水工建筑物课程设计之前进水闸设计

1、水工建筑物课程设计之前进水闸设计水工建筑物课程课程设计、儿前进闸初步设计学号:0803105028专业:水利水电工程姓名:封苏衡指导教师 :潘起来老师2011 年 12 月 19 日目录第一章设计资料和枢纽设计1. 设计资料V2. 枢纽设计-5第二章闸孔设计71. 闸室结构设计，72. 确定闸门孔口尺寸 7第三章 消能防冲设计 111. 消力池设计 112. 海漫的设计 133. 防冲槽的设计 14第四章 地下轮廓设计 151. 地下轮廓布置形式 152. 闸底板设计 153. 铺盖设计 164. 侧向防渗 165. 排水止水设计 17第五章 渗流计算 191. 设计洪水位情况 192. 校核

2、洪水位情况 23第六章 闸室结构布置 241. 闸室的底板 242. 闸墩的尺寸243. 胸墙结构布置244. 闸门和闸墩的布置 245. 工作桥和交通桥与检修便桥 256. 闸室分缝布置26第七章 闸室稳定计算 271. 确定荷载组合272. 闸室抗滑稳定计算和闸基应力验算27第八章 上下游连接建筑物 311. 上游连接建筑物 312. 下游连接建筑物 31参考文献 31第一章设计资料和枢纽设计1、设计资料1.1工程概况前进闸建在前进镇以北的团结渠上是一个节制闸。本工程等别为川等，水闸按3级建筑物设计。该闸有如下的作用：(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团结渠

3、下游两岸的底田，保护下游的农田和村镇。(2 )灌溉。 灌溉期引胜利河水北调，以灌溉团结渠两岸的农田。(3) 引水冲淤。 在枯水季节。引水北上至下游红星港，以冲淤保港。1.2规划数据(1 )团结渠为人工渠，其断面尺寸如图1所示。渠底高程为2194.5m，底宽50m，两岸边坡均为1 : 2 o (比例1 : 100 ) 2205.81:2 1:2 2194.5/LHJ图1团结渠横断面图(单位：m )(2 )灌溉期前进闸自流引胜利河水灌溉，引水流量为300 m3/s o此时相应水位为：闸上游水位 2201.83m，闸下游水位2201.78m ;冬春枯水季 节，由前进闸自流引水至下游红星港，弓冰流量为

4、100 m3/s，此时相应水位为：闸上游水位 2201.44m，闸下游水位 2201.38m 。(3)闸室稳定计算水位组合：设计情况，上游水位2204.3m，下游水位2201.0m ;校核情况，上游水位 2204.7m,下游水位2201.0m。消能防冲不利情况是：上游水位2204.7m,下游水位 2201.78m，引水流量是300 m3/s（4）下游水位流量关系:流量 m3/s0.0050.00100.00150.00200.00250.00300.00水位H(m)2201.002201.202201.382201.542201.662201.742201.78（5）地质资料： 根据地质钻探报

5、告，闸基土质分布情况见下表:层序高程（m ）土质概况标准贯入击数（击）I2205.75-219604重粉质壤土9-13n2196.4-2194.7松散粉质壤土8出2194.7-2178.7坚硬粉质粘土 （局部含铁锰结核）15-21根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质粘土的各项参数指标为：凝聚力C=60.0Kpa ;内摩擦角 19 °天然孔隙比e=0.69 ;天然容重 20.3KN/m 3建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角26o，凝聚力c 0kPa，天然容重 18kN m3。本地区地震烈度在 6度。（6）本工程等别为III等，水闸按3级建筑物设计。（7） 闸上有交通要求，闸上交通桥为单

6、车道公路桥，桥面净宽4.5m,总宽5.5m，采用板梁结构。每米桥长约种80KN。（详见设计书插图）（8）该地区“三材”供应充足。闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由工 厂加工。不考虑风浪的作用，胜利河为少泥沙河道（含少量推移质泥沙）2.枢纽设计2.1进水口防沙设施设计胜利河为少泥沙河流，防沙要求不高，为防止泥沙进入引水渠，防沙设施设拦沙坎即可，水电站进水口设计规范 DL/T5398-2007 中规定其高度为2.5m3m ，取其高度为2.5m。2.2引水渠的布置 取水方式确定:由于胜利河为少泥沙河道，防沙要求不高，且取水期间河道的水位和流量能够满足取水要求，故取水方式可设计成无坝取水。 引水口位置选

7、择:胜利河在流经灌区时有一个明显的弯道，可利用弯道环流原理，将引水渠的引水口设在胜利河凹岸顶点位置稍偏下游处，该位 置距弯道水流拐点的长度可由公式计算：L KB 4R/B 1式中： L 进水闸至引水口弯道起点的距离K 与渠道分沙比有关的系数一般取0.61.0 (K=0.8 )R河道的弯道半径B 河道河槽的宽度由此可确定引水口位置 引水渠的方位确定 :为使弯道水流平顺进入引水渠，根据规范，取引水 渠中心线与河道水流方向夹角即引水角不超过 30 度。(取 25 度)第二章 闸孔设计1. 闸室结构设计1.1 闸室结构型式的确定由于闸室地基土质为坚硬粉质粘土 ,土质均匀 ,承载力较大 ,因此选用 整体

8、式平底板闸室，且闸前水位最大可达到 10.2m ，最低水位可达 6.94m ，水位变幅 3.26m ，为减少闸门高度，因此设计成胸墙式闸室。1.2 堰型选择 由于水闸有防洪冲淤的任务，故堰型采用宽顶堰，它有利于泄洪，冲 沙，排污，且泄流能力稳定，结构简单，施工方便。1.3 确定闸顶高程设计情况下，上游水位 2204.3m ，下游水位 2201.0m ；校核情况下，上 游水位 2204.7m, 下游水位 2201.0m 。不考虑风浪情况，则课本 76 页公 式 3-78 c hc 2204.3 0.7 2205.0mH max 校 hc 2204.7 0.5 2205.2m所以取 H 2206.

9、0m1.4 确定闸底板高程闸底板应尽可能置于天然坚实的土层上，在满足强度等条件下，高程 应尽可能高一些。一般情况下，闸底板高程定为 2194.5 m ，和河底齐平。 2. 确定闸门孔口尺寸2.1 计算闸孔总净宽灌溉期：上游水位 2201.83m，下游水位2201.78m，流量300 m3/s上游水深 H 2201.83 2194.57.33m，下游水深 hs 2201.78 2194.57.28m过水断面 A (50 2 7.33) 7.33473.96m2上游行近流速V0 行近水头H 0 HQ 300A 473.960.633m/ s述7.33竺竺32g2 9.817.35m7.287350

10、.99 0.8属淹没出流。由水闸设计规范 SL265 2001查得当时,0.36初步设计认为m 0.385，0.94由公式L。300一Q3/23/226.10mm 2gH；0.36 0.94 0.3852 9.81 7.35枯水季节：上游水位 2201.44m，下游水位2201.38m ，流量 100 m3 /sH 2201.44 2194.56.94 m ， 下hs 2201.38 2194.56.88m过水断面A (506.94) 6.94 443.33m2上游行近流速V01000.226m/s行近水头H。A 443.33hs 6.88H。6.9430.9910.8 属淹没出流。由水闸设计

11、规范SL265 2001查得当时,0.36初步设计认为m 0.385，0.94由公式L。Qm 2gH；/21000.36 0.94 0.3852 9.81 6.9433/29.472m由于应选用最大过闸单宽流量，故应选最大闸孔总净宽，因此综合两种情况，闸孑L总净宽取值为 26.10m o此时单宽流量q 0011.50m3 /（s* m），由地质资料知闸地基处为坚硬粉质粘土，Lo 26.1可取20-25 m3/（s*m），故满足要求2.2孔数与单孔宽度的选定为了保证闸门对称幵启，使水流过闸均匀，孔数宜采用单数。我国大中型水闸单孔宽度一般采用 8-12m,故选n 3孔，选单孔净宽I。10m o根据

12、规范上游闸墩头部均采用半圆形，下游闸墩头部采用流线形，厚d 2m，边墩取1.5m闸孔总宽度为：J nl。（n 1） d 3 10 2 2 34m渠道宽50.0m，闸室总宽度应与渠道宽度相适应，两者的比值为34/50=0.68 大于0.60.75，符合要求。闸孔尺寸示意图见图2-1 （比例1 : 100 ）图2-1闸孔布置图（单位：m ）2.3水闸泄流能力验算（查阅水闸设计规范 SL265-2001）231灌溉期过流验算：上游水位 2201.83m，下游水位2201.78m，流量 300 m3 /s对于中孔：I。10m， d 2m0.97310.171(1 占我占 10)410 1 21.16

13、10 1 21.16.171 (1 化)能对于边孔：l010m， bb (50 37)/2 7.33 221.16m10.171(1l0l02 bbl0 2 bb0.171(10.912z(n 1) bn0.973 (3 1) 0.91230.953水闸泄流能力Qmg . 2gH3/20.36 0.953 0.385 302 9.81 7.353/2349.75m3/s大于300 m3/s满足要求。2.3.2 枯水期过流验算：上游水位2201.44m，下游水位2201.38m，流量 100 m3/s对于中孔：l010m， d 2mz1l0/ l0101 100.171(1J”,一01 0.17

14、1 (1) 4 0.973l0 d *1。d10 2 V10 2对于边孔：l0 10m， bb (50 37)/2 6.94 2 20.38m10.171(1-) bbd2bb0.171 (11010 120.38)10120.380.9124z(n 1) bn°.973 (3 " O'91240.9533水闸泄流能力Q mg . 2gH：/2 0.36 0.953 0.385 302 9.81 6.943/2 320.90m3/s大于100 m3/s满足要求。第三章消能防冲设计1.消力池设计1.1确定消能型式由于本闸所处渠道底部为粉质粘土，抗冲刷能力较低，故采用底

15、流式消能1.2确定消能计算工况由第二章计算已知，灌溉期和枯水期水位时闸门全幵引水，均为淹没出流，无须消能。当引水流量为 300 m3/s，上游水位2204.7m，下游水位2201.78m 时，为最不利的工况，取该工况为计算工况1.3计算工况时上下游水面连接形态的判别引水流量为300 m3/s，上游水位2204.7m，下游水位2201.78m ；上游水位 H 2204.7 2194.5 10.2m，下游水位 hs 2201.78 2194.5 7.28m该工况情况下，关闸挡水，部分闸门不完全幵启，下游水位较低，闸孔射流速度大，最容易造成渠道的冲刷。消力池设计采用挖深式消力池，消力池首端宽度采用闸

16、孔总宽b 34m，末端宽度采用河底宽度 b2 50m。为保证水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本设计按闸孔对 称方式幵启运行，分别为幵启3孔和中间1孔当闸门不完全幵启，闸孔射流速度较大，比闸门完全幵启时更容易引起渠 床的冲刷，取闸门相对幵启从 0.1-0.65 （大于0.65属于堰流）过水断面A （502 10.2) 10.2718.08m* 2上游行近流速V。Q 300A 718.080.418m/ s行近水头H。2g 10.21.0 0.418 9.81下游水深ht2201.78 2194.57.28m宽顶堰闸孔出流流量公式 Q1enl0、,2gH°，1'.1'

17、;e/H0'由相对幵启高度e/H查水力学354页表9-7可得， 取0.9hc0e，假设水跃在最小收缩断面幵始发生，由水闸设计规范可得:I2跃后水深hc02知1 8ghl哙°25，根据%和h的关系判别水跃形态计算表格如下:开启 孔数n开启 高度e相对开启高度e/H垂直收缩系数&闸孔流量 系数口1泄流量Q单宽流量q收缩断面水深hco跃后水深h co2下游水深ht流态30.510.050.610.54117.633.920.312.747.28淹没式31.020.10.620.54232.247.740.633.737.28淹没式31.530.150.620.53343.6

18、711.460.944.427.28淹没式32.040.20.620.52451.7315.061.264.957.28.淹没式2.550.250.620.51557.0518.571.595.377.28"淹没式33.06：0.30.930.71919.5830.652.836.297.28淹没式33.570.350.630.50756.8625.232.245.977.28淹没式34.080.40.630.49853.0328.432.586.187.28.淹没式34.59：0.450.640.49946.2431.542.936.347.28"淹没式35.10.50.

19、650.481034.9334.503.296.457.28淹没式35.610.550.650.471119.7537.323.666.517.28淹没式36.12：0.60.660.461201.2240.044.056.537.28.淹没式0.510.050.610.5439.213.920.312.747.28淹没式1.020.10.620.5477.417.740.633.737.28淹没式11.530.150.620.53114.5611.460.944.427.28淹没式工2.04：0.20.620.52150.5815.061.264.957.28.淹没式2.55 0.250.6

20、20.51185.6818.571.595.377.28淹没式11 3.06 10.30.930.71306.5330.652.836.297.28淹没式13.570.350.630.50252.2925.232.245.977.28淹没式4.08：0.40.630.49284.3428.432.586.187.28淹没式4.590.450.640.49315.4131.542.936.347.28淹没式5.10.50.650.48344.9834.503.296.457.28淹没式15.610.550.650.47373.2537.323.666.517.28淹没式6.120.60.660.

21、46400.4140.044.056.537.28淹没式验算计算工况闸门全幵自由堰流状态下水跃形态由迭代公式求收缩水深hci i q、.2g(H° hci)q 3008.82m3/(s* m)，340.9令hi 0 ；代入迭代公式可得:h20.692m， h30.7171m，h40.71808m， h50.7181m， h60.7181m，由此可得 hc 0.7181m0.718m假设水跃在最小收缩断面发生，跃后水深hc02j.2细1昭鸟严3.95mb2hc02n，故也发生淹没式水跃133结论由以上计算可知，上下游水位的连接形态为淹没式水跃，这种情况对底部冲刷不太严重，不需要修建消力

22、池，但应按要求设计相应的护坦。1.4护坦尺寸设计闸孔按1孔和三孔对称幵启时时跃前水深和跃后水深最大差值为3.78m。以此为计算控制工况水跃长度Lj 6.9 3.78 26.08m ；按规范取0.75考虑到闸底板的厚度，按规范取2m，护坦与闸底板用斜坡连接，坡度1 :4护坦长度 Lsj LsLj 1 4 0.75 26.08 23.56m，取 Lsj 24m护坦厚度t k-q H，k1取0.155，q 18.57m3 /(s* m)，H为上下游水位差t k1 . q . H 0.155,18.572.920.873m，取 t 1m闸门全幵自由堰流状态时跃前水深和跃后水深差值为hc02 hc 3.

23、95 0.718 3.232m水跃长度Lj 6.9 3.232 22.30m ；按规范取0.75护坦长度 Lsj LsLj 1 4 0.75 22.30 20.72m护坦厚度 t k. q . H ， k1 取 0.155， q 300 10m3 /(s* m)， H 为上下游水 30位差t k1 q H 0.155. 10. 2.920.641m综合以上计算情况，可以确定护坦长度Lsj 24m，护坦厚度t 1m2.海漫的设计水流经过护坦淹没式消能，虽已消除了大部分多余能量，但仍留有一 定的剩余动能，特别是流速分布不均，脉动仍较剧烈，具有一定的冲刷能 力。因此，护坦后仍需设置海漫等防冲加固设施

24、，以使水流均匀扩散，并 将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。根据实际工程经验，海漫的起始段采用长为10米的水平段，其顶面高程与护坦齐平，水平段后采用1:10的斜坡，以使水流均匀扩散；为保护河 床不受冲刷，海漫结构采用干砌石海漫结构 按公式L k2 q . H， H为上下游水位差k2为渠床土质系数，根据地质资料渠床为粉质粘土取k2 10q为护坦出口处单宽流量，取最大值q 300 10m3 /(s* m)30L k2 .q H 1010 x 2.9241.34m，取为 42m根据实际工程经验，海漫的起始段采用长为10米的水平段，其顶面高程与护坦齐平，水平段后采用1:10的斜坡，以使水流均匀

25、扩散；为保护河 床不受冲刷，海漫结构采用干砌石海漫结构3. 防冲槽设计水流经过海漫后，尽管多余能量得到了进一步消除，流速分布接近河床水 流的正常状态，但在海漫末端仍有冲刷现象。为保证安全和节省工程量， 在海漫末端设置防冲槽。海漫末端的河床冲刷深度按公式q'为海漫末端单宽流量，由消能防冲设计水位组合取 q'30010m3 /(s* m)30V。为土质的不冲流速，查农田水利学112页表4-12，取为0.85m/s ;t为海漫末端河床水深，海漫前端水深为2201.78 2194.5 7.28m，海漫10m水平段后有1:10的斜坡段，斜坡水平长度 42 10 32m则斜坡段在垂直向下降

26、 3.2m ，即t 7.28 3.210.48mt''1.1q10t 1.110.48 2.46mv00.85故取防冲槽深度为2.5m，槽顶高程与海漫末端齐平， 底宽取5m，上游边坡系数为2，下游边坡系数为 3。并在海漫末端预留足够块径大于30cm的石块，单宽抛石量V At" 3 2.5 7.5m3 （A值按经验取2-4）第四章 地下轮廓设计1.地下轮廓布置形式1.1综合说明按照防渗和排水相结合的原则，在上游侧采用铺盖、板桩、齿墙等防 渗设施，延长渗径，以减小作用在底板上的渗流压力，降低闸基渗流的平 均坡降；在下游侧设置排水反滤设施，如面层排水、排水孔排水或减压井 与

27、下游连通，使地基渗水尽快排出，防止在渗流出口附近发生渗透变形。由于粘性土地基不易发生管涌破坏，底板与地基间的摩擦系数较小， 在布置地下轮廓时，主要考虑降低作用在底板上的渗流压力。为此，在闸 室上游设置水平防渗，而将排水设施布置在护坦底板下。由于打桩可能破 坏粘土天然结构，故粘性土地基不设板桩。 （具体图样见 CAD 大图）1.2 最小防渗长度的确定防渗长度应满足式 L CH 的要求。根据地基为坚硬粉质粘土，渗径系数 C 为 43 ，取大值4 ，取校核情况上游水位2204.7m下游水位2201.0m 。 则上下游 水 位 差 H 2201.72201.0 3.7m 。 于 是LCH 4 3.71

28、4.8m 。2.闸底板设计2.1闸底板长度计算闸底板顺水流方向长度，据闸基土为坚硬粉质粘土，闸室底板取(2.5 4.0)H为安全起见取系数为 4 ， H 上下游最大水位差为 3.7mL底 4.0 3.714.8m综合考滤取上部结构布置与地基承载力等要求， 确定闸底板长 15m ，齿墙 深取 1m ，在轮廓线上长度取 2m ，与底板联成一体2.2 闸底板厚度计算闸底板厚度 t （1/6 1 / 8）l 0 （ l 0为闸孔净宽，为 10m）t (10/6 10/8)m ，取 t 2m2.3 闸底板结构底板结构在垂直水流的长度上按经验每 25m 分段，每隔 3m 分横缝， 防止温度变形和不均匀沉降

29、。3. 铺盖设计3.1 铺盖材料选择 为充分利用灌区资源，减少投资，铺盖采用粘土铺盖；为防止铺盖被 水流冲刷， 应在其表面铺砂层， 然后再砂层上在铺设单层或双层块石护面。3.2 铺盖尺寸确定铺盖长度L铺(3 5) H ,H为上下游最大水位差取 3.7mL铺 4 3.714.8m，取 L铺 15m为方便施工，铺盖上游端取 1m ，末端为 2m ，以便和底板连接。 校核地下轮廓线的长度：根据以上设计数据，实际地下轮廓线长度L 15 15 30m 14.8m ，满足要求。4. 侧向防渗4.1 上游翼墙设计 上游翼墙除挡土外，最主要的作用是将上游来水平顺导入闸室，其次配合 铺盖其防渗的作用。其平面布置

30、要与上游进水条件和防渗设施相协调。顺 水流流向的长度应满足水流要求，上游段插入岸坡，墙顶要超出最高水位0.5-1.0m，则上游翼墙顶部高程 H上2204.7 1.0 2205.7m4.2 下游翼墙设计 下游翼墙除挡土外，最主要的作用是引导出闸水流均匀扩散，避免出现回流漩涡等不利流态。翼墙平均扩散角采用7°-12 °,顺水流流向的投影长度应大于或等于护坦长度 24m ，下游插入岸坡， 墙顶一般高出最高泄洪水位。 则下游翼墙墙顶高程 H 下 2201.78 0.5 2202.28m4.3 翼墙布置形式 根据地基条件，翼墙采用曲线式，从边墩开始向上游延伸铺盖的长度 15m ， 向

31、下游延伸护坦的长度 24m 后，上下游翼墙以圆弧的形式转弯 90 °后与岸 边连接，使水流条件和防渗效果好5. 排水止水设计5.1 排水设计5.1.1 水平排水： 水平排水采用反滤层排水， 形成平铺式。 排水反滤层一 般是由 2-3 层不同粒径的砂和砂砾石组成的。 层次排列应尽量与渗流的方 向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。该水闸中的反滤层设计由碎石、中砂和细砂组成，其中上部为 20cm 厚的碎石， 中间为 10cm 厚的中砂， 下部为 10cm 厚的细砂。 如下图所示：*4 卑石A »4中砂 a ' : " 一细砂-.反滤层布置图 （单位cm ）

32、铅直排水：本水闸在护坦底板上设置三排排水孔，排距1.5m采用梅花形布置，孔径取10cm孔距为3m。侧向排水：侧向排水布置应根据上、下游水位、墙体材料和墙后土 质以与地下水位变化等情况综合考虑，并应与闸基排水布置相适应，在空 间上形成防渗整体。5.2止水设计凡具有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直止水和水平止水两种。前者设在闸墩中间、边墩与翼墙间以与上游翼墙铅直缝中；后者设在黏土铺盖保护层上的温度沉陷缝、护坦与底板温度沉陷缝、翼墙和护坦本身的温度沉陷缝内。在黏土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青油毛毡止水。典型的缝间止水如下图« - 1* *打1 丄 ：-* /'J勺?I &q

33、uot;/、'-广:一 横缝7V：/f F-止水片,“ :j;-*-.-蚪.c/哥.*II血 P ,© d . “?L-二S h血屛U' r沥青油毛毡T、£'】. - .'典型的缝间止水示意图第五章渗流计算闸底板的渗透压力计算采用改进的阻力系数法地基土为坚硬粉质粘土， 厚度为T 2194.7 2仃8.716m，不透水厚度较大，所以应计算有效深度TeL0 15 15 30m，S0 2 1 3m， L0/S0 30/3 10 5计算深度Te O.5Lo 0.5 30 15m 16m，故有效深度Te计算。1.设计洪水位情况1.1渗流损失水头计算设计

34、情况下上游水位 2204.3m，下游水位2201.0m，水位差H 3.3m典型流端的阻力系数计算参照水工建筑物310页表6-4进口处修正系数1计算1.211.21T 2 S12（）I 22 （ 0.059）1212 122（0.059）130.801.01 1.211IIT 2 S12（）2 （0.059）1.210.86 1.0（亦 0.059）h92h90.86 0.422 0.363m h90.422 0.363 0.059mh8 h9，所以 h8' h8 h9 0.151 0.059 0.21m水头损失列于下表 2201.0m 2204.3m各段渗透压力水头损失（单位：m ）编

35、号只名称z计算公式SS1S2TLZhihi'进口段Z =1.5*(S/T)X.5+0.4411150.4670.4230.338铺盖水平.段=(L-0.7*(S1+S2)/T011315M.1000.9961.081齿墙垂直.段=2/3.14*ln cot n /4*(1-S1)13)0.0770.0700.070齿墙水平.段=(L-0.7*(S1+S2)/T0c12:20.1670.1510.151齿墙垂直.段=2/3.14*ln cot n /4*(1-S1)13)0.0770.0700.070底板水平.段=(L-0.7*(S1+S2)/T1113.15i 1.0460.9470.

36、946齿墙垂直.段=2/3.14*ln cot n /4*(1-S1)13)0.0770.0700.070齿墙水平.段=(L-0.7*(S1+S2)/T0012:20.1670.1510.151出口端Z =1.5*(S/T)A1.5+0.4411150.4670.4230.422总和3.6453.3003.299计算示意图如下：（比例1: 100）水闸水头损失计算图（单位： m）水压力沿闸基分布如下图所示：（比例1 : 100 ）水闸渗透压力分布图（单位： m）各点的渗透压力值列表如下各角点的渗透压力值（单位：m）H1H2H3H4H5H6H7H8H92.981.881.811.661.50.6

37、40.570.4201.2闸基渗透变形验算出口处的逸出坡降j为0.42210.4220.7 0.8坚硬粘土的出口段容许坡降为0.700.80，小于容许值，满足要求。2.校核洪水位情况2.1渗流损失水头计算校核情况下上游水位2204.7m，下游水位2201.0m，水位差H3.7m典型流端的阻力系数计算参照水工建筑物310页表6-4进口处修正系数1计算1 1.21 12(21'1.21 SA O2 (0.059)12115 21(詈)2 2(/ 0.059)13130.801.0h11h1 0.8 0.474 0.379m h,0.474 0.3790.095mh2 h,，所以 h2h2

38、h 1.117 0.0951.212m出口处修正系数 2计算1.21 12(TT)2'1.212 (S 0.059)12113 23(伸2(亦 0.。59)0.861.0h92h90.86 0.473 0.407m h90.473 0.4070.067mh8 h9，所以 h8h8 h9 0.1690.0670.236m水头损失列于下表编号名称Z计算公式SS1S2TLZhihi'进口段z =1.5*(S/T)A1.5+0.4411150.4670.4740.379铺盖水平段Z =(L-0.7*(S1+S2)/T011315> 1.1001.1171.212齿墙垂直段Z =2

39、/3.14*ln cotn /4*(1-ST)1130.0770.0780.078齿墙水平段Z =(L-0.7*(S1+S2)/T001220.1670.1690.169齿墙垂直段Z =2/3.14*ln cotn /4*(1-ST)1130.0770.0780.078底板水平段Z =(L-0.7*(S1+S2)/T111315> 1.0461.0621.061齿墙垂直段Z =2/3.14*ln cot n /4*(1-ST)1130.0770.0780.078齿墙水平段Z =(L-0.7*(S1+S2)/T001220.1670.1690.236出口端Z =1.5*(S/T)A1.5+

40、0.4411150.4670.4740.407总和3.6453.7003.70各段渗透压力水头损失（单位：m ）计算示意图如下：（比例1: 100） 2204.7m 2201.0m水闸水头损失计算图（单位：m）水压力沿闸基分布如下图所示：（比例1 : 100）J¥ 扌 - ' /K/-丄1111- -1r»11 1 -1-1一.1LJ1 i o水闸渗透压力分布图（单位： m）各点的渗透压力值列表如下各角点的渗透压力值单位（m ）H1H2H3H4H5H6H7H8H93.342.112.031.861.780.720.640.4101.2闸基渗透变形验算出口处的逸出坡降

41、J为J券0.40710.4070.7 0.8坚硬粘土的出口段容许坡降为0.700.80，小于容许值，满足要求。第六章 闸室结构布置1闸室的底板采用整体式平底板，闸底板高程定为2194.5 m，和河底齐平，顺水流方向的长度L 15m，底板厚度2.0m o2.闸墩的尺寸考虑防洪要求闸墩高不得低于两岸 2205.8 2194.5 11.3m，故闸墩高度 取11.5m，而且各种工况下上有水位均没有高于2205.8m，所以定闸墩高度取11.5m符合运用条件。闸墩的厚度取 2m，上游半圆形，下游流线 型。3.胸墙结构布置胸墙顶宜与闸顶齐平。闸前水位最大可达到10.2m，最低水位可达6.94m，为安全和节省

42、投资起见，定闸门高为7.5m，胸则墙底高程取2194.5 7.5 2202m，定胸墙高为4m，则胸墙顶部高程取2202 4 2206m , 与闸顶齐平。由于该水闸孔口净宽10m，故采用梁板式胸墙，由墙板，顶梁，底梁组成；按规范墙板板厚取12cm ；顶梁梁高取 (1/12 1/15)1。0.83 0.67m，故顶梁梁高取为1.0m，梁宽取为50cm ;底 梁梁高取为1.3m，梁宽70cm。4. 闸门和闸墩的布置闸门选露顶的直升式闸门，根据水闸设计规范SL265-2001闸顶的高度由最高挡水位加0.30.5m的安全加高确定，由第二章闸孔设计可知 取为2206.0m。闸门高度为7.5m，采用平面钢闸

43、门，闸门设置在闸墩中 心靠向上游1.75m处，设有4m高的胸墙。平面闸门的门槽设在闸墩水 流平顺的部位，深度为 0.3m，门槽宽度取0.5m，宽深比1.67，闸墩门 槽处最小厚度1.4m，符合规范要求。检修门槽深0.2m，宽0.3m。检修门槽与工作门槽之间的净距取为2.0m。闸墩的尺寸与工作闸门和检修闸门的门缝尺寸如下图：闸墩细部结构尺寸图(单位：mm)5. 工作桥和交通桥与检修便桥5.1交通桥设在水闸下游一侧，桥宽5.5m，两边设栏杆。具体尺寸见下图。10070C1 4汎-oLOI500交通桥细部结构图 单位（mm）5.2工作桥、检修便桥的型式和尺寸参考已建工程和运用要求确定。尺寸见下图50

44、 C工作桥细部结构图（单位：cm）检修便桥细部结构图（单位:cm）6闸室分缝布置为了防止和减少由于地基不均匀沉降与温度变化和混凝土干缩引起的底板断裂和裂缝，对于多孔水闸需要沿轴线设置永久缝，建在土基上的水闸，缝距一般为15-30m，缝宽为2-3cm。整体式底板闸室沉陷缝，一般设在闸墩，一孔，两孔或三孔一联为独立单元。本次设计缝宽为20mm ，取一孔为一个独立单元。 为避免相邻结构由于荷载相差悬殊产生不均匀沉降，也设结构缝分幵。永久缝和结构缝间必须设止水，止水片设在闸底板以下1m处。具体止水见第四章止水设计。闸室具体布置见下图：（比例1 : 100）闸室具体布置尺寸（单位：mm）第七章闸室稳定计

45、算1.确定荷载组合水闸承受的荷载主要有：自重、水重、水平静水压力、扬压力、浪压力、地震等。本地区地震烈度在 6级以下，不用考虑地震。不考虑风浪压 力。荷载组合分基本组合和特殊组合。基本组合按完建无水期和正常挡水期情况；特殊组合按校核挡水期情况。荷载组合见下表。荷载组合表荷载组合计算情况自重水重静水压力扬压力基本组合完建无水期V正常挡水期VVVV特殊组合校核挡水期VVVV2.闸室抗滑稳定计算和闸基应力验算2.1完建无水情况此时荷载主要是闸室与上部结构自重，取中间一孔为一个独立单元进行计算。钢筋混凝土容重取 25kN/m3，混凝土容重取24kN/m3，砖石容重取19kN /m3，水重取10kN/m

46、3。底板顺水流反向长15.0m，垂直水流方向长37.0m。底面积A 15 37 555m2。力矩为对闸门底板中心所取。计算 结果见下表完建无水情况荷载计算表部位体积（m3）自重（kN）力臂（m力矩（kN . m/ +闸底板300750000闸墩345P 862500交通桥25.46354.753016.25排架124.2P 580.82r 1161.6工作桥15.23802760检修桥8.8:2205.55:1221启闭机估算自重1002200闸门估算自重r 10002r 2000合计19040.82326.35由公式计算最大与最小应力，验算地基应力19040.8max55519040.8mi

47、n5556 2326.3535.98kPa 555 156 2326.3532.63kPa555 15查地质资料和水工建筑物知，粘土不均匀系数容许值为2.0，地基容许承载力 为350kPa （取15次贯入击数）平均应力：maxmin 35.98 32.6334.30kPa350kPa2 2不均匀系数：max 35.98-jmax1.102 2.0min 32.63完建期的地基承载力满足要求，地基不会发生不均匀沉陷。2.2正常挡水情况此时闸室荷载除了永久设备的自重，还包括水重、水压力、扬压力、 浪压力等。正常挡水情况为上游水位2204.3m，下游水位2201.0计算荷载示意图如下图。荷载计算示意图荷载计算表如下:正常挡水情况荷载计算表何载垂直力（kN）水平力（kN）力臂（m力矩(kN m)JJ/ +闸室自重19040.82326.35上游水压 力pl58322.615163.2p215002.0443066、下游水压 力p32812.51.54218.75p415002.0443066水重V上游51456.87535371.88s下游6012.52.87517285.9