河海大學(xué)水工建筑物復(fù)試-水閘(5頁).doc
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2022-07-18
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1、第六章 水 閘一、水閘的功能與分類 水閘是一種利用閘門擋水和泄水的低水頭水工建筑物,多建于河道、渠系及水庫、湖泊岸邊。關(guān)閉閘門,可以攔洪、擋潮、抬高水位以滿足上游引水和通航的需要;開啟閘門,可以泄洪、排澇、沖沙或根據(jù)下游用水需要調(diào)節(jié)流量。水閘在水利工程中的應(yīng)用十分廣泛。二、水閘的組成部分水閘一般由閘室、上游連接段和下游連接段三部分組成 1、 閘室是水閘的主體,包括:閘門、閘墩、邊墩(岸墻)、底板、胸墻、工作橋、交通橋、啟閉機等。2、上游連接段,包括:兩岸的冀墻和護(hù)坡以及河床部分的鋪蓋,有時為保護(hù)河床免受沖刷加做防沖槽和護(hù)底。用以引導(dǎo)水流平順地進(jìn)入閘室,保護(hù)兩岸及河床免遭沖刷,并與閘室等共同構(gòu)成2、防滲地下輪廓,確保在滲透水流作用下兩岸和閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性。3、下游連接段,包括:護(hù)坦、海漫、防沖槽以及兩岸的翼墻和護(hù)坡等。用以消除過閘水流的剩余能量引導(dǎo)出閘水流均勻擴(kuò)散,調(diào)整流速分布和減綏流速,防止水流出閘后對下游的沖刷。第二節(jié) 閘址選擇和閘孔設(shè)計水閘的防滲、排水設(shè)計水閘建成后,由于上、下游水位差,在閘基及邊墩和翼墻的背水一側(cè)產(chǎn)生滲流。滲流對建筑物不利,主要表現(xiàn)為:降低了閘室的抗滑穩(wěn)定及兩岸翼墻和邊墩的側(cè)向穩(wěn)定性;可能引起地基的滲透變形,嚴(yán)重的滲透變形會使地基受到破壞,甚至失事;損失水量;使地基內(nèi)的可溶物質(zhì)加速溶解。防滲、排水設(shè)計的任務(wù)在于擬定水閘的地下輪廓線和做好防滲、排水設(shè)施的構(gòu)造設(shè)計。一3、水閘的防滲長度及地下輪廓的布置(一)防滲長度的確定不透水的鋪蓋、板樁及底扳與地基的接觸線,即是閘基滲流的第一很流線,稱為地下輪廓線,其長度即為水閘的防滲長度。根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范(SDl3384)規(guī)定,為保證水閘安全,所需的防滲長度可按式(63)擬定。(二)地下輪廓的布置水閘的地下輪廓可依地基情況并參照條件相近的已建工程的實踐經(jīng)驗進(jìn)行布置。1、按照防滲與排水相結(jié)合的原則:在上游側(cè)采用水平防滲,如:鋪蓋;或垂直防滲,如:齒墻、板樁、混凝土防滲墻、灌漿帷幕等延長滲徑以減小作用在底板上的滲透壓力降低閘基滲流的平均坡降;在下游側(cè)設(shè)置排水反濾設(shè)施如:面層排水、排水孔、減壓井與下游連通,使地基滲水盡快排出防4、止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。2、粘性土地基:不易發(fā)生管涌破壞。底板與基土間的摩擦系數(shù)較小在布置地下輪廓時,主要考慮的是如何降低作用在底板上的滲透壓力,以提高閘室的抗滑穩(wěn)定性。為此可在閘室上游設(shè)置水平防滲,而將排水設(shè)施布置在閘底板下游段或消力池底板下。由于打樁可能破壞粘土的天然結(jié)構(gòu),在板樁與地基間造成集中滲流通道,對粘性土地基一般不用板樁3、為砂性土地基:因其與底板間的摩擦系數(shù)較大,而抵抗?jié)B透變形的能力較差,滲透系數(shù)也較大,因此,在布置地下輪廓時應(yīng)以防止?jié)B透變形和減小滲漏為主。4、當(dāng)弱透水地基內(nèi)有承壓水或透水層時,為了消減承壓水對閘室穩(wěn)定的不利影響消力池底面設(shè)置深入該承壓水或透水層的排水減壓井5、二、滲流計算滲流計算的目的在于求解滲流區(qū)域內(nèi)的滲透壓力、滲透坡降、滲流流速及滲流量(通常滲流量可以不計)。(一)滲流的基本方程 閘基滲流屬于有壓滲流。在研究閘基滲流時,一般作為平面問題考慮,假定地基是均勻、各向同性的,滲水是不可壓縮納,并符合達(dá)西定律。在此情況下,間基滲流運動可用拉普拉斯方程式表示(二)計算方法流網(wǎng)法和改進(jìn)的阻力系數(shù)法。對于復(fù)雜地基宜采用電擬試驗法或數(shù)值計算方法;對于地下輪廓比較簡單,地基又不復(fù)雜的中、小型工程,可考慮采用直線法。1流網(wǎng)法2改進(jìn)的阻力系數(shù)法 (1)基本原理:這是一種以流體力學(xué)解為基礎(chǔ)的近似方法。對于比較復(fù)雜的地下輪廓,可從板樁與底板或鋪蓋相交處相樁尖畫等勢線,將6、整個滲流區(qū)域分成幾個典型流段,只要已知各個典型流段的阻力系數(shù),即可算出任一流段的水頭損失。將各段的水頭損失由出口向上游依次疊加,即可求得各段分界線處的滲透壓力以及其他滲流要素。3直線法 前面介紹的用滲徑系數(shù)確定防滲長度的方法,實質(zhì)上就是假定滲流沿地基輪廓的坡降相同,即水頭損失按直線變化。當(dāng)滲流水頭H及防滲長度L已定,即可按直線比例求出地下輪廓各點的滲透壓力,這種方法稱為直線法。三、防滲及排水設(shè)施防滲設(shè)施:指構(gòu)成地下輪廓的鋪蓋、板樁及齒墻排水設(shè)施則是指鋪設(shè)在護(hù)坦、漿砌石海漫底部或閘底板下游段起導(dǎo)滲作用的砂礫石層。(一)鋪蓋鋪蓋的作用:延長滲徑;要求:應(yīng)具有相對的不透水性;為適應(yīng)地基變形,也要有一7、定的柔性。鋪蓋常用粘土、粘壤土或瀝青混凝土做成,有時也可用鋼筋混凝土作為鋪蓋材料。 (二)板樁板樁長度視地基透水層的厚度而定:當(dāng)透水層較薄時,可用扳樁截斷并插入不透水層至少1.0m若不透水層埋藏很深,則板樁的深度一般采用0.61.0倍水頭。 (三) 齒墻 閘底板的上、下游端一般均設(shè)有淺齒墻用來增強閘室的抗滑穩(wěn)定,并可延長滲經(jīng)。齒墻深一般在1.0m左右。(四)其它防滲設(shè)施就地澆筑混凝土防滲墻、灌注式水泥砂漿帷幕以及用高壓旋噴法構(gòu)筑防滲墻等方法已成功地用于水閘建沒,詳細(xì)內(nèi)容可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。(五)排水及反濾層 排水一般采用粒徑12cm的卵石、礫石或碎石平鋪在護(hù)坦和漿砌石海漫的底部,或伸入底板下游齒墻8、稍前方,在排水與地基接觸處(即滲流出口附近)容易發(fā)生滲透變形,應(yīng)做好反濾層。有關(guān)反濾層的設(shè)計,參見第五章。水閘的消能、防沖設(shè)計一、過閘水流的特點1閘下易形成波狀水躍2閘下容易出現(xiàn)折沖水流水流過閘時先行收縮,出閘后再行擴(kuò)散如果布置或操作運行不當(dāng)出閘水流不能均勻擴(kuò)散,即容易形成折沖水流。見圖612。二、底流消能工設(shè)計適用于平原地區(qū)的水閘,由于其水頭低,下游水位變幅大,一般都采用底流式消能。(把底流式消能結(jié)構(gòu)搞清楚)(三)輔助消能工輔助消能工用以使水流受阻,給水流以反力,在墩后形成渦流,加強水躍中的紊流擴(kuò)散,從而達(dá)到穩(wěn)定水躍,減小和縮短消力池深度和長度的作用(消力墩)三、海漫(一)海漫的布置和構(gòu)造其9、頂面高程可與護(hù)坦齊平或在消力池尾坎頂以下0.5m左右以使水流均勻擴(kuò)散調(diào)整流速分布保護(hù)河床不受沖刷。對海漫的要求有:表面有一定的粗糙度,以利進(jìn)一步消除余能;具有一定的透水性,以便使?jié)B水自由排出,降低揚壓力,具有一定的柔性以適應(yīng)下游河床可能的沖刷變形。五、翼墻與護(hù)坡下游翼墻的作用、布置及形式,見本章第八節(jié)。 在與冀墻連接的一段河岸,由于水流流速較大和回流游渦,還需加做護(hù)坡。護(hù)坡在靠近冀墻處常做成漿砌石的,然后接以干砌石的保護(hù)范圍稍長于海漫包括預(yù)計沖刷坑的側(cè)坡。閘室穩(wěn)定分析、沉降校核和地基處理一、閘室穩(wěn)定分析水閘竣工時,地基所受的壓力最大,沉降也較大。過大的沉降,特別是不均勻沉降,會使閘室傾斜,影響10、水閘的正常運行。水閘在運用期間,受水平推力的作用,有可能沿地基面或深層滑動。因此,必須分別驗算水閘在剛建成、運行、檢修以及施工期等不同工作情況下的穩(wěn)定性。 二、地基處理常用的處理方法有以下幾種:(一)預(yù)壓加固在修建水閘之前,先在建閘范圍內(nèi)的軟土地基表面加荷(如堆土、堆石),對地基進(jìn)行預(yù)壓,埃沉降基本穩(wěn)定后,將荷重移去再正式建閘。(二)換土墊層換土墊層是工程上廣為采用的一種地基處理方法,適用于軟弱粘性土,包括淤泥質(zhì)土。砂墊層的主要作用是:通過墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用,減小軟土層所受的附加應(yīng)力,提高地基的穩(wěn)定性;減小地基沉降量;鋪設(shè)在軟粘土上的砂層具有良好的排水作用有利于軟土地基加速固結(jié)。(三)樁基礎(chǔ) 11、水閘的樁基礎(chǔ),一般均采用鋼筋混凝土樁。按其施工方法又可分為灌注樁和預(yù)制樁兩類, 樁基礎(chǔ)適用于:在松軟地基上,有排放大塊漂浮物或冰凌的要求必須采用較大的閘孔跨度,利用樁基承受上部的主要荷載,以改善底板的受力條件;水頭高,水平椎力大一般地基處理方法難以滿足抗滑穩(wěn)定要求;根據(jù)運用要求需要嚴(yán)格控制基礎(chǔ)變形等情況。 (四)沉井基礎(chǔ) 沉井基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)同屬深基礎(chǔ),也是工程上廣為采用的一種地基處理方法。沉井可作為閘墩或岸墻的基礎(chǔ),用以解決地基承載力不足和沉降或沉降差過大;也可與防沖加固結(jié)合考慮,如圖632所示。 當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)存在承壓水層且影響地基抗?jié)B穩(wěn)定性時,不宜采用沉井基礎(chǔ)。閘室的結(jié)構(gòu)計算一、底板的結(jié)構(gòu)計算1 12、彈性地基粱法適用于:對于相對緊密度的砂性土或粘土地基,地基變形不容易得到調(diào)整計算步驟如下:(1)用偏心受壓公式計算閘底縱向(順?biāo)髁飨?的地基反力。(2)計算板條及墩條上的不平衡剪力。(3)確定不平衡剪力在問墩和底板上的分配。(4)計算基礎(chǔ)梁上的荷載。(5)考慮邊荷載的影響(6)計算地基反力及梁的內(nèi)力。 2、反力直線分布法是進(jìn)一步假定垂直水流流向的地基反力為均勻分布。其計算步驟是;用偏心受壓公式計算閘底縱向地基反力;確定單寬板條及墩條上的不平衡剪力;將不平衡剪力在閘墩和底板上進(jìn)行分配;計算作用在底板梁上的荷載 適用: 的砂性土地基,因地基松軟,底板剛度相對較大,變形容易得到調(diào)整,可以采用地基反力沿水流流向呈直線分布、垂直水流流向為均勻分布的反力直線分布法 3、倒置梁法 倒置梁法同樣也是假定地基反力沿閘室縱向(順?biāo)髁飨?呈直線分布,橫向(垂直水流流向)為均勻分布,它是把閘墩當(dāng)作底板的支座,在地基反力和其他荷載作用下按連續(xù)梁計算底板內(nèi)力。倒置梁法的缺點是:沒有考慮底板與地基間的變形相容條件;假設(shè)底板在橫向的地基反力為均勻分布與實際情況不符;閘墩處的支座反力與實際的鉛直荷載也不相等。但計算簡便,多用于小型水間。
合同表格
上傳時間:2021-05-18
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