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H江水利枢纽工程毕业设计(重点泄水闸设计) 设计说明书

3.2.7 两岸连接建筑物设计

采用扶壁式挡土墙,上游翼墙顶标高为24.5m,下游翼墙顶标高为24.0m。

上游翼墙,墙高为12.5m,底宽取10m,扶壁间距取5m,厚度取1m,立板厚顶端为1m,底部取1m,底板厚度1m,墙趾外挑3.5m,具体见示意图。

下游翼墙,墙高为13.3m,底宽取10.5m,扶壁间距为取5m,厚度取1.0m,立板厚顶端为1.0m,底部取1.0m,底板厚度1.0m,墙趾外挑3.5m,具体见示意图。

上游护坡,顶高程为24.5m,底高程13.0m,采用坡比为1:3,40cm厚浆砌块石护坡。 下游护坡,顶高程为24.0m,底高程13.0m,采用坡比为1:3,40cm厚浆砌块石护坡。

3.2.8 闸底板配筋

经计算,面、底层钢筋均按φ22@150配置。

4 水闸水力设计

4.1 堰型、堰顶高程的确定

经分析,初拟闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰(平底水闸属无坎宽顶堰),判别堰的出流情况。

根据闸址的地形地质条件,砂土的地基标准贯入击数N63.5=20>8,可直接作为水闸的天然地基。(根据工程经验,如果当粘土层的标准贯入击数大于5,砂土地基的大于8时,小型水闸可直接建在天然地基上。——《水工建筑物》第213页)

泄水闸的设计洪水位较高,如底板定得低,则单宽流量太大,根据闸孔允许单宽流量 [q]=30 m3/s/m 的要求,因此底板宜定得高些。

底板高程的高低直接影响水闸的造价。底板高程定得低些,虽可加大过闸水深和单宽流量,从而减小闸室总宽,但却增加了水闸高度,若将底板高程定得高些,情况则相反。

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综上所述,宜利用闸址天然地基,根据闸址处现状河床高程13~14m,为减少开挖、避免淤积和降低工程投资,拟定闸底板顶高程为13.0m。

4.2 水闸净宽确定

已知设计流量QS=Q2%=9540 m3/s,相应的上游水位为23.65m,闸坎高程为13.0m,则宽顶堰堰上水头

H=23.65-13.0=10.65 (m) 已知主河槽宽B0=500m,则

V?QBH=9540/(500×10.65)=1.792 (m/s)

0s0 aV22g?1.1×1.7922/(2×9.8)=0.18(m) 0 H?H?aV22g=10.65+0.18=10.83(m)

00下游水位为23.40m,则下游水面超过堰顶的高度 h=23.40-13.0=10.40 (m) s hH?10.4/10.83=0.96>0.8

s0由《水力学》式(8.20)知,宽顶堰为淹没出流。 由宽顶堰淹没出流流量公式 水闸净宽

Q??s?mnb2gH023 可得

B0?Q3/2??m2gH0

对于平底闸,当堰流处于高淹没度(hs≥0.9)时,闸孔总净宽也可按以下公式(《水H0闸设计规范》第53页)计算:

?hs???0?0.877???0.65???H0?2=0.877+(0.96-0.65)2=0.973

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B0?Q =9540/(0.973×10.4×

2?9.8?(10.83?10.4))=324.7(m)

?0hs2g?H0?hs? 根据资料要求,允许单宽流量 [q]=30 m3/s/m 所以 B>Q2%/[q]=9540/30=318 (m)

4.3 校核泄流能力

闸孔单孔净宽在8~12m范围内选择。为了减少工程量,降低工程总投资,现选8m、10m、12m三种方案进行设计情况和校核情况下的比较。

4.3.1 设计水位时计算流量

设计流量QS=Q2%=9540 m3/s,H上=23.65m,H下=23.40m,闸坎高程为13.0m。 1、

单孔净宽b=12m时,n=B/b=325/12≈27孔

1.0m,边墩厚度为1.2m。 拟定2孔为一个整体底板,中墩厚度取1.4m,缝墩厚度为2×2=14.4m,翼墙圆弧r =20m 边孔流量系数:两半边孔B=(1.2+6)×r/b=20/12=1.67>0.5, b/B=12/14.4=0.833 查《水力学》表8.6得:m1=0.376

中孔流量系数: 两闸墩中线间距B=12+0.7+1.0=13.7m, 闸墩头半径r =1 m(有16孔)

r/b=1/12=0.083, b/B=12/13.7=0.876

查《水力学》表8.6得:m2=0.377 平均流量系数:

m1??n?1?m2 =0.377

m?n因流量和行近流速都未知,假设不计行近流速,即H?H=10.65m,hs=23.4-13.0=10.4。0所以hH=10.4/10.65=0.98>0.8,由《水力学》式(8.20)知,为淹没出流。查《水闸设计规s0范》表A.0.1-2得:淹没系数б=0.47。将上述各值代入流量公式得第一次流量近似值:

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3Qs??s?mnb2gH02 =0.47×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.653/2=8833.6 m3/s

10.65)=1.659(m/s) 则:V?QBH =8833.4/(500×

0s0 ?V22g? 1.0×1.6592/(2×9.8)=0.14(m) 0H0?H??V022g =10.65+0.14=10.79(m)

hsH0=10.4/10.79=0.96>0.8,为淹没出流,б=0.61。 计算第二次流量近似值:

Qs??s?mnb2gH032 =0.61×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.793/2=11692.3m3/s

10.65)=2.196(m/s) 则:V?QBH=11692.3/(500×

0s0 ?V22g?1.0×2.1962/(2×9.8)=0.246(m) 0H0?H??V022g =10.65+0.246=10.896(m)

hsH0=10.4/10.896=0.95>0.8,为淹没出流,б=0.66。 计算第三次流量近似值:

Qs??s?mnb2gH032=0.66×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.8963/2=12836.8m3/s

10.65)=2.411(m/s) 则:V?QBH=12836.8/(500×

0s0 ?V22g?1.0×2.4112/(2×9.8)=0.296(m) 0H0?H??V022g=10.65+0.296=10.946(m)

hsH0=10.4/10.946=0.953>0.8,为淹没出流,б=0.66。 计算第四次流量近似值:

Qs??s?mnb2gH032=0.66×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.9463/2=12926.2m3/s

第四次流量与第三次计算值甚为接近,误差值小于1%,不必再算。 单宽流量:q?Q2%?nb? =9540/(27×12)=29.4 m/s/m<[q] =30 m/s/m,满足设计要求。

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2、当单孔净宽b=10m、8m时,计算过程同上,现将计算过程用Excel编制成表格,

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