龙头桥水库溢洪道设计说明书.doc

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1、龙头桥水库溢洪道设计说明书 摘要 龙头桥水库位于黑龙江省宝清县内,水库以灌溉防洪为主,兼顾发电.养鱼等综合利用工程。水库总库容6.14亿立方米,净调节水量2.3亿立方米。水库枢纽工程由土坝.溢洪道.输水洞和电站四部分组成。其中的溢洪道工程由进水渠.控制段.泄槽段.消能防冲段和尾水渠五部分组成。溢洪道布置在水库右岸,采用开敞式溢洪道,分2孔,每孔净宽8米,出口采用挑流消能;文章主要对龙头桥水库溢洪道部分工程进行了设计,主要对溢洪道过流能力进行复核,对防冲及结构稳定进行设计.计算。关键词 溢洪道;水力计算;稳定计算;结构计算Abstract Longtouqiao Reservoir in Bao

2、qing County of Heilongjiang Province, the reservoir in the main flood irrigation, power balance, the fish and other utilization projects. Reservoir capacity of 614 million cubic meters, the net adjustment 230 million cubic meters of water. Reservoir Project from the dam, the spillway, water holes an

3、d four power station components. The spillway into drains from the control of the chute, the energy dissipation and salt and tailrace five components. Spillway deployed in the right bank of the reservoir using Open spillway, two-hole, every hole Clean Breadth eight meters, the jet exports using ener

4、gy; The article major bridge leading to the reservoir spillway portion of the project was designed mainly to flow spillway capacity review and the prevention of structural stability - for the design, calculation Keywords Spillway; Hydraulic calculation; Stability calculation; Calculation 目录摘要IAbstra

5、ctII1.1前言21.2设计基本资料31.2.1筑物级别31.2.2基本资料32.溢洪道总体及结构布置52.1 溢洪道的选址原则52.2总体布置52.3结构布置62.3.1进水渠62.3.2控制段62.3.4消能防冲段72.3.5泄水渠83.水力计算83.1进水口的水力计算83.1.1基本资料83.1.2进水口的水力计算83.1.3定型设计水头的确定93.2泄流能力计算93.2.1堰面设计93.3控制段的水力计算103.4泄槽水面线计算123.4.1泄槽段水力计算12泄槽段起始水深计算143.4.3泄槽水面线计算153.5掺气水深计算203.6边墙高度确定213.7消能防冲计算223.7.1

6、消能方式的选择223.7.2挑流消能计算参数的选择223.7.3挑射距离的计算233.8冲坑最大深度243.8.1最大水垫深度243.8.2冲坑底高程244.闸室段抗滑稳定计算254.1作用在闸室段的荷载计算254.1.1 堰体与永久设备自重254.1.2 静水压力与浪压力264.1.3基底扬压力274.2 控制段抗滑稳定计算274.2.1 验算274.2.2 闸室抗滑稳定计算295.挡土墙稳定计算315.1衡重式挡土墙计算315.1.1稳定分析315.1.2 墙身自重.后趾板上的土重.前趾板上水重的计算335.2 偏心距及稳定计算345.2.1 偏心距计算345.3挡土墙的抗滑稳定计算345

7、.3.1 挡土墙的抗倾稳定计算355.4侧墙的配筋计算355.4.1钢筋和混凝土的强度指标355.4.2配筋计算365.5 抗倾覆安全系数385.6基底压力按结构布置及受力均对称情况计算39结论40参考文献41致谢42 龙头桥水库是三江平原挠力河上游的关键性控制工程,在三江平原综合治理规划中列为一期开发项目,也是饶力河水资源开发利用的骨干工程之一。 龙头桥水库是以灌溉.防洪为主,兼顾发电,养鱼等综合利用的大型水库工程。 龙头桥水库总库容6.15亿立方米,年净调节水量2.13亿立方米,增加灌溉面积4.24万公顷,其中水田2万公顷,通过水库的调蓄,从坝址到宝石河口段的挠力河堤防防洪标准由现状68年

8、一遇提高到713年一遇,受益耕地82万亩。 综合灌溉用水年发电量为406.3万度,发展养鱼水面4.77万亩,并兼有旅游等综合功能。挠力河全流域面积为24863平方公里,龙头桥水库坝址以上控制面积为1730平方公里,龙头桥水库位于宝清县南,经宝密公路机场,距离县城52公里。 可行性研究报告确定龙头桥水库枢纽为等工程,大坝.溢洪道及输水洞为2级建筑物;电站为5级建筑物。 该水库以灌溉防洪为主.兼顾发电.养鱼等综合利用工程,其水文计算成果.气象等各项设计资料现分述如下:1.2.2.1流量:根据水库运用调度计算成果,水库特征水位及泄量.相应下游水位列于下表:表1?1特征水位及泄流量表序号情况水库水位(

9、m)泄流量坝下水位m5正常高水位125.35?6汛期限制水位124.72?7死水位114.50?1.2.2.2气象:该水库位于三江平原,有关气象数据采用宝清气象站的统计资料。C。 平均最大冻深179cm,最大冻深可达253cm 。 多年平均风速4m/s,最大风速达28m/s。根据1957?1993年实测资料统计,7?9月最大平均风速列与下表:表1?2多年平均7?9月最大风速表风向ESESESSESSSWSWWSW1.2.2.3溢洪道稳定安全系数:为溢洪道设计规范SL253?2000规定的数值,见表1?3。表1-3溢洪道构件稳定最小安全系数荷载组合按抗剪强度计算公式按抗剪强度计算公式抗倾覆稳定安

10、全系数备注建筑物级别2基本组合3.01.051.3抗倾稳定仅相对边墙而言特殊组合2.51.01.0表1?4水位与流量项目频率%库水位m溢洪道泄量下游水位m坝下 地震烈度度。2.1 溢洪道的选址原则 溢洪道在水利枢纽中的位置,要在充分掌握资料的基础上,从安全.经济.施工管理等方面进行全面地比较.研究后决定。 从安全方面考虑,溢洪道最好修建在坚固的岩石地基上;溢洪道的两侧山坡必须稳定,避免在运用期间发生塌滑堵塞事故;溢洪道的进口不宜距土坝太近以免冲刷坝体,特别是溢洪道的出口尽可能离下游坝脚远些,防止出口水流直冲坝脚。 从经济方面考虑,应将溢洪道布置在开挖方量小,衬砌简单的位置。因此,高程适宜和地质

11、条件良好的马鞍形垭口,是修建溢洪道的好地方。选择溢洪道的位置时,不仅要考虑溢洪道本身的工程量,还应考虑由它引起的其它费用以及开挖溢洪道土石方的有效利用问题。例如,垭口距坝较远时,则应考虑洪水下泄归河问题,是否有冲毁良田或其他善后工作。还应考虑为加强运用管理和防汛抢险工作修建的道路,通讯等工程,若垭口距坝过近时,则需要考虑为防冲和防渗增加设施的费用。但若土石方能够利用时,则距坝近些比较有利。 从施工和运用管理方便考虑,应当选择出渣路线及堆渣场所便于布置,并能避免与其他建筑物施工干扰的地方。为了管理方便,溢洪道不宜离坝太远。 溢洪道的工程布置和型式应根据水库水文.坝址地形.地质.水流条件.枢纽布置

12、.施工.运用管理以及造价等因素,通过技术比较后确定。 龙头桥水库溢洪道为河岸溢洪道,溢洪道位于坝右端隔山体鞍部的垭口处溢洪道轴线与坝轴线为90相交,溢洪道有进水渠.控制段.泄槽段.消能防冲段和尾水渠组成。 溢洪道是一种泻水建筑物,用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水,防止洪水漫溢坝顶,保证大坝的安全。溢洪道的结构布置和在水利枢纽中位置的选择,关系到工程的总体布置,影响到工程的安全.投资.施工进度和运用管理。因此,溢洪道的结构设计要通过各种可能方案,全面的考虑,根据溢洪道设计规范1,择优选定。正槽式溢洪道的设计包括各个部分的布置.型式的选择.构造等内容确定。 引水的作用是将水库的水平顺.稳定地引至控

13、制段之前。引水渠进口布置应因地制宜,体形简单。其设计原则是在合理的开挖方量下尽量减小水头损失,以增加溢洪道的泄水能力。 引水渠长530m,进口宽21.5m,末段宽为32m。引水渠在平面布置上应力求平顺,避免断面变化和水流流向的急剧转变,在进口处做一个喇叭口,靠坝一侧应设置为导水墙,导水墙为半重力式结构。喇叭口的圆弧半径为160m,圆心角为14948 ,引水渠断面为复式梯形断面,马道高程123.00米,马道宽2米。渠道边坡系数m3。渠道为平底坡,渠道底高程为117.50米。引渠用混凝土板砌护,板下设有沙砾石垫层。护坦段由底板,圆弧墙和一字墙组成。 控制段是溢洪道的咽喉,由它来控制水库的水位和下泄

14、流量。溢流堰的位置是溢洪道纵剖面图的最高点。在平面上常设于坝轴线附近以利于坝上交通的布置,同时还应注意使整个溢洪道的工程量最小。对溢流堰设计的基本要求是要有足够的泄水能力。而溢流堰的型式.基本尺寸和布置方式是影响溢洪道泄水能力的决定性因素。在溢洪道上常用的堰型为宽顶堰和实用堰。本工程经过比较选用实用堰。 控制段全长21米。控制段由溢流堰.中墩.边墩.检修桥.交通桥.结合刺墙共用的闸门库(左侧)及启动闸门蹦房(右侧)组成。刺墙外布置50米长帷幕灌浆。 溢流堰采用WES实用剖面堰,堰顶高程120.00米,上游堰高2.5米。溢流堰净宽16米,分2孔,单孔净宽8米,总宽18.5米,为了增加溢流堰基底岩

15、石整体性和防渗,闸基岩石采用固结灌浆。 闸中墩分缝,缝墩和边墩与堰体呈整体结构,形成二个工作单元。缝墩半宽1.25米。边墩顶宽1.5米,底宽3米。 正槽溢洪道在溢流堰后用泄水陡槽与出口消能段相连接,以便将过堰洪水安全地泄向下游河道。泄槽段位于开挖地段,根据地形.地质.水流条件及经济因素合理的确定其形式和尺寸。 陡槽段位于控制段之后,水平投影长度15米,钢筋混凝土矩形断面结构,侧墙与底板分离布置,净宽18.5米,底坡坡比1:6。陡坡位于弱风化花岗岩地基上,底板 厚度1.2米,前后设有齿墙嵌于岩基,为改善陡坡和出口水力条件,在底板前半部设渐高式鱼尾墩接与闸室中墩,长度4.8米。 陡槽两侧边墙采用衡

16、重式,墙顶高程由131.70米以1:1.6的坡比渐降至122.33米。墙后仰坡段设梅花形锚筋,以提高墙体稳定性,衡重台下立墙交角处设纵向排水带和穿过墙体的横向排水管。墙后回填土上布置2.0米宽浆砌石踏步。 消能防冲段由挑流鼻坎段和挑流防冲段组成。 采用挑流消能,挑流段置于弱风化岗岩之上,花岗岩以上为辉绿岩。挑流段水平投影长度14.5米。挑流反弧半径22.56米,挑设角28,鼻坎为连续式结构,挑坎高程114.15米,挑坎悬臂长度1.0米。挑流鼻坎下设深齿墙埋置于微风化岩体,齿底高程105.00米。以保护挑流段安全。两侧边墙为衡重式,墙顶高程自122.23米以1:5的坡比渐降至119.57米。挑流

17、鼻坎两侧由混凝土一字墙插入岩石边坡,嵌入深度8.0米,墙顶高程119.57米,墙顶高程105.00米,与挑坎齿墙同高。 尾水渠应尽量利用天然的冲沟和河沟,如无此条件时,则需人工开挖明渠,要求线路短.平顺,同时使出口水流能平稳地归入原河道。3.水力计算 校核水位130.53m,校核流量1011m3/s,设计水位128.20m,设计流量696m3/s,堰顶高程120m,底板高程117.50m。3.1.2.1进水口的水力计算(校核水位) 堰上水头的确定:用校核水位减去堰顶高程来计算堰上水头,即H130.53-12010.53m。应考虑行进流速的影响,V, 则堰上的总水头。3.1.2.2进水口的水力计

18、算(设计水位) 堰上水头的确定:用设计水位减去堰顶高程来计算堰上水头,即 H128.2-1208.2m。应考虑行进流速的影响,V , 则堰上的总水头。 由溢洪道规范SL253-2000可知,定型设计水头为堰顶最大水头的75%95%,所以取米。 米 米 中心线下游系按幂曲线方程绘制的堰面,后接反弧段,反弧半径R12米 堰面幂曲线方程按此公式计算 式中:?定型设计水头,取8.16米; k,n?参数,与堰顶上游面的坡度有关。上游面直立,取 n1.85,k2; x,y?以堰面为原点的水平,垂直方向坐标。 依据溢洪道设计规范SL253-2000,WES实用堰的泄流能力按下式计算: 式中:Q?流量,; H

19、?堰上水头, 10.53m; ?行进流速,0.39; g?重力加速度,9.8; ?计入行进流速的堰上水头,m,对于低堰10.5378m; ?动能修正系数,近似地取为1; 10.5378m, 查溢洪道设计规范表A.2.H,取m0.497; c?上游面坡影响修正系数,上游面垂直时,c1.0; ?侧收缩系数,初步取值为:; ?边墩形状系数,取边墩为圆弧形,0.7; ?中墩形状系数,取中墩为半圆形,0.7,代入得0.93; ?淹没系数,查 水力设计准则111-4得,0.985; n?孔口数目,初步拟定取值n2; b?单孔宽度,初步拟定取值b8,m;代入公式计算得,溢流堰的泄流能力Q1104,大于校核水

20、位下的最大溢流堰流量1011,满足要求。公式同上, 其中, H?堰上水头,8.2m; ?行进流速,0.27; 8.204; 0.85;其余各项符号意义及数值均同前, 代入公式计算得,溢流堰的泄流能力Q743,大于设计水位下的最大溢流堰流量696,满足设计要求。表3-1 校核水位和设计水位下水面线计算情况堰顶高程(m)堰上总水头(m)堰净宽(m)侧收缩系数流量数m泄流量m3/s设计水位128.20m1208.204160.850.497743校核水位130.53m12010.5378160.930.49711043.4.1.1.1设计水位情况: (1)临界水深的计算: 式中 :?临界水深; q?

21、单宽流量; g?重力加速度 ; ?流速的不均匀系数,1.0; (2)临界坡降的计算 式中 : ik?临界坡降; ?过水断面面积; Rk?水力半径; Ck?谢才系数; n?泄槽槽身糙率系数,n0.015; Xk?湿周; Bk?底宽; B18.55.2597. , 代入得, (1)临界水深的计算: 公式及式中各项意义同上, 经计算得: (2)临界坡降的计算 经公式及式中各项意义同上,计算得, , 陡坡段水平投影长度为15米,净宽为18.5米。 起始计算断面水深按下式计算: ?起始计算断面流速系数,取0.95; ?起始计算断面渠底以上总水头, 8.204m; i?泄槽底坡,初步拟定取i1/60.16

22、66。 代入公式得,。 公式以及其中各项符号意义同上, 式中: q经计算q54.65;10.5378m; 代入公式得,。 泄槽水面曲线采用逐段试算法,先把泄槽段划分为若干个流段,然后对每一个流进行计算,由流断的已知断面求未知断面,然后逐段计算。 计算公式如下: 式中: ?分段长度,m; ,?分段始.末断面水深,m; ,?分段始.末断面平均流速,m/s; ,?流速分布不均匀系数,取1.05; ?泄槽底坡角度,(); i?槽底坡,itg; ?分段内平均摩阻坡降; n?泄槽槽身粗糙系数; ?分段平均流速, ?分段平均水力半径, 列表分别计算设计情况和校核情况下水面线: 陡坡段全长15米,共分1?1,

23、2?2,2?2,3?3,4?4,5?5,6个断面计算水深。 计算表中: h?断面对应的水深,m; Q?流量, ?过水断面,; v?设计(或校核)标准相应流速,; ?包括行进流速水头在内的总水头; X?湿周,Xb+2h,m; R?水力半径,R,m; n?粗糙系数; ?断面间的平均水力坡度,; i?陡坡坡度。 表3?2 设计情况断 面hmXb+2hmmi-1?13.2852.4813.2628.97412.254?22.562.326?9.74212.89?22.2962.259?3.14858.23811.9517.28710.435?24.782.35?3?32.749.9513.9349.9

24、0612.606?23.92.09?4?42.6949.76513.9869.9812.67?23.882.084?5?52.6849.6514.03810.05412.734?23.862.078? 表3?3 设计情况断面hmXb+2hmmi-1?14.5172.1614.0110.01514.525?25.022.884?2?24.3369.2814.59310.86515.195?24.662.809?4.3380.10512.6218.12712.457?27.162.949?3?33.90272.1871410.00813.91?26.3042.744?4?43.768.4514.7

25、711.1314.83?25.92.643? 当陡坡槽中泄水时,水流流速很高,当流速达到一定程度,空气就会大量掺入水流中,形成乳白色的水气混合物,就会产生水流的掺气现象。陡坡段水流出掺气水深按下式计算: 式中: h,?泄槽计算断面的水深及掺气后的水深,m; v?不掺气情况下泄槽计算断面的流速,; ?修正系数,取1.3s/m; 表3?4 设计情况下泄槽掺气水深计算表 断面序号 hm V 表3?5 校核情况下泄槽掺气水深计算表 断面序号 hm V 溢洪道的工程等级为等,主要水工建筑物级别为2级,则查?溢洪道设计规范?得到安全加高,边墙超高,根据在设计水位下的泄槽各个断面掺气后的水深加上安全超高,即

26、可以得到陡槽段导水墙高程。 边墙高:H 式中: H?边墙高,m; ?掺气后水深,m; ?边墙超高,m。 列表分别计算设计情况和校核情况下陡坡槽边墙高: 表3?6 设计情况下陡坡边墙高 断面序号 hm V 表3?7 校核情况下陡坡边墙高计算表 断面序号 hm V 溢洪道消能型式进行了底流式和挑流式两种消能型式的比较,根据溢洪道消能段置于弱风化花岗岩之上,抗冲能力一般。采用底流式消能,是借助于一定的工程措施控制水跃位置,通过水跃发生的表面漩滚和强烈的紊动来消除余能,而下游的水流急,冲刷能力大,需要护坦长,基础岩石开挖量大,边墙临近公路,边墙高度高。经过分析比较,底流式消能的工程总造价高于挑流消能。

27、因此,设计推荐消能方式为挑流消能。 挑流消能就是在泄水建筑物的下游段修建挑流坎,利用下泄水流的巨大动能将水流挑入空中,然后降落到在远离建筑物的下游消能。挑入空中的水舌,由于失去固体边界的约束,在紊动及空气阻力的作用下发生掺气及分散,失去一部分动能,其余大部分的动能则在水舌落入下游后被消除。下游形成冲坑后,并不一定会危及建筑物的安全,只需冲坑与建筑物之间有足够长的距离,建筑物的安全就能够得到保证。 挑流消能水力计算的主要任务:按已知的水力条件选定适宜的挑坎型式,通过计算确定挑坎顶高程.反弧半径和挑流角,计算挑流射程和下游冲坑的深度。 对于一定的水头.流量及河床性质,为了减少冲刷坑深度应设法减小入

28、水流量q,增大水股在空中的分散程度和提高空中消能效率。因此,合理选定鼻坎前沿长度,研究有效地提高消能效率的挑坎布置,采用连续式挑坎。 挑坎尺寸包括:挑角.反弧半径R以及挑坎高程三个方面: 1.挑角的确定:根据溢洪道设计规范SL253?2000,挑角一般在1535之间,由经验取得28。 2.反弧半径R的确定:本工程中的反弧半径经过试算取得,R22米。 3.挑坎高程的确定:由已知的资料查得,堰顶高程为114.15米,河床高程为106.53米,挑坎底板宽B18.5米,河床岩石系数K1.3。 挑距按溢洪道设计规范公式计算: 式中: L?自挑坎末端算起的挑流水舌外缘挑距,m; ?坎顶水面流速,按鼻坎处平

29、均流速1.1倍计算; ?挑流鼻坎挑角28; ? 坎顶铅直方向水深,hcos,h为刊顶平均水深; ?坎顶至河床面高差m; g?重力加速度。 28 按挑距公式计算32米。3.7.3.2校核情况 28 按挑距公式计算35.3米。 式中: T?自下游水面至冲坑底的最大水垫深度,m; q?单宽流量(/s/m); (/s/m) 54.65(/s/m) H?上.下游水位差,m; K?岩石冲坑系数,K1.3。 冲坑最大水垫深度 15.63m 设计情况:4.1作用在闸室段的荷载计算 堰顶高程120m; 兴利水位125.35m; 底板高程117.50m; 控制段长度21m ; 闸室净宽16m; 4.1.1 堰体与

30、永久设备自重 底板自重kN 堰体自重kN 闸墩自重kN kN 交通桥自重kN 平板钢闸门 式中: 闸门行走支撑系数,对于滚轮式支撑1.0; 材料系数,普通低合金结构钢0.8; 孔口高度系数,H5m时,0.156; kN kN4.1.2 静水压力与浪压力 运用时期稳定计算情况是闸门关闭,上游为兴利水位,下游无水,故闸门只受静水压力.浪压力。 作用于闸室段的水平方向静水压力呈三角形分布: kN 作用于闸室段的上浪压力采用南风设计工况,用此工况计算浪压力,采用的是官厅水库公式: m m m 式中:m/s;D为风作用于水域的长度(吹程),km;H坝前水深,m;为波高,m;L为波长,m;为波浪中心线高于

31、静水面产生的雍高值。 坝前水深HL/2时,波浪运动不受库底的约束,为深水波: kN 根据水闸设计规范2,砂壤土的渗径系数为C5,作用水头2.7m,故最小防渗长度为: LCH5 防渗长度0.5+15+0.3+10.9+4.1+0.2531.05mL,满足要求。 假定渗流沿地基轮廓的坡降相同,即水头按直线变化,采用直线比例法计算地下轮廓线各点的渗透压力。 kN kN kN kN4.2 控制段抗滑稳定计算4.2.1 验算 完建情况(未放水)荷载及力矩的计算结果列于表4-1中,所有的力对B点求矩。闸室上下游端地基反力的比值,反映闸室基底反力分布的不均匀程度。值越大,表明闸室两端基底反力相差越大,沉降差

32、越大,闸室的倾斜度也越大。从一些水闸的实测沉降资料分析,闸室两端的沉降差如果不超过闸室底宽的0.002,尚不致妨碍闸室的正常运行。表4-1 完建情况下作用荷载和力矩计算部 位重 力(kN)力 臂(m)力 矩(kN?m)备 注M+M-底 板11812.57.588593.75(1)启闭机重力忽略不计;(2)对堰体上游端点B求矩闸 墩77567.558170工作桥7733.93014.7交通桥1482.512.518531.25闸 门129.363.9504.5堰 体1928.63.97521.5合 计23881.96176335.7 m kN/m2 反映了闸室基底反力分布的不均匀程度。值越大,表

33、明闸室两端基底反力相差越大。从水闸设计规范2得到,中等坚实土基基底应力最大值与最小值之比的允许值为2.0,上述计算的1.10小于允许值,满足要求。4.2.2 闸室抗滑稳定计算 兴利水位情况下(闸门未放水)荷载及力矩的计算结果列于表4-2中。 m kN/m2 中等坚实土基基底应力最大值与最小值之比的允许值为2.0,满足要求。 基底面的抗滑稳定安全系数按抗剪断强度公式计算,其公式: 式中: ?按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数,基本组合3.0,特殊组合2.5; ?堰体混凝土与岩基接触面的抗剪断摩擦系数,0.7; C?混凝土与岩基接触面的抗剪断凝聚力,取C400Kpa; ?作用于堰体上的全部何载对计

34、算滑动面的法向分量; ?作用于堰体上的全部何载对计算滑动面的切向分量;堰体与基岩接触面的截面面积。表4-2 兴利水位情况下作用荷载和力矩计算表荷载名称垂直力(kN)水平力(kN)力臂(m)力矩(kN?m)M+M-下游水压力?93.540.1211.22?浮托力?1697.85?7.512733.88?渗透压力?6312.92?6.2539455.75? 湿容重 ; 浮容重 ; 内摩擦角 28;5.1.1.2土压力系数 公式: 公式: kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN5.1.1.3 静水压力的计算 kN kN5.1.1.4 扬压力的计算 kN kN5.1.2.1 墙身自重 k

35、N kN kN5.1.2.2 前趾板上水重 kN5.1.2.3 后趾板以上土重计 kN kN kN5.2 偏心距及稳定计算5.2.1 偏心距计算 地基应力计算: kN/m2 地基应力大小比: 上述计算的地基应力最大值与最小值比值小于允许值2.0,满足规范要求。 对侧墙进行抗滑稳定计算,采用溢洪道设计规范1中公式: 式中 : K?按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数; f?闸室混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数; W?作用在侧墙上对计算滑动面的法向分量; P?作用在侧墙上的全部荷载对计算滑动面的切向分量; 因此,侧墙在基本荷载组合下,计算得到的抗滑稳定安全系数大于允许的抗滑稳定安全系数,1.251

36、.25,则在设计水位下,闸门全开时,侧墙满足抗滑稳定。5.3.1 挡土墙的抗倾稳定计算 式中: ?抗倾稳定安全系数; ?总的竖向力对前趾点求矩; ?总的水平力对前趾求矩; 因此,侧墙在基本荷载组合下,闸门关闭,泄槽内无水(最不利的情况)。挡土墙只受水平土压力.土重.墙后静水土压力的作用。根据挡土墙的设计计算侧墙抗倾稳定安全系数大于允许的抗倾稳定系数。因此,侧墙在基本荷载组合下,能够满足抗倾稳定的要求。 1.钢筋:采用级光面圆筋,其强度指标是: 受拉受拉钢筋设计强度 钢筋的弹性模量 2.混凝土:采用,其强度力学指标是: 弯曲抗压 抗裂设计强度5.4.2配筋计算 ; ; 式中: ?截面抵抗距系数;

37、 ?结构系数; ?弯距外包线的最大弯距值(KN.m); ?混凝土弯曲抗压设计强度。混凝土标号25时,12.5N/; ?计算梁宽,取b100cm; ?梁有效高度,为混凝土保护层厚度,顶层5 cm,底层 7 cm; ?相对受压区计算高度; ?受拉区纵向钢筋配筋率; ?受拉钢筋设计强度。级钢筋R240 N/; ?受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋率; ?受拉钢筋截面面积; 抗裂度验算公式为: 式中:?混凝土拉应力限制系数,对荷载效应的短期组合,取为0.85;对荷载效应的长期组合,取为0.70;?换算截面对受拉边缘的弹性抵抗距;?闸底板所受最大弯距值;?混凝土轴心抗拉强度标准值,对C25混凝土,1.75N/

38、;?截面抵抗距的塑性系数,取1.55;?截面梁高,h2m;?换算截面重心轴至受压边缘的距离。;?换算截面对其重心轴的惯性矩。;?钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比。;?受拉区纵向钢筋配筋率; 经计算按构造筋配筋,其配筋率,实配为818,( )从墙顶计起y4.5m处,配筋为418(y4.5m为理论钢筋折断点) 立墙的钢筋应力及正截面裂缝宽度计算,详见下表: 表5?1挡土墙立墙正截面裂缝宽度验算表 截面位置y从墙顶计起 cm 截面有效高度 (cm) 截面弯矩值 M 实配钢筋面积 实配配筋率 合力点之 距 续表5?1挡土墙立墙正截面裂缝宽度验算表钢筋实际应力钢筋应变不均匀系数平均裂缝间距最大裂缝开展宽

39、度(cm) 说明:?钢筋初始应力 20000KpaKpa5.5 抗倾覆安全系数 式中: ?抗倾覆安全系数;1.3; ?抗倾力矩之和; ?倾覆力矩之和。 式中:?堰体基底压力的最大值或最小值(Kpa)。在各种何载组合情况下,堰体底面上的最大垂直正应力小于基岩的容许压应力;最小垂直正应力,运用期应大于零,施工期容许有不大于0.1Mpa的拉应力。 ?作用在堰体上的全部竖向何载(KN);?作用在堰体上的全部竖向和水平何载对于基础底面的垂直水流方向的形心轴的力矩; A?堰体基础底面的面积; W?堰体基础底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩。 闸室稳定分析计算成果汇列于下表。 表5?2 闸室控制段稳

40、定分析成果表何载组合计 算情 况作用力(KN)力 矩()基底压力(Kpa)安全系数偏心距em垂直水平抗倾倾覆抗滑基本设计水位55249.基本控制水位(5%)50936.37064.5628517.693645.919419419.96.710结论 通过十周的毕业设计时间,毕业设计达到了毕业生设计的标准。设计内容满足工程设计要求,设计进度按开题报告完。本次设计和其余的工程设计情况基本相同,同样是按照正常的设计思路,正常的设计流程做下来的。 在设计过程中遇到了许多问题,如不能准确的画出工程计算简图,还有考虑问题不够全面,往往为了追求某一方面而忽略其他方面,出现理论脱离实际的情况。通过设计还发现以前所学的知识有的还没有真正掌握,用的时候还很生疏。以上问题通过查阅资料和老师同学的帮助最后都得到了很好的解决。 本次设计是学生在毕业前的最后学习和训练阶段;是学生深化、拓宽、综合所学知识的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与实践能力的最后培养。本次设计仅供教学与辅导用,目的在于加强学生的设计能力,而不是将设计应用到实际工程中。所以在设计中存在问题是可以的,只要认识到