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        大灣水利樞紐工程攔河閘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析

        2010-03-22 10:19:02張利國(guó)蘇長(zhǎng)剛
        黑龍江水利科技 2010年3期
        關(guān)鍵詞:工程設(shè)計(jì)

        張利國(guó),蘇長(zhǎng)剛,趙 巖

        (1.牡丹江市水務(wù)科學(xué)研究院,黑龍江牡丹江157000;2.牡丹江市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,黑龍江牡丹江157000)

        1 工程概況

        1.1 工程地理位置及目的

        牡丹江市大灣攔河閘工程工程是原橡膠壩改擴(kuò)建工程。工程地點(diǎn)位于牡丹江堤防左岸樁號(hào)10+375 km處,距江濱公園3 km,座落在牡丹江干流上,控制流域面積22 720 km2,占全流域面積的60%。修建攔河閘的主要任務(wù)是在牡丹江枯水期下閘蓄水,抬高江道水位,擴(kuò)大水域,改善牡丹江水景觀,保障牡丹江城市用水,同時(shí)也更加改善了大牡丹江建設(shè)的投資環(huán)境。

        1.2 工程等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

        依據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)的規(guī)定,按水庫(kù)分等指標(biāo)確定牡丹江市大灣攔河閘工程等別為Ⅲ等,工程規(guī)模為中型。按攔河水閘分等指標(biāo)確定工程等別為Ⅱ等,工程規(guī)模為大(2)型,主要建筑物為2級(jí)。綜合分析后,確定工程等別為Ⅱ等,工程規(guī)模為大(2)型,主要建筑物為2級(jí),次要建筑物為3級(jí),臨時(shí)建筑物為4級(jí)。

        1.3 工程相關(guān)數(shù)據(jù)

        工程正常蓄水位為231.20 m,相應(yīng)庫(kù)容1 194萬(wàn)m3,設(shè)計(jì)洪水位為234.75 m,相應(yīng)庫(kù)容為3 065萬(wàn)m3,校核洪水位為236.37 m,相應(yīng)庫(kù)容為4 161萬(wàn)m3。大灣攔河閘共設(shè)17孔閘,孔口尺寸為:凈寬12.5 m,高度13 m,中墩厚度2.5 m,兩邊墩厚度為1.25 m。兩岸以圓弧翼墻與岸坡連接。17孔閘全長(zhǎng)255 m,是一座閘橋相結(jié)合的多功能性建筑物。此次閘門采用平板鋼閘門,尺寸為:寬度13.3 m,高度6 m。啟吊裝置采用17臺(tái)雙吊點(diǎn)、集中驅(qū)動(dòng),啟門力F=2×400 kN單臺(tái)功率W=22 kW卷?yè)P(yáng)機(jī)。

        2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)布置

        2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

        根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)的規(guī)定,本工程永久性水工建筑物攔河閘的洪水標(biāo)準(zhǔn)為:30 a一遇洪水設(shè)計(jì),100 a一遇洪水校核。施工導(dǎo)流建筑物為Ⅳ級(jí),導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇洪水設(shè)計(jì),消能防沖為30 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

        表1 建筑物級(jí)別與洪水標(biāo)準(zhǔn)一覽表

        2.2 結(jié)構(gòu)布置

        17孔攔河閘軸線布置在原橡膠壩軸線上游10 m處,攔河閘由閘室上游鋪蓋段、閘室段、消力池段、海漫段4個(gè)部分組成。

        3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析及底板內(nèi)力計(jì)算

        大灣攔河閘工程分為3層,底層為13 m高的閘室,中間層為9.10 m高的啟閉排架,頂層為7.15 m高的啟閉房。攔河閘地面以上的總高度為29.25 m,同時(shí)處在主江道中,其自身穩(wěn)定必須認(rèn)真認(rèn)證。

        3.1 底板受力分析及抗傾驗(yàn)算

        已知條件:取一單孔作為計(jì)算部分。單孔長(zhǎng)度為B=15 m。γ水=10 kN/m3;γ鋼筋混凝土=25 kN/m3。

        此次考慮在工程在正常運(yùn)行情況下的抗傾覆計(jì)算。將抗傾計(jì)算的矩心設(shè)為底板下游齒點(diǎn)M。

        3.2 傾覆力矩M0計(jì)算

        1)靜水壓力作用:

        2)浮托力作用:

        3)滲透壓力作用:

        利用直線比例法計(jì)算滲透壓力,滲徑長(zhǎng)度為60.90 m。計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1。

        圖1 滲透壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖

        底板上游、下游趾的壓力水頭值計(jì)算為:

        上游、下游趾的壓力值計(jì)算為:

        3.3 抗傾覆力矩My計(jì)算

        1)正常擋水位時(shí),水體重量為:

        2)底板自重:

        3)閘墩自重:

        4)閘墩懸臂重量:

        5)交通橋面板自重:

        6)檢修橋左面板自重:

        7)檢修橋右面板自重:

        8)啟閉臺(tái)支柱自重:

        9)啟閉臺(tái)T形梁自重:

        10)啟閉房自重:

        11)啟閉房頂面板自重:

        12)啟閉機(jī)及閘門自重:

        3.4 抗傾系數(shù)K值計(jì)算

        基底應(yīng)力經(jīng)計(jì)算,此結(jié)構(gòu)的重力合力為G=21 921 kN↓偏心距,基底不產(chǎn)生拉應(yīng)力。

        ∴基底應(yīng)力值為:

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,筆者認(rèn)為此次攔河閘工程的設(shè)計(jì)理念前瞻、結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)科學(xué)合理。工程在設(shè)計(jì)理念上考慮到城市建設(shè)、旅游開發(fā)、水能開發(fā)、二期工程的電能開發(fā),在結(jié)構(gòu)布置上采用一閘多能―閘橋結(jié)合形式。牡丹江大灣水利樞紐工程不但可以改善牡丹江的水域景觀,更重要的是帶動(dòng)了牡丹江兩岸的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,創(chuàng)建了良好的投資環(huán)境。工程的建成,還將為牡丹江百姓創(chuàng)建美好的休閑、娛樂的之地。

        [1]華東水利學(xué)院.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)[R].北京:水利電力出版社,1982.

        [2]牡丹江市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省牡丹江市橡膠壩改建工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].牡丹江:牡丹江市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,2008.

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