中山市s水闸重建工程设计-毕业设计

1、毕业设计目 录第一章 概述1第一节 水 闸 概 况1第二节 改 建 原 由1第三节 工 程 设 计 资 料1第二章 水利枢纽布置5第一节 枢 纽 总 体 布 置 概 述5第二节 水 闸 布 置5第三章 水闸设计7第一节闸孔型式和尺寸设计7第二节消能防冲设计7第三节防渗排水设计12第四节 闸 室 布 置16第五节 水 闸 抗 滑 稳 定 计 算18第六节 闸 室 结 构 设 计20第七节 细 部 结 构 设 计24第八节 上 下 翼 墙 设 计25第九节 基 础 处 理25第四章 参考文献28第一章 概述第一节 水 闸 概 况本次毕业设计选题为中山市s水闸重建工程。该工程位于中山市某镇境内，是该

2、市中顺大围某堤段上的重要水闸之一，本水闸是以防洪、排污、灌溉为主的综合性水利工程。该水闸（旧闸）建于50年代，由于旧闸原设计标准低，加上年代已久，经有关部门复核在设计洪水位时，水闸不能安全运行。现决定拆除旧闸，在原闸上重建新水闸。第二节 改 建 原 由旧闸建于50年代，设计闸孔为一孔，净宽4.0m，原闸底板高程-1.50m。该闸建成后经过多年的运行，工程质量已经老化，部分结构破坏严重，各项工程设施已趋落后，存在着很多安全隐患，严重影响水闸的正常运行。由于旧闸原设计标准低，与前几年的河涌疏浚及环境整治工程不配套，目前整治后的河涌过水断面宽度为15m.为使水闸安全运行，并与周边整治后环境相协调，以

3、适应现代化水利需要。经过中山市水利局和市水电设计院论证，决定重建该水闸，以从根本上解决该水闸在防洪、排涝、安全运行方面等问题。第三节 工 程 设 计 资 料一、 气象及工程地质情况水文（一） 水文气象1、 气象特征s水闸地处珠江三角洲中心地带，属于亚热带海洋性气候，常年温暖湿润，偶有霜冻，阳光充足，四季常青。据当地水利及总体规划资料，该区域年平均气温23，最高七月均温29左右，最低一月均温10左右，无霜期352天。雨量充沛，雨季多发生在春夏两季，年平均雨量为1626 mm，最高降雨量为2444.6mm（1981年），年平均蒸发量为1331mm，年平均相对温度82.5%。 该区域属季风气候，全年

4、风向系数夏季最大为南风、次为东南风、西南风；冬季最大风为北风；春秋两季有过渡性。年平均风速为2.23.6m/s。每年49月为南海台风季节，年平均4次，以79月频率最高，占全年登陆次数的73%，偶有飓风，最大风力12级，并伴有暴雨。 2、 水文资料 s水闸地处西江下游三角洲河网区，全市河道交错。洪水主要是上游来水，其次是台风雨，降雨集中于4至9月汛期，占全年的80。 根据广东省水利厅2002年6月公布的西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线，通过内插方法，查得该区域相关水文站提供的闸址各频率洪水位值：水闸按100年一遇外江水位设计，外江水位5.40米，相应内河水位0.6 0米。水闸按50年

5、一遇外江水位设计，外江水位5.31米，相应内河水位0.6 0米。（二） 工程地质 1、区域地形地貌、地质 该区域地处珠江三角洲南部边缘地带、西江冲积平原上，地势平坦，河涌交错，河流（河汊）和阶地地貌发育，阶地高程一般3.5m4.5m。横海水闸座落在西江西岸第四系洪冲积的一级阶地的前缘。场地内第四系沉积环境经历了海陆交互相、河流冲积相等多次沉积，形成多旋回沉积规律。区内第四系沉积层厚2030m。 2、闸址地质条件 （1）、地质描述 s水闸位于中山市某镇境内，在中顺大围某堤段上。根据勘探结果，在钻孔控制深度范围内，场地岩土自上而下可划分为： 1)人工填土：土黄色，褐灰色，上部松散,下部可塑,主要由

6、粉质土及淤泥质土回填而成,上部含碎石。层厚3.603.80m。 2)淤泥质土：灰黑色，很湿,软塑，主要由粘土及有机质等组成,含少量粉砂及贝壳屑。分布于全场地，层厚5.105.70m。地基承载力标准值fk取60kpa。 3）淤泥：灰黑色，饱水,流塑，主要由粘土及有机质等组成,少量粉砂及贝壳碎屑等组成。底部为淤质泥土。分布于全场地，层厚5.506.6m。地基承载力标准值fk取50kpa。4) 粉细砂：灰黑色，松散，以粉砂为主。分布于全场地，上部含粘土。层厚15.015.6m。地基承载力标准值fk取80kpa。 5)粉质粘土：褐黄色，湿，可塑，主要以粘土、粉砂及少量细砂组成。分布于全场地，层厚3.4

7、0m。地基承载力标准值fk取100kpa。 6）细中砂：灰黄色，松散，以细砂、中砂为主。分布于全场地，含粉砂及少量粘土，局部含5的石英砾石。层厚8.30m。地基承载力标准值fk取120kpa。 7)粉细砂：褐黄色，松散，以粉砂为主，含少量细砂及砾石，局部含少量粘土。地基承载力标准值fk取85kpa。 （2）、地下水 勘察期间，各钻孔均遇见地下水，赋存于第四系各地层中的地下水属上层滞水潜水类型，主要受大气降水及地表水(包括河水)补给，水位变化因气候、季节及潮位而异，勘察期间测得其混合稳定水位埋深介于4.30m4.60m之间。该场地地下水对砼无腐蚀性。 （3）、结论与建议 ： 根据中国地震烈度区划

8、图(1：400万)(1990)，中山市地震基本烈度为度，结合本次勘察结果，按建筑抗震设计规范gbjll89)有关标准判定，场地土的类型为软弱场地土，建筑场地类别为类，场区上部15m深度范围内未发现可液化地层，可不考虑液化问题。 1） s水闸位于度地震烈度区，场地属抗震不利地段，场地土类型属软弱场地土，建筑场地类型属工类；第(2)至(3)层的承载力低，不宜作拟建建筑物地基基础持力层；建议采用第(4)层粉细砂层为该水闸桩基础持力层。 2）根据工程旧闸情况及地质剖面知，本次设计的闸室及上下游连接段大概位于第(2)层淤泥质土层，该土层承载力基本值为64kpa；其下层为第（3）层次为淤泥质土，该土层承载

9、力基本值为88kpa，第（4）层粉细砂层，该土层承载力基本值为248kpa。若采用桩基础，宜采用摩擦桩，拟采用(4)砾砂层为该水闸桩基础持力层。 3）桩基础设计指标建议值（当桩入土深度 10 米时） qsik 桩的极限侧阻力； qpk 桩的极限端阻力 序号土层名称状态预制桩 qsik（kpa） qpk（kpa）填筑土淤泥质土软塑1520淤泥流塑1218细粉砂松散20252500粉质粘土可塑40503200细中砂松散2535 3500细粉砂松散2025二、设计基本数据（一）、 水文气象1. 外江校核洪水位 ：5.40米 （p=1） ， 内河相应水位：0.6米2. 外江设计洪水位 ：5.31米 （

10、p=2） ， 内河相应水位：0.6米3. 外江多年平均枯水位：0.4米，内河相应水位：0.6米4. 围内不涝水位：1.3米，内河不冲刷流速：v=0.8m/s 5.过闸最大流量q= 30m3s 6.气象 历年平均枯水位情况保证引水冲污的最小流量q=12 m3s7. 洪水期多年平均最大风速vmax=18m/s；风向：按垂直水闸横轴线考虑；吹程1.0km。设计风压力 p风= 0.45 kn/m2（二）、 设计防洪标准 1. 根据水闸设计规范（sl265-2001）第2.2.1条及省市确定的堤围防洪标准：s水闸设计洪水标准采用1 ； 2上游最高设计水位（校核洪水位）为 5.40米(1)， 下游相应水位

11、为0.60米 ； 3. 闸顶高程采用校核洪水位加超高1.52.0米（中山市标准为2米），且不低于现有堤顶高程并应留有适当的安全裕度。 （三）、设计引用数据 1. 材料容重：土料：回填土的湿容重18knm3，浮容重9.0 knm3；饱和容重19 knm3 ；砼料：钢筋混凝土25knm3，混凝土24 knm3； 2地基有关数据： 回填土的换算内摩擦角 = 320； 基础抗滑摩擦系数：fk = 0.25 ； 淤泥质土及粉细沙：渗径系数：c = 9；允许坡降：水 平 段j=0.0650.091 ；垂直段及出口处j=0.3250.390 。淤泥土层承载力标准值： fk=60 kpa 3地下水位：4.30

12、m4.60m 4. 闸室公路桥按 汽20设计，挂100验算。 5. 工作桥（室）人群、检修设备活荷载：q活 = 3.0kn /m2 6. 公路桥栏杆（防撞墩）重：6kn/m ；工作桥栏杆重：1.0 kn/m 7.河涌控制断面宽度:15米 8.防洪堤现有堤面宽6米，设计外坡为1：3，内坡为1：2.5 （四）、工程等别 根据水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)第2.1.3条及第2.2.1条确定本工程为四等小(一)型，但水闸位于中顺大围上，而中顺大围是全省十大联围之一，属二级堤防，即相应的水闸等别也应为二等。因此主要建筑物按二级建筑物设计，次要建筑物按三级建筑物设计 。 （五）、闸

13、门(运行)开启条件（按水利部门提供的引水冲污水位确定）1.根据本水闸用途，确定本水闸设计的运行条件为：开闸进洪时闸外水位不高于3.50米，闸内水位不低于0.5米。 2.水闸的闸门运行条件应满足在各种运行水位情况下均保证下游河道不受冲刷。（六）、附图纸：1：500地形图； 闸址1-1、2-2地质剖面图 第二章 水利枢纽布置第一节 枢 纽 总 体 布 置 概 述一、拟定枢纽建筑物等级 根据水利电力工程等级划分及洪水标准（sl2522000）第2.1.3条及2.2.1条确定本工程为四等小（一）型，主要建筑物按二级建筑物设计，次要建筑物按三级建筑物设计。二、闸址的选择枢纽布置选择须考虑以下几点：a)

14、闸址应选择在顺直河段，且较稳定的河岸；b) 轴线附近地质条件因较好、河床稳定；c) 闸址上游河道有足够的蓄水容积；d) 交通方便、原料最好就近取材。第二节 水 闸 布 置水闸由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。一、闸室布置闸室是水闸挡水和泄水的主体部分 ，本设计的闸室包括：底板、闸门、胸墙、边墩（岸墙）、工作桥及交通桥。底板是闸室的基础，见有防渗和防冲的作用，并保护地基免受泄水水流的冲刷，同时它又是水闸地下轮廓的主要组成部分，限制通过地基的渗透水流，减小地基渗透变形的可能性。闸门是用来双向挡水和控制过闸流量。胸墙是用来挡水以减小闸门高度的。闸墩用以支撑闸门、工作桥、交通桥，把闸门传来的水

15、压力和上部结构的重量以及菏载传布于地板。工作桥用来安装启闭设备。交通桥用来联系两岸交通。二、防渗排水布置防渗设施主要有水平防渗和竖向防渗，水平防渗主要是指铺盖，竖向防渗有板桩及齿墙，而排水设施则是指铺设在消力池、浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用的沙砾石层。排水常于防滤层结合使用。承受双向水头的水闸，其防渗排水布置应以水位差较大的一向为主，合理选择双向布置方式。三、消能防冲布置本水闸是双向排水，上下游都均应考虑其消能防冲布置。但是水闸多为外江往内河泄洪时开启闸门，而内河水位受不涝水位1.3m控制，当水位较高时，采用抽排设施降低内河水位。因此次处不对内河往外江排水情况进行效能防冲计算。闸下消

16、能防冲设施石用于消能功能与均匀扩散水流的，且应与下游河道有良好的连接；本设计采用底流式消能方式。四、两岸连接布置（一） 上游连接段上游连接段包括护底、上游防冲槽以及上游翼墙。上游护坡及护底布置应根据水流流态、河床土质抗冲能力等因素确定，由上游护底首端再加设防冲墙。具有双向挡水作用的水闸，其上游护坡、护底应根据水流条件确定。（二）、下游连接段下由连接段包括海漫、防冲槽及两岸的翼墙和护坡两大部分，其主要作用是改善出闸水流条件，提高泄流能力和消能防冲效果，以确保下游河床和边坡的稳定。第三章 水闸设计第一节 闸孔型式和尺寸设计 闸孔型式和尺寸设计包括：堰型的选择；单孔尺寸及闸孔总净宽的确定；闸顶高程、

17、闸门高度的确定；闸墩设计和底板设计。一、闸室结构型式 本水闸是以防洪、排污、灌溉为主的综合性水利工程，由于闸址地势平坦，无拦沙任务，故采用开敞式闸室结构。 由于上游水位变幅较大，（在运行中，本闸的挡水位达5.315.40m，而泄水时上游水位最低为-0.43.5 m）故拟设置胸墙代替闸门挡水，以降低闸门和工作桥的高度并减少作用在闸门上的水动力和启闭力，还用启到减少闸门调节流量。从而节省工程费用。 综上所述，本闸采用带胸墙的开敞式结构。二、堰型的选择及堰顶高程的确定 由于无拦沙任务，底板选择结构简单，施工方便自由出流范围较大的平底板宽顶堰；根据本闸地基为淤泥地基，地基承载力不大且压缩性较大的地基条

18、件及受力情况，现确定采用整体式平底板。 闸底板高程以原来的河床高程为宜（-1.5m），因为考虑到旧水闸的冲刷流量原因，在地基强度能够满足要求的情况下，尽量利用现成的地基，避免开挖量过大。 闸门可采用垂直升降式的平板闸门。三、胸墙的布置 考虑闸门高度问题，胸墙底部高程可设在2.50m。四、闸孔总宽及孔数的确定 单孔尺寸及闸孔总宽经计算得：闸孔单孔尺寸为8.0m，总净宽为8.0m，采用单孔。第二节 消能防冲设计过闸水流受到闸孔的约束，部分势能转化为动能，流速大，挟沙能力强，若不采取适当的消能措施，会严重冲刷下游河道，甚至冲毁消力池，掏空闸基，威胁闸身的安全，故必需做好消能设施。因为平原水闸水头低，

19、河床土体抗冲能力差，下游水位变幅大，故不用挑流消能和面流消能，而采用底流消能。底流消能一般由消力池、海漫、防冲槽等组成。一、过闸流量验算及闸门控制运用 分别在固定的下游水位及相应的允许最大过闸流量情况下假定闸门开度e和相应的上游水深h，求出相应的流量，若所求出的流量与相应的允许最大过闸流量相近，则说明所拟定的e和h正确，可做为曲线的一点。利用闸门开度与闸前水位的关系，绘成曲线（见下图表）供闸门控制运用时使用。计算公式： 式中：取=1=0.6-0.18e/h闸门开度计入行近流速的上游水深，(m)根据以知条件得出下游河床在不同水位的允许最大流量，见下表：注：表中的上游水位范围是根据允许开闸最高外水

20、位为+3.5m，闸内多年平均枯水位为-0.5m定出的。 二、消力池设计由于时间的关系，现只计当在最大过闸流量（q=30 m3s）时的情况。按规范公式或则采用进行计算，式中：；用未设消力池时的5m代入计算；式中：水流动能校正系数，可采用1.01.05，现取；过闸单宽流量，=30/8=3.75 m3s。得出跃后水深出池河床水深hs，故需要建消力池。经计算，在不能忽略时用公式和现拟设挖深式消力池，池深d=0.7m。三、消力池池长消力池池长根据： 水闸设计规范p236 b.1.2-1式中：消力池斜坡段水平投影长度（m）水跃长度校正系数，可采用0.70.8；取=0.75水跃长度，由水闸欧氏公式得经计算得

21、：=2.8+0.75*12.275=12.006m取池长为12m。（注：因为本水闸只在上游水位不超过3.5米时才开闸，所以不必计算其他水位情况。）四、消力池底版厚度根据水闸设计规范，满足抗冲要求得池底板厚度公式： 水闸设计规范p236 b.1.3-1式中：消力池计算系数，可取0.150.20；取0.175相应泄流量时的上、下游水位差，m; 由计算得t=0.479m，取消力池底板厚度为0.5 m，前后等厚。在消力池的后半段设排水孔，孔径为0.1 m，间距1.5 m，呈梅花形布置，孔内填砂、碎石。消力池与闸底板连接处留一宽为1.0 m的平台，以便更好地促成出闸水流在池中产生水跃，消力池平面上呈扩散

22、状，扩散角为15度。五、海漫的设计（1） 海漫长度的确定按以下公式计算海漫长度 （当=19，且消能扩散良好时） 水闸设计规范p237 b.2.1式中：为海漫长度（m）为其中消力池末端单宽流量，（）为海漫长度计算系数，取10为闸孔泄水时的上、下游水位差（m）经计算得：=20m，则海漫的长度取20 m。（2）、海漫的布置和构造 海漫应有一定的柔性、透水性和表面粗糙性，其结构和抗冲能力应与水流流速相适应。由于下游河床局部冲刷过大，应采用倾斜海漫，倾斜段坡度为1：10，海漫使用厚度为30cm的块石材料，前7 m采用浆砌石，后13 m采用干砌石块。浆砌块石漫上设排水孔，底部铺设0.15m厚的砂砾垫层。（

23、护坡下的垫层应根据不同的土质情况确定，对于粘土土质渠岸，只铺筑厚度不小于10厘米的碎石垫层即可。）六、抛石防冲槽的设计 计算海漫末端的河床冲刷深度。 水闸设计规范p237 b.3.1式中：为海漫末端的河床冲刷深度（m）；为海漫末端单宽流量（）；为河床土质允许不冲流速（m/s）；为海漫末端河床水深（m）经计算得：=0.423 m1，理论上可以不建深防冲槽。但为了保护海漫末端头部，故在海漫末端建构造防冲槽。其深度一般采用1.02.5 m，现取1.0 m，底宽为深度的23倍，所以底宽取2 m。防冲槽的上、下游边坡坡度采用1：21：4，现取1：2。防冲槽采用宽浅式梯形断面，堆石结构，槽顶与海漫齐平。两

24、侧边坡坡度可与两岸河岸坡相同。为了防止水流冲刷，必要时上游护底首端宜增设防冲槽（或防冲墙），其深度一般采用1.0 m。图3-2-2 防冲槽布置图（单位：m）第三节 防渗排水设计一、地下轮廓设计 对于非粘性土地基，通常会采用垂直板桩防渗。故地下轮廓主要包括底板、防渗铺盖和板桩。地下轮廓线就是底板、防渗铺盖和板桩组成的第一根流线。1、 底板 底板既是闸室的基础，又兼有防渗、防冲刷的作用。它既要满足上部结构布置的要求，又要满足稳定及本身的结构强度等要求。（1）、底板顺水流方向的长度为了满足上部结构布置的要求，l必须大于交通桥宽、工作桥宽及其之间间隔的总和，则取l为15m。从稳定的要求考虑，采用整体式

25、平底板，对粉质砂性土可取（2.02.5）；=5.40-0.60=4.80m，则取12m。综上所述，取底板顺水流方向长度l为15m。（2）、底板厚度d 根据经验，底板厚度为（1/51/8）单孔净跨，一般为1.01.6。故初拟d为1.5m。（3）、底板构造 底板采用钢筋混凝土结构，混凝土强度为c25，上、下游两端各设0.5m深，底宽为1.0m的齿墙嵌入地基。底板的齿墙既能起防渗作用，又能抗滑。上游端齿墙的作用是降低作用在闸底板上的渗透压力，下游端齿墙是减小出逸坡降，有助于防止地基土产生渗透变形。 闸室底板分段长度的确定应根据闸室地基条件和结构构造特点，结合考虑采用的施工方法和措施确定。闸室结构垂直

26、水流方向分段长度根据水闸设计规范第4.2.11条说明：土基上分段长度不宜超过35m。故本水闸底板不设分缝。底板与防渗铺盖之间的连接缝用“v”型铜片止水。2、铺盖 铺盖设在紧靠闸室的上游河底上，其主要作用是延长渗径，以降低渗透压力和渗流坡降；同时具有上游防冲的作用。 铺盖采用混凝土结构，其长度根据闸基防渗需要确定，一般为24倍闸上水头或35倍上、下游水位差（48 m），=5.40-0.60=4.80m,即铺盖长度：4*4.80=19.20m,拟取20m，铺盖厚为0.6 m。铺盖上游端设0.5 m深的小齿墙，其头部不再设防冲槽。为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚为0.3 m，其下设0.

27、2 m厚的砂石垫层。3、板桩 板桩入土最大深度一般为闸上水头的0.61.0倍。为了更好底防渗减压。采用钢筋混凝土板桩，厚10cm，宽50cm，长8m。4、齿墙 齿墙有延长渗径，增加闸身抗滑稳定性和防止地基被冲刷作用，齿深采用0.50m。5、侧向防渗 侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩。上游翼墙为反翼墙，收缩角取为15度，延伸至铺盖头部以半径为2.0m的圆弧插入岸坡。6、排水、止水 为了减少作用于闸底板上的渗透压力，在整个消力池底板下布设砂砾石排水，铺盖与上游翼墙、上游翼墙与边墙之间的永久性分缝，为了防止闸基土与墙后土被水流带出，缝中铺贴沥青油毡。闸底板与铺盖间的分缝采用“v”型铜片止水。二、渗流计算

28、 根据水闸设计规范要求，对软弱地基上的水闸采用改进系数法进行计算，拟定地下轮廓线如图3-3-1。计算其中用到：1）、计各水流段的水头损失： 式中：第i流段的阻力系数;i流段阻力系数的总和；上、下游的水头差。2）、三个阻力系数计算公式：进出口段阻力系数内部铅直段阻力系数水平段阻力系数 上三式中：s板桩或齿墙的入土深度, m; t地基透水层深度，m； l水平段长度，m； 、两端板桩或齿墙的入土深度, m。注意：式中的值为3.14159，而的值为180度。3）、当时 地基有效深度 式中：、底下轮廓线在水平及垂直面上的投影，m。4）、进、出口段水头损失值局部修正公式： 式中：、修正前后的进出口水头损失

29、值，m；修正系数，可按右上角式计算，1.0应于以修正；底板埋深与板桩入土深度之和，m; 板桩另一侧地基透水层深度，m，取值同有效深度的计算方法，修正后，水头损失的减少值按下式计5）、对进出口处水头损失进行修正后，得出各点在设计（校核）洪水情况的渗压水头值如下： 、 、 、 、 、 、 、 。地下轮廓线简化图如图3-3-2根据以上算得的渗压水头值，并认为沿水平段的水头损失呈线性变化，画出渗压力分布图如图3-3-3。三、抗渗性分析 验算闸基抗渗稳定性，主要是为了防止底下渗流冲刷地基土并造成渗透变形。验算闸基抗渗稳定性时水平段和出口段的渗流坡降必须分别小于水闸设计规范表中规定值，以保证地基不会发生渗

30、透破坏。渗透坡降j的验算: 水平段渗透坡降=0.081=0.0650.091。出口渗透坡降=0.0371=0.3250.390。说明本水闸的地基轮廓线满足闸基抗渗稳定要求。总渗透压力 =8873.145kn三、 滤层设计滤层的作用是防止渗流出口处土体由于渗透变形或水土流失而引起的破坏，滤层的设计，最基本的要求是不允许基土流失或穿过滤层造成堵塞，从而影响滤料的透水性和被保护的土体的稳定性。滤层一般由13层级配均匀耐风化的沙、砾、卵石或碎石构成每层粒径随渗流方向而增大，级配应能满足被保护土的稳定性和滤层的透水性要求，一般情况下，粘性土地基上的滤层为两层。滤层的厚度可采用0.20.3m。滤层的铺设长

31、度应使其末端的渗流坡降值小于地基土在滤层保护时的允许渗流坡降值。四、 排水设施排水一般都布置在闸室下游消力池的下面，消力池上设排水孔。对于粘性土地基，水闸底板下一般不设置排水。因为排水滤层一旦发生淤堵事故，将难以检修和更换。在下游翼墙、上游护底和下游海漫水平分段分别设置排水孔，排水孔孔径取0.1 m；间距.为1.03.0 m。翼墙上的取3 m、护底和海漫上的取1.0 m；按照梅花形排列。第四节 闸 室 布 置闸室结构布置主要包括底板、闸墩、胸墙、闸门、工作桥和交通桥等结构的布置和尺寸的拟定。一、 底板底板采用整体式平底板，长度为15m，厚度为1.5 m，上下游均设齿墙。二、闸墩设计 闸墩是闸门

32、和各种上部结构的支承体，由闸门传来的水压力和上部结构的重量和荷载通过闸墩传布于底板。闸墩结构型式根据闸室结构抗滑稳定性和闸墩纵向刚度要求确定，本设计采用实体式（其刚度很大，可以保证在纵向不会产生变形）。边墩厚度为0.8m，上游墩头采用1/4圆形，r=0.8m；下游墩尾采用尖角形。闸墩长度与闸室底板顺水流方向长度相等，为15m。 闸墩设置工作闸门门槽和两个检修门槽。工作闸门门槽取宽0.68m，深0.4m；门槽处最小厚度为0.4m。 检修门槽上下游各一道，槽深0.25m，宽0.3m。三、闸顶高程的确定 根据水闸设计规范第4.2.4条阐述：挡水时闸顶高程最高挡水位+底板高程+安全超高而根据资料给出：

33、闸顶高程采用校核洪水位加超高1.52.0米（中山市标准为2米），且不低于现有堤顶高程并应留有适当的安全裕度。本次设计安全超高取2m，而闸底板高程为-1.5m，最高挡水位为5.4m，所以闸墩高为5.4+2+1.5+08.9m。即高程为7.4m。闸墩内江部分的高度只要比下游最高水位（不涝水位）1.3m高些，不影响泄流即可，考虑本次设计的水闸属于小型水闸，下游部分与上游设计高程一致，使施工方便。四、胸墙设计为了保证起闭闸门的钢丝绳不浸在水中，胸墙设在工作闸门上游侧。胸墙采用钢筋混凝土板梁式结构，简支于闸墩上。上梁高度约为孔净宽的1/121/15；取跨度的1/14，取8*1/14=0。571m，取0.

34、60m，底梁约为孔宽的1/61/9，取1/8，即8*1/8=1m，板厚20cm,上梁梁宽取50cm，底梁宽取80cm。为计算方便，顶、中、底梁尺寸都为0.8m*0.4m。板厚0.2m。下梁下端的上游面做成圆弧形，以利于过水。胸墙顶与闸墩上游部分顶部同高程取在7.40m处，由于围内不涝水位为1.30m，胸墙底部高程可设在该水位上，但为了安全起见现设在高程为2.50m处，则胸墙高度=7.40-2.50=4.90m。闸门顶应该要比胸墙底部高一点，现设闸门顶高程为2.70m。闸门高度=闸门顶高程-闸底高程=2.70-（-1.50）=4.20m五、工作桥设计（一）、起闭机选型。闸门采用平板滚轮钢闸门，闸

35、顶高出胸墙底缘0.20m，根据经验公式： 水闸式中：闸门工作性质系数，工作闸门，=1.0孔口高宽比修正系数，当h/b2时，=0.93；h/b1时，=1.1；其他情况=1.0。（本工程h/b=9.1-8=1.13，所以取1.0）水头修正系数，当60m时，取=1.0孔口面积（）设计水头（m）经计算门重g=71.89kn根据经验公式，初估起门力=（0.10.2）p+1.2g 起闭力=（0.10.2）-0.9g式中：g闸门重力p作用在门上的总水压力不计浪压力的影响。经计算：作用在每米宽门上游面的水压力=1177.2kn作用在每米宽门下游面的水压力=49.05kn则门上总的水压力为p=902.52kn，

36、=175.14kn，=-24.641kn。0表示闸门能靠自重关闭，不需要加压重块帮助关闭。根据计算所需的起闭力=175.14kn，初选双吊点手摇电动卷扬式起闭机qpq-2*12.5型号。 （二） 、工作桥的尺寸及构造工作桥的宽度不仅要满足起闭机布置的要求，且两侧应留得足够的操作宽度。b=起闭机宽度+2*操作宽度+2*栏杆柱宽+2*栏杆外宽裕宽度= 3.915m，取4.8m的工作桥，为现浇混凝土结构。（三）、工作桥的排架构造启闭机排架柱高度不高，采用单层结构。排架柱子由力柱和横梁组成，力柱截面尺寸取0.4*0.4m，横梁则为0.4*0.3m。六、检修便桥为了便于进行检修在工作闸门槽后0.06m设

37、宽为0.9m的检修便桥。七、交通桥 在工作室的下游侧布置交通桥，交通桥按资料给出的要大于7m设计，所以现路面净宽取7m，其中两侧各设1.0m高的栏墩，桥身结构和栏墩结构都为钢筋混凝土桥结构。第五节 水 闸 抗 滑 稳 定 计 算七、 荷载分类及其组合作用于水闸上的荷载分两类。基本荷载主要有：1) 水闸结构及其上部填料和永久设备自重；2) 相应于正常畜水位或设计洪水位下水闸底板上的水重；3) 相应于正常畜水位或设计洪水位情况下的静水压力；4) 相应于正常畜水位或设计洪水位情况下的扬压力；5) 土压力；6) 淤泥压力；7) 风压力；8) 相应于正常畜水位或设计洪水位情况下的浪压力。特殊荷载主要有：

38、1) 相应于校核洪水水位情况下水闸地板上的水重；2) 相应于校核洪水水位情况下的静水压力；3) 相应于校核洪水水位情况下的扬压力；4) 相应于校核洪水水位情况下的浪压力；5) 地震荷载；6) 其他出现机会较少的荷载等。 设计洪水位时荷载图在本设计中，分两种情况（完建情况、校核/设计情况）进行荷载计算及组合。完建情况（基本组合），荷载计算仅考虑闸室及其上部结构自重；校核情况（特殊组合），荷载除考虑结构自重外，还考虑水重，静水压力、扬压力和浪压力的影响。二、基底反力与抗滑稳定计算1、土基上的闸室稳定计算应满足下列要求：1) 在各种计算荷载情况下，闸室平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不

39、大于地基允许承载力的1.2倍。2) 闸室基底应力的最大值与最小值之比不大于水闸设计规范p137表7-3-5（松土 ：基本组合1.50 ； 特殊组合 2.00）规定的允许值。3) 沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数不小于水闸设计规范p153表7-3-13（水闸四级： 基本荷载 1.20 ；特殊组合 1.15）规定的允许值。2、 应力计算及地基承载力验算经计算，两种设计情况的基底应力如下表（对下游闸底板上端点a求距）铅直力弯距偏心距是否满足要求（kn）（kn.m）（m）（kn/m3）（kn/m3）完建情况12549.53490746.26360.26596.286077.82971.237是校核情况1

40、4405.54978437.6972-1.332594.540828.80013.2827否3、抗滑稳定验算在设计情况下，由于闸门开启，不需验算闸室的抗滑稳定，只需验算校核情况下的抗滑稳定性。按规范公式计算，得到校核情况抗滑稳定安全系数=1.2777，根据水闸设计规范p153表7-3-13：四级水闸特殊组合抗滑稳定安全系数的允许值1.15（校核情况），满足规范要求，故沿地表抗滑的稳定性满足要求。第六节 闸 室 结 构 设 计闸室结构设计主要有闸底板和闸墩设计。八、 闸底板结构设计本工程是软弱地基上的小型水闸，故采用计算较为简单的倒置梁法对底板进行结构计算。倒置梁法即假定地基反力（均布）做荷载，

41、地板当作梁，闸墩当支点，按倒置的连续梁计算其内力。计算中假定垂直水流方向的地基反力是均布分布。倒置梁法是没有考虑底板与地基变形的协调条件，假设地基地板在横向的地基反力为均匀分布与实际情况不符，闸墩处的支座反力实际的铅直荷载也不相等；因此该计算方法只适用于软弱地基上的小型水闸。在计算水闸底板时，跨中负弯距常按计算，支座弯距按计算，以适合考虑变位的影响。 计算各部步骤的说明和计算结果如下：1、下地基反力的计算闸底板 水工建筑物式中：、地基反力及扬压力；、底板及作用于底板上水的重力。2、配筋计算（按运用期下游端设计值计算）由内力计算分析得：计算跨度m; =901.3544kn1）、先计=0.0336

42、 建筑结构式中：保护层计算厚度,mm; （查建筑结构p19表1-9本工程选定为四类环境得：砼保护层c=45mm, =50mm）；结构系数；(查建筑结构p30表2-5 =1.20)；弯距设计值；混凝土轴心抗压强度设计值，n/mm3 (查建筑结构p14表1-7 c25：=12.5 n/mm3)；矩形截面宽度，取1m来计算；截面有效高度，=1500-50=1450mm。2）、计=0.0342=0.544 建筑结构说明不会发生超筋破坏式中：实际混凝土受压区相对高度 ； 相对极限受压计算高度。3）、计 =0.138% =0.15% 建筑结构说明有可能发生少筋破坏，这时须按 =0.15%进行计算，则取=0

43、.15%受拉纵筋配筋率，（%）；普通钢筋得抗拉强度设计值， n/mm3，（按建筑结构p11表1-3 二级热扎钢筋=310 n/mm3）；最小配筋率，（%），（查建筑结构一级板梁钢筋：=0.12% ；二级板梁钢筋：=0.15%；）4）、计= 建筑结构钢筋截面面积，。5)、选配钢筋水闸底板的受力钢筋常选用直径1225mm，当h=1500mm时，为了防止产生过宽裂缝板中受力钢筋间距s应该小于或等于300mm，分布钢筋则要求单位长度上截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且每米长度内不少于3根，其直径不宜小于6mm。所以，受力钢筋选用 分布钢筋选用 二、闸墩结构计算 闸墩的主要荷载是结构

44、自重（包括上部结构的重量）和水推力，在顺水流和垂直向水重两个方向受力。 闸墩在垂直水流方向的外力作用下，可以当作一个固支于底板上的悬臂梁或框架（视上部结构与闸墩的连接情况而定），取单位宽度用材料力学方法进行应力计算，但在顺水流方向的外力作用下的闸墩应力分析是一个比较复杂的计算问题，因为这时不能再把闸墩看作一个杆件，而是一个实体结构，要用弹性理论的方法才能作比较准确的应力计算，但是由于水闸的挡水水头低，闸墩的应力比较低（与材料的允许应力比较而言），没有必要进行精确的应力计算，通常仍把它当作固支于底板上的悬臂梁，用材料力学方法进行近似计算。1、闸墩设计应对闸墩进行下面几项应力的计算：1) .闸墩底

45、面的正应力计算（包括横向和纵向正应力）2) .墩底水平截面上的剪应力计算（同样为双向作用）3) .边墩墩底的主拉应力计算4) .门槽应力的验算经计算，两种情况下的各种应力均未超过混凝土相应的抗拉抗压强度。2、闸墩配筋1）、墩身配筋 当两岸建空箱式挡土墙时，两岸的土压力就传不到边墩，而当在校核洪水位时，水对边墩的水压力最大，边墩处于最危险的时候。经过配筋计算得：配受力钢筋 ；分布钢筋选用 2）、门槽配筋由前面计算可知，门槽底顶部出现拉应力，其最大值为435.190kpa。此值低于混凝土允许抗拉强度， 顶部为压应力，该值也小于混凝土的允许抗压强度，故门槽处不必配置水平受力钢筋，仅需按构造配置钢筋：门槽颈部的水平配筋沿门槽高度布置在颈部两则，采用200，锚固长度取40d（即500mm）垂直构造钢筋在颈部两则布置，每侧采用24根。三、胸墙结构计算胸墙主要包括上、中、下梁和板四部分组成。由于中间板的长边比短边大于2，所以按单向板进行计算，取单宽1米计算，可以参考建筑力学将其设定为两端固定的简支梁进行计算。得最大跨中弯距为m=195.56kn. m，用于配梁底钢筋，最大梁端m=-391.12kn. m，用于配底梁上部。经计算进行配筋结果是分四层来布置。上层纵筋选用6，中间侧面两层纵筋选用2，下层纵筋选4。顶梁、中梁与底梁采用相同配筋方法，则都分四层来布置。上层纵筋选用