河北工程大学毕业设计（水利水电工程）
目录
东风水闸设计原始数据 ............................................................................ 3 设计总说明 ................................................................................................ 5 DESIGN THE LEADER .................................................................................. 7 第一章 水闸枢纽布置 ........................................................................ 12
1.1 总体布置............................................................................................................................12
1.1.1水闸位置时应考虑的几个因素 .................................................................................... 12 1.2 结构布置 .................................................................................................................................12 1.2.1闸室的结构布置 ............................................................................................................ 12 1.2.2两岸连接布置 ................................................................................................................ 14 1.2.3防渗排水布置 ................................................................................................................ 14 1.2.4消能防冲布置 ................................................................................................................ 14
第二章 水闸的水力计算 .................................................................... 15
2.1 闸孔设计..................................................................................................................................15 2.1.1上下游水位的确定 ........................................................................................................ 15 2.1.2 闸孔尺寸设计 ............................................................................................................. 17 2.1.3 堰型选择 ..................................................................................................................... 18 2.1.4 闸墩厚度的选择 ......................................................................................................... 19 2.1.5 水闸泄流能力校核 ..................................................................................................... 19 2.2 消能防冲设计..........................................................................................................................19 2.2.1 节制闸泄流特点： ..................................................................................................... 19 2.2.2 消能设计条件 ............................................................................................................. 20 2.2.3 水闸的消能方式 ......................................................................................................... 21 2.2.4消力池设计 .................................................................................................................... 21 2.2.5 海漫设计 ..................................................................................................................... 26 2.2.6防冲槽设计 .................................................................................................................... 28 2.3 防渗排水设计..........................................................................................................................29 2.3.1 防渗设施布置 ............................................................................................................. 29 2.3.2 闸基防渗长度校核 ..................................................................................................... 32 2.3.3 排水设施的设计 ......................................................................................................... 35 第三章 闸室及地基的抗滑稳定计算 ......................................................................................... 36 3.1 闸室轮廓尺寸的确定..............................................................................................................36 3.1.1 闸顶高程与闸门高度 ................................................................................................. 36 3.1.2 底板形式及尺寸 ........................................................................................................... 37
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3.1.3 闸墩 ............................................................................................................................. 38 3.1.4 启闭设备 ....................................................................................................................... 38 3.1.5 工作桥 ........................................................................................................................... 40 3.1.6 交通桥 ........................................................................................................................... 41 3.1.7各部分重量计算 ............................................................................................................ 41 3.1.8 分逢与止水 ................................................................................................................. 42 3.2 闸室稳定计算..........................................................................................................................42 3.2.1作用于闸室上的荷载和组合 ........................................................................................ 43 3.2.2闸室基底应力、抗倾及抗滑稳定验算 ........................................................................ 45 3.2.3闸基深层滑动及地基沉降量计算 ................................................................................ 49 第四章 工作桥结构设计............................................................................................................... 51 4.1设计题目.....................................................................................................................................51 4.2设计资料.....................................................................................................................................51 4.3结构布置.....................................................................................................................................51 4.4上部结构配筋图计算................................................................................................................52 4.4.1悬臂板 ............................................................................................................................ 52 4.4.2活动铺板 ........................................................................................................................ 54 4.4.3横梁 ................................................................................................................................ 56 4.4.4纵梁 ................................................................................................................................ 57 4.5支架的计算与配筋.....................................................................................................................60 4.5.1横向计算 ........................................................................................................................ 60 4.2.2纵向计算 ........................................................................................................................ 64 参考文献 ........................................................................................................................................ 67 谢辞 ................................................................................................................................................ 68
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东风水闸设计原始数据
一． 设计概况
东风水闸位于我国北方A河右岸河畔上的一座中型节制水闸，其功用为拦蓄部分洪水，以补充地下水及解决农业灌溉用水。
二． 工程简况
1．
闸址位置：
A河为一古老河道，弯弯曲曲，河道呈S弯状；选S弯的两个凸岸为闸址较为适当，优点是地域开阔，工程布置在自然土基上，施工导流与主体工程施工无干扰，闸址基本在河道中心线上。其缺陷为上、下游连接段较长，工程量较大。 2． 工程规模：
该水利工程按5年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核，引渠边坡m=2，纵坡i=1/4000,渠底高程46.8米，设计流量Q设＝129.4立方米／秒。校核流量Q校=237立方米/秒，最高设计蓄水位51.6米，一次蓄水量50万立方米，灌溉农田面积3.5万亩。
三． 地形情况
闸区西部位于丘陵地区，西高东低，地面坡度为1／400～1／1000，东部为冲积平原，地势较平坦，地面坡度为1／2500～1／4000。
四． 工程地质情况
在闸址范围内钻孔5个，孔深20米，总进尺100.9米，取原状样5个，散状样24个，标准贯入试验56个，作以上土样的物理力学试验及击实实验各一组。试验表明：闸基处土层为河湖相沉积物，N63. 5=11,地质自上而下划分为五个工程地质单元。
第I 单元，表层为耕植壤土，厚1.0米，可塑。其下为壤土、黏土及砂壤土,总厚3.5~4.8米，底板标高在46.9~47.3米之间。
第II单元,自上而下为淤泥质壤土、砂壤土、裂隙粘土，总厚度3.4~4.0米,底板高程在43.06~43.08米，分布连续稳定。
第III 单元, 岩性主要为淤泥质壤土,总厚2.5~4.2米，底版高程在39.3~40.3米,土质均匀,可塑.有自然孔洞,中高压缩性,顶部有零星分布的砂壤土,底部局部分布有黏土。
第IV单元,岩性主要为砂壤土,夹薄层壤土,还有零星分布的细砂层,总厚度
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3.8~4.8米,底板高程35.6~36.8米。
第V单元, 岩性主要为裂隙黏土和裂隙壤土,顶高程35.6~36.8米,分布稳定,局部夹薄层粉砂。
闸底板高程与河床齐平在46.8米处,相当于第II 工程地质单元顶部,持力层影响范围内的第II、III、IV、V单元土的压缩性不均,一般土层为中偏低压缩性,建筑物主要持力层地基土为软塑的淤泥质壤土及连续分布的裂隙土。
勘探范围内,地下水初见水位埋深3.5~4.3米，有微弱承压性,施工时注意预降地下水位,防止II,III单元土层破坏。
五 .水文气象
由水文分析,东风闸以上流域面积877.7km2,其中山区471.3 km2,平原406.4 km2,年径流量95%年份有317万立方米,扣除60%沿途水量损失及0.7的不均匀系数,还有88.8万立方米,满足本闸一年一次蓄水量,保证灌溉效益。
该区平均气温12度,年平均降雨量571毫米,最大降雨量1510毫米,最小降雨量129.5毫米,70%集中在7、8、9三个月,多年平均蒸发量931毫米,该区风速一般在4m/s,最大风速13m/s,吹程150 m,无霜期平均220天。
六 交通情况
闸本身无专门交通要求,考虑农田耕作及水闸自身施工运行要求设人行便桥。
七 设计数据
地基土壤物理力学性质及力学指标
流限 WT=25.6% 渗透系数 KT=1.1x10-6 m/s 塑限 WP=17.2% 凝聚力(室内值) C=2T/m2 塑性系数 IP=8 内摩擦角(室内值)￠ =16０ 地基压缩模量E ＝90kg/cm2 湿容重 r湿=1.75T/m3 含水量 W=31.3% 饱和容重 r饱＝１.90T/m3 孔隙比 e=0.73 干容重 r干=1.6T/m3
地基承载力σ=15T/m2 浮容重 r浮=1.0T/m3
闸底板与地基土摩擦系数 f=0.35 夯实回填土内摩擦角￠=25° 上下游引渠糙率 n=0.025 引渠底宽(上,下游) b=28m 引渠边坡系数(上,下游) m=2 混凝土容重 r=2.4T/m3 钢筋混凝土容重r=2.5T/m3
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设计总说明
水闸是灌排工程的主要建筑物之一，它是一种利用闸门进行挡水或泄水的低水头水工建筑物，既可控制流量又可调节水位。关闭闸门时，它可拦洪蓄水，挡潮或抬高闸前水位；开启闸门时，又可泄洪﹑排涝或对下游河道或渠道供水。这次我们主要设计修建在平原河道上的节制闸。
节制闸一般跨越河道修建，用于枯水期蓄水，抬高水位以供进水闸取水，洪水期开闸泄洪。在渠系中一般位于支、斗渠分水口稍下游，跨越干、支渠修建，用于抬高干、支渠水位，供支、斗渠取水。 本次设计主要分为以下六部分： 1、分析资料及水闸枢纽布置
已提供的资料是设计的基本依据，为使设计成果安全、适用、经济，首先应熟悉并分析各种资料，如地形、地质情况，各有关高程，特征水位及相应流量等，然后根据闸址地形、地质、水流等条件以及该枢纽中各建筑物的功能、特点、运用要求，确定枢纽布置，做到紧凑合理，协调美观，组成整体效益最大的有机联合体。 2、水力计算
主要包括闸孔设计、消能防冲设计、防渗排水设计。 ⑴、闸孔设计
首先根据上面拟定的水闸型式及设计流量，确定闸孔净宽及适宜孔数。然后再验算初拟闸孔尺寸的过流量是否满足泄流要求。 ⑵、消能防冲设计
为了消除水流过闸后的能量，设计了消力池、海漫和防冲槽。
①、消力池：计算在设计蓄水位下，闸门在各种运行工况和不同开启高度时的泄
流量，确定是否设消力池。若需设置则根据消能条件，计算消力池深、长、底板厚度及所用建筑材料。
②、海漫：消力池能消除水流50℅的能量，其余能量由海漫消除，根据水闸不
同泄量的水力计算，布置海漫，确定长度及建筑材料。
③、防冲槽：计算海漫末端河床冲刷深度，设计计算防冲槽断面形状、尺寸、确
定抛石量及护坡砌置深度。 ⑶、防渗排水设计
首先拟定水闸地下轮廓线型式，初步计算所需长度，然后依次确定闸室底板、铺盖长度及材料，设计反滤层及排水孔位置，最后计算闸基渗透压力，绘制渗透压力分布图。
3、闸室的布置设计及闸室稳定性计算 ⑴、闸室轮廓尺寸确定
由水力条件及水闸功用，确定闸室总宽、闸顶高程、闸墩、闸门、底板的型式与尺寸，闸室上部结构的工作桥、交通桥、启闭设备的型式与尺寸。
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