引水樞紐工程設(shè)計(jì)的論文
1引水樞紐各主要建筑物設(shè)計(jì)原理
引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導(dǎo)流堤、泄洪閘、人工彎道、進(jìn)水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道。在人工彎道進(jìn)口處，修建導(dǎo)流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導(dǎo)流，使水流平順的進(jìn)入引水彎道。設(shè)置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進(jìn)入人工彎道，保證引水彎道有良好的進(jìn)水條件；在洪水季節(jié)，泄水排沙，平時(shí)可關(guān)閉壅水，保證下游工農(nóng)業(yè)用水，在寒冷季節(jié)還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設(shè)計(jì)時(shí)，要充分利用天然穩(wěn)定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設(shè)計(jì)流量要綜合考慮進(jìn)水閘的流量和含沙量較大季節(jié)河灣流量，使彎道內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的橫向環(huán)流作用，有利于排沙。進(jìn)水閘與沖沙閘設(shè)置在引水彎道末端，按正面引水側(cè)面排沙的原則布置，進(jìn)水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進(jìn)水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫容，有利于定期沖沙。進(jìn)水閘前設(shè)置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強(qiáng)橫向環(huán)流的作用，還可將泥沙導(dǎo)向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到?jīng)_沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進(jìn)水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護(hù)坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進(jìn)行消能，使水流在消力池中發(fā)生淹沒水躍，池中布置排水孔，下設(shè)砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運(yùn)行。下游引水渠道根據(jù)水力最佳斷面及經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。
2引水樞紐主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
樞紐工程總體布置：根據(jù)基本資料確定工程的等級、級別、洪水標(biāo)準(zhǔn)，可參考《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水閘》、《取水工程》等文獻(xiàn)，并結(jié)合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長度等參數(shù)，根據(jù)工程各主要建筑物的作用和設(shè)計(jì)原理，合理布置建筑物的.位置。樞紐工程水力設(shè)計(jì)：首先，根據(jù)水力最佳斷面和經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學(xué)》中的迭代計(jì)算公式確定渠道正常水深；其次，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位；最后，根據(jù)《水力學(xué)》進(jìn)行各閘的消能防沖計(jì)算。
樞紐工程防滲計(jì)算：根據(jù)工程的要求，需對進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位都進(jìn)行防滲計(jì)算，計(jì)算過程相似；根據(jù)《水工建筑物》擬定各閘室的地下輪廓，采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算。首先進(jìn)行阻力系數(shù)的計(jì)算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計(jì)算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進(jìn)行比較，均要滿足閘基的抗?jié)B穩(wěn)定要求。閘室穩(wěn)定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚(yáng)壓力；根據(jù)荷載和偏心受壓公式分別驗(yàn)算各閘室完建期、設(shè)計(jì)洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應(yīng)力，結(jié)果均要滿足規(guī)范要求；根據(jù)《水閘》公式，驗(yàn)算各閘室的抗滑穩(wěn)定性，結(jié)果均要滿足閘室的抗滑穩(wěn)定要求。
閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：首先要驗(yàn)算各閘的邊墻基底應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定性，均需滿足規(guī)范要求，其次，根據(jù)偏心受壓公式，進(jìn)行閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對閘墩進(jìn)行配筋計(jì)算；最后，采用彈性地基梁法對各閘底板進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定底板最大彎矩值，利用最大彎矩對底板進(jìn)行配筋，配筋后對閘底板進(jìn)行裂縫校核，結(jié)果要符合規(guī)范要求。閘室工作橋結(jié)構(gòu)計(jì)算：首先根據(jù)各閘縱梁的跨度，擬定梁、懸臂板的斷面尺寸，確定作用在梁上的荷載，計(jì)算彎矩，根據(jù)最大彎矩對懸臂板、縱梁進(jìn)行配筋計(jì)算，其中，縱梁還需要進(jìn)行抗剪腹筋的計(jì)算，最后，根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》鋼筋骨架的構(gòu)造要求，配置腰筋和拉筋，確定工作橋的配筋圖。
作者:湯波 單位:石河子天興水利勘測設(shè)計(jì)院
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