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1、水工建筑物课程课程设计前进闸初步设计 学 号: 0803105028 专 业: 水利水电工程 姓 名: 封苏衡 指导教师: 潘起来老师 2011年 12 月 19日 目 录第一章 设计资料和枢纽设计41. 设计资料42. 枢纽设计5第二章 闸孔设计71. 闸室结构设计72. 确定闸门孔口尺寸7第三章 消能防冲设计111. 消力池设计112. 海漫的设计133. 防冲槽的设计14第四章 地下轮廓设计151. 地下轮廓布置形式152. 闸底板设计153. 铺盖设计164. 侧向防渗165. 排水止水设计17第五章 渗流计算191. 设计洪水位情况192. 校核洪水位情况23第六章 闸室结构布置24
2、1. 闸室的底板242. 闸墩的尺寸243. 胸墙结构布置244. 闸门和闸墩的布置245. 工作桥和交通桥及检修便桥256. 闸室分缝布置26第七章 闸室稳定计算271. 确定荷载组合272. 闸室抗滑稳定计算和闸基应力验算27第八章 上下游连接建筑物311.上游连接建筑物312. 下游连接建筑物31参考文献31第一章 设计资料和枢纽设计1、设计资料1.1工程概况前进闸建在前进镇以北的团结渠上是一个节制闸。本工程等别为等，水闸按3级建筑物设计。该闸有如下的作用：（1）防洪。当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵团结渠下游两岸的底田，保护下游的农田和村镇。（2）灌溉。 灌溉期引胜
3、利河水北调，以灌溉团结渠两岸的农田。（3）引水冲淤。 在枯水季节。引水北上至下游红星港，以冲淤保港。1.2 规划数据（1）团结渠为人工渠，其断面尺寸如图1所示。渠底高程为2194.5m，底宽50m，两岸边坡均为1：2 。（比例1：100）图1 团结渠横断面图（单位：m）（2）灌溉期前进闸自流引胜利河水灌溉，引水流量为300。此时相应水位为：闸上游水位2201.83m，闸下游水位2201.78m；冬春枯水季节，由前进闸自流引水至下游红星港，引水流量为100 ，此时相应水位为：闸上游水位2201.44m，闸下游水位2201.38m。（3）闸室稳定计算水位组合：设计情况，上游水位2204.3m，下游
4、水位2201.0m；校核情况，上游水位2204.7m,下游水位2201.0m。消能防冲不利情况是：上游水位2204.7m,下游水位2201.78m，引水流量是300（4）下游水位流量关系：流量0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 水位H(m)2201.00 2201.20 2201.38 2201.54 2201.66 2201.74 2201.78 （5）地质资料： 根据地质钻探报告，闸基土质分布情况见下表：层序高程（m）土质概况标准贯入击数（击）2205.75-219604重粉质壤土9-132196.4-2194.7松散粉质壤土8219
5、4.7-2178.7坚硬粉质粘土（局部含铁锰结核）15-21根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质粘土的各项参数指标为：凝聚力C=60.0Kpa；内摩擦角；天然孔隙比e=0.69；天然容重建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角，凝聚力，天然容重。本地区地震烈度在6度。（6）本工程等别为III等，水闸按3级建筑物设计。（7）闸上有交通要求，闸上交通桥为单车道公路桥，桥面净宽4.5m,总宽5.5m，采用板梁结构。每米桥长约种80KN。（详见设计书插图）（8）该地区“三材”供应充足。闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由工厂加工。不考虑风浪的作用，胜利河为少泥沙河道（含少量推移质泥沙）2. 枢纽设计2.1进水口
6、防沙设施设计胜利河为少泥沙河流，防沙要求不高，为防止泥沙进入引水渠，防沙设施设拦沙坎即可，水电站进水口设计规范DL/T5398-2007中规定其高度为2.5m3m，取其高度为2.5m。2.2 引水渠的布置 取水方式确定: 由于胜利河为少泥沙河道，防沙要求不高，且取水期间河道的水位和流量能够满足取水要求，故取水方式可设计成无坝取水。 引水口位置选择: 胜利河在流经灌区时有一个明显的弯道，可利用弯道环流原理，将引水渠的引水口设在胜利河凹岸顶点位置稍偏下游处，该位置距弯道水流拐点的长度可由公式计算：式中：进水闸至引水口弯道起点的距离与渠道分沙比有关的系数一般取0.61.0（K=0.8）河道的弯道半径
7、河道河槽的宽度由此可确定引水口位置 引水渠的方位确定:为使弯道水流平顺进入引水渠，根据规范，取引水渠中心线与河道水流方向夹角即引水角不超过30度。（取25度）第二章 闸孔设计1. 闸室结构设计1.1 闸室结构型式的确定由于闸室地基土质为坚硬粉质粘土,土质均匀,承载力较大,因此选用整体式平底板闸室，且闸前水位最大可达到10.2m，最低水位可达6.94m，水位变幅3.26m，为减少闸门高度，因此设计成胸墙式闸室。1.2 堰型选择由于水闸有防洪冲淤的任务，故堰型采用宽顶堰，它有利于泄洪，冲沙，排污，且泄流能力稳定，结构简单，施工方便。1.3 确定闸顶高程设计情况下，上游水位2204.3m，下游水位2
8、201.0m；校核情况下，上游水位2204.7m,下游水位2201.0m。不考虑风浪情况，则课本76页公式3-78 所以取1.4 确定闸底板高程闸底板应尽可能置于天然坚实的土层上，在满足强度等条件下，高程应尽可能高一些。一般情况下，闸底板高程定为2194.5m，和河底齐平。2. 确定闸门孔口尺寸2.1 计算闸孔总净宽灌溉期：上游水位2201.83m，下游水位2201.78m，流量300上游水深，下游水深过水断面上游行近流速行近水头 属淹没出流。由水闸设计规范SL2652001查得当时，初步设计认为，由公式枯水季节：上游水位2201.44m，下游水位2201.38m，流量100上游水深，下游水深
9、过水断面上游行近流速行近水头 属淹没出流。由水闸设计规范SL2652001查得当时，初步设计认为，由公式由于应选用最大过闸单宽流量，故应选最大闸孔总净宽，因此综合两种情况,闸孔总净宽取值为26.10m。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2.2 孔数及单孔宽度的选定为了保证闸门对称开启，使水流过闸均匀，孔数宜采用单数。我国大中型水闸单孔宽度一般采用8-12m,故选孔，选单孔净宽。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1.5m闸孔总宽度为：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34/50=0.68大于0.
10、60.75，符合要求。闸孔尺寸示意图见图2-1（比例1：100）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）2.3.1 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满足要求 。 2.3.2 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 。 第三章 消能防冲设计1. 消力池设计1.1确定消能型式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。1.2确定消能计算工况由第二章计算已知，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1.3 计算工况时上下游水面连接形态的判别引水流
