水利水电工程建筑物课程设计（二）水闸课程设计编写:田明武水利工程系四川水利职业技术学院二零零三年八月水闸课程设计任务书一、课程设计的目的课程设计是学生把所学的理论和生产实践相结合的重要环节，所以通过课程设计要达到以下的目的：1、根据理论知识的学习，使所学的专业技能得到巩固、扩大、深入和系统化。

2、培养综合运用所学知识解决实际工程问题的能力，初步掌握水利工程设计的方法和步骤。

3、训练和提高编写设计文件，进行各种计算和绘制水利工程图的能力和技巧。

4、提高独立钻研问题的能力，培养严肃认真，实事求是，刻苦钻研的工作作风。

二、设计的任务：根据所给地形、地质、水文和其它有关资料及相应的规划成果，在给定的闸轴线上进行开敞式水闸设计。

1、闸孔型式选择。

2、通过水力计算，确定水闸闸孔尺寸、孔数及消能防冲形式和尺寸。

3、按防渗要求布置闸基地下轮廓线。

拟定防渗排设备的形式，尺寸和构造。

计算渗透压力。

4、参照已建成类似工程，拟定底板、闸墩、边墩、闸门、启闭机、启闭机桥、公路桥及检修桥的形式和尺寸。

5、闸室稳定计算及地基应力验算。

6、拟定上、下游翼墙及护坡的形式、构造及尺寸。

7、细部构造拟定。

三、设计成果及要求设计成果包括设计图，设计说明书，其要求如下。

1、设计图：一律铅笔绘制或采用CAD制图，要求制图正确，图面饱满，绘制清晰、比例适当、尺寸齐全。

2、图幅规定为1号图，内容为水闸总体布置平面图与纵剖面图。

…… 1张3、设计说明书：说明书的内容应包括本建筑物的设计原始资料。

设计原理和基本构思以及各部分结构型式和尺寸。

计算部分应列出使用的公式和参数并附有计算简图。

计算结果尽可能以表格形式表达。

四、课程设计时间安排：1、了解任务书及熟悉资料………………………………………半天2、水力学计算及渗流计算………………………………………半天3、闸室布置及稳定计算及上下游联接建筑物布置…………1天半4、画图…………………………………………………………2天5、整理报告……………………………………………………半天合计…………………………………………………………5天水闸课程设计基本资料一、题目：拦河闸及进水闸枢纽二、内容：1、拟定拦河闸的闸室结构型式、孔口型式、孔口尺寸、孔数。

闸室总长度，进水闸的孔口尺寸。

正常挡水位、设计洪水位、校核洪水位。

2、确定拦河闸（进水闸）闸底板高程。

顶部高程，拟定闸室各部分结构尺寸3、选定下游消能方式，拟定消力池结构尺寸。

4、进行防渗布置，进行渗流计算（任选一种计算方法）。

5、进行闸室稳定计算及地基承载力验算。

6、闸室结构计算。

7、绘制平面布置图一张（在地形图上布置），工程图一张（50×75cm方格纸），包括上游立面图，纵剖面图（拦河闸及进水闸）细部构造图。

8、整理计算书，编写课程设计说明书。

三、任务：除第6项选作外，每人必须完成上述所有内容，在进行荷载组合时，分两组，一组按基本组合计算，另一组按特殊组合计算。

四、基本资料1、气象资料闸址为四川省峨边彝族自治县境内某河上，流域多年平均气温16.2℃，极端最低气温-3.2℃，极端最高气温为35.7℃。

多年平均年降水量为841.5mm，多年平均相对湿度为77%，最小相对湿度为11%，多年平均蒸发量1257mm，多年平均风速2.1m/s，历年最大风速17.3m/s。

2、地形、地质资料工程区位于四川省盆地西南部边缘地带，区内冲沟发育，地形切割深而陡竣，沟深数十米至上百米，属构造剥蚀形成的高中山地形和河谷下切而形成的构造侵蚀地形。

闸址河床宽13～25m。

谷底覆盖层度0.5～2.5m，以砂砾卵石为主，夹少量漂石，石质以砂岩、灰岩为主，结构稍～中密，透水性强。

谷底下伏基岩为侏罗系砂溪庙组粉细粒砂岩与砂质泥岩互层。

岩体较完整，弱风化带厚度10～15m，透水性中等。

岸坡坡角30～35°。

堆积层为亚粘土夹块碎石，结构松散，厚度1～3m。

高程1930m以上为岩质边坡。

两岸无不良物理地质作用，边坡稳定。

岩体强风化带厚度6～8m，弱风化带15～20m。

地震设计基本烈度7度。

3、相关技术指标及参数1）、水闸基本参数：进水闸底板顶面高程：1907.50m；进水闸设计引用流量：2.5m3/s；2）、洪水资料：P=0.5%，Q=268m3/s；P=1%，Q=232m3/s；P=2%，Q=189m3/s；P=3.333%，Q=173m3/s；P=5.0%，Q=152m3/s。

3）、洪水标准及建筑物级别根据《SL252－2000》的规定，本工程属5等小二型工程，根据《水闸设计规范》，主要建筑物及次要建筑物均按照5级建筑物设计。

根据规范，本工程按三十一遇洪水设计，一百年一遇洪水校核。

4）、地质相关参数闸基与砂卵石地基之间摩擦系数：f＝0.5；闸基与岩石地基之间摩擦系数：f＝0.6；]=0.25Mpa;地基允许承载力：[R土]=10Mpa;地基允许承载力：[R岩凝聚力：C=0；渗透系数：K=20～30m/d；=0.16；允许渗透比降：J允开挖边坡：m=1:1；允许单宽流量：q=16 m3/s。

5）、1:500地形图一张，闸轴线已在图中表明。

水闸课程设计指导书一、资料分析了解本工程在国民经济中的作用,熟悉各种水位特征及相应的流量等规划成果。

研究地形、地质、水文气象，分析这些条件对水闸设计和施工的影响。

二、闸室型式的选定在给定的轴线上，根据运用要求选定闸室的型式。

三、水力计算1、闸孔口尺寸设计(1) 闸底板高程的确定：根据水闸下游的地质条件及水闸工程量的经济比较，确定闸底板高程。

本次设计建议采用平底板。

(2) 闸孔总宽度的计算：根据水闸的上下游水位及闸底高程判断过闸水流的性质。

按相应的水力学公式计算闸孔总宽度。

(3) 孔数及孔宽的选定：根据计算和遵照“水利水电工程钢闸门的设计规范”（SL282—2000）的规定选定合理的单孔宽及相应的孔数。

(4) 水闸泄流能力验算：根据初步确定的孔数，孔宽及相应的水位验算孔口泄流能力。

2、消能防冲设计根据水闸闸址区地形、地质条件，建议采用消力池消能。

本设计需要确定消能防冲各设计尺寸及构造。

(1) 确定消能控制情况及消力池尺寸：根据情况分析，在闸门局部开启时多为最不利的消能情况，应根据列表试算法来确定消力池的各项尺寸。

(2)护坦的厚度根据公式并参考相似的已建工程确定。

(3)海漫及防冲槽尺寸及构造的确定：可按教材中所介绍公式及参考已建工程确定。

四、防渗设计1、闸底轮廓布置：渗径长度应满足防渗要求，渗径系数应大于5～7。

2、建议采用浆砌石或混凝土铺盖，长度在(3～5)倍水头范围内选取。

参考教材及已建工程实例拟定铺盖的各项尺寸及构造3、排水及反滤层的布置参教科书4、侧向防渗布置：两岸防渗布置必须与闸室防渗相配合，两岸各个可能的渗径都不得小于闸室渗径。

5、闸底板渗透应力计算：建议采用改进的阻力系数法计算。

五、闸室布置1、闸室建议采用整体式平底板，底板顺水流方向不宜过长，主要根据上部结构布置要求及满足闸室稳定的需要。

2、闸门及闸墩型式的选择和尺寸的拟定：建议采用钢筋混凝土平板闸门，可参考教材根据水闸的运用要求确定闸墩高度。

3、交通桥宽：无交通要求4、工作桥的型式和尺寸可参考已建工程和运用要求确定。

5、按比例绘制闸室布置草图并注明尺寸。

六、闸室稳定及地基应力验算1、地基应力验算：按完建无水及关门挡水，下游无水两种情况计算，要求： []0min minmax 〉≤σησσ ][2.10m ax 地基P ≤≤σ2.稳定计算 (1)正常情况按关门挡水时下游无水(可认为地下水位与闸底板齐平)闸室稳定计算。

(2)校核情况，按上游正常洪水位，下游相应水位验算稳定情况。

以上稳定计算均要求满足规范规定的抗滑稳定安全系数，如不能满足时应采用相应的措施解决。

七、闸室与两岸连接建筑物的布置参考已建工程及教材。

八、细部构造处理止水构造等九、主要参考书教材水工建筑物设计手册水闸设计规范水利水电工程等级划分及洪水标准十、编写设计说明书参考提纲第一章总论第一节概述；第二节基本资料；第三节工程综合说明书第二章水力计算第一节闸室的结构型式及孔口寸确定；第二节消能防冲设计第三章水闸防渗及排水设计第一节闸底轮廓布置；第二节防渗和排水设计及渗透压力计算；第三节防渗排水设施和细部构造第四章闸室布置第一节闸底板、闸墩；第二节工作桥、公路桥、检修便桥；第三节闸门和启闭机；第四节闸室的分缝和止水设备第五章闸室稳定计算第一节荷载及其组合；第二节地基应力验算；第三节闸室稳定验算第六章渠道及沉砂池设计第七章上下游连接建筑物第一节上游连接建筑物；第二节下游连接建筑物。