水闸设计说明书(共35页)

1、第一节 设计基本资料前进闸建在前进以北的红旗渠上，闸址地理位置见图<一>所示。该闸的主要作用是：（1）防洪。当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵红旗渠下游两岸的低田保护下游的农田和村镇。（2）灌溉。灌溉期引胜利河水北调，以灌溉红旗渠两岸的农田。（3）引水冲淤。在枯水季节，引水北上至下游的红星港，以冲淤保港。图<一> 闸址位置示意图一、 规划数据红旗渠为人工渠道，其断面尺寸如图<二>所示。渠底高程为-5.5m，底宽50 m，两岸边坡均为1：2。该闸的主要设计水位组合有以下几方面。图<二> 红旗渠断面示意图（单位：）1、孔口设计水位、

2、流量根据规划要求，在灌溉期前进闸自流引胜利河水灌灌，引水流量为300 m3/s，。此时相应的水位为：闸上游水位为1.83 m ；闸下游水位为1.78 m。冬春枯水季节，由前进闸自流引水送至下游的红星港冲淤保港，引水流量为100 m3/s 此时相应的水位为：闸上游水位为1.44 m；闸下游水位为1.38。2、闸身稳定计算水位组合（1）设计情况：上游水位4.3 m，浪高0.8 m；下游水位1.0 m。（2）校核情况：上游水位4.7 m，浪高0.5 m；下游水位1.0 m。3、消能防冲设计水位组合根据分析，消能防冲的不利水位组合是：引水流量为300 m3/s，相应的上游水位为4.70 m，下游水位为

3、1.78 m。4、下游水位流量关系下游水位流量关系见表(1)表（1） 下游水位流量关系Q(m3/s)0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0H下（m）1.01.201.381.541.661.741.78二、 地质资料1、闸基分布情况根据钻探报告，闸基土质分布情况见表（2）表（2） 闸基土层分布层序高程（m）土质概况标准贯入击数（击）5.75-3.60重粉质壤土913-3.60-5.30松散粉质土8-5.30-21.30坚硬粉质土（局部含铁锰结核）15212、闸基土工试验资料根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质黏土的各项参数指标为：凝聚力c=60.0Kpa;内摩擦角=1

4、9°；天然孔隙比=0.69；天然容重=20.3kN/ m3 .建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角=26°，凝聚力c=0,天然容重=18 kN/ m3 。三、 闸的设计标准根据水闸设计规范SD13384（以下简称SD13384），前进闸按能建筑物设计。四、 其它有关资料（1）闸上有交通要求。根据当地交通部门的建议，闸上交通桥为单车道公路桥，按汽-10设计，履带-50校核。桥面净宽为4.5m，总宽为5.5m，采用板梁式结构，见图<三>每米桥长约重80kN。（2）该专区“三材”供应充足。闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由工厂设计、加工制造。（3）该地区地震设计烈度为6度

5、，故可不考虑地震的影响。（4）该地区风速资料不全，在进行浪压力计算时，建议取消2Li/2hi=10计算。图<三> 交通断面图（单位：cm）第二节 枢纽布置前进闸为无坝引水进水闸，整个枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸等到组成。一、 防沙设施 闸所在河流为少泥沙河道，故防沙要求不高，仅在引水口设拦沙坎一道即可。拦沙坎高0.8m ，底部高程-5.5m，顶高程式-4.7m,迎水面直立，背流坡为1：1的斜坡，其断面图示<四>图<四> 枢纽布置图二、 引水渠的布置胜利河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短（大约65m），使前进闸靠近胜利河河岸。为了保证有较好的引水效果，引水

6、角取得35°，并将引水口布置在胜利河弯道凹岸顶点偏下游水深较大的地方。为了减轻引水口处和回流，使水流平顺地进入引水口，引水口的上下游边角修成圆弧形。引水渠在平面上布置成不对称地向下游收缩的喇叭状，见图<四>三、 水闸进水闸（前进闸）为带胸墙的开敞式水闸。共3孔。每孔净宽阔8.5m。胸墙底部高程为2.1m。闸顶高程为5.8m，闸门高程为2.3m.1、闸室段河底板为倒型钢筋混凝土平底板，缝设在底板中央。底板顶面高程为-5.5m，厚0.2m。其顺水流方向长16m。闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长与底板相等，中墩厚取1.1m,边墩与岸墙结合布置，为重力式边墙，既挡水，又挡土，墙

7、后填土高程为5.8m。闸墩上设有工作门槽和检修门槽。检修闸门槽距闸墩上游边缘1.7m,工作门槽距闸墩上游边缘5.49，胸墙与检修门槽之间的净距离为2.79m。闸门采用平面滚轮钢闸门，尺寸为6.7m×7.8m。启闭设备选用QPQ-2×25卷扬机启闭机。工作桥支承为实体排架，由闸墩缩窄而成。其顺水流方向长2.3m，厚0.5m，顶面高和5.8m,顶面高程10.5m,排架上设有活动门槽。公路桥设在下游侧，为板梁式结构，其总宽为5.5m,公路桥支承在排架上，排架底部高程为2。5m。2、上游段铺盖为钢筋混凝土结构，其顺水方向长20m,厚0.4m。铺盖上游为块石护底，一直护至引水口。上游

8、翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为1：0.5的斜坡，收缩角为15°，圆弧半径为6.6m。墙顶高程为5.0m，其上设有0.8m高的混凝土挡浪板。墙后填土高程为4.8m。翼墙底板为0.6m厚的钢筋混凝土板，前趾长0.2m，翼墙上游与铺盖头部齐平。翼墙壁上面为干砌块石护坡，每隔壁12m设一道浆砌石格埂。块石底部设防15的砂垫层。护坡一直延伸到红旗渠的入口处。3、下游段闸室下游采用挖渠式消力池。其长为21.5m,深为0.5m。消力池的底板为钢筋混凝土结构，其厚为0.7 m。消力池与闸室连接处有1 m宽的小平台，后以1：4的斜坡连接。消力池底板下按反滤的要求铺设厚0.3 m的砂、碎石

9、垫层、既起反滤、过渡作用，又起排水作用。海漫长期24 m水平设置。前8 m为浆砌块石，后16 m为干砌块石，并每隔8 m设一道浆砌石格埂，海漫末端设一构造防冲槽。其深为1.0 m，边坡为1：2。槽内填以块石。由于土质条件较好，防冲槽下游不再设护底。下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。其迎水面直立，墙背坡度为1：0.5，其扩散角为10°，圆弧半径为4.8 m。墙顶高程为2.5 m，其上设高0.8 m的挡浪板，墙后填土高程为2.0 m。下游翼墙底板亦为厚0.6 m钢筋混凝土板，其前趾长1.2 m，后趾长0.2 m。翼墙下游端与消力池末端齐平。下游亦采用干砌石护坡， 护坡至少3.8 m高程处。

10、每隔8 m设一道浆砌石略埂。护坡延伸至与防冲槽下游端部齐平。前进闸总体布置见大图。 第三节 水力设计水力设计主要包括两方面的内容,既闸孔设计和消能防冲设计.一、 闸孔设计闸孔设计的主要任务是:确定闸室结构形式,选择堰型,确定堰顶高程及孔口尺寸.1、 闸室结构形式该闸建在人工渠道上，故 宜采用开敞式闸室结构。在运行中,该闸的挡水位达4.34.7m，而泄水时上游水位1.441.83m ，挡水时上游最高水位比泄水时上游最高水位高出2.87m，故拟设置胸墙代替闸门挡水，以减少门高。减少作用在闸门上的水压力，减少启门力，并降低工作桥的高度，从而节省工程费用。综上所述，该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。2、

11、堰型选择及堰顶高程的确定该闸建在少泥沙的人工渠道上，宜采用结构简单，施工方便，自由出流范围较大的平底宽顶堰。考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘土（局部含铁锰结核），土质良好，承载能力大，并参考该地区已建工程的经验，高程可以拟定为-5.5m。3、孔口尺寸的确定（1）初拟闸孔尺寸，该闸的孔口尺寸必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。1）引水灌溉：上游水深 H=1.835.5=7.33m下游水深 h=1.785.5=7.28m引水流量 Q=300 m3/s上游行近流速 V0=Q/AA=(b+mH)H =(502×7.33)×7.33=473.96 m3/sH0=Hv2/2g (取=1.

12、0) =7.330.6332/2×9.8=7.35mhs/H0=7.28/7.35=0.99>0.8，故属淹没出流。=0.356由宽顶堰没出流公式对无坎宽顶堰，取m=0.385，假设收缩系数=0.96，则=25.83m2）引水冲淤保港上游水位 H=1.445.5=6.94m下游水位 hs =1.385.5=6.88m引水流量 Q=100 m3/sA=(bmH)H=(502×6.94)×6.94=443.3m2v0=Q/A=100/443.3=0.23m/s<0.5m/s，可以忽略不计，则 H0H=6.94。hs/H0 =6.88/6.94=0.99&g

13、t;0.8，亦属淹没出流。=0.342同样得m=0.385，并假定=0.96，则得 B02=9.769m.比较1）、2）的计算结果，B02<B01，可见引水灌溉情况是确定闸孔尺寸的控制情况，故闸孔宽净B0 宜采用较大值25.83m。拟将闸孔分为3孔，去每孔净宽为8.5m，则闸孔实际总净宽为 B0 =8.5×3=25.5m，由于闸基土质条件较好，不仅承载能力较大，而且坚硬.紧密。为了减小闸孔总宽度，节省工程量，闸底板宜采用整体式平板，拟将分缝设在各孔底版的中间位置，形成倒型底版。中墩采用钢筋混泥土结构，厚1.1m。墩头、墩尾均采用半圆形，半径为0.55m。（2）复核过闸流量。根据

14、初拟的闸孔尺寸，对于中孔，b0 =8.5m，bs = b0=8.5+1.1=9.6m，b0/bs=8.5/9.6=0.885, 查SD133-84 2-2, 。对于边孔，b0 =8.5m， bs=34.31m， b0/bs =0.19，查SD13384附表22，得 b=0.909，则=根据SD13384附表21，对于无坎平底宽顶堰，m=0.385，则=300.19m3/s实际过流能力满足引水灌溉的设计要求。同样，可以验证初拟的闸孔尺寸亦符合引水冲淤保港的要求。因此，该闸的孔口尺寸确定为：共分3孔，每孔净宽8.5m，4个中墩各厚1.1m,闸空总净宽为25.5m, 闸室总宽度为27.7m。二、 消

15、能防冲设计消能防冲设计包括消力池、海漫及防冲槽等三部分1、消力池的设计（1）上下游水面连接形态的判别，闸门从关闭状态到泄流量为300 m3/s往往是分级开启的。为了节省计算工作量，闸门的开度拟分三级。化一级泄流量50 m3/s；待下游水位稳定后，增大开度到期150 m3/s；待下游水位稳定后，再增大开度至少300 m3/s。当泄流量为50 m3/s时：上游水深H=5.5+4.7=10.2 m；下游水深可采用前一级开度（即Q=0）时的下游水深t=5.51.0=6.5 m；上游行进流速v0= = 0.069m/s(v0<0.5m/s),可以忽略不计。假设闸门的开度e=0.45 m。,为孔流。

16、查水力学（华东水利学院编）表3-17得垂直收缩系数=0.0619hc=e=0.619×0.45=0.279m=1.41m<6.5m,故为淹没出流。由查SD133-84附表2-6得孔流淹没系数，因此有：式中 -孔流流量系数。因此 该值与要求的流量50 m3/s十分的接近，才所假定的闸门开度e=0.45正确。此时，跃后水深1.23<t=6.5m，故发生淹没水跃。以同样的步骤可求得泄水量为150m3/s、300m3/s时水面的连接情况，见表（3）。表（3） 水面连接计算序号Q(m)e(m)(m)hc (m)hc”(m)T(m)水面连接情况150.00.450.6190.281.

17、416.50淹没水跃2150.01.30.6170.8022.366.70淹没水跃3300.02.50.6221.5553.227.04淹没水跃(2)消力池的设计1）消力池池深：由表（3）可见，在消能计算中，跃后水深hc”均小于相应的下游水深，出闸水流已发生了淹没水跃，故从理论上讲，可以不必建消力池。但为了稳定水跃，通常需建一构造消力池。取池深d=0.5m。2）消力池长度：根据前面的计算，以泄流量300 m3/s作为确定消力池长度的计算依据。略去行近流速v0,则：T0=Hd=10.20.5=10.7m水跃长度 消力池与闸底板以1：4的斜坡段相连接，,则消力池长度Lsj为取消力池长度为23.5m

18、。3）消力池底板厚度计算：式中k1-消力池底板厚度计算系数，取k1=0.175。q=300/(25.52.2)=10.83m3/(s·m)H=4.71.78=2.92mt=0.75m.取消力池底板厚为0.8m，前后等厚。在消力池底板的后半部设排水孔，孔径10cm,间距2m,呈梅花形布置，孔内填以砂、碎石。消力池与闸底板连接处留一宽为1.0m的平台，以便更好地促成出闸水流在池中产生水跃。消力池在平面上呈扩散状，扩散角取为10°。2、海漫的设计（1）海漫的长度为：H=4.71.78=2.92mKs为海漫长度计算系数，取Ks=7.0取海漫的长度为26m。（2）海漫的布置和构造。由

19、于下游水深较大，为了节省开挖量，海漫布置成水平的。海漫使用厚度40cm的块石材料，前8m采用浆砌块石，后18m采用干砌块石。浆砌块石海漫上设排水孔，干砌块石上设浆砌块石格埂，格埂断面尺寸为40cm×60cm。海漫底部铺设15cm厚的砂粒垫层。3、防冲槽的设计（1）海漫末端河床冲刷深度为海漫末端的平均宽度B“=1/2（50502×2×7.04）=64.08mQ”=300/64.08=4.68(m3/s·m)对比较紧密的粘土地基，且水深大于3m，v0可取为1.1m/s,h”s=7.04m,则：d<0,要是海漫出口不形成冲刷坑，理论上可不建防冲槽。但为了

20、保护海漫头部，故在海漫末端建一构造防冲槽。（2）防冲槽的构造。防冲槽为倒梯形断面（图<六>）。其底宽1.0m,深1.0m,边坡1：2.槽中抛以块石。图<六> 消力池、海漫、防冲槽布置（单位：cm）第四节 防渗排水设计一、 地下轮廓设计对于粘性土地基，通常不采用垂直板桩防渗。故地下轮廓主要包括底版和防渗铺盖。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L0 ,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、工作便桥宽及其之间间隔的总和，即L约为12.0m。从稳定

21、和地基承载力的要求考虑，L可按经验公式估算L=（H2ha）(10.1H)K因为H=10.2m，2h=0.5m, a=0.5m, H=3.7m, K=1.0, 则L=15.34m综上所述，取底板顺水流方向长度L为16m。（2）底板厚度d。根据经验，底板厚度为（ ）单孔净跨，一般为1.21.7m.故初拟d=1.2m。（3）底板构造。底板采用钢筋混凝土结构，混凝土为150# 。上下游两端各设0.5m深的齿墙嵌入地基。底板分缝中设以“V”型钢片止水。2、铺盖铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度一般为24倍闸上水头或35倍上下游水位差，拟取20m，铺盖厚度为0.4m。铺盖上游端设0.5深的小齿墙，其头部不再设

22、防冲槽。为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚0.3m，其下设0.2m厚的砂石垫层。3、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°，延伸至铺盖头部以半径为6.6m的圆弧插入岸坡。4、排水、止水为了减小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，其首部紧抵闸底板下游齿墙。闸底板与铺盖、铺盖与上游翼墙、上游翼墙与边墙之间的永久性缝中，均设以铜片止水。闸底板与消力池、消力池与下游翼墙、下游翼墙与边墩之间的永久性分缝，虽然没有防渗要求，但为了防止闸基土与墙后填土被水流带出，缝中铺贴沥青油毛毡。5、防渗长度验算（1）闸基防渗长度。必须的防

23、渗长度为L=CHH=3.7m。当反滤有效时，C=3；当反滤失效时，C=4.因此L=11.114.8m实际闸基防渗长度L=0.40.50.7191.31.00.7130.71.00.7=39.0mL>L,满足要求。（2）绕流防渗长度。必须的防渗长度为L=CHH=3.7m,C=7（回填土为壤土，且无反滤），因此L=25.9m实际防渗长度L>L，满足防渗要求其地下轮廓布置见图<七>。图<七> 地下轮廓布置图二、 渗流计算采用改进阻力系数法进行渗流计算。1、地下轮廓线的简化为了便于计算，将复杂的地下轮廓进行简化。由于铺盖头部及底板上下游两端的齿墙均较浅，可以将它们简

24、化成短板桩（图<八>）。图<八> 地下轮廓简化2、确定地基的有效深度根据钻探资料，闸基透水层深度很大。故在渗流计算中必须取一有效深度，代替实际深度。由地下轮廓线简化图知：地下轮廓的水平投影长度 L0=16+20=36m；地下轮廓的垂直投影长度 S0=1.70.4=1.3m。 L0/S0=36/1.3=27.7>5，故地基的有效深度 Te=0.5L0 =18m（图<八>）。3、渗流区域的分段和阻力系数的计算过地下轮廓的角点、尖点，将渗流区域分成八个典型段。 、 段为进出口段， 、 、 、 四段为内部垂直段， 、 则为内部水平段。（1）进口段阻力系数为S=

25、0.4m,T=17.9m（2）内部垂直段阻力系数为S=0.5m, T=18.0m（3）内部水平段阻力系数L=20.0m,S1=0.5m,S2=1.3m,T=18.0m（4）内部垂直段阻力系数为S=1.3m,T=18m（5）内部垂直段阻力系数为S=0.5m,T=17.2m（6）内部水平段阻力系数为L=16.0m,S1=0.5m,S2=0.5m,T=17.2m（7）内部垂直段阻力系数为S=0.5m,T=17.2m（8）出口段S=0.7m,T=17.4m则 4、渗透压力计算：（1）设计洪水位时：H=4.3-1.0=3.3m。根据水流的连续条件，经过各流段的单宽渗透流量均应相等。1）所以任一流段的水头

26、损失hi=，则h1=0.441×3.3/2.988=0.49m h2=0.028×3.3/2.988=0.03m h3=0.1.041×3.3/2.988=1.15m h4=0.072×3.3/2.988=0.08mh5=0.029×3.3/2.988=0.03m h6=0.890×3.3/2.988=0.99mh7=0.029×3.3/2.988=0.03m h8=0.890×3.3/2.988=0.50m2）进出口段进行必要的修正：进口处修正系数为T1=18.0m T2=17.9m S=0.4m则=0.34&l

27、t;1.0 应予修正h1=1h1=0.34×0.49=0.17m进口段后的水头损失的修正量h=h1-h1=0.49-0.17=0.32m该修正量转移给其它的相邻各段，则同理出口段的修正为：T1=17.2m,T2=17.4m S=0.7m则 2=0.475<1.0 亦需修正出口段的水头损失修正为： h8=2h8=0.475×0.50=0.24m修正量 h=0.50-0.24=0.26m该修正量转移给其它的相邻各段，则3）计算各角隅点的渗压水头：由上游出口段开始，逐次向下游从作用水头值H中相继减去各分段的水头损失值，即可求得各角隅点的渗压水头值 H1=3.3mH2=H1-

28、h1=3.3-0.17=3.13m H3=H2-h2=3.13-0.06=3.07mH4=H3-h3=3.07-1.44 =1.63m H5=H4-h4=1.63-0.08=1.55mH6=H5-h5=1.55-0.03=1.52m H7=H6-h6=1.52-1.22=0.30mH8=H7-h7=0.30-0.06=0.24m H9=H8-h8=0.24-0.24=0. 0m4）作出渗透压力分布图：根据以上算得渗压水头值，并认为沿水平段水头损失呈线形变化，则其渗透压力分布图，如图<九>图<九> 设计洪水位渗透压力分布图单位宽度底板所受渗透压力：单位宽铺盖所受的渗透压力

29、:（2）同样的步骤可计算出校核的渗透压力分布，即H=4.7-1.0=3.7mH1=3.7m H2=3.51mH3=3.44m H4=1.83mH5=1.74m H6=1.70mH7=0.34m H8=0.27mH9=0.00m根据以上计算作出渗透压力分布图，如图<十>图<十> 校核洪水位渗透压力分布图单位宽度底板所受渗透压力：单位宽铺盖所受的渗透压力:5、闸底板水平段的平均渗透坡降和出口处的平均逸出坡降闸底板水平段的平均渗透坡降为渗流出口处的平均逸出坡降J0为闸基的防渗满足抗渗稳定的要求。第五节 闸室布置与稳定计算一、 闸室结构布置闸室结构布置主要包括底板、闸墩、胸腔、

30、闸门、工作桥和交通桥等部分结构的布置和尺寸的拟定。1、底板底板的结构、布置 、构造在第四节已作了介绍，这里不再重复。2、闸墩顺水方向的长度取与底板相同，为16m。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚均为1.1m。边墩与岸墙合二为一，采用重力式结构。设计洪水位的超高计算：=4.3+0.8+0.7=5.8较核洪水位的超高计算：=4.7+0.5+0.5=5.7m 取两者中较大的一个，故取5.8m.闸墩下游部分的高度只要比下游最高水位适当高些，不影响泄流即可，可大大低于上游部分的高度，而其上设有排架搁置公路桥。初定闸墩下游部分顶部高程为2.5m，其上放3根柱子（0.7m×0.67m,h=1.8m）,

31、柱顶设小横梁（0.7m×0.7m,L=4.7m）,梁顶的高程为2.5+1.8+0.7=5.0m。梁上搁置公路桥，桥面高程为5.80m，与两岸大堤齐平。闸墩上设检修门槽和工作门槽，检修门槽在上游，槽深为0.3m,宽0.2m。工作门槽槽深为0.3m,宽0.6m。具体位置见图<十三>。闸墩上下游均为半圆形，其半径为R=0.55m.3、胸墙为了避免启吊闸门的钢丝绳浸在水里，胸墙设在工作闸门的上游侧。胸墙顶与闸墩上游部分顶部同高取为5.8m。胸墙底部高程式应以不影响引水为准。ZB=堰顶高程+堰顶下游水深+=-5.5+7.28+0.3=2.08m。胸墙的底部高程式为2.1m,则胸墙高

32、度为5.8-2.1=3.7m。胸墙采用的是钢筋混凝土土板梁式结构，简支于闸墩上。 上梁尺寸为0.3m×0.5m，下游尺寸为0.4m×0.8m,板厚20。下梁下端的上游面做成圆弧形，便于过水。4、工作桥：（1）启闭机选型。闸门采用平面滚轮钢闸门，为潜孔式。门顶应高出胸墙底缘0.2m，即其高程为2.3m，门高2.3+5.5=7.8m，门宽为8.5+2*0.2=8.9m。根据经验公式初估闸门自重。其中：A=69.42；HS=10.2m；对于工作闸门K1 =1.0; H/B=7.8/9.1=0.857, 1<H/B<2,K2=1.0; Hs=10.2m<60m,

33、K3=1.0。 图<十一> 门上的水压力图则门自重G=0.073×1.0×1.0×1.0×69.420.93×10.20.79=23.59t=231.1kN则取 G=250KN.根据经验公式，初估启门力FQ=(0.10.2)P+1.2G,闭门力 FW=(0.10.2)P-0.9G.其中G为闸门自重，P为作用在门上的总水压力（如图<十一>）。不计浪压力的影响，作用在每米宽门上游面的水压力P上=0.5×9.8×（2.6+10.2）×7.6=476.7KN ；作用在每米宽门下游面的水压力P下=0.

34、5×8.5×8.5×9.8=207.0KN，则门上总的水压力为P=P上×8.5-P下×8.5=2292.45KNFQ=0.10×2292.45+1.2×250.0=529.2KN Fw=0.10×2292.45-0.9×250.0= -4.25KNFw< 0 ，表示闸门能靠自重关闭，不需加压重块帮助关闭。根据计算所需的启门力FQ=529.2kN，初选双吊点手摇电动两用卷扬式启闭机（上海重型机械厂产品）QPQ-2×25。其中机架外轮廓宽J=1962mm。（2）工作桥的尺寸及构造。工作桥的宽度

35、不仅要满足启闭机布置的要求，且两侧应留有足够的操作宽度。B=启闭机宽度+2×栏杆柱宽+2×栏杆外富裕宽度=2×0.8+2×0.05+1.962=3.962m。故取工作桥净宽4.0m 。工作桥为板梁式结构，预制装配。两根主图<十二> 工作桥结构图（单位：cm）梁高0.8m宽0.35m,中间活动铺板厚6cm。其结构见图<十二>。为了保证启闭机的机脚螺栓安置在主梁上，主梁间的净距为1.5m。在启闭机机脚处螺栓处设两根横梁。其宽30cm，高50cm。工作桥设在实体排架上，排架的厚度闸墩门槽处的颈厚即为50cm，排架顺水方向的宽度为2.3m

36、。排架的高程为=胸墙壁底缘高程+门高+富裕高度=2.1+7.8+0.6=10.5m。5、检修便桥为了进行检修、观测，在检修门槽处设置检修便桥。桥宽1.5m。桥身结构仅为两根嵌置于闸墩内的钢筋混凝土简支梁。梁高40cm, 宽25cm。梁中间铺设有厚6cm的钢筋混凝土板。6、交通桥在工作桥的下游侧布置公路桥，桥身结构为钢筋混凝土板梁结构，桥面总宽5.5m。其结构构造及尺寸见第一节。 二、 闸室稳定计算取中间的一个独立的闸室单元分析，闸室结构布置见图<十三>图<十三> 闸室结构布置图（单位：cm）1、 荷载（1）完建期的荷载。完建期的荷载主要包括闸底板重力G1、闸墩重力G2、

37、闸门重力G3、胸墙壁重力G4、工作桥及启闭机设备重力G5、公路桥重力G6和检修便桥重力G7。取混凝土、钢筋混凝土的容重为25KN/m3。底板重力为：G1=16×1.2×19.2×25×(11.5) ×0.5×19.2×25×2=9816.0KN闸墩重力：每个中墩重G2=×3.14×0.552×11.3×25×3.14×0.552×8.0×254.2×1.1×11.3×252×0.2×0.

38、3×11.3×252.3×1.1×11.3×252×0.3×0.6×11.3×252.3×0.5×4.7×258.4×1.1×8×253×0.67×0.7×1.8×250.7×0.7×4.7×25=134.295.01271.3748.11968.9=4217.6KN 每个闸室单元有两个中墩，则闸门重力为:G3=250.0×2=500.0kN胸墙重力为:G4=0.3&

39、#215;0.5×17×250.4×0.8×17×250.2×(3.70.40.3) ×17×25=454.75KN工作桥及启闭机设备重力如下工作桥重力:G5=2×0.92×0.35×19.2×250.5×（0.080.12）×0.9×19.2×2×250.15×0.12×19.2×2×250.06×1.3×19.2×25=450.24KN考虑到栏杆及横梁重

40、力等，取G5=500.0kNQPQ2×25启闭机机身重40.7kN，考虑到机架混凝土及电机重，每台启闭机重48.0kN，启闭机重力G5”=2×48.0=96.0kNG5=G5G5”=356.496.0=506KN公路桥重力：公路桥每米重约80kN，考虑到栏杆重，则公路桥重为G6=80×19.250=1586.0KN检修便桥重力:G7=0.25×0.4×17×25×20.06×1.5×17×25=123.85kN考虑到栏杆重力，取G7=180kN完建情况下作用荷载和力矩计算见表（4）表（4） 完建

41、情况下作用荷载和力矩计算表（对底板上游端B点求矩）部 位重力（KN）力臂（m）力矩（KN·m）底 板9816.08.078528闸 墩（1）268.40.3285.9（2）2542.62.656737.9（3）1496.25.98827.6（4）3938.011.2544302.5（5）190.015.682979.2闸 门500.05.792895工 作 桥500.05.902950启 闭 机96.05.90566.4公 路 桥1586.012.2519428.5检修便桥180.01.80324胸 墙454.754.792178.3合 计21567.95147855.5（2）设计洪

42、水情况下的荷载。在设计洪水位下，闸室的荷载除此之外，还有闸室内水的重力、浪压力、水压力、扬压力等。闸室内水重:W1=4.69×9.8×17×9.87.6×0.8×17×9.86.5×17×9.91×9.8 =19401.7kN水平水压力:首先要计算波浪要素。由基本资料知：hl=0.8m,Ll/hl=10,上游m,则上游波浪中心线的壅高为波浪破碎的临界水深可见，由于上游平均水深大于Ll/2,且大于Hlj，故判断为深水波。P1=0.5×4×9.8×(40.250.8)×

43、19.20.5×(4×9.810×9.8) ×6×19.2=9803.1KN（）P2=0.5(8.33×9.89.75×9.8)×1.5×19.2=2551.4KN（）P3=0.5×7.5×73.5×19.2=5292KN（）P4=0.5×(7.5×9.8+8.44×9.8×0.7×19.2=1049.7KN（）浮托力（）渗透压力（）设计洪水情况下的荷载和力矩计算见图<十四>及表（5）图<十四> 设计洪

44、水情况下的荷载图表（5） 设计洪水情况下荷载和力矩计算（对B点取距）荷载名称竖向力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩（kN×m）备 注闸室结构重力21567.95169803.3表（4）上游水压力1900.99.1817445.77902.74.0732164.02551.40.731862.5下游水压力52923.216934.41049.70.34356.9浮托力23416.58.018733.2渗透压力903.28.07225.61836.45.339788.0水重力7657.32.3517994.71012.95.095155.710731.511.1118583.1合计4

45、0969.726156.112354.56341.7363009221636.914813.6（）6012.8（）141372.1（）（3）校核洪水位情况的荷载。校核洪水位情况时的荷载与设计洪水位情况的荷载计算方法相似。所不同的是浪压力、水压力、扬压力是相应校核水位以下的浪压力、水压力、扬压力。闸室内的水重力PV = 4.69×10.2×17×9.87.6× 0.8× 17 ×9.86.5× 17 ×9.91× 9.8=7969.81012.910731.5=19714.2KN水平水压力首先要计算波浪要素

46、。在校核水位下，hl=0.5m,Ll=5.0,h0=0.16m，Hlj=0.59m，m，故为深水波，则P1=0.5×2.5×9.8×（2.50.160.5）×19.20.5×（2.510.4）×9.8×7.9×19.2=743.210330.9=10330.9KN（） P2=0.5×（8.53+9.94）×9.8×1.5×19.2=2606.5KN（）P3=0.5 ×7.5 ×7.5× 9.8 ×19.2 =5292KN（）P4=0.5

47、 ×（7.5+8.47）× 9.8 ×0.7×79.2=1051.7KN （）浮托力F =7.7×9.8×16×19.22×0.5×（1.01.5）×0.5×9.8×19.2=23181.3235.2=23416.4KN（）渗透压力U =0.34×9.8×16×19.20.5×1.36×9.8×16×19.2=3070.8KN （）校核洪水位情况下的荷载和力矩计算见图<十五>，表（6）表（6）

48、校核洪水情况下荷载和力矩计算（对B点取距）荷载名称竖向力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩（KN×m）闸室结构重力21567.9169803.3.表（4）上游水压力743.210.57766.49587.74.6444486.92606.50.731902.7下游水压力52923.216934.41051.70.34357.6浮托力23416.58.0187332渗透压力1023.68.08188.02047.25.3310911.6水重力7969.82.3518729.01012.95.095155.710731.511.1118583.1合计41282.226487.31293

49、7.46343.7366427.1226942.614794.9（）6593.7（）139484.5（）图<十五> 校核洪水位情况下的荷载图2、稳定计算（1）完建期闸室基底压力计算由表（4）可知，另外，B=16m，A=16×19.2=307.2m2，则地基承载力验算。由上可知持力层为坚硬粉质粘土，N63.5=1521击，查表得容许地基承载力。因为基础的宽度远大于3.0m，故地基容许承载力应修正。其中：B=8m;D=1.5m;为了安全起见，取，;（浮容重），故地基承载力满足要求。不均匀系数计算。由上可知基地压力不均匀系数满足要求。（2）设计洪水情况，闸室地基压力计算。由表（

50、5）可知：； 则地基承载力验算地基承载力满足要求。不均匀系数为根据SD133-84附录的规定，对于地基较好，结构简单中型水闸，的采用值可适当的增大。本闸闸基的地质情况非常的好，可采用3.0，在校核洪水位情况下，可采用3.5。故基底压力不均匀系数不满足要求。应延伸铺盖长度或重新布置闸室结构。闸室的抗滑稳定分析：临界压应力其中 A=1.75;=10.09kN/m3; B=16; =19° c=60kPaPkp=258.6kPa>Pmax=76.07kPa，故闸室不会发生深层滑动，仅需作表层抗滑稳定分析。其中:取，C0取20.0Kpa。由于本闸齿墙较浅，可取A=307.2m2，则故闸

51、室的抗滑稳定也满足要求。（3）校核洪水情况闸室基底压力计算。由表（6）可知道，； ，则地基承载力验算地基承载力满足要求。不均匀系数计算故基底压力不均匀系数满足要求。闸室抗滑稳定分析。显然，不必验算深层抗滑稳定性，仅需验证表层抗滑稳定性，即故闸室的抗滑稳定也满足要求。根据SD133-84附录第四段，对标准贯入击数大于10的粘性土等地基上的水闸，可不计算地基的沉降。用同样的方法和步骤，可以分析边孔闸室的各种稳定条件也是能满足要求的。第六节 闸室底板结构设一、 边墙设计由于闸基土质条件较好，承载力较大，边墩与岸墙合二为一，既挡土，又挡水，以节省工程量。1、边墙断面拟定边墙为重力式结构，顶部高程为5.

52、8m，墙壁底高程为-5.5m,底板底面高程为-6.7m。墙顶垂直宽0.8m,高0.8m，（对应公路桥部分，墙顶垂直段部分厚0.3m，以便留出0.5m宽放置交通桥。但这一差异对整个边墙而言是十分微小的故在计算中可忽略这一差异，而认为边墙自上游到下游断面形状一样）。墙背坡度为1：0.5。边墙壁的前趾也是闸室底板，长工4.25m，后趾长 0.2m。边墙的断面形状及尺寸见图<十六>。 图<十六> 边墙结构图墙身用75号水泥砂浆浆砌块石砌砌筑而成。门槽前后局部范围内为钢筋混凝土结构，底板混凝土标号与闸底板混凝土标号相同均为150#。2、墙身截面强度验算完建期未放水，墙后回填土到顶

53、，土压力较大，而墙前无水压力，此时墙底截面上的弯距最大，故此种情况是墙底截面强度验算的最不利情况。取单宽墙段进行计算。（1）荷载计算。墙后等代荷载：公路桥的荷载标准为汽-10，履带-50。完建期内尚未放水时，一般禁止车辆通行，但为了安全起见，设计中仍以履带-50计算墙后的等代荷载均布土层厚度h其中砂壤土容重，=18kN/m3。取h=0.15m,墙身重力（浆砌石的容重取为23 KN/m3）墙身重力：G1=11.3×0.8×1.0×230.5×10.5×5.25×1.0×23=207.9634.0=841.9KN底板重力：G2=

54、10.5×0.7×1.0×250.5×(4.755.25×0.5×1.0×250.5×(0.61.1) ×0.×1.0×25=183.7562.510.625=256.9kN上部结构重力：G3=(胸墙重力检修便桥重力启闭机重力工作桥排架重力公路桥重力)/16=（113.74512524135.1396.5）/16=52.5kN土压力：墙后回填土为砂土，且墙背较陡，可以近似地按朗金理论计算墙后压力。垂直土压力为W1=5.25×0.95×1.0×18+0.2&

55、#215;0.95×1.0×18=89.8+3.4=93.2KNW2=0.5×5.25×10.5×1.0×18=496.1KNW3=10.5×0.2×1.0×18=37.8KN水平土压力（2）墙底截面强度的验算对墙壁底截面A点求合力=841.9+52.5+89.8+496.1=1480.3kN()=207.9×0.4634×(0.85.25/3)52.5×0.2589.8×(0.85.25/2)496.1×(0.8×5.25) ×11.

56、9448.2×11.3/3=2398.3kN.m截面上的最大弯曲拉应力为96.3kPa，小于75号水泥砂浆砌体的弯曲抗拉强度=140kPa，截面上的最大压应力为585.6kPa，也小于砌体的抗压强度,故墙身截面强度是满足强度要求的。3、边墙稳定分析（1）完建期。完建期墙后填土到顶，尚未入水，可近似的按平面问题考虑，取单宽墙段分析。主要荷载有边墙结构重力、土重力及土压力。完建期作用在单宽墙段上的荷载及其力矩的计算见图<十七>及表（7）图<十七> 完建期边墙荷载图表（7） 完建期边强荷载及其力矩计算表（对B点求矩）荷载名称计算式竖向力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩(m)填土闸室闸室填土墙身重力0.8×1.0×11.3×23.0207.94.65966.740.510.5×5.25×1.0×23.0634.06.804311.2底 板 重 力0.7×10.5×1.0×25.0183.85.25964.694.75×0.5×1.0×25.059.42.38141.30.5×0.5×0.5×1.0×25.03.14.9215.30.6