计算书名称：进水闸、冲沙闸坝段水力及结构计算书目录1工程概况.................................................................................................. 1 2水力计算.................................................................................................. 1 2.1进水闸坝段过水能力计算 ............................................................... 1 2.2消能防冲设计 ................................................................................... 3 2.3冲砂闸过水能力复核 ....................................................................... 4 2.4消能防冲设计 ................................................................................... 5 3稳定及应力计算 ..................................................................................... 6 3.1基本资料与数据 ............................................................................... 6 3.2结构简化 ........................................................................................... 6 3.3计算公式 ........................................................................................... 6 3.4荷载计算及组合 .............................................................................. 8 3.5计算成果 ........................................................................................... 9 3.6冲沙闸荷载计算 ............................................................................ 12 3.7计算成果 ......................................................................................... 13 3.8计算简图 (17)1工程概况某调水工程由关山低坝引水枢纽和穿越秦岭山区的输水隧洞两大部分组成，按其供水对象及性质，根据《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），工程等别为三等中型工程, 主要建筑物按3级建筑物设计。

低坝无调节引水枢纽由拦河坝、冲砂闸、进水闸和输水暗渠四部分组成，前三部分在平面上呈一条直线南北方向并列布置，输水暗渠紧接进水闸并连接进水闸和输水隧洞。

两个闸均设在坝的左侧。

坝轴线位于两河口下游95m ，关山村上游约1km 处，此处河谷宽度74m ，河床宽度约60m ，高程为1467.2m ，河床漂卵石覆盖层厚5~12m，最大15m ，其下的基岩为黑云片麻岩和斜长片麻岩，岩石强风化层厚约2~3m，岩体分类为Ⅱ～Ⅲ类，岩层倾向上游，对防渗有利。

进水闸位于冲砂闸左侧，设计流量13.5m 3/s，单孔布置，孔口尺寸3.0m×2.5m ，设潜孔式弧形工作闸门和平面检修闸门。

闸室后接4m 长的1:4陡坡，陡坡后接消力池，消力池池长14m ，池深1.0m ，底板厚度1.0m ，为C20钢筋混凝土结构；消力池后与输水暗渠相接。

2水力计算2.1进水闸坝段过水能力计算 2.1.1引水渠内水深的确定Q=3/22/11R Ai n式中Q －引水渠流量,13.5m 3/s； n －引水渠糙率,0.015；A 、χ、R 、b 、h 、m 分别为过水断面面积、湿周、水力半径、渠道底宽、水深及边坡系数，其表达式如下：A=(b+mhh χ=b+2h2m +； R=χA=22 (mh b h mh b +++故 13.5=1/0.015×（3+0 h）h ×(1/10001/2×3/2 23 . 03((hh h ++经试算求得：h=2.282m 2.1.2过流能力复核设计流量下的渠内水深为h=2.282m，进口闸底板高程取为1469.00m ，即下游水位为1471.282m ，进口翼墙为圆弧形翼墙。

按无坎宽顶堰流计算。

最低引水位为1471.50m ，则H0=1471.50-1469.0+(13.5÷4÷3 2/19.6=2.56m,下游水深为hs=2.282m0H hs =66. 2282. 2=0.86<0.9 此时，宽顶堰流处于自由出流状态，其流量公式为：Q=σεmB02/302H g式中Q －过闸流量； H0－堰上水头；σ－堰流淹没系数，σ=0.85； m －堰流流量系数，可取m=0.385；ε－侧收缩系数，取ε=0.909； b0—闸孔净宽，b0=3m。

Q=0.85×0.909×0.385×3.0×6. ×2.6623=17.14m3/s>13.5 m 3/s 故满足引流要求。

考虑到进水闸前根据引水需求需设置拦污栅，故在最低引水位时还需计入拦污栅的局部水头损失，初步估计其水头损失为Δh=0.6v2/2g，则H0=1471.50-1469.0+v2/2g-0.8 v2/2g=2.53m 下游水深为hs=2.282m0H hs =53. 2282. 2=0.901>0.9 此时，宽顶堰流处于高淹没出流状态，其流量公式为：Q=μhs B02/10 (2hs H g式中μ－淹没堰流的综合流量系数，可按下式计算μ=0.877+(hs/H0-0.65 2μ=0.0877+(0.901-0.652=0.94Q=0.94×2.282×3×g 2×(2.53-2.2821/2= 14.17m 3/s>13.5 m 3/s 故满足引流要求。

由于引水渠道的引水流量最大只能达到13.5，故在1471.5水位及其以上，应压闸运行，以保证流量不大于13.5。

2.2消能防冲设计消力池深d 可按下式计算d=σ0hc ＇＇-hs-ΔZ hc ＇＇=]1 (8[23-+hchhc k hc 3-T0hc 2+αq 2/(2gφ2=0ΔZ=αq 2/(2gφ2hs 2- αq 2/(2ghc’’2 式中d----消力池深度（m ）；σ0----水跃的淹没系数(一般取1.0～1.05 ；hc ＇＇------以下游原河床高程为基准算出的收缩断面的跃后水深； hc-----收缩水深；α----水流动能校正系数，可采用1.0～1.05； q----单宽流量（m 2/s）； b1----消力池首端宽度（m ）； b2----消力池末端宽度（m ）；T0----由消力池底板顶面算起的总势能（m ）；ΔZ----出池落差（m ）； hs----下游河床水深（m ）。

经试算得：d=0.79 ΔZ=0.107消力池长Lsj 可按下式计算：Lsj=βLj Lj=6.9(hc’’-hc式中Lsj----消力池长度（m ）；Ls----消力池斜坡段水平投影长度（m ）；β----水跃长度校正系数，可采用（0.7～0.8）； Lj----自由水跃长度（m ）。

故Lj=6.9×（3.03-0.396）=18.22Lsj=βLj=+0.7×29.39=17.66 取池深1.0m, 池长14m 。

2.3冲砂闸过水能力复核该冲砂闸设计最大过流量Q=42m3/s，在非洪水期可根据冲砂要求适时开闸放水，在洪水期可关闭闸门或压闸运行，保证下泄流量不大于42m 3/s。

进口闸底板高程为1467.50m ，设计孔口尺寸为4×3.5（高×宽）。

按无坎宽顶堰流计算，进口翼墙为圆弧形翼墙。

1471.50水位时过水能力的计算出流形态判断忽略行进水头则H0=1471.50-1467.50=4.0m,下游水深为hs<2.25m(校核洪水位时下游水深hs=1469.75-1467.50=2.25m0H hs <0. 425. 2=0.563＜0.9 此时，宽顶堰流处于自由出流状态，其流量公式为：Q=σεmB02/302H g式中Q －过闸流量； B0－闸孔总净宽； H0－堰上水头；σ－堰流淹没系数，σ=1.0； m －堰流流量系数，可取m=0.385；ε－侧收缩系数，取ε=0.909； b0—闸孔净宽，b0=4m。

Q=1×0.909×0.385×3.5×6. ×4.023=43.38m3/s>42 m3/s 故满足要求。

2.4消能防冲设计采用设计洪水工况作为消能防冲的设计标准。

hc ＇＇=]1 (8[23-+hchhc k hc 3-T0hc 2+αq 2/(2gφ2=0ΔZ=αq 2/(2gφ2hs 2- αq 2/(2ghc’’2 式中σ0----水跃的淹没系数(一般取1.0～1.05 ；hc ＇＇------以下游原河床高程为基准算出的收缩断面的跃后水深； hc-----收缩水深；α----水流动能校正系数，可采用1.0～1.05； q----单宽流量（m 3/s）； b1----消力池首端宽度（m ）； b2----消力池末端宽度（m ）；T0----由消力池底板顶面算起的总势能（m ）；ΔZ----出池落差（m ）； hs----下游河床水深（m ）。

经试算得：d=1.32 ΔZ=1.51消力池长Lsj 可按下式计算：Lsj=βLj Lj=6.9(hc’’-hc 式中Lsj----消力池长度（m ）；Ls----消力池斜坡段水平投影长度（m ）；β----水跃长度校正系数，可采用（0.7～0.8）； Lj----自由水跃长度（m ）。