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1、李岗闸毕业设计 第一章 总 论 第一节 设计资料一工程概况及拦河闸任务李岗闸计划修建于杞县境内惠济河上，该闸位于汴杞公路，下游一侧距开封约50km.惠济河上的李岗闸控制流域面积1341.4km2，本工程完工后，可拦蓄引黄退水和开封市排污水约300万立方米，并为唐砦灌区及沿河8万亩土地提灌创造必要条件；可为东风灌区20万亩土地进行地下水灌溉补源；为该区16.5万人改善城乡用水及工农业发展创造条件。二闸区地形，地质及水文情况闸区地面平整，高程在59.5861.63（m），高差只有0.95m左右，闸区沿河均按61.00m高程设防。闸区河底高程54.98m，底宽63m，两岸边坡均为1：3，河道坡降约为
2、1/5800，糙率约为0.0225。闸区地层为新生代全新世黄河冲击地层，上层约有0.20.3m的污泥层，其下为重粉质壤土（高程54.9049.00m）,再下为重粉质壤土（高程49.00145.50m），在45.50高程以下是紧密的细砂层。闸址处地层近乎平行，土质特性在水平方向变化不大，而在垂直方向变化较大。第1、2层土壤压缩性不大，属中等压缩性土壤。承载能力中等，约为10T/m(100kPa),第三层中密实砂层，相应抗压能力较强，为150kPa。由于闸区地层分布较均匀，如果建筑物荷载悬殊不大，估计不会产生不均匀沉陷。闸址区的地下水为孔隙潜水，含水层主要是细砂层及砂壤土层，由河水补给。地下水位高
3、程在55.2354.83之间变化，其流向与地表水流向基本一致。表1-1层次埋深高程内摩擦角凝聚力kN/m渗透系数kN(cm/s)标贯击数N63.5容许承载力T/m一层54.70049.00m209.68.310410（100kPa）二层49.0045.50cm168.06.910410三层45.5m以下15(150kPa)注：内摩擦角值系指在饱和含水量状态下的值。另外：混凝土、砌石与土基摩擦系数 f=0.30 土基应力的允许不均匀系数 =1.52.0 地震烈度为6度以下。三建筑材料1. 石料：本工程位于平原地区，石料需从外地运来，但交通条件较好。2. 粘土：经调查本地区附近有丰富的粘土材料。3
4、. 闸址附近有足够的，级配较好的砂料。4. 水泥、钢材、木材等均需从外地运来。四水文气象(一)本地区年最高气温42C，最低气温为-16（二）风速：多年平均最大风速（5%）为 V=16m/s吹程 D=0.6km(三)闸址处河道断面如左图1-1（四）水位流量关系曲线(见附图1-2)表12水深00.51.01.72.02.5水位（m）54.9855.4855.9856.6856.9857.48流量（m/s）02040100138195续表3.03.54.04.55.057.9858.4858.9859.4859.98270350430525635五上级批准的规划成果（一） 灌溉用水季节，拦河闸的正常
5、挡水58.60m。（二） 按五年一遇排涝流量=399m3/s设计。上游允许壅高0.1m（三） 20年一遇排涝泄流流量Q=609m3/s校核。相应上游水位允许壅高0.15m （四） 河道以后清淤，闸底板高程定为54.80m（五） 程级别：四级六附常用材料容重及闸门常规孔口尺寸表（一） 钢筋混凝土 24.5 25.0kN/m（二） 混凝土或片石混凝土 23.5124.0 kN/m（三） 浆砌块石或浆砌料石 24.0 kN/m（四） 浆砌片石 21.023.0 kN/m（五） 干砌块石或片石 18.021.0 kN/m（六） 砖砌石 18.0 kN/m（七） 桥面沥青混凝土 23.0 kN/m（八）
6、 填土 17.018.0 kN/m（九） 石灰三合土 17.5 kN/m 第二节 总体说明工程总说明具体指工程各部位的设计结果，具体见下表1-3项目名称型式主要尺寸(m)闸室段孔口不设胸墙，开敞式8孔，每孔净宽6底板整体式折线底板顺水流方向长11，厚1.5闸墩半圆头中墩1.2，缝墩1.4，边墩0.8工作闸门平板钢闸门孔口宽6，高4检修闸门预制叠梁2套闸上工作桥排架支承T形梁桥面宽4.8交通桥铰接空箱式桥面宽6结构启闭机中央定型系列288台检修桥装配式梁桥面宽1.3上游连接段铺盖粘土铺盖长19防冲坑堆石深1.9，宽0.6圆弧翼墙混凝土半径15护坡混凝土长8导墙混凝土长4砂石垫层粗砂、碎石厚0.2
7、浆砌石层浆砌石厚0.3下游连接段消力池混凝土护坦厚0.5海漫浆砌石，干砌石分别长6，17防冲槽抛石深1.5，底宽3导墙混凝土长8.2扭曲面混凝土长18护坡混凝土长15.5砂石垫层粗砂、碎石厚0.1反滤设备砾石，粗砂，细砂共厚0.7两岸建筑岸墙混凝土宽0.5，高7.2桥头堡砖砌结构宽4，长3，高9第二章 水力计算水闸的水利计算要求解决两个问题：第一，通过水利计算，设计水闸的闸孔，以满足进流、排水或控制水位的要求；第二，通过水利计算，设计水闸的消能、防冲设施，以保证在任何情况下，水闸得以避免危险的冲刷。第一节 闸室型式及孔口尺寸的确定一闸的型式及组成水闸是灌溉、排涝等水利工程中主要建筑物之一。它主
8、要是通过闸门的启闭起控制流量和调节水位的作用。（一）按作用分类进水闸修建在河道、水库、湖泊的岸边，灌溉引水渠道的首部，用以保证和控制入渠流量，又称渠首闸。分水闸分水闸是把上一级渠道的流量按照需要引入下一级渠道，实际上是下一级渠道的进水闸。节制闸节制闸一般均横跨干、支渠修建，且位于支、斗渠分水口下游，用以控制闸前水位，满足支、斗等渠道引水时对水位的要求。泻水闸泻水闸一般都建在重要渠系建筑物上游的渠侧，将水泄入承泄区，泻水闸能及时排除洪水，以保障重要渠段或重要建筑物的安全。排水闸排水闸修建在排水渠道的末段，将控制区内的洪涝水排入江河或湖泊，以防止内涝。冲沙闸冲沙闸多修建在多泥沙河流上的引水枢纽或渠
9、系中沉沙池的末端，又称排沙闸。（二）按结构型式分类开敞式水闸开敞式水闸闸室上面没有填土，是水闸中广泛采用的一种结构型式。渠首闸、节制闸和排水闸闸前水位变幅不太大时，一般都采用这种型式，当渠堤不高，引水量较大的分水闸也常采用开敞式。开敞式水闸包括有胸墙的和无胸墙的两种。当上游水位变幅较大，而过闸流量不是很大时，常采用胸墙式水闸；当水闸有防洪、排涝要求，应采用无胸墙式水闸。涵洞式水闸涵洞式水闸多修建再渠堤较高、引水流量不大的渠道上。本工程位于杞县境内的惠济河上，用以抬高水位及拦蓄引黄退水和开封排污水，故采用开敞无胸墙式水闸。.水闸的组成水闸一般由闸室、上游连接段与下游连接段三部分组成。闸室是水闸的
10、主体，包括：闸门、闸墩、边墩（岸墙）、底板、胸墙（此次设计无）、工作桥、交通桥、启闭机等。闸门是用来挡水和控制过闸流量。闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥。底板是闸室的基础，用以将闸室上部结构的重量及荷载传至地基，并兼有防渗和防冲的作用。工作桥和交通桥用来安装启闭设备、操作闸门及联系两岸交通。上游连接段，包括：两岸的翼墙和护坡以及河床部分的铺盖，有时为保护河床免受冲刷加做防冲槽和护底。用以引导水流平顺的进入闸室、保护两岸及河床免受冲刷，并与闸室等共同构成防渗地下轮廓，确保在渗透水流作用下两岸和闸基的抗渗稳定性。下游连接段，包括：护坦、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡等。用以消除过
11、闸水流的剩余能量，引导出闸水流均匀扩散，调整流速分布和减缓流速，防止水流出闸后对下游的冲刷。二堰的型式常用的堰型有：宽顶堰低实用堰宽顶堰是水闸中最常采用的一种型式。它有利于排泄洪水、冲沙、排污、排冰、通航，且泻流能力比较稳定，结构简单，施工方便，但自由泻流时流量系数较小，容易产生波状水跃。具体型式见左图2-1：图2-1低实用堰有梯形的、曲线形的、驼峰形的。实用堰自由泄流时流量系数较大，水流条件较好，可以消除波状水跃，但泄流受尾水位变化的影响较明显，不如宽顶堰稳定，同时施工较复杂。具体型式见左图2-2：本工程有排涝、排沙作用，综合考虑，采用宽顶堰较好。三闸底板高程的确定低板高程与水闸承担的任务、
12、泄流或引水流量、上下游水位及河床地质条件等因素有关。一般情况下，拦河闸和冲沙闸的低板顶面与河底齐平，但本工程有清淤要求，闸底板高程较河底低0.18m，因为河床底部高程54.98，故闸底板高程54.98m. 四闸上下游水位的确定由第一章基本资料可知水位流量关系曲线（见附图1-2）由附表可查下游水深，而上游水深由资料可知 h=h+壅高壅高水位值见资料具体计算数值见下表2-1表2-1洪水标准上游水位(m)下游水位(m)流量(m)壅高(m)设计洪水58.8858.783990.1校核洪水60.0459.896090.15五尺寸的拟定1.拟定闸孔尺寸流态判断由设计洪水时的水位得h= 58.88 - 54
13、.80 = 4.08mh= 58.78 - 54.8 = 3.98m 上游渠道当水深为4.08m时端面面积可由上下游河道横断面图得A =（ 63 + 4.083）4.08 = 306.98 m2，判断流态时，采用公式： h 0.8H (水力学 P 8-14 )当上式成立时，为淹没出流，否则为自由出流。式中： h下游水深 m H计入行进流速的堰上水头 m h= h = 3.98m H= h+ aV2/2g a=1.0 =4.08 + (399/276.12)2 /19.6 H= 4.16 m h= 3.98 0.8 H= 3.34 故水流为淹没出流.由校核洪水时的水位得 h= 60.04 54.80 = 5.24
