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钢筋混凝土圆管涵结构计算书一、基本设计资料1．依据规范及参考书目：《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），简称《桥规》《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ 022-85）《公路小桥涵设计示例》（刘培文、周卫编著）《公路涵洞设计细则》(JTG-2007)《公路小桥涵勘测设计》（孙家驷主编）第三版2．计算参数：圆管涵内径D = 1000 mm 外径1170mm 圆管涵壁厚t = 85 mm填土深度H = 1100 mm 填土容重γ1 = 18.00 kN/m3混凝土强度级别：C30汽车荷载等级：公路-I级由公路桥涵地基及基础设计规范3.3.4求得：修正后地基土容许承载力[fa] = 150.0 kPa管节长度L = 1000 mm 填土内摩擦角φ= 30.0 度钢筋强度等级：R235 钢筋保护层厚度as = 30 mm受力钢筋布置方案：φ10@100 mm二、荷载计算1．恒载计算填土产生的垂直压力：q土= γ1×H = 18.0×1100/1000 = 19.80 kN/m2管节自重产生的垂直压力：q自= 25×t = 25×85/1000 = 2.13kN/m2故：q恒= q土+ q自= 19.80 + 2.125 = 21.93kN/m22．活载计算按《公路桥涵设计通用规范》（D60）第4.3.1条和第4.3.2条规定，计算采用车辆荷载；当填土厚度大于或等于0.5m 时，涵洞不考虑冲击力。
按（D60）第4.3.5条规定计算荷载分布宽度。
一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.6/2+1100/1000×tan30°=0.935 m由于一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.99 m > 1.8/2 m 故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠，荷载横向分布宽度a 应按两辆车后轮外边至外边计算：a=（0.6/2+1100/1000×tan30°）×2+1.3+1.8×2=6.77 m一个车轮的纵向分布宽度=0.2/2+1100/1000×tan30°=0.735m由于一个车轮单边的纵向分布宽度=0.735m > 1.4/2 m故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠，荷载纵向分布宽度b 应按二轮外边至外边计算：b=（0.2/2+1100/1000×tan30°）×2+1.4=2.87mq 汽 = 2×（2×140）/（a ×b ）= 560/（6.77×2.87） = 28.82 kN/m 23．管壁弯矩计算忽略管壁环向压力及径向剪力，仅考虑管壁上的弯矩。
圆管涵结构计算书项目名称________________ 日期______________________设计者_________________ 校对者____________________一、基本设计资料1．依据规范及参考书目：公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2004 )，简称《桥规》公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004 ) 公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTG D63-2007 ) 公路砖石及混凝土桥涵设计规范》 (JTJ022-85)《公路小桥涵设计示例》2．计算参数：圆管涵内径D = 1000 mm 填土深度H = 1200 mm 混凝土强度级别：C15 修正后地基土容许承载力管节长度L =1000 mm 钢筋强度等级：R235刘培文、周卫编著)圆管涵壁厚t = 100 mm 填土容重丫i = 18.00 kN/m3汽车荷载等级：公路-n级[fa] = 150.0 kPa填土内摩擦角0 = 35.0度钢筋保护层厚度as = 25 mm受力钢筋布置方案：0 10@100 mm1 ．恒载计算填土垂直压力：q 土= 丫用=18.0 1200/1000 = 21.60 kN/m 2 管节垂直压力：q 自=24 末=24 1200/1000 = 2.50 kN/m 2故：q 恒=q 土+ q 自=21.60 + 2.50 = 24.10 kN/m 22．活载计算按《公路桥涵设计通用规范》第4.3.1 条和第4.3.2条规定，计算采用车辆荷载；当填土厚度大于或等于0.5m 时，涵洞不考虑冲击力。
按《公路桥涵设计通用规范》第4.3.5 条规定计算荷载分布宽度。
一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.6/2+1200/1000 x tan30° =0.99 m由于一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.99 m > 1.8/2 m 故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠，荷载横向分布宽度a应按两辆车后轮外边至外边计算：a=(0.6/2+1200/1000x tan30°)x 2+1.3+1.8x2=6.89 m 一个车轮的纵向分布宽度=0.2/2+1200/1000x tan30° =0.79 m 由于一个车轮单边的纵向分布宽度=0.79 m > 1.4/2 m 故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠，荷载纵向分布宽度b 应按二轮外边至外边计算：b=(0.2/2+1200/1000x tan30°)x 2+1.4=2.99 m q 汽=2 x( 2 x 140) / (a x b)=560/ (6.89X 2.99) = 27.24 kN/m 23．管壁弯矩计算忽略管壁环向压力及径向剪力，仅考虑管壁上的弯矩。
目录前言````````````````````````````11.方案设计摘要``````````````````1名字的由来````````````````````1设计理念``````````````````````22.结构选型 `````````````````````33.模型照片``````````````````````44.节点构造``````````````````````45.计算书````````````````````````56.结论与总结``````````````````````````5前言依据“XX大学第X届大学生结构设计竞赛”规则，在充分利用集成竹、胶的力学性能的基础上，以“结构重量最轻，承载力最大”为结构设计目标，我们团队设计制作了符合竞赛要求的结构模型——“筑迹”。
通过理论分析、结构设计、模型设计、模型制作以及试验分析等一系列过程，我们团队不断地对“筑迹”的结构进行优化，并以此结构模型参加竞赛。
我们团队以充分发挥材料特性，大胆创新为宗旨，团结协作，共同努力，在一个多月的时间中，共制作了6个模型，进行了10多次试验，每次试验都进行详细的分析、记录。
最终，所有的努力凝结为现在这个参赛作品——“筑迹”。
整个制作结构模型的过程都反映着我们团队对结构研究的严谨和热爱。
探究，尝试，分析，进步，一支目标明确的团队其创造力是巨大的，我们付出了汗水，我们收获了坚实的成果，我们渴望能得到评委会的认可。
1.方案设计摘要1.1名字的由来筑造奇迹，是每个有志青年的梦想。
我们参加结构大赛，意在学有所用，旨在激发我们的创造力，志在筑造一个个更轻、更稳的奇迹。
正是在我们的渴望和我们的专注下，我们把脆弱的小竹条筑造成的结构模型能在18cm的模拟地震中屹立不倒。
因此，我们为之取名为“筑迹”。
1.2设计理念本次结构设计竞赛要求设计的模型为高架水塔结构，顶部有水箱，其中制作材料为集成竹。
按照常规思路，荷载重心降低有利于结构抗震（但是此次比赛重心高度已经规定）。
新沭河治理工程大浦第二抽水站引水涵洞工程计算书[初步设计阶段]审核：校核：计算：中水淮河工程有限责任公司2007年1月目录一水力计算 (2)1涵洞过水流量验算 (2)1.1 计算任务 (2)1.2 计算条件和依据 (2)1.2.1 计算条件 (2)1.2.2 设计依据 (2)1.3 计算过程 (2)1.3.1 计算流量系数m (2)1.3.2 判别长洞或短洞 (3)1.3.3 计算公式 (3)1.3.4 计算淹没系数σ (3)1.3.5 验算流量 (3)2、涵洞消能计算 (3)2.1计算任务 (3)2.2计算条件和依据 (3)2.3计算过程 (4)二稳定计算 (5)0.1计算任务 (5)0.2计算条件和依据 (5)0.2.1计算条件 (5)0.2.2设计依据 (6)1涵洞第二节洞身（控制段） (6)1.1计算过程 (6)2 清污机室整体稳定计算 (12)2.1计算过程 (12)3上游翼墙2-2断面 (16)3.1计算过程 (16)4 下游翼墙1-1断面 (21)4.1计算过程 (21)三、地基基础计算 (26)1、地质参数 (26)2、基础计算 (27)2.1涵洞控制段 (27)2.2涵洞进口段 (28)2.3清污机室 (29)2.4上游第一、二节翼墙 (30)2.5下游第一节翼墙 (30)2.6下游第二节翼墙 (31)四、涵洞结构内力计算 (31)一水力计算1涵洞过水流量验算计算任务大浦二站引水涵洞考虑结合一站原涵洞扩建，原涵洞设计流量40 m3/s,扩建后设计流量为100 m3/s,通过初拟扩建后涵洞的总尺寸进行流量验算。
计算条件和依据1.1.1计算条件（1）初拟尺寸：原涵洞长18m，涵洞3孔截面净尺寸3.6×3.35（宽×高），洞底坡降0.5%；新建涵洞长18m，3孔截面净尺寸3.6×3.35（宽×高），洞底坡降0.5%。
上游河道河底拓宽至47m，涵洞进口为圆弧翼墙，r=13m。
#NAME?3、涵台侧模面板验算3.1、由于跨度大于三跨，计算时按三跨连续梁考虑，计算跨度取1000mm 3.2、计算简图如右:附件：K195+025.00 通道涵模板、支架计算一、工程概况该涵洞中心桩号K195+025.00，交角120°，为单跨（跨径6.0m ）钢筋砼盖板涵(暗涵)。
洞身尺寸为6.0x4.0m ；涵长47.76m ，分为8个施工节段施工。
整体式基础、涵台及梯形盖板采用立模现浇工艺，模板采用木模板。
二、涵台侧模计算1、涵台侧模布置涵台侧模采用木模。
面板采用1.5cm竹胶板；横肋采用10*10cm方木，间距30cm；竖向对拉肋为2根10*10cm方木，间距120cm；对拉杆纵向间距120cm。
布置图如下。
新浇混凝土对模板的侧压力：#NAME?#NAME?12122000.22T 15c f v γββ==+（）c h γ=2/,c KN m f r h >。
2/KN m 2/,cKN m r 2/KN m 2/KN m 。
303030q A DCB#NAME?挠度满足要求5、涵台侧模对拉肋验算#NAME?5.1、强度验算：#NAME?4.1、强度验算：#NAME?#NAME?#NAME?4.2、挠度验算：#NAME?#NAME?#NAME?3.5、挠度验算：#NAME?#NAME?挠度满足要求4、涵台侧模横肋验算#NAME?3.3、荷载计算：#NAME?3.4、强度验算：#NAME?210.08M ql ==26bh W ==3mm 1M W σ==22/12/N mm fm N mm <= 强度满足要求312bh I ==4mm 120120120qA D CB 210.08M ql ==26bh W ==3mm 1M Wσ==212/fm N mm σ<= 强度满足要求2/N mm 312bh I ==4mm 210.08M ql ==4max 0.677*100ql f EI ==4max 0.677*100ql f EI ==#NAME?#NAME?2.4、强度验算：模板重量：g 2＝41.5*0.02*0.6*10＝4.98KN钢筋混凝土重 g 3= 41.5*0.7*26= 775.3KN施工荷载与其他荷载 g 4=20 KN2、盖板底模面板计算：2.1、由于跨度大于三跨，计算时按三跨连续梁考虑， 取1m 宽的板条作为计算单元。
一、主要材料及计算参数1.1支架立杆：ф48×t：3.2mm Q345A fc =300N/mm2 E=2.06×105N/mm2截面积A=450mm2惯性距I=11.36cm4抵抗距W=4.73 cm4回转半径i=15.9mm每米长自重G=5.3kg1.2木材容许应力及弹性模量按中华人民共和国交通部标准《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）标准。
落叶松，容重：γ=8.33KN/m3，顺纹弯应力[σw]=12MPa，弹性模量E=11×103MPa1.3竹胶板容许应力及弹性模量容重：γ=8KN/m3，弯应力：[σw]=35MPa，弹性模量：弹性模量E=12.0×103Mpa。
二、结构计算施工荷载包括：盖板钢筋混凝土自重，梁模板自重，支架自重，方木自重，施工人员及设备重量，砼浇筑及振捣时产生的荷载等。
计算时盖板自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2，施工荷载按活载考虑组合系数1.4。
C30钢筋混凝土重力密度取25KN/m³。
根据本盖板涵的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：①模板及支架自重：a=0.16kN/m2+5.62kN/m2=5.78kN/m2②钢筋混凝土自重:b1=h×γ=0.5×25=12.5kN/m2③方木自重：b3=8.33×0.1=0.833kN/m2④型钢自重b4=2.27/0.048=0.473kN/m2⑤施工人员及机具:c=2.5kN/m2⑥振捣混凝土产生的荷载:d=2.0kN/m2 。
⑦倾倒混凝土时产生的竖向荷载:e=2.0kN/m2 。
2.1脚手架验算1.立杆稳定性计算盖板下部纵向立杆间距90cm，横向立杆间距60cm，步距1.5m布置进行计算：W=1.2×(5.78+12.5+0.833+0.473)+1.4×(2.5+2.0+2.0)=32.6kN/m2脚手架布设为60cm×90cm×150cm每根立杆承荷载为：P=qA=32.6×0.9×0.6=17.6kN根据《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/ΦA≤fN—钢管所受的垂直荷载，同前计算所得；f—钢材的抗压强度设计值，f＝300MPa参考《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》附录C得；A—φ48mm×2.5㎜钢管的截面积，取3.57cm2；Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ（λ＝l0/i）查表即可求得Φ；i—截面的回转半径；l0—立杆计算长度。
2米净跨径.686米填土暗盖板涵整体计算一.盖板计算1.设计资料汽车荷载等级：城-B级；环境类别：Ⅱ类环境；净跨径：L0=2m；单侧搁置长度：0.35m；计算跨径：L=2.3m；填土高：H=.686m；盖板板端厚d1=30cm；盖板板中厚d2=30cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=4cm；混凝土强度等级为C30；轴心抗压强度f cd=11.73Mpa；轴心抗拉强度f td=1.04Mpa；主拉钢筋等级为HRB400；抗拉强度设计值f sd=330Mpa；主筋直径为20mm，外径为22mm，共11根，选用钢筋总面积A s=0.003456m2盖板容重γ1=25kN/m3；土容重γ2=21kN/m3根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中7.0.6关于涵洞结构的计算假定：盖板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力2.外力计算1) 永久作用(1) 竖向土压力q=γ2·H·b=21×.686×0.99=14.26194kN/m(2) 盖板自重g=γ1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/m2) 由车辆荷载引起的垂直压力（可变作用）根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.4的规定：计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向土压力时，车轮按其着地面积的边缘向下做30°角分布。
当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外面的扩散线为准根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定：车辆荷载顺板跨长L a=0.2+2·H·tan30=0.2+2×.686×0.577=0.99m车辆荷载垂直板跨长L b=1.9+2·H·tan30=1.9+2×.686×0.577=2.69m车轮重P=280kN车轮重压强Lp=P/L a/L b=280/0.99/2.69=104.83kN/m23.内力计算及荷载组合1) 由永久作用引起的内力跨中弯矩M1=(q+g)·L2/8=(14.26+7.43)×2.32/8=14.34kNm边墙内侧边缘处剪力V1=(q+g)·L0/2=(14.26+7.43)×2/2=21.69kN2) 由车辆荷载引起的内力跨中弯矩M2=p·L a·(L-L a/2)·b/4=104.83×0.99×(2.30-0.99/2)×0.99/4=46.44kNm边墙内侧边缘处剪力V2=p·L a·b·(L0-L a/2)/L0)=104.83×0.99×0.99×(2.00-0.99/2)/2.00=77.43kN3) 作用效应组合根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定：跨中弯矩γ0M d=0.9(1.2M1+1.4M2)=0.9×(1.2×14.34+1.4×46.44)=74.00kNm边墙内侧边缘处剪力γ0V d=0.9(1.2V1+1.4V2)=0.9×(1.2×21.69+1.4×77.43)=120.98kN4.持久状况承载能力极限状态计算截面有效高度 h0=d1-c-2.2/2=30-4-1.100=24.9cm=0.249m1) 砼受压区高度x=f sd·A s/f cd/b=330×0.003456/11.73/0.99=0.098m根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:HRB400钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.53。
圆形有压隧洞结构计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：1．依据规范及参考书目：《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004，以下简称《规范》）《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)，以下简称《砼规》《隧洞》（中国水利水电出版社，熊启钧编著）2．计算参数：衬砌外半径r o＝3.100 m；衬砌内半径r i＝2.500 m隧洞衬砌内缘顶部的内水压力水头P ＝12.00 m，压强p ＝120.00 kN/m2内力计算时不考虑围岩弹性抗力的作用。
围岩垂直松动压力强度q ＝40.00 kN/m2围岩侧向松动压力强度e ＝10.00 kN/m23．材料信息：混凝土强度等级：C20轴心抗压强度标准值f ck＝13.5 MPa；轴心抗拉强度标准值f tk＝1.50 MPa 轴心抗压强度设计值f c＝10.0 MPa；轴心抗拉强度设计值f t＝1.10 MPa 混凝土弹性模量E c＝2.55×104 MPa纵向受力钢筋种类：Ⅱ级钢筋强度设计值f y＝310 MPa；弹性模量E s＝2.0×105 MPa内外圈钢筋合力点到衬砌内、外边缘的距离a ＝0.050 m三、内力计算：1．均布垂直山岩压力作用的内力计算在垂直松动压力q作用下，各断面弯矩和轴力按下式计算：M ＝qr o r（A3α＋B3）（规范表G.7）N ＝qr o（C3α＋D3）（规范表G.7）式中α ＝2－r o/r ＝2－3.10/2.80 ＝0.8929n ＝1/[0.06416＋EJ/（r3r o Kb）]b -- 计算采用的衬砌宽度，取b ＝1mr -- 衬砌轴线半径，r＝（r o＋r i）/2＝2.80mJ -- 衬砌断面惯性矩，J＝bh3/12J ＝1.0×0.603/12 ＝0.0180 m4K -- 围岩弹性抗力系数，K＝Ko/r o＝0/3.10＝0kN/m3n ＝1/[0.06416＋2.55×107×0.0180/（2.8033.10×0×1）]＝0.000计算系数A3、B3、C3、D3从规范表G.8查得φ＝0（洞顶）截面的弯矩M及轴向力N分别为：M ＝40.00×3.10×2.80×（0.16280×0.89286＋0.06443）＝72.84 kN·mN ＝40.00×3.10×（0.21220×0.89286＋-0.15915）＝3.76 kN 其余各截面的计算与此相同，结果见弯矩及轴向力计算结果表。
正交管涵设计计算算例（一） 涵洞轴断面图上有关设计数据计算1. 各部标高和坡度的确定（1）路基设计标高H 设根据路基设计表查算的涵位中心桩号处路基设计标高为225.43m ，本涵路基有超高及加宽，因此上下游路基边缘处的设计标高不相同。
（2）涵底中心标高H 涵涵底中心标高是指涵洞铺底中心设计标高。
其计算公式为=223.39m H 涵（3）涵底纵坡I 涵涵底纵坡根据原河沟纵面起伏情况取定1%2. 管节和端墙设计（1） 基本管节采用采用路用预制管厂的标准管节（2） 管节数量计算① 初估涵长设端墙不加高，不含冒石时的进出水口的建筑高度不相同，因此根据计算'+m [(-c cos m 500+1.5*[(22543-22339)-180]+40=1 1.5*1%567.488B H H L I cmα∙=+∙+=涵设进上上涵）-h ]+ '+m [(-ccos m 500+1.5*[(22543-22339)-180]+40=1 1.5*1%575.015B H H L I cmα∙=+∙-=下涵设进下涵-h ）]+ 初估涵长上下游总长为12m 多，选用12节每节管长1m 的管涵，多余的涵长利用加高上下游端墙和跌水井来调整。
② 计算上下游加高端墙的高度：+m [(-+m ch m500+1.5*[(22543-22339)-180]-500*%+40= 1.545B H H cm ∙∙==涵涵设进上上端上-h ）]-L （1I ）+（1+1.5*1） +m [(-m c h m500+1.5*[(22543-22339)-180]-500*%+40= 1.555B H H cm∙∙==下下涵涵设进端下-h ）]-L （1-I ）+（1-1.5*1） 上式中L L 下上和分别为调整后的整数涵长，即涵长为标准管节的整倍数，本题均取为500cm③ 计算调整后的进出水口建筑高度进水口建筑高度h 进：h 进=180+20+45=245cm出水口建筑高度h 出：h 出=180+20+55=255cm④ 端墙总高度端墙总高度将进出水口的建筑高度分别加上端墙基础以上的埋置深度即可得到。
一、溢洪道加固设计溢洪道位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰溢洪道。
根据安全评价报告及其结论:溢洪道浆砌石外包砼结构边墙，两侧浆砌石衬砌开裂、老化严重，底板冲刷破坏有裂缝，裂缝宽为2cm；溢洪道尾部出现冲刷坑。
经本次水文分析计算，溢洪道泄洪不满足要求。
基于溢洪道存在上述的问题，需要对溢洪道进行除险加固处理。
5.5.1溢洪道除险加固设计溢洪道位于大坝右侧，堰顶高程为102.87m，堰顶宽度为20.0m。
溢洪道原浆砌石老化严重，底板冲刷破坏有裂缝，尾部出现冲刷坑，且泄洪能力不满足要求。
本次初步设计，拟加固溢洪道左岸浆砌石边墙及底板，拆除右岸浆砌石边墙，加宽溢洪道5m,以致其由原来净宽20m增至25m；并加固溢洪道连接段底板。
5.5.2基本资料堰顶高程：H=101.87m;正常水位：h正=101.87m;设计水位：h设=103.23m;洪峰流量：h（P=2％）=96.90m3/s;最大泄量：Q设=77.52m3/s;校核水位：h校=103.79m;洪峰流量：h（P=0.2％）=133.40m3/s;最大泄量：Q校=112.73m3/s。
5.5.3水面曲线计算及边墙高度确定1、水面曲线计算本次初步设计，溢洪道分为二段泄水槽计算。
第一段泄水槽长度L1=18.50m,进口段水深h1=103.79-101.87=1.92m,槽底宽度B=25.0m,坡比I=（101.87-99.57）/18.50=0.124；第二段水深h2=h1末，泄水槽长度L1=3.70m,宽度均为B=25.0m,坡比I=（99.57-97.14）/3.70=0.657。
计算公式采用科技大学编写的《水力学》为：ΔS=(E2-E1)/(I-J)式中：E s1=h0+u12/2gE s2=h1+u22/2gJ=(J1+J2)/2J=u2/C2RC=R1/6/nA=b.hX=b+2hR=A/XΔS---计算流段长度（m）,E---断面比能（m）,J—水力坡度，U—断面平均流速（m/s）,A---过水断面面积（m2）,b---断面水面宽度（m）,X---湿周（m）,R---水力半径（m）,C---才系数，n—泄水槽粗糙系数，浆砌石水泥砂浆抹面取n=0.017。
计算结果如表5.5-1、表5.5-2和表5.5-3。
表5.5-1第一段水面线计算成果表（坡降i=0.124,段长Li=18.5m）第一段泄水槽：正常水位：h0=0.406m; 临界水深：h k=1.275m;临界坡度：I k=0.0030；因h0 <h k , 属于急流表5.5-2第二段水面线计算成果表（坡降i=0.657,段长Li=3.70m）第二段泄水槽：正常水位：h0=0.245m; 临界水深：h k=1.275m;临界坡度：I k=0.0030；因h0＜h k , 属于急流。
2、边墙高度的确定H=h c+a式中：H--边墙高度(m),H c--校核工况水深（m）,安全超高（m）,取a=0.5m。
5.5.4 消能计算原溢洪道为矩形泄水槽，平均宽度b=14.00m。
无消力池长度和海漫长度设施。
本次消能计算采用《水力学》公式为：E0=h c+Q2/2gψ2A k2式中：E---断面比能（m）,h c--边墙高度(m),ψ—流量系数，取0.90，A k—临界水深过水断面面积（m2）。
计算结果如表5.5-3。
表5.5-3 消能计算成果表经采用计算机《理正消能工水力计算》软件计算，消力池水跃长度为L=11.30m,出口断面落差0.45m 。
因此，消力池设计长度采用L k =11.50m,深度d=0.50m,满足设计要求。
5.5.5 溢洪道加固设计(1)基本资料土的摩擦角（水上）：Φ上=25°； 土的摩擦角（水下）：Φ下=18°； 土的湿容重： γs =18KN/m ³； 土的浮容重： γf =10KN/m ³； 浆砌石容重： γj =21KN/m ³； 墙后水位： H=1.00m ； 地基与墙基摩擦系数： f=0.5。
（2）挡土墙结构设计本次设计挡土墙结构、消力池结构如图六-初设-溢洪道（1）。
（3）稳定计算方法和工况挡墙稳定分析按重力式挡土墙验算，计算工况为溢洪道挡土墙最不利及正常运行情形，即溢洪道泄槽无泄洪（墙前无水）及泄洪（墙前处于校核水位）的工况。
a ．抗滑稳定计算HGf Kc ∑∑=式中:c K ——基底抗滑稳定安全系数；f ——基底面与地基接触面的抗剪断摩擦系数，f=0.50； ∑G ——作用于挡墙上的全部竖向荷载（包括挡墙基础底面上的扬压力，kN ）；∑H ——作用于挡墙上的全部横向荷载（kN ）；b.抗倾稳定计算∑∑=OMM K yo式中:K f —闸室抗浮稳定安全系数； ∑yM—作用于墙体的荷载对墙前趾产生的稳定力矩；∑oM—作用于墙体的荷载对墙前趾产生的倾覆力矩；K 。
—抗倾覆稳定完全系数。
c ．基底应力验算WM AG p ∑∑±=minmax式中:P max/min ——翼墙基底应力的最大值或最小值（kPa ）；∑G ——作用于翼墙上的全部竖向荷载（包括基础底面上的扬压力，kN ）；A ——翼墙基底面的面积（m 2）；∑M ——作用于翼墙上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴的力矩（kN ·m ）；W ——边墙基底面对于该底面形心轴的截面矩（m 3） （4）计算结果和分析溢洪道控制段边墙稳定、应力计算成果详见表5.5-4及表5.5-5。
表5.5-4第一段溢洪道边墙（墙高H=2.2 m ）稳定计算成果表计算结果表明，溢洪道边墙稳定，不会产生墙体沿基底滑动破坏和墙体倾覆，基底应力满足规要求。
表5.5-5 第二段溢洪道边墙（墙高H=1.00m）稳定计算成果表计算结果表明，溢洪道边墙稳定，不会产生墙体沿基底滑动破坏和墙体倾覆，基底应力满足规要求。
二放水塔设计原放水设施为无压输水涵洞及筒塔式结构。
由于建筑材料年久老化，所有砌体砂浆脱落，部分斜管局部出现有裂缝，漏水严重；穿坝平管有掏空现象。
另外，根据地形和当时施工条件限制，输水涵管断面尺寸仅为Ф=0.5m,无法进人检修；梯级放水台阶高度不一。
汛期输水灌溉，较难操作，且造成生命危险。
本水库四周环绕村庄，且在大坝左岸大片山头进行了生态农业开发--果树种植承包。
本次初步设计，拟废弃原输水涵管，新建输水隧洞和圆筒式放水塔。
一、基本资料（1）、各种特征水位根据水文核算，各水库各种特征水位如下：正常设计流量：Q正= m³/s;正常设计水位：H正= m;设计洪水位：H设= m;校核洪水位：H校= m;死水位：H死= m;最大引水流量：Q引= m³/s。
（2）、地质情况放水塔地基为强风化粉砂岩，裂隙较发育，透水性中等。
二、结构形式放水塔采用钢筋混凝圆筒式结构，筒高m,采用一级放水。
设有检修闸一扇、工作闸各一扇，均为钢闸门，尺寸均为(b×h)=1.0×1.4m。
塔身为圆筒式结构，壁厚高程m以上为30cm,筒顶高程m。
筒顶以上为圆筒式砖混结构启闭平台，高程为m,层高3.00m。
放水塔之后与放水隧洞相连。
三、启闭机型号的选择1、闸门自重的估算G（查商家材料表）2、启门力的计算计算公式：F Q=N t(T zd+T zs+W)+n g.G式中：F Q---启门力（kN）;N t---摩阻力安全系数，取1.2；n g---闸门自重修正系数，取1.1；T zd---支承摩阻力（kN）;T zs---止水摩阻力（kN）;W—门顶上水柱重（kN）;G—闸门自重（kN）。
3、支承摩阻力的计算计算公式：T zd=P(Υf+f o)/R式中：水的容重γ=10kN/m3;总水压力P=γ(H-0.5h)hB ;轴轮半径Υ=3.25cm;液轮半径R=20cm;钢与钢的滑摩系数f=0.4；液摩系数f o=0.1cm。
4、水柱自重的计算W=γ(H-h)δB 。
5、止水摩阻力的计算计算公式：T zs=γb1.H.L s.f式中：止水橡皮与闸槽面的接触宽度b1=0.02m;作用水头H=H-h/2(m)止水橡皮与闸槽面的摩擦系数f=0.65；止水橡皮与闸槽的接触长度L s=4.00m。
则，止水摩阻力为：T zs=γb1.H.L s.f(kN)。
6、启门力的计算启门力（F Q）为：F Q =Nt(Tzd+Tzs+W)+ng.G7、闭门力的计算采用公式：F w=n t（T zd+T zs）-n g G式中：F w—闭门力（kN）;n g—闭门时，闸门修正系数，取0.9；其余符号意义同上。
考虑到闸门上的水柱及拉杆重量，不须加重闸门，即可自行关闭。
所以，选用启闭机型号为LQ—10型。
四、进水能力的计算放水塔进水能力通过流量为0.5m³/s。
现以进水闸开启度1/2的计算过水能力。
1、过水能力计算采用大孔口自由岀流公式计算：Q=2μb√2g(H21.5-H11.5)/3式中：μ—流量系数，取0.65；b—孔口宽度，取b=0.80m;H1—正常水位至闸门开启高度，H1=101.87-98.0-0.7=3.17m;H2--正常水位至闸门底高度，H2=3.87m。
五、通气孔的断面设计为了减少闸门的启闭力，拟在放水塔的工作闸门后设置通气孔。
通气孔的断面设计，按天津大学主编的《水工建筑物》公式（2-62）进行计算。
即，Q a=0.09V w Aa> Q a /V a式中：Q a—通气孔的通气量；V w—闸门孔口的水流速（m/s）;A--闸门后隧道面积（m²）;V a—通气的容许风速，采用2.0m/s;a---通气孔的断面积（m²）。
拟采用圆形断面通气孔，通气孔直径（D）为：D= √4a/π(m)因此，确定选用1孔直径D=10cm。
六、结构稳定计算本次设计为初步设计，因此仅对检修时期和运用时期进行稳定计算。
（1）、检修时期稳定计算计算情况：采用正常水位闸室无水，放水塔外为正常水位进行计算。
计算公式为：σmax=∑G/F+M y.y c/I xσmin=∑G/F-M y.y c/I x式中：σmax---最基应力（mp a）;σmin---最小地基应力（mp a）;∑G---垂直荷载总和（KN）;F—底板面积（m²）;M y---合力重新到形心产生的弯矩（kN.m）;y c---底板形心到底板上下游边缘的距离（m）;I x----底板惯性矩（m4）。
经计算，正常水位闸室无水，放水塔外为正常水位的情形，其计算结果为：底板面积：F=（D/2）²π(m²);底板惯性矩：Ix=πD4/64（m4）.垂直荷载：∑G=(kN);以形心为距的弯矩：My=(kN.m);合力偏心距：e=∑Mi/∑Gi ;合力与底板上游边缘的距离：y上= h/2-e（m）;合力与底板下游边缘的距离：y下= h/2+e（m）;则，σmax= ∑G/A+y上∑M/Ixσmin= ∑G/A+y下∑M/Ix由此可见，放水塔四周均受水压力的作用，水压力相互抵消，故不存在抗滑稳定的问题。
