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1、. . . . . 学号 密级 武汉大学本科毕业论文黄天湖防洪闸除险加固工程设计院（系）名 称：水利水电学院专 业 名 称 ：水利水电工程学 生 姓 名 ：指 导 教 师 ： 二一三年六月 学习好帮手郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要黄天湖防洪闸建成至今已运行26年，因建闸施工年代较早，运行时间较
2、长,由于年久失修，存在设备老化、进口翼墙变形、进口铺盖裂缝、闸室裂缝、启闭机房裂缝、止水破损、出口消力池损毁等问题，严重影响防洪闸的安全及正常运行。2011年中工武大设计院对黄天湖防洪闸的出险加固工程进行了初步设计。在本设计中，主要是在该初步设计（送审稿）的基础上，首先对改建加固后的工程进行过流能力复核；然后分析新建闸室底板的受力情况，计算其闸基反力、不平衡剪力以及弯矩，从而进行配筋计算；再以中墩为例分析闸墩受力情况并进行配筋计算，重点计算闸门槽处配筋方案；最后绘制出详细的配筋方案图。关键词：除险加固工程 过流能力 闸基反力 不平衡剪力 配筋计算 门槽应力 ABSTRACTHuang Tian
3、hu flood control sluice has run 26 years. Due to the earlier construction of the sluice and long time running without repair, it has many problem now. Such as the equipment aging, the deformation of inlet wing wall, the cracks of blanket, lock chamber and machine room, the sealing damaged, and the o
4、utlet stilling basin damaged. All the problem seriously affect the safety and normal operation of flood control sluice. This design is mainly on the basis of the preliminary design (2011). Firstly，review the conveyance capacity of the reconstructed sluice . Secondly, analysis the force of the new bl
5、anket, calculate its reaction force of the base, the unbalanced cutting power of the water sluice bottom board, and its bending moment. Then according to the calculations of the reinforcement situation draw reinforcement figure. Lastly, analysis the force of the pier, and calculate its reinforcement
6、 ratio to draw reinforcement figure.Keywords: danger removal and reinforcement projects ; conveyance capacity; reaction force of the base; unbalanced cutting power; reinforcing quantity 目 录第1章 绪言11.1工程概况11.2 工程效益和工程建设的必要性11.3 工程现状布置31.3工程建设内容简介31.4 工程等别和标准41.5设计原则与主要依据51.5.1设计原则51.5.2采用的主要技术规范51.5.3
7、设计依据51.6 设计基本资料51.6.1气象条件51.6.2主要特征水位61.6.3 主要设计参数61.6.4地质资料6第2章 水闸过流能力复核7第3章 扩建水闸结构计算83.1 闸底板结构计算93.1.1 闸基反力的计算93.1.2不平衡剪力的计算143.1.3 剪力分配百分比计算153.1.4 底板上荷载的计算163.1.5 弯矩计算173.1.6 配筋计算213.2闸墩结构计算213.2.1闸墩底部纵向正应力的计算213.2.2 门槽应力计算及配筋24第4章 箱涵的结构计算294.1各项荷载分析计算294.2荷载组合及计算简图314.3结构计算334.3.1保留闸室段计算334.3.2
8、新建闸室段箱涵36第5章 消力池计算40结论42参考规范与文献44致 谢44附图一 闸底板配筋详图附图二 闸室中墩配筋详图附图三 箱涵结构配筋详图第1章 绪言1.1工程概况黄天湖防洪闸位于公安县闸口镇虎渡河右岸民堤0+300米处，于1985年竣工建成，现状为5孔钢筋砼箱涵式结构，平板钢质闸门，卷扬式启闭机。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）及水闸设计规范（SL2652001）标准划分工程规模为中型水闸。该闸与黄天湖新闸、黄天湖老闸和黄山头泵站组成黄天湖枢纽工程，和公安县闸口泵站枢纽工程一道承担荆江分蓄洪区54.43万亩农田排涝和分洪后抢排余洪的任务，排区辖8个镇、56万人
9、, 承雨面积923.86 km2。黄天湖防洪闸于于1985年竣工建成，原设计最大排水流量200m3/s。根据灌溉排水工程设计规范（GB5028899）, 黄天湖防洪闸为3级建筑物。 黄天湖防洪闸工程分由进水渠道、闸室段（拱涵）、消能段、出水渠道组成。1.2 工程效益和工程建设的必要性黄天湖防洪闸位于公安县黄山头镇，对应虎渡河右岸民堤0+300米处，所属流域为长江流域虎渡水，闸址控制流域面积54.3km2，该工程于1984年兴建，1985年竣工收益，黄天湖防洪闸运行方式为当外河水位上涨时，关闭闸门，可防外水倒灌；退落时，打开闸门，排除内涝渍水。是一座以防洪、排涝为主的中型水利枢纽工程。该闸与黄天
10、湖新闸、黄天湖老闸和黄山泵站组成黄天湖枢纽工程，和公安县闸口泵站枢纽工程一道承担荆江分蓄洪区54.43万亩农田排涝和分洪后抢排余洪的任务，排区辖8个镇、56万人, 承雨面积923.86平方公里。黄天湖防洪闸由于年久失修，存在设备老化、进口翼墙变形、进口铺盖裂缝、闸室裂缝、止水破损、启闭机房裂缝、出口消力池损毁等问题。2009年3月，受公安县水利局的委托，武汉大学设计研究总院对黄天湖防洪闸进行了安全评价工作，当月，湖北省水利厅组织相关专家对湖北省公安县黄天湖防洪闸安全评价报告进行了评审，认定该闸为三类闸。黄天湖防洪闸建成至今已运行26年，因建闸施工年代较早，运行时间较长，加之当时的社会经济条件，
11、施工存在质量缺陷、工程标准低、混凝土裂缝、蜂窝麻面、止水老化等问题，严重影响防洪闸的安全及正常运行。黄天湖防洪闸主要存在的问题如下：（1）黄天湖防洪闸原设计排涝泄流量为200m3/s，而防洪闸正常排涝运行时，过闸流量为181.14m3/s，不能满足过流能力要求，非常运行（吐洪）时，过闸流量为219.43m3/s，能满足过流能力要求，因此判定黄天湖防洪闸只能满足吐洪要求，但不满足正常排涝要求，水闸泄流能力不满足要求。涵闸所处虎右民大堤堤顶高程也不足，无法抵御外河洪水，洪水期导致水流漫顶。（2）通过对涵洞结构稳定复核计算可知，混凝土拱圈在最不利荷载组合工况运行下，浆砌石拱座与隔墙基底应力均大于规范
12、允许值范围内，不满足规范要求，而会导致闸基础不均匀沉陷，破坏涵闸结构。目前涵闸闸室混凝土普遍存在不同程度的老化、剥落现象，特别是受水流冲刷或水位变化部位存在严重气蚀、剥落、露石、露筋、裂缝等现象。涵洞洞身断裂，有明显的贯穿式裂缝。启闭机工作梁混凝土老化、蜂窝麻面。启闭机房结构简易，墙体出现多处裂缝，天花板漏水严重，内外粉刷剥落。（3）现有消力池虽能满足水流消能要求，但消力池底板表层冲刷严重，混凝土气蚀、剥落大，干砌石海漫不满足抗冲要求，水毁严重，块石松动，尾端部分块石基本冲走。出水渠道两侧边坡脱坡。进口铺盖与进口渠道坡面水流冲刷严重，块石松动，伴有跌窝。（4）闸室上、下游两侧浆砌石挡墙结构不满
13、足稳定要求，挡墙墙体陈旧老化，块石风化，砂浆剥落、破损，局部存在裂缝。（5）闸门和启闭设备老化锈蚀严重，底止水老化缺失，侧止水损坏，关闭不严，漏水严重。（6）水闸无安全监测设施，无管理房，缺乏必要的通讯设施。黄天湖防洪闸能否安全运行，直接影响到荆江分蓄洪区54.43万亩农田排涝和分洪后余洪抢排，以及8个乡镇、56万人的生命财产安全。为此，对黄天湖防洪闸进行整险加固是非常必要的。1.3 工程现状布置枢纽工程主要建筑物有穿堤涵闸、上下游导墙、消力池等。黄天湖防洪闸为钢筋混凝土穿堤涵闸，涵闸为拱涵结构，进口底板高程为29.8m，拱涵分5孔，单孔净宽3.2m，拱涵由混凝土拱圈与浆砌石拱座组成，混凝土拱
14、圈矢高1.6m，厚为0.4m，底板为圆弧形，厚0.4m，浆砌石拱座为分体式结构，侧墙高1.6m，顶宽0.6m，基础宽1.7m，厚0.4m，隔墙高1.6m，宽0.8m，基础宽1.2m，厚0.4m。涵闸顺水流方向长27.0m，每9.3m分缝一道，涵闸出口上部设有混凝土排架，立柱断面尺寸为0.4m0.4m，排架上设有砖混凝土启闭房，有简易混凝土便桥与堤顶连接，控制闸门为平板钢闸门，门高4.0m，采用2台20T与3台15T螺杆式启闭机启闭。涵闸进口设有浆砌石铺盖，顶高程为29.8m，长6.8m，宽23.219.2m，底板厚1.0m。涵闸出口设有深挖式消力池，池身为M7.5浆砌石结构，池长14.3m，池宽19.225.6m，池深0.5m，池底高程为29.3m，底板厚0.5m。消力池出口设有干砌石海漫，长15.0m，厚0.3m。闸室上、下游两侧设置有浆砌石结构导墙，上游护岸长6.8m，下游
