水工建筑物》课程设计

'《水工建筑物》课程设计指导老师：李雪英姓名：000学号:110315150专业：水政水资源管理2013.06.23 进口段：由于溢洪道进口紧靠水库，水流条件比较好，不需要引水渠，仅做喇叭口式进口段。控制端：溢流堰段是溢洪道的控制端，是水库下泄洪水的门口，是控制溢洪道泄流能力的关键部位，因此必须合理选择溢流堰形式和尺寸。由于溢流堰体型设计的要求是：尽量增大流量系数，在泄流是不产生空穴水流和诱发危险震动的负压的，但由于该地区是基岩为寒武纪八寸组粉砂泥岩强风化层，承载力低，所以初步拟定使用宽顶堰，其特点室内结构简单施工方便，对基岩承载力较差的地基适应能力较强。堰顶高程为30.00m，堰顶泄水宽度：已知最大的泄量Q泄=210m3/s，堰顶高程为30.00m，校核洪水位33.43m，堰顶水头H=33.43-30.00=3.43m，行进流速约为0，H0=H，流量系数m=0.35，则溢洪道堰顶宽度为B==27.429m选取溢洪道宽度为28m。顺水流方向长度按宽顶堰要求2.5H<δ<10H,选取δ=4H=13.72m因此，选取14m。 确定闸墩、底板、工作桥、交通桥的尺寸。选择溢流堰底板为整体式平底板，板底厚度为0.9m，下面设置3层反滤层，每层厚为0.20m，溢流堰的斜坡段设置两排排水孔。根据闸室的构造和布置，闸墩高度为5.5m，与底板相应长相等14m，厚取1.2m，闸门槽深度为0.25m，闸墩前后皆为半圆形，在闸墩上闸门槽处两侧，设置检修槽，宽度为2m，厚度为0.3m，长为5m，每孔两块。工作桥采用板梁式的结构，总宽度为4.5m，交通桥根据道路等级确定，公路单车道净宽5m，交通桥采用板梁式结构。4个中墩厚度为4*1.1=4。4m，2个边墩厚度为2*0.7=1.4m三控制段稳定及应力计算1荷载计算，荷载按一空计算，没空宽度为4.4+1.1=5.5m，荷载计算如下：荷载名称算式作用力水平力垂直力臂力矩堰体0.9*11*5.5*2.3125.245.5688.82闸墩1.1*5*14*2.3139.26835.2工作桥3*6*0.5*2.320.75.5113.85检修桥2*0.25*5*2.35.75634.56水重1*2*4.4*3.4330.186181.08水压力0.5*2*(4.4+1.1)2*230.2511434.5 合计30.25321.071853.5134.52稳定及应力计算及地基承载力校核滑动稳定系数计算，根据地段条件查得f=0.35KC=p*f/F=321.07*0.35/30.25=3.715KC>K0=3.0所以安全顶宽稳定系数计算K0=1/2=1853.51/34.5=53.725地基承载力校核合理作用到下游及端点距离为l1=（M1-M2）/P=（688.82-34.5）/321.07=2.034偏心距：e=0.5l-l1=11*0.5–2.2=3.3m合力偏于上游3.3m，因e>11/6=1.83m底板上下游端点地基应力经过计算为：16上下游小于地基允许承载力，安全四、泄槽设计泄槽水力计算，临界坡降和临界水深拟定泄槽断面为矩形，宽为8m，长为65m，i=0.25，QBKqKhKAKXKRKCRiK设计水位32841.179.4310.620.8832.680.012校核水位33.4384.11.219.7510.700.9132.790.0121 查得河道糙率n=0.030采用的泄槽底坡坡度为0.25>ik，属于陡坡，故水面线b2行降水曲线。泄槽水深水面线的绘制，用试算法求出正常水深h0，假设h0为1m，则相应的水力要素为W0=（b+mh）h0=8+1.25*1.433）*1.433=14.03m2X0=b+2h（1+m）2=8+2*1*20.5=10.82mR=（b+mh）h/（b+2h*（1+m2）1/2）=1.29mC=1/nR1/6=1/0.030*1.291/6=31.95m1/2/sQ0=W0V0=10.82*31.95*(1.29*0.25)0.5=196.34m3/s依次计算，将求出Q与实际流量Q=210m3/s相同，经验证h0合理的数据。H0W0X0R0C0Q01.11011.110.932.76155.621.211.0411.390.9733.16180.171.312.0911.681.0433.53206.221.3112.2011.711.0433.5208.911.3121211.711.0433.57209.451.31312.2211.721.0433.57209.721.314512.2411.721.0433.58210.13 经过试算求得h0为1.3145m当水深为1.242时，水面线长65.12m与泄槽长度65m相近，故泄槽未满水深为1.242m泄槽流速及掺气水深。已知个断面水深h确定以后，计算出各过水断面面积W0及高速V0.当V小于等于20m/s时，用hB=Vh/100=计算出掺气高度。当V>20m/s时，则hB=V2/100g，那掺气深度为h+hB计算结果如下：水深h（m）W0VhB掺气水深1.24311.4518.340.2281.4671.24211.4418.360.2271.467查规范得安全超高取1m，则墙顶高程为1+1.467=2.467m采用重力式挡土墙，每隔10—15m设置温度沉降缝，每段挡土墙设置在同一性质的地基上，早挡土墙墙身设置排水孔，孔直径60m，间距向泄槽方向向下游方向倾斜，其出口应高出最高水位，挡土墙高5m，厚度为2.5m。五消能防冲计算采用底流式消能，断面形状为矩形。上下游连接段计算：已知hk=1.22m，h1=h=1.242m h1/hk=1.242/1.22=1.0181/（0.17+0.83*1.018）=0.99h11=0.99*1.22=1.2078mll11>h2=1，则会发生远驱式水跃，所以修建设备。水跃长度计算：为减少挖量，并有利于游尾的连接，采用扩散式消力池，底宽为8m，末端底宽为12m。跃前水深为h1=1,。242m，单宽流量21m3/s，所以跃前断面Fr1=1.1*212/9.81*1.2423=26.5按断面不变的矩形渠床，求他的水跃长度，查得32.5则l11=32.5*1.243=40.239m，取扩散角为120则断面扩散渠床水跃长度为38.20m。消力池计算：跃后断面宽度及水跃前后断面的底宽计算如下：b2=b1+2*l11+go/2=16m则B1=b2/b1=2已知Fr1=26.1，B1=2由扩散消力池共轭水深图查表h=5.4，则h11=nh1=5.4*1.242=6.68故消力池深度为d=6.35m消力池深度为：6.35m消力池长度可取水跃长度，故最后不确定消力池Lk为38.5m末端断面宽度为b2=16m，深度为6.36m '