毕业设计论文冲沙水闸的整体结构设计.docx

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1、目录I工程概况与基本资料11.1 沙明灌区概况41.2 地形资料41.3 气象资料41.3.1 气温41.3.2 风速41.4 水文资料51.4.1 洪水51.4.2 泥沙51.5 地质资料61.5.1 渠首附近地址情况61.5 .2地基设计指标61.5.3地震71.6 确定枢纽和建筑物的等级71.7 工程材料71.7.1 石料71.7.2 混泥土骨料718规划成果81.8 .1交通81.8.1 渠道设计成果81.8.2 规划确定82拦河建筑物方案的比较92.1 闸址的选择92.1.1 闸址选线的要求92.1.2 闸址选线的原则92.1.3 1.3取水方式92.1.4 取水枢纽位置的选择92.

2、2 枢纽建筑物的布置方案102.2.1 取水枢纽的设计原则102.2.2 无坝枢纽和有坝枢纽方案的选择102.2.3 有坝方案选择103拦河建筑物设计163.1 拦河闸枢纽总体布置163.2 闸孔尺寸设计163.2.1 闸孔尺寸设计的任务163.2.2 闸门底板高程163.2.3 闸孔宽163.2.4 闸孔净宽的计算173.2.5 闸孔尺寸初拟183.2.6 闸墩结构布置183.3 闸顶高程和闸门顶高程的确定193.3.1 闸顶高程193.3.2 闸门顶高程203.4 闸门高203.5 消能防冲形式及尺寸拟定203.5.1 泄流特点203.5.2 消能设计条件213.5.3 水闸的消能方式22

3、3.5.4 消力池设计233.5.5 海漫设计283.5.6 防冲槽设计293.6 水闸防渗排水设计303.6.1 防渗排水设施303.6.2 闸基防渗长度313.6.3 闸基渗流计算324闸室稳定计算364.1 闸基稳定计算的要求364.2 闸室结构布置364.2.1 底板364.2.2 闸墩374.2.3 闸门384.2.4 工作桥394.2.5 检修桥414.2.6 交通桥424.2.7 排架424.2.8 分缝和止水434.3 闸室稳定计算434.3.1 概述434.3.2 稳定计算满足的要求444.3.3 荷载计算444.3.4 稳定计算485水闸底板的结构设计505.1 底板的结构

4、设计方法505.2 不平衡剪力计算525.2.1 不平衡剪力大小的计算535.2.2 不平衡剪力的分配555.3 地基梁的荷载计算575.3.1 计算上游段作用在单宽板条上的荷载575.3.2 底板内力计算595.3.3 下游段单宽板条上的荷载725.3.4 下游底板内力计算745. 4酉己筋计算806两岸连接物设计825.1 概述825.2 闸室与上下游连接825.2.1 连接长度825.2.2 平面布置825.3 边墙结构型式及断面拟定83谢辞841工程概况与基本资料1I沙明灌区概况沙明灌区位于沙明市西南，东界合大公路，东南及南面为北沙河，太子河，西面及北西为沙河，共辖土地面积730k肝，

5、沙明灌区系由明山水库供水的灌区之一，由明山水库下泻至沙明灌区的流量为11.94亿立方米/年。除城市工业及电站用水4.8亿立方米以外，其余均可作灌溉用水，可灌面积为97.6万亩。灌区分布在沙河两岸，沙河以南为沙明灌区，灌溉面积48.6万亩，沙河以北为沙蒲，沙北两灌区灌溉面积48.6万亩。1.2 地形资料本区主要水系为沙河及太子河，沙河属于山麓型河流。渠首上游28km的东陵以上为山谷河道，东陵以下河宽逐渐增大，河流比降逐渐平缓，河宽在200米400米之间，灌区地形东北向西南倾斜，南北长45km,地面坡降一般为1200013100之间，东西平均宽约12km,地面坡降约为1140013800之间，除沿

6、河两岸过去洪水泛滥，起伏不平外，其余大都地势平坦。1.3 气象资料多年平均气温为7.5,以7月份最高，月平均气温为24.8C,1月份最低,月平均气温为-12.8C,月平均最高气温为7月，达30.2C；月平均最低气温达-18.0oC,冻土层深度在1.01.5米之间。1.3.2风速多年平均风速4.1ms,极端最大风速达29.7ms,其中汛期最大风速为21.0ms,汛期平均最大风速8.4ms1.4 水文资料1.5 .1洪水由于沙明灌区之来水系由明山水库供给，该区在经明山水库调节后，在沙明站的不同频率之洪峰流量见表I-Io表1-1沙明站不同频率下的洪峰流量表洪水频率(%)流量(m3)上游水位(m)下游

7、水位(m)0.1615038.638.50.33530038.1338.050.5500037.937.81452037.6937.582402037.4537.365332036.9036.8310282036.5636.4025200035.9135.637528733.4733.09灌区进水闸以5%的洪水作为停止引水标准，灌溉临界期相应的河道流量为Q=400m3s(包括灌溉及下游发电)。1.4.2泥沙沙明站平均含沙量1.8kgm3,月最大平均含沙量为7月，P=2.36kgm3o实测最大含沙量为4.74kgm3o年平均输沙量:明山为192.3万吨，沙明为314万吨。沙明站不同流量及相应含沙

8、量关系见表1-2：表1-2不同流量含沙量关系表流量m3s100140200300400500100015004000含沙量kgm30.560.771.101.602.102.605.007.4010.0沙河泥沙颗粒组成无足够的实测资料，仅56年取三次流量为491nWs时的杀样。其颗粒分析成果见表1-3。表1-3沙河泥沙颗粒组成表粒径(mm)0.25-0.10.1-0.050.05-0.0050.005%8.38.357.426推移质无实测资料，灌溉期按悬移质占90%的估算来沙量列入表1-4o表1-4灌溉期来沙量流量频率()25102来沙量(万立方米)38.585.8172.01.5 推移质平均

9、粒径dcp=0.5mm,最大粒径dmax=60mmo含沙容重rs=2.65T/m301.6 地质资料1.6.1 渠首附近地址情况渠首附近系属第四世纪沉积层，厚度较大，在渠首附近河床岸岸滩地为粉质壤土及粉砂，厚度45米，河床表层有局部细沙，以下有砾质粗沙，最大层厚在16米以上，再往下是粗砂，一般在20米深度以下。沿河一带地下水埋藏深度随地形变化，一般在2.5米左右，因土质透水性较大，地下水位变化受河道水位影响大，风水期河水补给地下水，水位较高，枯水季节地下水补给河水，水位较低.渠首河道宽度在270米左右.河床平均高程31.5米。1.6.2 地基设计指标内摩擦角：中砂(p=25。；粗砂及砾质粗砂(

10、p=28。空隙比:e=0.57渗透系数:k=1.43x12cms回填土：应尽量以透水性良好的砾质中砂或粗砂回填.回填土壤特性:I干=1.6Tm3;r湿=1.8Tm3;r饱=2.0/n?；C=O填土与墙后摩擦角：=o混泥土容重:r=2.4Tm3摩擦系数f:混泥土与粘土仁0.3,混泥土与中砂仁0.4,混泥土与粗砂仁0.5地基允许承载能力:可=2.5kgcm2地基应力分布允许不均匀系数为:砂土TIV=23；粘土r=152.0地基土变形模量:EO=310kgcm2地基土泊松比:砂土=0.3；砂质粘土=0.351.6.3 地震本地区不考虑地震.1.7 确定枢纽和建筑物的等级平原区水闸的洪水标准应根据所在

11、河流流域规划的防洪任务以近期防洪目标为主，并考虑远景发展要求.本取水枢纽设计重现期为50年一遇，遇水频率为2.0%,相应洪峰流量为4020nWs.校核洪水200年一遇，洪水频率0.5%,洪峰流量5000m3/。根据水闸设计规范确定平原区水闸洪水标准，相应的永久建筑物如拦河闸，进水闸为2级，次要建筑物如挡土墙，护岸为3级，临时性建筑物如施工期间使用的导流建筑物为4级。1.8 工程材料1.8.1 石料由于灌区位于平坦地区，山丘少，石料需从外地供给.经调查，在本区南部有铁路相通的陈相片，高山子两石料厂可供应石料，运输方便，其抗压指标在250kgm2左右，容重为2.43.0Tm3,抗冻破碎率在10%以

12、下。1.8.2 混泥土骨料在距渠道2.53.0km的地方有采石场可以供粗细骨料及砂料作浇筑混泥土之用。18规划成果1.8.1 交通渠首位置与和大公路相交.和大公路为II级公路，双车道.公路桥面总宽9米（包括行车道宽7.0米，行人道宽2.0米）。1.8.2 渠道设计成果渠首渠底高程32.10m；最大引水流量Q=78m3/,灌溉期正常挡水位35.00m；渠道纵坡i=13500渠道边坡m=1.75;渠道底宽B=26m渠道顶部高程37.5m；渠道顶部宽度6m1.8.3 规划确定为确保沙明市安全，防洪限制水位为38.8米。2拦河建筑物方案的比较2.1 闸址的选择2.1.1 闸址选线的要求水闸闸址的选择要

13、在可能的位置上，根据当地的地形地质特点作出总体布置，拟定具体尺寸，估算工程数量，通过分析比较，最终选定技术上可靠，经济上合理，且施工方便的最优方案。2.1.2 闸址选线的原则(1)水流条件:闸址应选在河床稳定，河岸坚固的河段上，同时应尽量使进出闸水流平顺，避免发生偏流，防止有害冲刷和淤积.(2)地址条件:选择土质均匀密实，承载力大，压缩性小和地下水较低的天然地基建闸，同时应考虑设一面还是两面取水口。(3)施工和运用条件:满足施工和运用管理的要求，如交通运输方便，场地开阔,供水，排水，导流，截流条件好等。(4)综合利用方面:与枢纽其他建筑物布置统一考虑，使各项工程协同工作，避免干扰。(5)政治经

14、济条件:要尽量减少占用耕地面积，淹没损失，移民数量等。2.1.3 1.3取水方式灌区分布在沙河两岸，故采用两侧取水的方式。2.1.4 取水枢纽位置的选择依据本设计提供的基本资料和地试图，枢纽布置在和大公路轴线附记。2.2枢纽建筑物的布置方案2.2.1取水枢纽的设计原则(1)根据灌溉，发电，生活用水及其它工业用水部门对水质水量的要求，应保证有计划的供水。(2)在多泥沙河流上，应采用有效的防沙措施，防止有害泥沙进入渠道。(3)在有漂浮物的河流上，应采取措施，防止漂浮物及冰进入渠道。(4)对于少沙河流，综合利用渠首工程，应保证各个建筑物的正常运行，互不干扰。(5)对取水工程附近的上下河道，应因地制宜进行整治。(6)造价低，便于运用管理。2. 2.2无坝枢纽和有坝枢纽方案的选择根据设计资料，进水闸的最大引水流量Qmax=782=156mVs,进水闸以5%的洪水作为停止引水标准，相应的流量为3320nWs,由表可查的上游水位是36.9m.灌溉临界期相应的河道流量为400mVs,根据表1-1可