水工建筑物水闸课程设计

1、、 基本设计资料 11、基本概述资料 12、水流量资料 13、闸基土质资料 24、其他资料 25、水闸设计标准 2二、 闸址选择3三、 总体枢纽布置 31、拦河闸的布置 32、闸室段的布置 33、 上游连接段的布置34 、下游连接段的布置4四、 水力计算 41、闸孔设计 42、消能防冲设计 73、 海漫设计9五、防渗排水设计 101、地下轮廓设计 102、防渗计算 11六、闸室的布置与稳定分析 151、闸室结构布置 152、荷载及其组合 183、闸室稳定计算 23七、闸室结构设计 251、闸墩设计 252、底板结构设计 25八、基础处理 29九、主要参考文献 30、基本设计资料1、基本概述资料

2、本工程是西通河灌区第一级抽水站的拦河闸，其主要任务是拦蓄西通河的河水，抬高水位满足抽水灌溉的需要，洪水期能够宣泄洪水，保证两岸农田不被洪水淹没。2、水位流量资料3根据规划要求，在正常蓄水时下泄流量为Q=0m /S，上游水位为 H正=198.0m，3 , 此时对应的下游水位H=195.0m ;在校核洪水时灌区下泄流量为Q核=79.7 m /s，此时的相应上游校核水位为H核=198.90m，相应闸下游水位H下=198.65m ;在设计洪水位时灌区下泄流量Q设=61.4 m /S，此时对应的上游水位H设=198.36m，闸下游水位为 H '下=198.15m。闸身稳定计算水位组合（1）设计洪

3、水位时：上游水深2） 校核洪水位时：上游水深 消能防冲设计水位组合H = 3.36m,下游水深 hs=3.15mH = 3.90m,下游水深 hs=3.65m根据分析：消能防冲的最不利水位组合是在校核洪水位时的情况下：则其组合3 #是：下泄流量为Q=79.70 m /S，相应的上游水位是H核=198.90m,闸下游水位H下=198.65m，则相应的上游水深H=3.90m,下游水深 h=3.65m。水位流量资料表:运用情况上游水位（米）下泄流量（m3/秒）正常蓄水198.000设计洪水198.3661.40校核洪水198.9079.70下游水位流量关系表:H 下(m)195.00196.0019

4、7.00197.50198.00198.15198.50198.65Q(m3/S)0.008.6327.9641.0755.4061.4073.9879.703、闸基土质资料闸基河床地质资料柱状图如图所示:21层序咼程（m）土质摡况I195.00-191.8细砂II191.8 183.32组砂III183.32粘土闸址附近缺乏粘性土料，但有足够数量的混凝土骨料和砂料。闸基细砂及墙后 回填砂料土工试验资料如下表；天然重度饱和重度内摩擦角凝聚力不均匀系数相对密实度细砂18.6420.61220120.46沙土料18.2020.2132P 0P 150.62细砂允许承载力为150KN/m2，其与混凝

5、土底板之间的摩擦系数f=0.354、其他资料1闸上交通为单车道，按汽 2闸门采用平面钢闸门，有3.该地区地震设计烈度为4.0m，总宽为 4.4m。-10设计，带-50校核。桥面净宽3米、4米、5米三种规格闸门。4度。4闸址附近河道有干砌石护坡。5.多年平均最大风速12米/秒，吹程0.15公里。5、水闸的设计标准根据水闸设计规范.SD133-84（以下简称 SD133-84）,该闸按IV级建筑物设计。、闸址选择根据水工建筑物可知，闸址选择关系到工程的成败和经济效益的发挥，是 水闸设计中的一项重要内容，应根据水闸的功能、特点和运用要求，综合考虑地形、 地址、水流、潮汐、泥沙、冻土、冰清、施工、管理

6、和周围环境等因素，通过技术 经济比较，选定最佳方案。闸址适宜选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水水位较低的地点。应 优先选用地质条件良好的天然地基，土壤、中砂、粗砂、和砂砾都适于做为水闸的 地基；尽量避开淤泥质土和粉、细砂地基，必要时，应采取妥善的处理措施。在河道上建造拦河闸，为解决施工导流问题，常将闸址选在弯曲河道的凸岸， 利用原来河道导流，裁弯取直，新开上、下游引水和泄水渠，新开渠道既要尽量缩 短其长度，又要使其进、出口与原河道平顺衔接。根据基本地形资料知道，闸址附近，河道顺直，河道横补面接近梯形，底宽18米，边坡 1:1.5，河底高程 195.00米，两岸地面高程199.20米。断

7、面尺寸如图1-1所示:二、总体枢纽布置1、拦河闸的布置拦河闸布置成开敞式水闸，根据计算将水闸分为3孔，边孔净宽3.0m，中孔净宽4.0m，闸门顶部高程199.4m。闸门高出边缘线0.2m。2、闸室段的布置闸底板为倒 n形布置，采用钢筋混凝土结构，地板中央设缝，板长15m,厚1.0m。闸墩材料采用钢筋混凝土材料，顺水流方向长15m，中墩厚1.2m，边墩与岸墙分开布置，为重力式边墙，不挡水只挡土，闸墩上游设有工作门槽和检修门槽。工作桥宽0.4m,检修桥宽1.5m，闸门采用露顶式平面钢闸门，尺寸3.55 X 4.4启闭设备采用 QPQ-16卷场式启闭机，公路桥设在下游，总宽4.4m。199.50m，

8、混凝土拦浪板高0.8m ,0.6m，同样采用钢筋混凝土材料。3、上游连接段布置上游翼墙采用浆砌石重力式反翼墙，墙顶高程设在其上，墙后填土高程 199.20m，翼墙底板厚铺盖与翼墙上游齐平，顺水流方向长14.0m，厚0.6m，铺盖上游为块石护底,一直护到引水口。12m布置，砂垫层设在块石翼墙上游为干砌石护坡，并设有浆砌石格梗，每隔 底部，15cm厚。4、下游连接段的布置闸室下游布置消力池、海曼、防冲槽等。消力池采用挖深式，长 7.5m，池深0.5m，底板采用钢筋混凝土结构，厚0.5m，消力池与闸室连接处设1m宽小坝，厚以 1:4的斜坡连接，底板下设0.2m厚砂、碎石垫层，反滤排水。采用浆砌石做为

9、海曼的材料，其长度为18m,厚度为0.5m，浆砌石内设排水孔，下面铺设反滤层，在海曼起始端做8.0m长的浆砌石水平段，其顶面高程与护坦齐平，在海曼后半段做成1:15的斜坡，以使水流均匀扩散，调整流态分布，保护河床不受冲刷。取防冲槽深度为2.0m，底宽b为4.0m,取顶端与海曼末端齐平，则上游坡率取m= 2，下游坡率 m= 3。下游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背坡率1:0.5 收缩角为10度。材料选用钢筋混凝土板，厚0.6m，前趾长1.2m ,后趾长 0.2m，翼墙下游端与消力池末端齐平。四、水力计算水闸的水力设计主要包括两方面内容，即闸孔设计和消能防冲设计。1、闸孔设计闸孔设计的主

10、要任务是：确定闸室结构形式，选择堰型，确定堰顶高程以及孔 口尺寸。(1) 闸室结构型式该闸建在天然河道上，故宜采用开敞式闸室结构。(2) 堰型的选择及闸底板高程的选定该闸建在少泥沙的人工渠道上，故宜采用结构简单、施工方便、自由出流范围 较大的平底板宽顶堰。由闸基河床地质资料可知，闸基附近河床土质良好，承载能 力大，并参考该地区已建工程的经验，拟取闸底板顶面(即堰顶)与西通河渠底齐 平，高程为 195.00m。(3) 孔口尺寸的确定初拟孔口尺寸，该闸的尺寸必须满足拦洪灌溉以及泄洪的要求。1)计算闸孔总净宽B0在设计情况下：、上游水 H=198.36-195=3.36 m 、下游水深 hs=198

11、.15-195.00=3.15 m 、下泄流量 Q-61.40m3/s则上游行近流速：Vo=Q/A根据和断面尺寸:2A=( b + mH)H = ( 18+1.5 X 3.36 )X 3.36 = 77.4 m其中b为河道宽：b=18 m m为边坡比：m=1:1.5V)=Q/A =61.40/77.41=0.793m/sH=H+ a v2/2(取 a= 1.0 )2=3.36 + 0.793 / ( 2X 9.81 )=3.39 mh贝U亠=3.15/3.39=0.929>0.8故属于淹没出流。H。校核情况： 、上游水 H=198.9-195=3.9 m 、下游水深 hs =198.65

12、-195=3.65 m 、下泄流量 Q=79.70 m3/s则上游行近流速：V0=Q/A根据和断面尺寸：A=( b+ mH )H = ( 18+1.5 X 3.9 )X 3.9 = 93.02m2其中b为河道宽：b=18m m 为边坡比：m=1:1.5V0=Q/A =79.7/93.02=0.86m/s2H=H+ a v /2g(取 a= 1.0 )2=3.9 + 0.86 / ( 2X 9.81 )=3.94 mh则生 =3.65/3.94=0.93>0.8 , 故属于淹没出流。H。确定闸孔宽度由以上结果可得，则按水流成堰流时并且为淹没出流，计算根据水工建筑物顶堰淹没出流公式:,根据h

13、sH0查 SL-265-2001,附录 A.01 ,系数_ =0.74，对无坎宽顶堰：m=0.385假设侧收缩系数；=0.90。计算简图见图，由宽查得淹没2 12在设计情况下:由公式所以，在设计情况下Q61.4Bg -3 -0J4X 0.90 X 0.385 X 3.39醉说 X 9.81=8.66 m在校核情况下:7970.74 X 0.90 X 0385 X 3.947x181=9.0 m整理上述计算如表 2 1所示:表2 1计算情况上游水 深H下游水 深hs流量Q行进流 速行进水 头H。淹没系数6流量系数m侧收缩 系数eB0设计情况下3.363.1561.400.7933.390.740

14、.3850.908.66校核情况下3.903.6579.700.863.940.740.3850.909.02）闸孔孔数n及单孔净宽b0单孔宽度bo根据水闸使用要求，闸门型式及启闭机容量等因素，并参照闸门尺寸选定。由Bo!>Bo2比较得，取净宽较大的值，则取Bo =9.0 m。以上为Bo的第一次近似值，据此可计算的第二次近似值，按 hsH° =0.93，及闸墩边形状，查水闸表 35得1=0.53，k=0.70。侧收缩系数按式计算为：；十 0.2 k n -1 0 匹n b=1-0.2 X 0.7+(3-1 )X 0.53 X 3.9/9=0.85净宽B。的第二次计算近似值为79

15、7B°： 0J4X 0-85 X 0385 X 3 J43/2V2xO1om 吋 2gH；=9.5 m再将净宽B。的第二次近似值代入式中，可得；=0.86，再次试算后仍得；=0.86，计算得出B02 =9.4 m,根据所给闸门的型号尺寸，则选择孔数n=3,每孔净宽bo=3.2 m，则闸孔总净宽 B0=3.2 X 3=9.6 m ,3.闸孔泄流能力校核中墩采用钢筋混凝土结构，根据水闸设计规范SL265-2001,取中墩厚d=1.5 m ,墩首为半圆形，墩尾采用尖圆形。边墩厚度为1.0 m，墩首、尾采用半圆形。根据拟定的闸孔尺寸净宽B0=9.6 m，用设计情况进行检验。根据堰流公式：Q实

16、=0.86 0.74 0.385 .2 9.81 L % 3/2 9.6=64.28m3 / sQ实-Q则：-100% =| (64.28-61.40 ) /61.40| X 100% =4.7 %V 5 %Q丨实际过流能力满足泄水的设计要求由此得该闸的孔口尺寸确定为：选择孔数n=3,每孔净宽b0=3.2m, 2个中墩各厚d=1.5 m ,边墩厚度为1.0 m，闸孔总净宽 B0 =9.6 m，闸室总长度B=3 X 3.2+2 X1.5=12.6 m。2.消能防冲设计消能防冲设计包括消力池、海漫和防冲槽三部分的设计。(1) 消力池的设计1)上下游水面连接形态的判别，当闸门从关闭状态到校核的下泄流

17、量为3Q =79.70m /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3开启。第一级泄流量为8.63m /s ,待下游水位稳定后，开度增大至设计流量3361.40m /s,最后待下游水位稳定后，再增大开度至最大下泄流量79.70m /s。当下泄流量为 8.63m3/s时：上游水深 H =198.90 -195.00 =3.90m ；下游水位则采用前一级开度(即Q =0 )时的下游水深 九=0m ；则上游行进流速：Q 8.63 cccc 3 /v00.093m / sA 93.0233由于v。=0.093m /s：0.5m /s，则可以忽略不计假设闸门开度e = °.

18、185 , e/H = 0.185/3.90 =0.047 ： 0.65,则为孔流，查水力计算手册（第二版）得垂直收缩系数:-0.6194则：he - = 0.6194 0.185 = 0.115m8.6313.00=0.6638m2/s跃后水深：he8 0.690429.81 0.115-1 = 0.8635m则heht =0为远驱式水跃，故需要设消力池ht -he _ 0 0.8635H -he 一 3.90 -0.8635=-0.2844 : 0，查SL265-2001表 A.0.3-2得孔流淹没系数-1.00，孔流流量系数为0.650.7因此：e0.185% =0.60-0.180.6

19、0 -0.180.5915H3.90Q - ；0eB、2gHQ -1.00 0.5915 0.185 10.00 一29.813.90 -9.57 m3 / s3该值与要求的的流量8.63m /s比较接近，故所假定的闸门开度e = °.185正确。33以同样的方法，分级开启流量为61.40m /s、79.70m /s时的闸门开度，并计算相应的参数，并判别不同下泄流量时，上下游水面的连接形式，则可以判别是否需要 设消力池，其水面连接计算结果见下表：3根据前面的计算，消力池采用挖深式消力池，以下泄流量Q = 8.63m /s作为计水面连接计算结果表序号Q ( m3/s )e ( m)zh

20、e ( m)h"(m)Ht ( m)水面连接情况18.630.1850.61940.1150.86350远离式水跃261.402.45/2.450.64813.15淹没式水跃379.703.91/3.650.54173.65淹没式水跃2）消力池深的计算图3-1依据 SL265-2001 附表 B.1.1Z 二2g 2hs22:q2ghc'221 0.6904计算出消力池池深 3）消力池长度的计算21 0.690422 = 0.007 m2 9.81 0.952 0.9022 9.81 0.86352d 1.10 0.8635 -1 0.0070.043m，但为了稳定泄流时的水

21、流，根据规范取池d=0.043md=0.50m 。由前面的计算，以下泄流量 进流速V。，则：38.63m /s作为确定消力池长度的依据，略去行根据公式:由此To=H d =3.90 0.50= 4.40m二 0.079m0.0274.40 -0.0274.40- °.027 4.400.079Ja.28 0.690429.81 0.0793-1 = 1.07m由此水跃长度消力池与闸底板以 则消力池长度：Lj =6.9 hc -hc =6.91.07 - 0.079 = 6.84m1: 4的斜坡段连接，则Ls = 4 0.5二2.0mLsj 二 Ls ：Lj =2.0 0.8 6.84

22、 = 7.472m（注：B为水跃长度校正系数取0.8 ）取消力池长度L厂7.50m4）消力池底板厚度的计算根据抗冲要求：t * . q H30.20式中：q =°.6904m /s ：H =3.90mk1为消力池底板计算系数取则：t =0.200.6904 . 3.90 二 0.234m < 0.50m故消力池底板厚度取t=0.50m由此得到，取消力池底板厚为0.50m，前后等厚。为减小作用在护坦上的扬压力，在消力池底板的后半部分设置排水孔，并在该部位的地面铺设反滤层，排水孔 孔径取80cm，间距L=2.0m，呈梅花形布置，为使出闸水流在消力池中产生水跃， 在消力池与闸底板连接

23、处留一宽为1.0m的平台。3、 海漫的设计(1 )海漫长度的计算海漫的长度计算由式：Lp 二 2 qs .3式中：qs =0.6904m /s：H =2.90mKs为海漫长度计算系数，由于河床为细沙，故取Ks =14.0，贝ULp =14.0. 0.6904 . 2.90 15.18m因此取海漫长度Lp =15.00m(2) 海漫的布置与构造海漫的材料采用浆砌石，其厚度为 0.5m ,浆砌石内设排水孔，下面铺设反滤层，在海漫起始段做5.0m长的水平段，其顶面高程与护坦齐平，在海漫后半段做成1 :15的斜坡，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不被冲刷。(3) 防冲槽的设计取防冲槽的深度为2

24、.0m，底宽b为4.0m，取顶端与海漫末端齐平，则上游坡率取m=2，下游坡率取m=3，由此得到消能防冲设计的相关尺寸，见图3-2 。五、防渗排水设计1、地下轮廓的设计地下轮廓的设计主要包括底板、防渗铺盖、板桩等的设计。(1 )、底板的设计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Lo:有经验公式：1_0 =3.50H =3.50 188.90-185.00 A 13.50m为了满足上部结构布置的要求，L0必须大于交通桥宽度、工作桥、工作便桥及其之间间隔的总和，即取 L°=14.00m。

25、2)底板厚度d:根据经验，底板厚度为(1/6 1/8 )单孔净宽，一般为1.10m1.40m,由此初拟底板厚度 d=1.20m。1)底板构造：底板采用钢筋混凝土结构，上下游两端各设1.0m深的齿墙嵌入地基底板分缝设以“v ”型铜片止水，由于地基为砂性土的细沙地基，抵抗渗流变形的能力较差，渗流系数也较大， 由此必须在底板两端分别设置不同深度的板桩，一般为水头的(0.61.0 )倍，有水头大小可知上游端设板桩深为3.0m，下游端不设板桩。(2) 铺盖铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度为上下游最大水位差的(35)倍，则取铺盖L=16.0m,铺盖厚度为0.50m。铺盖上游端设0.50m深的小齿墙，其头部不

26、再设防冲槽，为了上游河床 被冲刷，铺盖上游设块石护底，厚为0.30m,其下设0.20m的碎石垫层。(3 )侧向防渗侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩，则上游翼墙为曲线形式，从边墩向上游延伸一定距离后，以半径为0.70m的圆弧插入岸墙。(4) 排水、止水为了减小作用于闸底板上的渗透压力，在整个消力池底板上布设砂砾石排水，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，下游翼墙的永久缝中，均设以铜片止水，闸底板与消力池，消力池与下游翼墙之间永久性分缝，虽然没有防渗的要求，但是为了防止闸基与挡土墙后填土被水流带走，缝中铺设沥青油毡。(5) 防渗长度验算闸基防渗长度的计算必须满足：H式中： H =3

27、.90m C为允许渗径系数值，由于为砂性土故取C=9.0 ,则L 二C H =9.0 3.935.10m实际闸基防渗长度 L：L'=0.5 0.5 0.7 11.0 0.7 0.5 1.2 3.0 1.0 1.40 11.0 1.4 1.0 1.5 =35.5m则 L = 35.5m L = 35.1m闸基防渗长度满足要求2、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，可以将他们简化为短板的形式如下图4-2图4-2（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

28、取一有效深度代替实际深度。由地下轮廓线简化图可知：地下轮廓的水平投影长度L0=14.00+16.00=30.00m ;地下轮廓的垂直投影长度So二6.20 一 °.5° = 5.70m沁=5.26,5故£5.70，则按下式计算Te：Te = 0.5L = 0.5 30.00 = 15.00m而地基的实际计算深度 T =195.00 -183.32 = 11.68m，而T : Te，故地基的实际计算 深度 T=11.68m。（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，将渗流区域分为 8个典型段，如图 所示1、8段为进出口 段，2、4、5、7则为内部

29、垂直段，3、6两段为内部水平段。则相关计算的结果见表4-1 :表4-1各流段阻力系数为流段计算公式段号ST/L进口段和出 口段4 =1.5 片丿 +0.44110.911.180.47581.510.980.517内部垂直段产2gS订_y =_ln ctg 1 y兀I%t丿20.810.88P 0.07445.610.880.58255.010.480.53071.010.480.096内部水平段戶Lx -0.7$+S2 )、一T3S1=0.8S2=5.6T=10.88L=16.01.0596S1=5.0S2=1.0T=10.48L=14.00.9358匕=送 耳=0.475 +0.517 +

30、0.074 +0.582 +0.530+0.096+ 1.059+ 0.935 = 4.268 则7(4) 渗透压力计算1) 设计洪水位时：H = 198.36 195.00 = 3.36 m根据水流的连续条件，经过各流段的单宽渗流流量均应相等。a.根据下式计算各分段的渗压水头损失值进口段和出口段:0 475hii亠H :H3.36 = 0.374m4.2680.517h83.36 = 0.407 m4.268内部垂直段:内部水平段:h2h4h5h7h3h6上：H' i二+HJ i5 .二Hz 3-H'、iHI-I0074 3.36 = 0.058m4.268需 330458m

31、0.530 3.36=0.417m4.2680.0963.36 二 0.076m4.2681.0593.36 二 0.834m4.2680935 3.36=0.736m4.268b.进、出口水头损失的修正A 进口处修正系数'1的计算:T 2 f 0.0591 =1.21 -一12It 丿式中T =11.18m T = 10.88m S=0.9m贝y得=0.729 M.0，应予修正。进口段水头损失值应修正为：hi：¥hi =0.729 0.374 =0.273m进口段水头损失减小值为：h广 0.374 0.273 = 0.101m c + h3 = 0.058 +0.834 =

32、 0.892m 故修正各该段的水头损失值为：h2=2h2=2 0.058 =0.116m馆=h3hi - h2 = 0.834 0.1010.058 = 0.877m出口处修正系数'2的计算：50式中T = 10.98m T = 10.48m S =1.5m则得0.884 ：1.0，应予修正。出口段水头损失应修正为：hg _ -2馆=0.884 0.407 = 0.360m出口段水头损失减小值为：馆二 0.407 -0.360 二 0.047m ： he 二 0.736m故修正各该段的水头损失值为：h =h7：h8 二 0.076 0.047 二 0.123mC 计算各角隅点的渗压水头

33、:2 =0.884 : 1.0即可求得各由上游进口段开始，逐次向下游从作用水头值相继减去各分段水头损失值, 角隅点的渗压水头值:H1 = 3.36mH2 =3.36 -0.273 =3.087mH3 =3.087-0.116 = 2.971mH4 =2.971 -0.877 = 2.094mH5 =2.094-0.458 = 1.636mH6 =1.636-0.417 = 1.219mH7 =1.219-0.736 = 0.483mH8 =0.483-0.123 = 0.360mH9 =0.360-0.360 = 0.00mD 绘制渗压水头分布图：根据以上算得的渗压水头值，并认为沿水平段的水头

34、损失呈线性变化，即可绘出如图4-3所示的渗压水头分布图：. : LH = _. IM 2971 rHi=JJCb /rHr 图4-3单位宽度底板所受的渗透压力：R =0.5（H6 +H7 卜14汇1 =0.5乂（1.219 + 0.483卜14乂 1=11.914t = 116.88KN 单位宽度铺盖所受的渗透压力：P，=0.5 H3 H416 1=0.5 2.971 2.094 16 1 = 40.52t = 397.50KN2）同样的步骤可计算出校核洪水位时的渗透压力分布即H1 = 3.90mH 2 = 3.584mH3 =3.448mH 4 = 2.430mH 5 = 1.898mH6

35、= 1.410mH 7 二 0.560mH8 =0.417mH 9 二 0.00m根据以上计算绘出校核洪水位时渗透压力分布图，如图4-4 :F .lr-H = 1 ' tH =1.，1%H.'= j.zG Jnl-k=r：/17rGr_ 一一一-1HiH =上-rH.= .9. 1-图4-4单位宽度底板所受的渗透压力：R =0.5汇（H6 +H7 $14x1=0.5迖（1.410 + 0.560$14><1 = 13.89t =135.28KN 单位宽度铺盖所受的渗透压力：P2 =0.5 H3 H416 1 =0.5 3.448 2.430 16 1 = 47.02

36、t = 461.31KN（5）抗渗稳定演算1）闸底板水平段平均渗透坡降Jx的计算Jx由公式： 设计洪水位时_ hv一 LxJx屯=31=烂上氓0.053则校核洪水位时LxL板Jx = 0.053 " Jx "=0.070.10 （查水闸设计规范得）14I h H6-H71.410-0.560LxL板Jx =0.061 :： Jx 匚0.070.1014-0.061（查水闸设计规范得）2）渗流出口处平均渗透坡降J 0的计算由公式：A 设计洪水位时J0= H = 0=0.240 S41.5eg二0.053 ： 匚0.300.35 （查水闸设计规范得）校核洪水位时 HURSSS4

37、1.5则J。= °278 ：: （J。丨o.3oo.35 （查水闸设计规范得）综上闸基的防渗满足抗渗稳定的要求。六、闸室的布置与稳定分析1、闸室结构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、构造已在上一节中布置，在此不用不说明。（2）闸墩闸墩顺水流方向的长度取与底板相同，取14.00m。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚为2.50m。边墩与岸墙合二为一，采用重力式结构。闸墩上游部分的顶部高程在泄洪时应高于设计或校核洪水位加安全超高；关闭闸门时应高于设计或校核洪水位加波浪计算高度加安全超高，表4 1水位高程安全加高

38、波浪计算 高程闸顶咼程闸墩高程挡水时设计洪水 位198.360.30.2198.863.86校核洪水 位198.900.20.2199.304.30泄水时设计洪水 位198.360.50.2199.064.06校核洪水 位198.900.40.2199.504.50由已知的多年平均最大风速为12m/s,吹程为0.15公里，计算破浪高:根据官厅水库公式：h0.0160v/4D -0.0166 12"40.15 0.2 m其安全超高查 SL265-2001表4.2.4得，泄水时：设计洪水位时为0.50m，校核洪水位:二 199.50m。时为0.40m。则取其中最大的值，闸墩上游部分的顶部

39、高程取最大值，即高程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。由于校核洪水位时，下游最高水位厶=198.65m，因此取闸墩下游部分的顶部高程为.: =199.20m ,则在下游闸墩部分搁置公路桥，桥面高程200.20m，桥面净宽为4.0m。闸墩上游设两道门槽（检修门槽和工作门槽），检修门槽在上游，槽深0.30m,槽宽0.50m，再向下游1.50m处设工作门槽，槽深 0.50m，槽宽0.80m，下游不设检修闸门，墩头墩尾均为半圆形，如图二工0 車CQk-14 XI图5-15-1所示（3）胸墙为了保证启吊闸门的钢丝绳不浸在水中，往往会设置胸墙，但由于所选闸门的高度和水位的变化深

40、度，则在此不用设置胸墙。（4）工作桥199.40m，闸门高 4.4m，门宽为 4.0m。1）启闭机选型 闸门采用露顶式平面钢闸门，则闸门顶高程为启闭机顶高程203.30m。查SL265-2001和水闸，根据经验公式：G = KZKCkgH143B0.08初估闸门自重，G为门重，10KN B墩高度4.5m，B为孔口宽度为3.2m，采用滚轮式支承Kz=1.0，Kc采用普通低合金钢结构Kc=0.8，由于Hv 5.0m,取Kg=0.156，则得门自重G =1.0 0.8 0.156 4.51" 3.2a0 11.77kN ,为满足要求则取门 G = 12.0kN。根据经验公式，初估计启门力F

41、q0.1 -0.2 P T.2G ，闭门力Fw = 0.1 -0.2 P -0.96G。则P为作用在门上的总水压力见图42作用在每米宽门上游面的水压力:Pr =1/2 X 3.65 X 3.65 X 9.81=65.35 kN贝U门上总的水压力为： 当处于开启状态时：P = P± X 3.2=238.72 kNFq =0.2 X 74.6+1.2 X 12.0=62.41 kN当处于关闭状态时：P= （ P± - P下）X 3.2= （ 74.6-65.35 ）X 3.2=29.6 kNFW =0.2 X 29.6-0.9 X 15.0=-7.58 kNFw v 0,表示闸

42、门能靠自重关闭，则不需加压重块帮助关闭，根据计算所需的启门力Fq =62.14 kN，初选单吊点卷扬式启闭机QPQ-8Q机架外轮廓J=1473mm（查闸门与启闭设备P240-242 ）。2）工作桥的尺寸及构造工作桥的宽度不仅要满足启闭机宽度的要求，且两侧应留有足够的操作宽度。其宽度B =启闭机宽度 2 栏杆柱宽2 栏杆外富余宽度 =1.473 2 1.0 2 0.1 = 4.073m故取工作桥净宽 B=4.0m。工作桥为板梁式结构，预制装配，两根主梁高0.80m,宽0.40m,中间活动铺板厚0.10m。其结构见图5-3。1C304oboc1CC0图5-3为了保证启闭机的机脚螺栓安置在主梁上，主

43、梁间的净距为1.2m。在启闭机机脚处螺栓处设两根横梁，其宽0.3m ,高为0.5m,工作桥设在实体排架上，排架的厚度即闸墩门槽处的颈厚为0.4m,排架顺水流方向的长度为2.40m,则排架高=门高+富余高度=4.4+0.6=5.0m ,其顶部高程为204.50m。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， 桥面总宽为4.4m。（5）检修便桥为了便于检修、观测、在检修门槽处设置有检修便桥。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0.4m,宽0.25m，梁中间铺设厚0.08m的钢筋混凝土板。（6）交通桥4.4m。其结构在闸墩下游侧布置公路桥，桥身结构为钢筋混

44、凝土板梁结构，桥面总宽 构造及尺寸见图5-4。2、荷载及其组合取中间的一个独立的闸室单元分析，闸室结构布置见图5-4。IOOl!厂f图M（1）荷载计算1）完建期的荷载计算荷载计算主要是闸室及上部结构自重，取中间闸室为单元进行计算。如图图5-45 1,完建期的荷载主要包括闸底板重力Gj，闸墩重力G2，闸门重力G3、工作桥及启闭机设备重力G4、公路桥重力 G5和检修便桥重力 G6、取钢筋混凝土的容重为25kN/m3。底板重力为G1 :G1=14X 1X 9.4 X 25+0.5 X( 2+1 )X 1X 9.4 X 25 X 2=3995 kN闸墩重力G2 :则每个中墩重：G2 =1.55 X 1

45、.5 X 4.5 X 25+0.4 X 1.1 X 4.5 X 25+0.7 X 0.5 X 4.2 X 25+5.95 X 1.5 X 4.2 X 25+2 X 1.03 X 4.5 X 25+2 X 1.03 X 4.2 X 25+2 X 1.5 X 4.5 X 25=2070.49 kN每个闸室单元有两个中墩，则：G2=2G2=2X 2070.49=4141 kN闸门重G3=12kN，则两个闸门重 G3 =24.0 kN工作桥重力G4:IG4 = (4.9 X 0.6 X 0.7+5.2 X 0.6 X 0.7+0.6 X 0.7 X 1)X 2X 25+0.4 X 0.8 X 9.4

46、X 2X 25+0.1 X 4X 9.4 X 25+9.4 X 2X 0.5 X( 0.1+0.02 )X 1 X 25+0.7 X 0.1 X 9.4 X 2X 25=516.4 kN考虑到栏杆机横梁重等取G4 =520 kN查闸门与启闭设备QPQ-80启闭机机身重15.0 kN，考虑到混凝土及电机重，每台启闭机重20kN,启闭机重力 G4'=2X 20=40.0 kN公路桥重力G5：G5 =0.4 X 0.7 X 9.4 X 2 X 25+4.4 X 0.4 X 9.4 X 25+0.2 X 1 X 9.4 X 2 X 25=639.2 kN考虑到栏杆重，取公路桥重为：G5 =65

47、0 kN检修便桥重力 G6 : G6=0.2 X 0.5 X 9.4 X 25X 2+1.1 X 0.1 X 9.4 X 25=72.85kN考虑到栏杆及横梁重力等去检修桥重：G6 =85 kN。完建情况下作用荷载和力矩计算表(对底板上游端B点求力矩)5 2部位重力（KN）力臂（m）力矩（kN m）/底板39957.027965闸门123.1337056125.566闸墩41417.028987工作桥5205.52860启闭机203.1362.6205.5110公路桥6509.86370检修便桥853.13266.05合计945566724设计洪水情况下的荷载在设计洪水情况下，闸室的荷载除了闸

48、室本身的重力外 ，还有闸室内水的重力、浪压力、 水压力、扬压力等。如图 52闸室内水重 W：Wj=3.36 X 6.4 X 5.75 X 9.81=1212.99 kN12m/s，吹程水平水压力：首先计算波浪要素。由设计资料可知：多年平均最大风速为为0.15公里，计算破浪咼:* =0.0166v/4D13= 0.0166 12'40.1510.2mL =10.4h108 =10.4 0.20.8 =2.9mcoth兰HL2=0.04m3.14 0.2 丄 2 3.14 3.36coth2.92.9则波浪破碎的临界水深为： 如下：H=3.36 > L/2=2.9/2=1.45故为深

49、水波：则相关荷载计算值设计洪水位时荷载图 52R=0.5 X 1.45 X 9.81 X (0.2+0.04+1.45) X 9.4+0.5 X (1.45+3.36+0.3)X 9.81 X 2.21 X 9.4=647.16 kN 3P2=0.5 X( 2.496+3.804 ) X 9.81 X 9.4 X 1.7=504.3 kN ()2P3=0.5 x 0.7 X 9.4 X 9.81=23.1kN (j)P4=0.5 x( 0.7+2+0.552 )X 9.81 X 9.4 X 1.3=199.1 kN浮托力：F =0.5 X (1+2) X 2X 1 X 9.81 X 9.4+1

50、 X 10X 9.4 X 9.81+2 X 2X 1X 9.4 X 9.81=1601 kN ( f )渗透压力：U =0.5 X( 2.496+0.2 X 2.496 ) X 0.5 X 9.4 X 9.81 X 13.5+0.5 X( 0.2X 2.496+0.396 )X 13.5 X 9.4 X 9.81=639.6 kN ( f )设计洪水情况下的荷载图见图5 2,设计洪水情况下的荷载计算见表5 3设计洪水情况下荷载和力矩计算对B点取矩 表53荷载名称竖向力（kN )水平力（kN )力臂（m）力矩（kN m)f/闸室结构 重力90422.9866280.7上游水压 力115.3953

51、1.774.472.65505.791409.19504.300.91458.91下游水压23.11.5335.34力199.10.52103.53浮托力16017.011207522.117.03654.77渗透压力65.64.5393.651.870.178.82水重力1212.992.883493.41合计10635.972249.581151.46222.27215815403.068386.39(/)929.26(f)56754.9()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。所不同的是水压力、 浪压力、扬压力是相应校核水位以下的水压力、浪压力、扬压力。闸室内水重W1:Wi =3.9 X 6.