H江水利枢纽工程毕业设计(5)

H江水利枢纽工程泄水闸设计说明书

β1’＝1.21－1/[(12(T’/T)2+2)(S’/T+0.059)] ＝1.21－1/[(12(15/16)2+2)(10/16+0.059)] ＝1.09>0，取β1’＝1.0,无需修正。 式中:

S’-底板（包括齿墙）的埋深与板桩入土深度之和； T’-板桩另一侧的地基深度； b. 出口段修正系数

β2’＝1.21－1/[(12(T’/T)2+2)(S’/T+0.059)]

＝1.21－1/[(12(15.8/16)2+2)(0.8/16+0.059)] ＝0.540<1，β2’应予修正。 出口段水头损失应修正为：

h8’＝ （1-β2’）3 h8＝0.4630.736=0.338m; 三、地基土的抗渗稳定性验算 水平渗透坡降Jx＝h5/L5=1.929/20

=0.010<水平段允许坡降值 [0.15～0.25]；

出口渗透坡降J出＝h8’/S8=0.338/0.8

=0.42属出口段允许坡降值 [0.40～0.50]区间； 因此，地基土抗渗稳定满足规范要求。

4.3.4 闸室的布置

一、上游段

上游段直接与河道连接，用导墙将电站和船闸分隔开。宽度根据平面布置确定，顶高程为25.0m，底高程13.0m，采用坡比为1:3，40cm厚浆砌块石护坡。

二、闸室长度及型式

闸底板长度确定：顺水流方向取（1.5～2.0）H，考虑公路桥、工作桥以及检修便桥等布置需要，初步拟定为20.0m。

因水闸基础为砂砾石，地基承载力较高，故闸基础选用整体式平底板，根据《水闸设计规范》，必须进行分缝，分缝的间距根据规范要求，不宜大于30.0m，故取为二孔一跨，闸底板采用钢筋混凝土平底板，厚度（1/5～1/8的单孔净跨）初步拟定为150cm。

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三、闸墩

闸墩采用C20钢筋混凝土，上游游端采用圆形，中墩厚1.60m，缝墩厚0.80m，长度与闸底板长度相同为20.0m。

闸墩顶高程＝校核洪水位24.20m＋安全超高0.50m=24.70m，取25.0m。 四、闸上交通桥

根据设计任务书，公路桥位于闸室最上游侧，公路桥采用C30钢筋混凝土，总宽度为9.00m，采用T型结构，梁高1.0m，梁底高程同闸敦顶高程为25.00m。

公路桥面高程为25+1+0.25（桥面铺装层厚）=26.25m。 工作桥面高程＝校核洪水位＋闸门高度＋吊点＋安全超高+梁高 ＝24.20m＋7.0m＋0.3m＋0.5m＋1.0m ＝33.0m

检修便桥位于闸室下游侧，高程25.0m，宽1.5m。 五、闸门

闸门采用平面钢闸门，平面钢闸门的顶高程应该高于灌溉水位，取为20.0m，因此平面钢闸门的尺寸为10.038.0m(宽3高)，闸门设侧止水和底止水。工作闸门采用卷扬式启闭机启闭，启闭力后续计算。

检修闸门设二道，位置分设工作闸门的上、下游侧，检修闸门采用钢闸门，用手拉葫芦启闭。检修闸门高度拟定为4.0m，有上下两块迭合而成，平时安放在启闭机室内。

为充分利用闸室水压力，增强闸室抗滑、抗倾覆稳定性，将闸门布置在靠闸室下游端，位于底板下游端向上游5m处。

六、启闭机

1）闸门启闭力计算（参见《水利水电工程钢闸门设计规范》） a.水压力计算

P1=0.5γh12b=0.531.037.02310.0=245T； P2=0.5γh22b=0.531.031.52310.0=11.25T； ΔP= P1 －P2＝233.75T；

b.有关阻力（采用滑动轴承支承） a）支承摩阻力Tzd＝（f1r+f）P/R

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＝（0.15325+1.0）32000/100 ＝95.00kN； P-作用在闸门上的总水压力，KN； f1-滑动摩擦系数，取0.15； f-滚动摩擦力臂，取1.0mm； r-滚轮轴半径，取25mm； R-滚轮半径，取100mm；

4只定轮，每只宽20cm，根据线压强q=2000KN/（43200mm）=2.5KN/ mm，查《钢闸门规范》附录M：fmax=0.11~0.13，fmin=0.05,取f＝0.10 。

b）止水摩擦力

令止水带宽（水压力作用区）12cm，左右两侧共24cm。 N=0.531.037.0230.24=5.88T； Tsd=N2f=5.8830.5=2.94T (f=0.5) c)上托力计算 《钢闸门规范》附录D

上托力Pt＝γβtHsD1Bzs=1031.037.030.2310=140KN； γ-水的容重；

βt-上托系数，验算闭门力时取1.0； Hs-关门时上游水位； D1-闸门厚度； -两侧止水距离； d)下吸力计算

PS=pSD2 Bzs=2030.3310=60KN；

pS-闸门底缘的平均下吸强度，取20KN/m; D2-闸门底缘止水至主梁下翼缘的距离，m; c．启闭力计算

《钢闸门规范》公式8.1.1-1,8.1.1-2； 闭门力FW=nt(Tzd＋Tsd)－nGG＋Pt

=1.23(95.00+2.94)－1.13128+140

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=116.7KN>0，需设加重块Gj＝100KN； 启门力FQ= nt(Tzd＋Tsd)+ PS+ G+Gj+Ws

=1.23(95.00+2.94)+60+1.13128+140+291

=749.3KN；

nt-摩阻力安全系数，取1.2；

nG-计算闭门力时的闸门自重修正系数，取1.1； nG’-计算启门力时的闸门自重修正系数，取1.1； G-闸门自重，为128KN；

Ws-作用在闸门上的水柱压力，KN； Gj-加重块重量，KN； Pt-上托力，KN； PX-下吸力，KN； Tzd-支承摩阻力，KN； Tsd-止水摩阻力，KN； B．启闭机选型

根据启门力FQ =679.5KN，闸门高度为7m，选用启闭机型号为QPQ-2340，主要参数如下：

启闭力2340T，启门高度9m，启门速度1.34m/min，吊距3.1～9m。 C．选择工作桥主横梁平面尺寸位置

工作桥主梁采用两根T形梁，梁高1.0m，翼板宽1.2m，工作桥总宽4.5m，T形梁上布置横向格梁，以布置启闭机平台。

七、下游护坡 下游护坡同上游护坡。

4.3.5 闸室稳定计算 4.3.5.1 完建工况

水闸内无水，计算恒载情况下基底应力与基底应力不均匀系数。 一、自重计算

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自重(KN)弯矩（+）向下游荷载名称启闭机房交通桥板检修桥闸墩>20闸墩<20闸底板启闭机闸门合计长度宽度高度 荷载到底板中心距10-5.5-24.5000.57.5总计(KN－M)（-）向上游23.223.23.23.223.29611202010.5981.5160018199097920128001740080950434781600000356400047552115421110-1000400000-10004 二、基底压力计算

∑G=43478kn(↓)；∑H=0kn(→)；∑M=42111kn2m。 压应力P=∑G/(BL)+6∑M/(BL2) Pmin=66.3(kn/m2)，Pmax＝95.5(kn/m2)； P<[R] =230 kn/m2，满足规范要求。

应力不均匀系数η＝Pmax/Pmin=95.5/66.3=1.44<[2.0]，满足规范要求。

4.3.5.2 设计工况

一、自重计算

与完建工况相同。 二、水压力计算

水压力包括水重、上游水平水压力、下游水平水压力、下游风浪压力、扬压力和侧向水压力。计算公式按下式进行：

上游水压力＝10H2B/2=103(19.5-13.0)2323.2/2=4901 kN 下游水压力＝10H2B/2=103(14.5-13.0)2323.2/2=261 KN 上游水重＝103(19.5-13.0)323.2310=15080 KN 下游水重＝103(14.5-13.0)323.238.5=2958 KN 计算成果如下表：

设计工况水压力计算成果表

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