【《水利樞紐水閘水力計(jì)算過程案例綜述》4500字】

1 1 1 2 31.2消能防沖設(shè)計(jì) 41.1.1消能方式 41.1.2消力池設(shè)計(jì) 41.1.3海漫設(shè)計(jì) 81.1.3.1海漫的作用 81.1.3.2海漫的構(gòu)造 81.1.3.3海漫的長度設(shè)計(jì) 81.1.3.4海漫結(jié)構(gòu)布置 91.1.4防沖槽設(shè)計(jì) 91.1.4.1防沖槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 1.1.4.3校核驗(yàn)算 1.3防滲排水設(shè)計(jì) 1.1.1閘孔流量驗(yàn)算根據(jù)SL265-2016水閘設(shè)計(jì)規(guī)范：孔總凈寬應(yīng)根據(jù)下游檻的類型和布置、上下游水位的銜接要求、泄水狀態(tài)等因素計(jì)算確定水閘。有必要根據(jù)正常水位設(shè)計(jì)水閘，并根據(jù)異常情況進(jìn)行校核。?一側(cè)收縮系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，本設(shè)計(jì)取1=0.9;m一堰流流量系數(shù)，取m=0.38;g一重力加速度，取g=9.81m/s2;n一閘孔數(shù)；B'—一個(gè)閘孔的凈寬；H?一堰頂水頭；Q=6?o.mmb√2gHo2=0.9×0.61×0.38×√2當(dāng)閘孔開閘次數(shù)較少時(shí)，孔數(shù)一般為6或8,孔數(shù)應(yīng)為奇數(shù)，這樣可以對(duì)稱開閘，避免不利影響。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，取單孔凈寬：b=15m,孔數(shù)m——中墩個(gè)數(shù)；d?——中墩厚度，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，取d?=2m;d?——邊墩厚度，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，取d?=2m;所以閘孔總寬度B=7×15+6×2+2×2=121m。H?—一設(shè)計(jì)(校核)水位，本設(shè)計(jì)中分別為11.83m(15.05m);H?——安全超高(m);泄洪時(shí)關(guān)門時(shí)水閘級(jí)別123123安全超高下限值任務(wù)設(shè)計(jì)文件中規(guī)定本工程水閘為一級(jí)工程，設(shè)計(jì)工況h2=0.5,校核工況 8一波浪陡度，在淺水區(qū)，即H<LB,則波浪高度=K12h,波浪長度=K?2LB,K1、K?2為泄洪時(shí)關(guān)門時(shí)水閘級(jí)別123123為防止閘下有害沖刷，保證水閘安全運(yùn)行，應(yīng)進(jìn)行消能防沖設(shè)計(jì)，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。挑流消能：挑流消能的意思是在泄水建筑物的盡頭設(shè)置一個(gè)翻斗，通過射流在空氣中的擴(kuò)散、紊動(dòng)和曝氣，使水流向下游流動(dòng)，并消除部分能量。底流消能：底流消能是指通過于一定的工程措施(如建造消力池)控制水躍位置，并通過水躍的表面滾動(dòng)和強(qiáng)紊流消除殘余能量。面流消能：面流消能利用落桶或泄水建筑物末端的水桶將排出的射流主流提升到水面，并通過主流在水面的擴(kuò)散、底滾和面滾消除剩余能量。設(shè)計(jì)采用底流消能。d一消力池深度(m);h”。一躍后水深(m);h。一收縮水深(m);a一水流動(dòng)能校正系數(shù)，取1;q一過閘單寬流量(m2/s);b?一消力池首端寬度(m);b?一消力池尾部寬度(m),本工程取b?=b?;To一從池底板頂面開始計(jì)算的總勢(shì)能(m);△Z一出池落差(m);h's一出池河床水深(m)。采用明渠均勻流公式：下游水深和流量的關(guān)系繪制成htQ曲線。AXRCQ123456781.1.1.2消力池長度設(shè)計(jì)L,一消力池長度(m);L,一池斜坡段水平投影(m),取1:4;計(jì)算有：L,=15.87m,L?=1.5m,L取消力池長度L,=15m。水閘泄水時(shí)，池內(nèi)水流湍急，底板承受水流的沖擊力和脈動(dòng)壓力，要求底板具有足夠的強(qiáng)度、完整性和穩(wěn)定性。抗沖抗浮U一作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力(kPa);W一作用在消力池底板頂面的水重(kPa);Pm一作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力(kPa),yb一消力池底板的飽和重度(kN/m3)。QqA由表可知消力池底板厚度t在0.10.6m,因此本設(shè)計(jì)取t=0.6m。消力池有兩種類型的尾檻：連續(xù)型和差動(dòng)型。連續(xù)積分尾檻適用于臃高池中水位，水躍穩(wěn)定性差，動(dòng)力型好，施工方便，不易腐蝕，因此得到廣泛應(yīng)用。為降低護(hù)坦底部揚(yáng)壓力，可在護(hù)坦水平段后半部分設(shè)置排水孔。直徑一般1.1.3海漫設(shè)計(jì)流的能量可以消散40%-70%,但仍有一定的剩余能量。海漫的作用是消除水流(1)為了消除水流的剩余能量，必須有一定的粗糙度(2)應(yīng)靈活適應(yīng)圍裙與天然河床的過渡基礎(chǔ)變形。(3)必須具有一定的透水性，以利于滲漏水的排出。海漫的材料和結(jié)構(gòu)如下(1)漿砌石海漫。常用M5或M8水泥砂漿砌塊石。塊石粒徑大于30cm,砌筑層厚度一般為0.4-0.6cm,一般用在5-10m或1/3的越海長度范圍內(nèi)。砌石中(2)干砌石海漫。采用30cm以上塊石砌筑，厚0.40.6cm,下墊碎石、粗砂墊層，厚0.10.15m。(3)混凝土或鋼筋混凝土板海漫。采用0.1-0.3m厚的現(xiàn)澆或預(yù)制板。板內(nèi)設(shè)排水孔，下方設(shè)反濾層或墊層。這種海漫防沖速度可達(dá)610m3/s,但成本較(4)其他類型的海漫，如鉛絲籠海漫等。L,=K,V9.√AH河床土質(zhì)粉砂、細(xì)砂中砂、粗砂、粉質(zhì)壤土堅(jiān)硬黏土開情況中，e>1.5時(shí)無需設(shè)消力池，所以無需設(shè)計(jì)海漫，所以當(dāng)六孔對(duì)稱開啟本設(shè)計(jì)海漫長度L,=33m,取海漫水平段長度為10m,水平段頂面高程與護(hù)碎石墊層。水平段以后采用干砌石型式，厚度為01.1.4防沖槽設(shè)計(jì)沖槽底寬約為槽體底寬的2～3倍。邊坡系數(shù)上游的坡度一般為2-3,下游的坡度系數(shù)一般為3。防沖槽斷面尺寸與沖刷坑深度有關(guān)。沖刷坑深度越大，防沖槽斷面越大。m2/s,此時(shí)h=3.71m因?yàn)榉罌_槽槽身一般取1.5-2m,所以本設(shè)計(jì)取dm=2m。所以防沖槽槽底寬B=(2～3)×2=4-6m,本設(shè)計(jì)取B=6m,上下游邊坡系W=d√1+m2·"t一沖坑深度；m一沖坑上游坡度，本設(shè)計(jì)取為=3;d一沖坑堆石覆蓋層厚度，一般取為0.3-0.5m,本設(shè)計(jì)取=0.5m。防沖槽構(gòu)造圖水閘防滲排水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)閘基的地質(zhì)條件、閘基的布置和兩側(cè)的等高線，以及上游和下游水位的條件。(1)繪制合適尺寸和類型的地下等高線(2)滲流計(jì)算用于確定滲流壓力，并檢查閘基礎(chǔ)的防滲穩(wěn)定性。(3)進(jìn)行了防滲排水設(shè)施的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.3.1防滲排水設(shè)施的布置水閘閘基的防滲設(shè)施包括水閘地下輪廓線的鋪蓋、板樁、尺墻與底板。排水設(shè)施主要指護(hù)坦內(nèi)的排水孔，排水層以及反濾層等。鋪蓋的主要作用是延伸河床，降低滲透壓力和滲透水力坡降，防止河床被水沖刷。覆蓋層主要包括粘土和粘壤土覆蓋層、混凝土、瀝青混凝土和鋼筋混凝土覆蓋層。毯子的長度根據(jù)閘基防滲的需要而定，一般是上下游水位差的3-5倍?；炷粱蜾摻罨炷翂|層的最小厚度不應(yīng)小于0.4m。沿水流方向的永久縫距可為8~20m,靠近翼墻的縫距宜小。接縫寬度可為2-3cm。粘土或壤土墊層的厚度應(yīng)根據(jù)墊層土料的允許水力坡降值計(jì)算確定。厚度不小于0.6m,向閘室方向逐漸加厚。毛毯上應(yīng)設(shè)置保護(hù)層。止水帶與閘門底板連接處及兩側(cè)止水帶與翼墻連接處設(shè)沉降縫，縫內(nèi)設(shè)止水本次設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土墊層，墊層長度L=3H=37.22=21.66m,墊層厚度d=0.6m。墊層上設(shè)0.2m厚漿砌塊石保護(hù)層和0.1M厚砂墊層。板樁的作用是擴(kuò)大滲流直徑，減小滲流梯度和滲流壓力。板樁的防滲效果隨透水地基的深度、位置和土層分布而變化。根據(jù)材料的不同，有木樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁和砂漿澆注板樁?，F(xiàn)在鋼筋混凝土板樁被廣泛使用。適用于砂土地基和砂礫石地基。板樁一般厚15-30cm,寬40-20m,深15-20m。為了增加閘室的滲透性，閘底板上下游均應(yīng)設(shè)置尺墻，尺墻還可延長滲流路徑。齒墻深度一般為0.5-1.5m。本次設(shè)計(jì)齒墻深度為1m。排水設(shè)施可以消除滲漏，避免滲漏變形，增加下游的穩(wěn)定性。引流的位置影響滲透壓的大小和分布。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)降低滲透壓力，避免滲透變形。水閘均采用瓦片式排水，布置在護(hù)坦排水孔下還海漫的頭部。排水體是反濾層最大的一層顆粒物，一般為卵石、礫石和礫石，粒徑1-2cm。厚度為0.2-0.3m。本次設(shè)計(jì)采用粒徑2cm,厚度0.3m的排水體。排水體下設(shè)反濾層，由0.2m中砂和0.2m粗砂組成。排水孔直徑5cm,排距1m,孔距3m呈梅花形布置。Lmin=C△HLmin一閘基防滲長度，即閘基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長度的總和(m);△H一上、下游水位差(m);C一允許滲徑系數(shù)值，當(dāng)閘基設(shè)板樁時(shí)，采用規(guī)定的小值。件地基類別粉砂細(xì)砂中砂粗砂細(xì)礫粗礫夾卵石輕粉質(zhì)土壤土粘土有濾層35~3無濾層一一一47~4本工程閘基為輕粉質(zhì)砂壤土，故取C=7,Lmin=C△H=7×5.0=35m。閘底板順?biāo)鞣较虻拈L度，可按照上部結(jié)構(gòu)的布置要求，閘基土質(zhì)本工程閘基為輕粉質(zhì)砂壤土，取L=1.5H=1.5×7.22=18.05m,取L=20m。閘基土質(zhì)本設(shè)計(jì)底板采用整體式底板，所以底板厚度d=(1/51/8)b=1.8753m,地下等高線初步確定后，對(duì)初步方案進(jìn)行滲流計(jì)算。閘基滲流計(jì)算有圖解法和數(shù)值法兩種方法。數(shù)值方法可分為全斷面直線分布法和改進(jìn)法。阻力系數(shù)法是以阻力系數(shù)法為基礎(chǔ)的。本次設(shè)計(jì)采用改進(jìn)的方法進(jìn)行滲流計(jì)算。按照地下輪廓形態(tài)簡化計(jì)算表，可得到本設(shè)計(jì)的典型流段劃分圖。土基上水閘的地基有效深度可按下述公示計(jì)算：當(dāng)計(jì)算的Te值大于地基實(shí)際深度時(shí)，Te值應(yīng)按地基實(shí)際深度采用。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265—2001附錄C滲透壓力計(jì)算中的C.2改進(jìn)阻力進(jìn)、出口段5x—水平段的阻力系數(shù)；Lx一水平段長度(m);S一進(jìn)、出口段板樁或齒墻的入土深度(m)。經(jīng)計(jì)算，各基本段的阻力系數(shù)分別為：h;一各分段水頭損失值(m);n一總分段數(shù)。修正后各水頭損失值：h?=0.157h?=0.270h?=0.968h?=0.959h?=0.254h?=0.959h?=0.158h?=0.