水闸设计与施工.doc
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1、水闸设计作者:孙佳宝 单位:黄河水利职业技术学院水利系项目研究:水闸设计与施工指导老师:丁秀英 吴伟学 号:2009050937学 生:孙佳宝完成日期:2011年月1项目基本资料31.1工程概况31.2地质、地形资料41.3水文气象41.4建筑材料51.5批准的规划成果51.6施工条件62水闸布置72.1闸址选择及水闸等级确定72.1.1闸址的选择72.1.2水闸等级的确定72.1.3洪水标准的确定72.2闸孔形式选择及闸底板高程确定72.2.1闸孔形式的选择72.2.2闸底板本高程的确定72.3闸室布置72.3.1闸底板72.3.2闸墩72.3.3闸门与启闭机72.3.4上部结构72.3.5
2、岸墙72.4两岸及上下游连接建筑物的布置72.4.1两岸连接建筑物的结构形式72.4.2上下游翼墙布置72.4.3混凝土的强度、抗渗及抗冻性能要求83水力设计83.1闸孔尺寸确定83.1.1闸孔形式83.1.2闸孔尺寸83.2水闸的消能防冲设计83.2.1消力池设计83.2.2海漫设计83.2.3防冲槽设计83.2.4上、下游河岸的防护83.3水闸的防渗排水设计83.3.1闸室地下轮廓线布置83.3.2渗流计算83.3.3排水设计84闸室稳定分析84.1荷载计算及荷载组合84.1.1设计工况94.1.2荷载计算94.1.3荷载组合94.2闸室地基承载力验算94.3.1计算单元94.3.2验算单
3、元94.3.3抗滑措施94.3.4抗浮稳定验算94.3.5岸墙、翼墙稳定计算95整体式闸底板结构计算95.1计算闸底板纵向地基反力95.1.1选择计算方法95.1.2选择计算工况95.1.3用弹性地基梁法计算95.1.4计算闸底板纵向地基反力95.2计算板条及墩条上的不平衡剪力95.2.1选取计算单元95.2.2列表计算105.3确定不平衡剪力在闸墩和底板上的分配105.3.1计算确定中性轴位置105.3.2在闸墩和底板上分配不平衡剪力105.4计算基础梁上的荷载105.4.1计算集中力105.4.2不平衡剪力的处理105.4.3考虑边荷载的影响105.5计算地基反力及梁的内力106设计依据及
4、参考资料107总结108水闸施工101项目基本资料1.1工程概况中原拦河闸位于河南省某县境内,闸址位于淮河某支流上。流域面积,流域内耕地面积288万亩。农作物以种植小麦、棉花和其他经济作物为主,河流平均纵坡降。该地区为浅层地下水贫水区,要解决流域内农田的灌溉问题,需要拦蓄地面径流,故在河流适当位置修建拦河闸。本工程投入使用后,在正常高水位时可蓄水2230万,灌溉45万亩农田;即上游5个县25个乡已建成提灌站42处,有效灌溉面积25万亩;在拦河闸上游分出南干渠、北干渠,配支干渠23条,修建各类渠系建筑物1230座,可自流灌溉下游3县20万亩农田,说明拦蓄水源充沛可靠,效益较大。1.2地质、地形资
5、料 (1) 根据地质钻探资料,闸址附近地层为中粉质壤土,厚度约,其下为不透水层。此壤土的物理力学性质如下:土壤湿重度;土壤干重度;土壤饱和重度土壤浮重度;自然含水量状态下土壤内摩擦角;饱和含水量状态下土壤内摩擦角;土壤凝聚力。地基允许承载力;混凝土、砌石与土基摩擦系数;地基应力的不均匀系数;渗透系数。(2) 本区域地震设防烈度为度。1.3水文气象1、 水文气象(1) 气温。本地区年最高气温42,最低气温为-18。(2) 风速。最大风速,吹程。(3) 降水量。非汛期(16月及1012月)9个月河流平均最大流量;汛期(79月)3个月最大流量Q为。年平均最大流量,最大年径流总量为9.25亿。年平均最
6、小流量,最小年径流总量0.42亿。(4) 冰冻。流域内冰冻时间短,冻土很薄,不影响施工。1.4建筑材料本工程位于平原地区,山丘少,石料需从外地供给、距京广线很近,交通条件较好;经调查,本地区附近有较丰富的黏土材料;闸址处有足够多的砂料。1.5批准的规划成果(1) 灌溉用水季节,拦河闸的正常挡水位为,下游无水。(2) 洪水标准。1) 设计洪水位50年一遇,相应的洪峰流量,闸上游的洪水位为,相应的下游水位。2) 校核洪水位为200年一遇,相应的洪峰流量,闸上游的洪水位为,相应的下游水位。闸后交通桥净宽取或,两边各设宽或得人行道。3) 施工导流采用20年一遇洪水,相应的洪峰为。(3) 河道断面。河道
7、横断面为梯形,边坡为,马道宽取。横断面形状如图所示。1.6施工条件(1) 工期。要求在2年内完成。(2) 电源。由电网供电、工地局电网。(3) 材料供应:三材统一安排,本地区无石料及水泥,主要从外地用铁路运至本工程所属城市,共,再用汽车转运至工地,运距。2水闸布置2.1闸址选择及水闸等级确定2.1.1闸址的选择2.1.2水闸等级的确定2.1.3洪水标准的确定2.2闸孔形式选择及闸底板高程确定2.2.1闸孔形式的选择2.2.2闸底板本高程的确定2.3闸室布置2.3.1闸底板2.3.2闸墩2.3.3闸门与启闭机2.3.4上部结构2.3.5岸墙2.4两岸及上下游连接建筑物的布置2.4.1两岸连接建筑
8、物的结构形式2.4.2上下游翼墙布置2.4.3混凝土的强度、抗渗及抗冻性能要求3水力设计3.1闸孔尺寸确定3.1.1闸孔形式3.1.2闸孔尺寸3.2水闸的消能防冲设计3.2.1消力池设计3.2.2海漫设计3.2.3防冲槽设计3.2.4上、下游河岸的防护3.3水闸的防渗排水设计3.3.1闸室地下轮廓线布置3.3.2渗流计算3.3.3排水设计4闸室稳定分析4.1荷载计算及荷载组合4.1.1设计工况4.1.2荷载计算4.1.3荷载组合4.2闸室地基承载力验算4.3.1计算单元4.3.2验算单元4.3.3抗滑措施4.3.4抗浮稳定验算4.3.5岸墙、翼墙稳定计算5整体式闸底板结构计算5.1计算闸底板纵
9、向地基反力5.1.1选择计算方法5.1.2选择计算工况5.1.3用弹性地基梁法计算5.1.4计算闸底板纵向地基反力5.2计算板条及墩条上的不平衡剪力5.2.1选取计算单元5.2.2列表计算5.3确定不平衡剪力在闸墩和底板上的分配5.3.1计算确定中性轴位置5.3.2在闸墩和底板上分配不平衡剪力5.4计算基础梁上的荷载5.4.1计算集中力5.4.2不平衡剪力的处理5.4.3考虑边荷载的影响5.5计算地基反力及梁的内力6设计依据及参考资料7总结8水闸施工水闸施工组织设计设计者:孙佳宝基本资料本工程位于河南省某县境内,它是淮海某支流上的二等建筑物。该河床位于平原地区,河床宽65m,该地区为浅层地下水
10、贫水区,要解决流域内农田的灌溉问题,需要拦蓄地面径流,故在河流适当位置修建拦河闸。拦河闸所担负的任务是:正常情况下拦河截水,抬高水位,以利灌溉;洪水时开闸泄水,以保安全。本工程建成后,可利用河道一次蓄水2230万,初步解决45万亩农田灌溉问题,同时具有较大的经济效益。1、 地质条件2、 根据钻孔了解闸址地层属河流冲击相,闸址两岸地面高程均在61.5m左右。闸址附近地层为中粉质壤土,厚度约25m,其下为不透水层。3、 地形闸址处系平原型河段,两岸地势平坦,地面高程为61.5m左右,河床坡降平缓,纵坡约为,主河槽宽度65m,河滩宽平,呈复式河床横断面,河流比较顺直。4、 土的物理力学性质指标土的物
11、理力学性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等,具体数据见下表。土的物理性质指标单位:湿重度饱和重度浮重度干重度20.222.212.216.0土的力学性质指标内摩擦角土基允许承载力摩擦系数f不均匀系数渗透系数K5、 工程资料(1) 石料。本地区不产石料,需从外地运进,距铁路很近,交通方便。(2) 黏土。经调查,本地区附近有较丰富的黏土材料。(3) 闸址处有足够多的砂料。6、 水文气象(1) 气象。本地区年最高气温42,最低气温为-18。(2) 风速。最大风速20,吹程06.(3) 降水量。非汛期(16月及1012月)9个月河流平均最大流量;汛期(79)三个月最大流量为。年平均最大流量
12、,最小年径流总量为0.42亿。(4) 冰冻。流域内冰冻时间短,冻土很薄,不影响施工。7、 批准的规划成果8、 (1)根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准()的规定,本枢纽工程为二等工程,其中永久性主要建筑物为2级。(2)灌溉用水季节,拦河闸正常挡水位58.72m。(3)洪水标准,见下表。洪水标准项目重现期(a)洪水流量闸前水位m下游水位m设计洪水501144.4559.5059.35校核洪水2001642.3561.0060.827、施工条件(1)工期为两年。(2)材料供应情况。本地区无石料及水泥,主要从外地用铁路运至本工程所属城市,共,再用汽车转运至工地,运距。电源由电网供电、工地距电网。
13、(一)施工条件分析1、自然条件(1)地形条件。闸址处系平原型河段,两岸地势平坦,地面高程约为,河底坡降平缓,纵坡约为,主河槽宽度65m,河滩宽平,呈复式河床横断面,河流比较顺直。由此地形条件可知,在进行导流时,不需设隧洞导流,应采用明渠导流,施工总布置比较容易。(2)地质和水文条件。由地质和水文地质条件可知,闸基础为砂性土壤,属软基,但承载力较高,为,故基础可不做处理。该地区地下水位在25m以下,由于开挖较深,大约在27mm以下会出现流沙现象,为保证干地施工条件,施工应采用人工降低地下水位的措施。基坑开挖的边坡也不宜太陡,以免引起塌方现象。由于属砂性土,在施工方案选择时,不需进行爆破施工,选用
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