷器，为防止直击雷侵害，在启闭机房顶四周敷设避雷带，利用启闭机房四周柱内钢筋作为防雷引下线与闸底板接地网可靠连接。利用闸底板作为自然接地网，其接地电阻值不应大于4。涵上所有电气设备的金属外壳及金属构架都应可靠接地。启闭机房照明采用吸顶式荧光灯。1.6主要工程量浊沟蓄水闸主要工程量见表5.6-1。
