水工建筑物課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和指導(dǎo)書

1、水工建筑物課程實(shí)訓(xùn)任務(wù)及指導(dǎo)書（適用于水建A09級(jí)）山東水利職業(yè)學(xué)院水利工程系水工教研室2011年6月水工建筑物課程實(shí)訓(xùn)任務(wù)書一、課程實(shí)訓(xùn)的目的：1. 系統(tǒng)地鞏固和加深水工建筑物課程學(xué)習(xí)的基本知識(shí)、基本理論，掌握本專業(yè)建筑物設(shè)計(jì)的基本技能；2. 掌握有關(guān)實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本原則、內(nèi)容、方法、步驟及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的分析問題、解決問題的能力；3. 培養(yǎng)學(xué)生水利工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法，提高計(jì)算能力；4. 培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)繪圖及編寫設(shè)計(jì)文件的基本技能。二、工程基本資料；工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)山東某引黃灌區(qū)的進(jìn)水閘。在引水口的黃河大堤之外為一低洼荒堿地，為一良好的沉沙區(qū)。整個(gè)灌區(qū)地形為西北高東南低。工程處黃河沿岸的地面高程一般

2、在14m左右。該閘是灌區(qū)工程的主要水工建筑物。其任務(wù)是保證在無壩引水的條件下，滿足灌區(qū)用水的要求。該引水閘設(shè)計(jì)引水流量Q=120nm/s,閘前設(shè)計(jì)水位（保證率75%為12.7m,引水角（水閘中心線與黃河中泓線方向的夾角）為40°，引水渠段（水閘垂直水流方向的軸線距離河岸的距離）為150ml閘前的引水渠段渠底高程為10.0m,底寬為60m,兩岸的邊坡為1:2。在高程為15m處設(shè)一平臺(tái)，寬度為2.0m。高程15m到19.5m的邊坡為1:2.5。閘后灌區(qū)渠首底高程為10.0m。工程設(shè)計(jì)指標(biāo)A. 建筑物等級(jí)：1級(jí)；B. 設(shè)計(jì)荷載組合基本組合：設(shè)計(jì)洪水位情況，上游水位為17.0m,下游設(shè)計(jì)水位

3、為12.0m,風(fēng)速為14m/s。特殊組合：校核洪水位情況，上游水位為18.5m,下游水位為12.5m,風(fēng)速為14m/s。C. 地基情況閘底板位于砂壤土，其力學(xué)性能指標(biāo)較好。其各項(xiàng)指標(biāo)如下：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：（）水下=25°（）水上=30°地基承載能力：P=165Mpa；滲徑系數(shù)（勃萊系數(shù)）：c=9.0；密度：r干=15kN/m3;r濕=18.5kN/m3;r浮=10kN/m3;r彳a=20kN/m3;土壤凝聚力：c水上=10kN/m2；c水下=5Kn/m2；D.地基允許不均勻系數(shù)：刀=2.63.0;E. 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：k設(shè)計(jì)=1.30；k校核=1.10；F. 建筑物與地基的

4、摩擦系數(shù)：f=0.40.5；G. 建筑材料：該地區(qū)為沖積平原，砂、石需從外地運(yùn)輸；H. 該水閘有交通要求，該區(qū)地震烈度為7度，要求按照7度設(shè)防；1 .本地區(qū)有交通要求，交通橋?qū)挾纫话銥?5m；不考慮地震要求。三、設(shè)計(jì)要求遵循安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、施工管理方便、技術(shù)先進(jìn)等原則，保證質(zhì)量、保證進(jìn)度完成所布置的設(shè)計(jì)任務(wù)。四、設(shè)計(jì)任務(wù)及時(shí)間分配閘址選擇（包括熟悉原始資料、了解設(shè)計(jì)任務(wù)）（0.5天）水閘總體布置I. 主要建筑物的形式選擇及尺寸擬定；（1.0天）J. 閘孔設(shè)計(jì)；（1.0天）K. 水閘消能防沖設(shè)計(jì)；（1.0天）L. 水閘訪滲設(shè)計(jì)。（1.0天）閘室穩(wěn)定計(jì)算1.5天）兩岸連接建筑物尺寸擬定（1.

5、0天）圖紙繪制及設(shè)計(jì)計(jì)算說明書編寫（3.0天）五、設(shè)計(jì)成果及成績?cè)u(píng)定本次設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（2535頁）、水閘平面布置圖及縱剖面圖各一份。學(xué)生設(shè)計(jì)成績，應(yīng)根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)完成后提交的成果質(zhì)量、設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)、設(shè)計(jì)時(shí)的出勤狀況等情況綜合評(píng)定，成績分為優(yōu)秀、良好、及格、不及格四級(jí)，成績不合格者要求重做。參考標(biāo)準(zhǔn)如下：1 、優(yōu)秀 實(shí)訓(xùn)積極，遵守紀(jì)律，表現(xiàn)好。 能按時(shí)優(yōu)異地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，能熟練地運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識(shí)，在某些方面有獨(dú)特的見解。 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書完整、正確，概念清楚，文字通順，書寫工整，圖紙齊全，符合要求。2、良好 實(shí)訓(xùn)積極，遵守紀(jì)律，表現(xiàn)較好。能按時(shí)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，較熟練

6、地運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識(shí)，具有一定的綜合分析和解決問題的能力。 計(jì)算說明書完整、正確，概念清楚，文字通順，書寫工整，圖紙齊全，符合要求。3、及格實(shí)訓(xùn)態(tài)度及表現(xiàn)一般。勉強(qiáng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，基本達(dá)到要求，綜合分析和解決問題的能力較差。計(jì)算說明書基本完整、正確，書寫工整，圖紙齊全，基本符合要求。4、不及格實(shí)訓(xùn)不努力，表現(xiàn)較差。未能達(dá)到規(guī)定的基本要求，設(shè)計(jì)中有原則性錯(cuò)誤。計(jì)算說明書不完整，概念不清，圖紙不齊全或不符合要求。水工建筑物課程實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書一、了解設(shè)計(jì)任務(wù)、閱讀分析基本資料1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)2. 分析設(shè)計(jì)基本資料二、閘址選擇閘址選擇合理與否將直接影響到水閘工程量的大小、施工條件、安全運(yùn)用及水閘建成后

7、的效益，是一大問題。影響閘址選擇的因素較多，各種水閘承擔(dān)的任務(wù)不同，對(duì)閘址的要求也不完全一致。對(duì)進(jìn)水閘來說，主要應(yīng)考慮一下方面：1. 閘址位置應(yīng)盡量使水流平順，減少泥沙入渠，所以應(yīng)選在基本穩(wěn)定的河道凹岸，并具有一定的引水角，以保證可靠地引取水流。2. 地基條件地基條件是閘址選擇的一個(gè)十分重要的因素。不論何種形式的水閘，以盡可能選擇在質(zhì)地均勻、結(jié)構(gòu)緊密、防滲能力較好、承載力較強(qiáng)的地基上。3. 施工條件應(yīng)可能靠近天然建筑材料產(chǎn)區(qū)，交通方便，能源充足，且閘址附近有足夠的施工場地，施工導(dǎo)流布置方便。4. 居民點(diǎn)拆遷少。5. 建成后便于管理養(yǎng)護(hù)等。三、水閘總體布置1.閘孔設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：閘孔凈寬、孔數(shù)、每

8、孔寬度、總寬度，并校核過閘流量。設(shè)計(jì)依據(jù)：水力學(xué)知識(shí)。設(shè)計(jì)步驟建議如下：列出設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)流量、上下游水位等確定堰型及其底板高程堰型根據(jù)底板的形式確定。如采用平底板則為寬頂堰。堰頂高程根據(jù)上下游渠底高程確定。為防止河流泥沙進(jìn)入渠道，其頂高程一般應(yīng)高于上游渠道0.51.5m。閘孔凈寬計(jì)算應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用堰流或孔流計(jì)算。應(yīng)合理計(jì)算各系數(shù)。分孔及總寬度根據(jù)水閘凈寬將其進(jìn)行分孔。每孔閘門應(yīng)盡量采用國家推薦的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，且當(dāng)孔數(shù)較少時(shí)采用奇數(shù)孔。擬定中墩厚度，計(jì)算閘室總寬度。過閘能力校核根據(jù)水閘分孔后的實(shí)際情況，重新計(jì)算水力計(jì)算公式中的各系數(shù)，進(jìn)行過閘流量的校核。確定閘頂高程為防止水流漫溢影響水閘的正常

9、運(yùn)行，閘頂應(yīng)保證在靜水位以上有足夠的超高。分設(shè)計(jì)和校核兩種情況，取大者。四、消能防沖設(shè)計(jì)水閘的消能防沖包括消力池、海漫和防沖槽等主要內(nèi)容。消力池設(shè)計(jì)列出設(shè)計(jì)條件?？傮w判別閘孔出流時(shí)下游水流的銜接方式，如為遠(yuǎn)驅(qū)式，則需要修建消力池；如需修建，根據(jù)地基條件確定消力池的形式，在平原地區(qū)土基上一般采用下挖式消力池；消力池尺寸計(jì)算。但應(yīng)注意：此時(shí)為保證消能效果，一般要求淹沒系數(shù)為1.051.10;為簡便且安全，采用平面二維消力池；水閘底板與消力池護(hù)坦之間用不陡于1:4的坡連接。消力池護(hù)坦構(gòu)造：厚度、材料、分縫、排水等。海漫設(shè)計(jì)海漫的長度：應(yīng)根據(jù)河床地質(zhì)條件、水流擴(kuò)散情況、上下游水位差等確定。海漫的總體布

10、置：海漫首端頂可與消力池尾坎齊平或低0.5m；始端設(shè)置10m唱的水平段；其后用不陡于1:10的坡連接；海漫末端高程應(yīng)滿足水流不沖要求。海漫的構(gòu)造：海漫的形式、分縫等。防沖槽設(shè)計(jì)防沖槽形式確定、尺寸擬定、構(gòu)造設(shè)計(jì)。注意：在土基上的防沖槽一般采用拋填式，材料用量應(yīng)滿足水流要求。五、防滲排水設(shè)計(jì)滲透壓力的大小與地下輪廓的形狀和尺寸有很大的關(guān)系。合理地布置地下輪廓就能有效地防止土壤滲透變形，并減小滲透壓力。采取措施總的原則是高防低排，即在靠近高水位一側(cè)采取防滲措施，靠近低水位一側(cè)采取排水措施。防滲設(shè)計(jì)的影響因素很多，如地基條件、閘上作用水頭、閘底板順?biāo)鞣较虻拈L度及材料的供應(yīng)。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w

11、條件，配合水閘總體布置進(jìn)行。設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)閘上作用水頭的大小和地基條件，用滲徑系數(shù)法初步擬定地下輪廓的防滲長度。地下輪廓布置土基上水閘一般不采用板樁形式進(jìn)行防滲。一般采用延長上游鋪蓋的長度來減小滲流，下游采用平鋪式排水。應(yīng)根據(jù)底板順?biāo)鞣较虻拈L度確定鋪蓋的長度，應(yīng)考慮下游排水起點(diǎn)，避免沖刷焦點(diǎn)的發(fā)生。鋪蓋材料的選擇、厚度確定、與閘底板的連接等細(xì)部設(shè)計(jì)。閘基滲流計(jì)算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行，計(jì)算作用在底板上的而滲透壓力，并進(jìn)行地基的滲透穩(wěn)定驗(yàn)算。水閘的防滲排水設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合閘室的穩(wěn)定計(jì)算進(jìn)行。六、閘室各部件的形式選擇及尺寸擬定本部分應(yīng)結(jié)合前面的水力計(jì)算、防滲排水設(shè)計(jì)、消能防沖設(shè)計(jì)等內(nèi)容，相互協(xié)調(diào)進(jìn)

12、行。閘室各部件包括閘底板、閘墩、閘門、工作橋、交通橋、檢修橋、啟閉機(jī)房等。閘底板：閘底板形式按外形有平底板、低堰底板、折線底板等形式。平原地區(qū)的進(jìn)水閘一般采用平底板。按與閘墩的連接方式有整體式、分離式等，土基上的水閘一般采用整體式。底板厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求。閘墩：大中型水閘多采用混凝土、鋼筋混凝土材料。為滿足水流條件，上游墩頭采用半圓形，下游采用半圓形或流線型。閘墩厚度應(yīng)滿足穩(wěn)定、強(qiáng)度和閘門擱置要求。閘門：閘門分為平面閘門和弧形閘門。閘門凈寬宜采用國家推薦的尺寸。工作橋、交通橋：工作橋一般采用板橋或T形橋，交通橋多采用T形橋。啟閉機(jī)采用繩鼓式。另外當(dāng)上游擋水水位較高，而且下泄引取水流是在低

13、水位時(shí)，為減少作用在閘門上的水壓力，可采用胸墻來輔助擋水，以減小閘門高度。七、閘室穩(wěn)定計(jì)算水閘在使用或施工工程中，可能產(chǎn)生沿閘基的水平滑動(dòng)、地基承載力不滿足要求、地基產(chǎn)生較大的沉降或不均勻沉降影響水閘的安全和正常運(yùn)行。閘室穩(wěn)定計(jì)算作用在閘室上的荷載有自重、水壓力、浪壓力、泥沙壓力、滲透壓力、地震荷載等，因按實(shí)際情況進(jìn)行荷載組合，閘室的而穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)滿足要求。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇計(jì)算單元。地基基底壓力及基底壓力不均勻系數(shù)按偏心受壓公式計(jì)算地基基底壓力，驗(yàn)算地基的而穩(wěn)定性；同時(shí)基底壓力不均勻系數(shù)應(yīng)滿足要求。地基沉降及不均勻沉降分別驗(yàn)算在各種荷載組合情況下的地基沉降及其不均勻沉降，應(yīng)滿足要求。荷

14、載計(jì)算有關(guān)說明工作橋自重（包括活荷載）可按50KN/m計(jì)算；檢修橋自重按工作橋的1/8考慮;啟閉設(shè)備采用繩鼓式啟閉機(jī)，自重可按40KN/m計(jì)算。機(jī)房可按外墻高5nl凈高4m自重30KN/m考慮。工作閘門自重可按下面的方法進(jìn)行：F2L2HC2G2G12Fii,LiHci其中式中：Gi、G2已知和所求閘門的自重；Fi、F2已知和所求閘門的孔口面積;Li、L2已知和所求閘門的孔口尺寸;Hei、Hc2已知和所求閘門的孔口中心線的水頭。附：一已知進(jìn)水閘閘門的參數(shù)為G1=250KN/nrF1=i8m2'L1=6mHci=10.7m。八、設(shè)計(jì)圖紙的繪制按照水利工程制圖的要求用AutoCAD繪制在A3圖幅上。采用標(biāo)準(zhǔn)邊框，線條。設(shè)計(jì)圖紙包括：水閘平面布置圖、側(cè)視圖、正視圖和細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。九、設(shè)計(jì)成果的提交設(shè)計(jì)說明書是用來系統(tǒng)描述設(shè)計(jì)的原則、依據(jù)、方法、成果和內(nèi)容的，它是工程施工、工程建成后的運(yùn)用、管理以及將來改擴(kuò)建、維修的依據(jù)。設(shè)計(jì)計(jì)算書主要用來反映設(shè)計(jì)計(jì)算過程、數(shù)據(jù)的來源的。二者是根本不同的。本次設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)計(jì)算書合在一起，形成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的組成：前言；目錄；第1章設(shè)計(jì)基本資料；第2章水閘總體布置；第3章閘室穩(wěn)定計(jì)算；第4章兩岸連接建筑物設(shè)計(jì)；第5章設(shè)計(jì)收