《圆筒式放水塔及涵洞结构计算书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《圆筒式放水塔及涵洞结构计算书.doc（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、溢洪道加固设计溢洪道位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰溢洪道。根据安全评价报告及其结论:溢洪道浆砌石外包砼结构边墙，两侧浆砌石衬砌开裂、老化严重，底板冲刷破坏有裂缝，裂缝宽为2cm；溢洪道尾部出现冲刷坑。经本次水文分析计算，溢洪道泄洪不满足要求。 基于溢洪道存在上述的问题，需要对溢洪道进行除险加固处理。5.5.1溢洪道除险加固设计溢洪道位于大坝右侧， 堰顶高程为102.87m，堰顶宽度为20.0m。溢洪道原浆砌石老化严重，底板冲刷破坏有裂缝，尾部出现冲刷坑，且泄洪能力不满足要求。本次初步设计，拟加固溢洪道左岸浆砌石边墙及底板，拆除右岸浆砌石边墙，加宽溢洪道5m,以致其由原来净宽20m增至25m；
2、并加固溢洪道连接段底板。5.5.2基本资料堰顶高程：H=101.87m;正常水位：h正=101.87m;设计水位：h设=103.23m;洪峰流量：h（P=2）=96.90m3/s;最大泄量：Q设=77.52m3/s;校核水位：h校=103.79m;洪峰流量：h（P=0.2）=133.40m3/s;最大泄量：Q校= 112.73m3/s。5.5.3水面曲线计算及边墙高度确定1、水面曲线计算 本次初步设计，溢洪道分为二段泄水槽计算。第一段泄水槽长度L1=18.50m,进口段水深h1=103.79-101.87=1.92m,槽底宽度B=25.0m,坡比I=（101.87-99.57）/18.50=0
3、.124；第二段水深h2=h1末，泄水槽长度L1=3.70m,宽度均为B=25.0m,坡比I=（99.57-97.14）/3.70=0.657。计算公式采用成都科技大学编写的水力学为： S=(E2-E1)/(I-J)式中：Es1=h0+u12/2gEs2=h1+u22/2g J=(J1+J2)/2 J=u2/C2R C=R1/6/n A=b.h X=b+2h R=A/XS-计算流段长度（m）,E-断面比能（m）,J水力坡度，U断面平均流速（m/s）,A-过水断面面积（m2）,b-断面水面宽度（m）,X-湿周（m）,R-水力半径（m）,C-谢才系数，n泄水槽粗糙系数，浆砌石水泥砂浆抹面取n=0.
4、017。计算结果如表5.5-1、表5.5-2和表5.5-3。表5.5-1 第一段水面线计算成果表（坡降i=0.124,段长Li=18.5m）计算断面计算水深（m）过水断面面积 （m）流 速（m/s）距始端距离（m）11.9248.002.350.0020.7518.726.024.6330.6616.566.819.2540.6115.187.4313.8850.5714.427.9418.50 第一段泄水槽： 正常水位：h0=0.406m; 临界水深：hk=1.275m;临界坡度：Ik=0.0030； 因h0 hk , 属于急流表5.5-2 第二段水面线计算成果表（坡降i=0.657,段长L
5、i=3.70m）计算断面计算水深（m）过水断面面积 （m）流 速（m/s）距始端距离（m）10.5714.257.910.0020.5313.168.570.9330.4912.319.161.8540.4711.639.702.7850.4411.0610.193.70第二段泄水槽： 正常水位：h0=0.245m; 临界水深：hk=1.275m;临界坡度：Ik=0.0030； 因h0hk , 属于急流。2、边墙高度的确定 H=hc+a式中：H-边墙高度(m), Hc-校核工况水深（m）,安全超高（m）,取a=0.5m。5.5.4 消能计算原溢洪道为矩形泄水槽，平均宽度b=14.00m。无消力
6、池长度和海漫长度设施。本次消能计算采用水力学公式为：E0=hc+Q2/2g2Ak2式中：E-断面比能（m）,hc-边墙高度(m), 流量系数，取0.90， Ak临界水深过水断面面积（m2）。计算结果如表5.5-3。表5.5-3 消能计算成果表单宽流量（m/s.m）堰顶水深 ht(m)跃前水深hc(m)跃后水深hc(m)消力池水 深 T(m)消力池长度Lk(m)备注4.5091.920.4482.630.5011.30经采用计算机理正消能工水力计算软件计算， 消力池水跃长度为L=11.30m,出口断面落差0.45m。因此，消力池设计长度采用Lk=11.50m,深度d=0.50m,满足设计要求。5
7、.5.5 溢洪道加固设计(1)基本资料土的内摩擦角（水上）：上=25；土的内摩擦角（水下）：下=18；土的湿容重： s=18KN/m；土的浮容重： f=10KN/m；浆砌石容重： j=21KN/m；墙后水位： H=1.00m；地基与墙基摩擦系数： f=0.5。 （2）挡土墙结构设计 本次设计挡土墙结构、消力池结构如图苏六-初设-溢洪道（1）。（3）稳定计算方法和工况挡墙稳定分析按重力式挡土墙验算，计算工况为溢洪道挡土墙最不利及正常运行情形，即溢洪道泄槽无泄洪（墙前无水）及泄洪（墙前处于校核水位）的工况。a抗滑稳定计算式中:基底抗滑稳定安全系数； 基底面与地基接触面的抗剪断摩擦系数，f=0.50
8、； G作用于挡墙上的全部竖向荷载（包括挡墙基础底面上的扬压力，kN）； H作用于挡墙上的全部横向荷载（kN）；b.抗倾稳定计算 式中:Kf 闸室抗浮稳定安全系数； 作用于墙体的荷载对墙前趾产生的稳定力矩； 作用于墙体的荷载对墙前趾产生的倾覆力矩；K。抗倾覆稳定完全系数。c基底应力验算式中:Pmax/min翼墙基底应力的最大值或最小值（kPa）；G 作用于翼墙上的全部竖向荷载（包括基础底面上的扬压力，kN）； A翼墙基底面的面积（m2）；作用于翼墙上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴的力矩（kNm）；W边墙基底面对于该底面形心轴的截面矩（m3）（4）计算结果和分析溢洪道控制段边墙稳定、应力
9、计算成果详见表5.5-4及表5.5-5。表5.5-4 第一段溢洪道边墙（墙高H=2.2 m）稳定计算成果表计算内容计算工况计算值允许值计算结果判断抗滑稳定安全系数Kc无泄洪 1.231.05满足规范要求泄洪1.521.05满足规范要求抗倾覆安全系数Ko无泄洪2.431.4满足规范要求泄洪1.721.4满足规范要求地基应力无泄洪88.14=250kpa满足规范要求泄洪75.87=250kpa满足规范要求计算结果表明，溢洪道边墙稳定，不会产生墙体沿基底滑动破坏和墙体倾覆，基底应力满足规范要求。表5.5-5 第二段溢洪道边墙（墙高H=1.00m）稳定计算成果表计算内容计算工况计算值允许值计算结果判断
10、抗滑稳定安全系数Kc无泄洪 1.381.05满足规范要求泄洪2.571.05满足规范要求抗倾覆安全系数Ko无泄洪2.741.4满足规范要求泄洪2.161.4满足规范要求地基应力无泄洪35.90=250kpa满足规范要求泄洪26.76=250kpa满足规范要求计算结果表明，溢洪道边墙稳定，不会产生墙体沿基底滑动破坏和墙体倾覆，基底应力满足规范要求。二 放水塔设计原放水设施为无压输水涵洞及筒塔式结构。由于建筑材料年久老化，所有砌体砂浆脱落，部分斜管局部出现有裂缝，漏水严重；穿坝平管有掏空现象。另外，根据地形和当时施工条件限制，输水涵管断面尺寸仅为=0.5m,无法进人检修；梯级放水台阶高度不一。汛期
11、输水灌溉，较难操作，且造成生命危险。 本水库四周环绕村庄，且在大坝左岸大片山头进行了生态农业开发-果树种植承包。本次初步设计，拟废弃原输水涵管，新建输水隧洞和圆筒式放水塔。一、基本资料（1）、各种特征水位根据水文核算，各水库各种特征水位如下：正常设计流量： Q正= m/s;正常设计水位： H正= m;设计 洪水 位： H设= m;校核 洪 水位： H校= m;死 水 位： H死= m;最大引水流量： Q引= m/s。（2）、地质情况放水塔地基为强风化粉砂岩，裂隙较发育，透水性中等。 二、结构形式放水塔采用钢筋混凝圆筒式结构，筒高 m,采用一级放水。设有检修闸一扇、工作闸各一扇，均为钢闸门，尺寸
12、均为(bh)=1.01.4m。塔身为圆筒式结构，壁厚高程 m以上为30cm,筒顶高程 m。筒顶以上为圆筒式砖混结构启闭平台，高程为 m,层高3.00m。放水塔之后与放水隧洞相连。三、启闭机型号的选择1、闸门自重的估算 G（查商家材料表）2、启门力的计算计算公式：FQ=Nt(Tzd+Tzs+W)+ng.G式中：FQ-启门力（kN）; Nt-摩阻力安全系数，取1.2； ng-闸门自重修正系数，取1.1； Tzd-支承摩阻力（kN）; Tzs-止水摩阻力（kN）;W门顶上水柱重（kN）;G闸门自重（kN）。3、支承摩阻力的计算计算公式： Tzd=P(f+fo)/R式中：水的容重 =10kN/m3;总
13、水压力 P=(H-0.5h)hB ; 轴轮半径 =3.25cm; 液轮半径 R=20cm; 钢与钢的滑摩系数 f=0.4；液摩系数 fo=0.1cm。4、水柱自重的计算 W=(H-h)B 。5、止水摩阻力的计算计算公式：Tzs=b1.H.Ls.f式中：止水橡皮与闸槽面的接触宽度 b1=0.02m; 作用水头 H=H-h/2(m) 止水橡皮与闸槽面的摩擦系数 f=0.65；止水橡皮与闸槽的接触长度 Ls=4.00m。则，止水摩阻力为：Tzs=b1.H.Ls.f (kN)。 6、启门力的计算 启门力（FQ）为：FQ=Nt(Tzd+Tzs+W)+ng.G 7、闭门力的计算采用公式：Fw=nt（Tzd+Tzs）-ngG式中：Fw闭门力（kN）; ng闭门时，闸门修正系数，取0.9；
