毕业设计-夏仕高港节制闸位设计

1、摘 要 夏仕港闸位于靖江市斜镇夏仕港口，距江边约1km，受益保护范围为精讲、姜堰、泰兴三市。受益面积90多万亩，其主要作用是挡洪、蓄水、排涝、通航等功能。水闸由闸室段、上游连接段及下游连接段等三部分组成。闸室段包括底板、闸墩、边墩、岸墙、闸门、工作桥等；上游连接段包括上游翼墙，消力池，上游防冲槽及上游护坡等部分组成；下游连接段包括下游翼墙，消力池，下游防冲槽及下游护坡等五部分组成。水闸设计主要包括水力设计、消能防冲设计、闸基渗流计算、闸室结构布置、两岸连接建筑物布置、闸室稳定计算，闸室结构计算，两岸连接建筑物结构计算等。关键词：水力计算，渗流计算，稳定计算，结构计算 ，弹性地基梁法 Abstr

2、actXiashigang sluice is located in Jingjiang city, 1km to theChangjiang rever.It is built to protect Jingjiang Jiangyan and Taixing. Its main function is to release flood waters, tide, silt, and aided navigation.Sluice chamber section, connected by upstream and downstream connections in three parts.

3、The chamber section includes a bottom plate, gate pier, pier, quay wall, gate, bridge work; upstream connection section includes upper wing wall, stilling basin, upstream erosion trough and upstream slope protection and other components; and downstream connections include the lower wing wall, stilli

4、ng basin, downstream anti-scouring groove and the downstream slope protection five part.The design mainly includes the hydraulic design of sluice, energy dissipation and design, the seepage of sluice foundation calculation of lock chamber structure, layout, building layout, sides of the connecting c

5、hamber stability calculation, structure calculation of connected buildings on both sides of the chamber, structural calculation.Keywords: hydraulic calculation, calculation of seepage, stability calculation, structure calculation, elastic foundation beam method.目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc9102 1

6、 工程概况 PAGEREF _Toc9102 1 HYPERLINK l _Toc29972 1.1 基本资料 PAGEREF _Toc29972 1 HYPERLINK l _Toc16896 1.1.1 建筑物级别 PAGEREF _Toc16896 1 HYPERLINK l _Toc15154 1.1.2 孔口设计水位 PAGEREF _Toc15154 1 HYPERLINK l _Toc622 1.1.3 消能防冲设计 PAGEREF _Toc622 1 HYPERLINK l _Toc23605 1.1.4 闸室稳定计算 PAGEREF _Toc23605 1 HYPERLINK

7、 l _Toc10394 1.1.5 地质资料 PAGEREF _Toc10394 2 HYPERLINK l _Toc15788 1.1.6 回填土资料 PAGEREF _Toc15788 2 HYPERLINK l _Toc14698 1.1.8 其他 PAGEREF _Toc14698 2 HYPERLINK l _Toc22595 1.2 工程概况 PAGEREF _Toc22595 2 HYPERLINK l _Toc15533 2 孔口宽度设计 PAGEREF _Toc15533 4 HYPERLINK l _Toc9987 2.1 闸孔形式的确定 PAGEREF _Toc9987

8、 4 HYPERLINK l _Toc20979 2.2 孔口设计水位组合 PAGEREF _Toc20979 4 HYPERLINK l _Toc16697 2.3 堰型及堰顶高程的确定 PAGEREF _Toc16697 4 HYPERLINK l _Toc22865 2.3.1 堰型的确定 PAGEREF _Toc22865 4 HYPERLINK l _Toc31937 2.3.2 堰顶高程的确定 PAGEREF _Toc31937 4 HYPERLINK l _Toc14077 2.4 闸孔宽度的确定 PAGEREF _Toc14077 4 HYPERLINK l _Toc9104

9、2.4.1 拟定闸孔宽度 PAGEREF _Toc9104 4 HYPERLINK l _Toc12593 3 消能防冲设计 PAGEREF _Toc12593 6 HYPERLINK l _Toc24243 3.1 消能防冲水位组合 PAGEREF _Toc24243 6 HYPERLINK l _Toc8624 3.2 正向消力池设计 PAGEREF _Toc8624 6 HYPERLINK l _Toc18971 3.2.1 消力池长度的计算 PAGEREF _Toc18971 6 HYPERLINK l _Toc16609 3.2.2消力池底板厚度的计算 PAGEREF _Toc166

10、09 7 HYPERLINK l _Toc32749 3.2.3 消力池构造的确定 PAGEREF _Toc32749 7 HYPERLINK l _Toc15969 3.3反向消力池设计 PAGEREF _Toc15969 8 HYPERLINK l _Toc7984 3.3.1 消力池长度的计算 PAGEREF _Toc7984 8 HYPERLINK l _Toc15218 3.3.2 消力池底板厚度的计算 PAGEREF _Toc15218 9 HYPERLINK l _Toc12558 3.3.3消力池构造的确定 PAGEREF _Toc12558 10 HYPERLINK l _T

11、oc7616 3.4正向海漫设计 PAGEREF _Toc7616 11 HYPERLINK l _Toc10504 3.4.1海漫长度的计算 PAGEREF _Toc10504 11 HYPERLINK l _Toc9540 3.4.2海漫构造的确定 PAGEREF _Toc9540 11 HYPERLINK l _Toc24517 3.5反向海漫设计 PAGEREF _Toc24517 12 HYPERLINK l _Toc18003 3.5.1海漫长度的计算 PAGEREF _Toc18003 12 HYPERLINK l _Toc9576 3.5.2海漫构造的确定 PAGEREF _T

12、oc9576 12 HYPERLINK l _Toc4380 3.6 正反向冲刷坑深度的计算，防冲槽尺寸的确定 PAGEREF _Toc4380 13 HYPERLINK l _Toc12180 3.6.1 冲刷坑深度的计算 PAGEREF _Toc12180 13 HYPERLINK l _Toc31267 3.6.2 防冲槽尺寸的确定 PAGEREF _Toc31267 13 HYPERLINK l _Toc2177 4 闸基渗流计算 PAGEREF _Toc2177 14 HYPERLINK l _Toc13174 4.1 渗流计算水位组合 PAGEREF _Toc13174 14 HY

13、PERLINK l _Toc4052 4.2 地下轮廓线布置 PAGEREF _Toc4052 14 HYPERLINK l _Toc1205 4.2.1 地下轮廓线布置 PAGEREF _Toc1205 14 HYPERLINK l _Toc25366 4.2.2 验算防渗长度 PAGEREF _Toc25366 15 HYPERLINK l _Toc16413 4.3 闸基渗流计算 PAGEREF _Toc16413 16 HYPERLINK l _Toc29434 4.3.1 计算地基有效深度 PAGEREF _Toc29434 16 HYPERLINK l _Toc9531 4.3.2

14、 计算各典型段的阻尼系数 PAGEREF _Toc9531 16 HYPERLINK l _Toc29660 4.3.3 各典型段渗压水头损失计算 PAGEREF _Toc29660 17 HYPERLINK l _Toc17912 5 闸室结构布置 PAGEREF _Toc17912 21 HYPERLINK l _Toc2840 5.1 闸室底板 PAGEREF _Toc2840 21 HYPERLINK l _Toc26892 5.2 闸墩 PAGEREF _Toc26892 21 HYPERLINK l _Toc26662 5.2.1 闸墩顺水流方向长度、闸墩高度 PAGEREF _T

15、oc26662 21 HYPERLINK l _Toc32039 5.2.2 闸墩厚度、门槽位置和尺寸的拟定 PAGEREF _Toc32039 23 HYPERLINK l _Toc12199 5.3 闸门 PAGEREF _Toc12199 24 HYPERLINK l _Toc2642 5.3.1闸门高度与形式 PAGEREF _Toc2642 24 HYPERLINK l _Toc4033 5.3.2闸门重量与启闭机的估算 PAGEREF _Toc4033 24 HYPERLINK l _Toc15183 5.4 启闭机与工作桥 PAGEREF _Toc15183 25 HYPERLI

16、NK l _Toc20611 5.4.1 启闭设备的初步选定 PAGEREF _Toc20611 25 HYPERLINK l _Toc9986 5.4.2 工作桥的形式和尺寸的拟定 PAGEREF _Toc9986 26 HYPERLINK l _Toc2077 5.5 工作桥设置高程，工作桥支架的高度、尺寸的拟定 PAGEREF _Toc2077 27 HYPERLINK l _Toc561 5.6 交通桥，工作便桥的形式尺寸 PAGEREF _Toc561 27 HYPERLINK l _Toc6711 5.7 闸室分缝布置与止水设置 PAGEREF _Toc6711 28 HYPERL

17、INK l _Toc25618 5.8 闸室布置图 PAGEREF _Toc25618 28 HYPERLINK l _Toc8878 6 闸室稳定计算 PAGEREF _Toc8878 30 HYPERLINK l _Toc23682 6.1 自重 PAGEREF _Toc23682 30 HYPERLINK l _Toc12155 6.2 水重 PAGEREF _Toc12155 30 HYPERLINK l _Toc20710 6.4 水平水压力 PAGEREF _Toc20710 32 HYPERLINK l _Toc2706 6.5 浪压力 PAGEREF _Toc2706 35 H

18、YPERLINK l _Toc31990 6.6 渗透压力计算 PAGEREF _Toc31990 36 HYPERLINK l _Toc7163 6.7 闸室荷载汇总 PAGEREF _Toc7163 36 HYPERLINK l _Toc7947 6.8 基底压力不均匀系数计算 PAGEREF _Toc7947 37 HYPERLINK l _Toc28020 6.9 闸室抗滑稳定计算 PAGEREF _Toc28020 38 HYPERLINK l _Toc21407 6.10 地基承载力验算 PAGEREF _Toc21407 38 HYPERLINK l _Toc551 7 钢闸门设

19、计 PAGEREF _Toc551 39 HYPERLINK l _Toc11184 7.1 设计参数 PAGEREF _Toc11184 39 HYPERLINK l _Toc3445 7.2 闸门结构的形式及布置 PAGEREF _Toc3445 39 HYPERLINK l _Toc22391 7.2.1 闸门尺寸的确定 PAGEREF _Toc22391 39 HYPERLINK l _Toc19504 7.2.2 主梁的形式 PAGEREF _Toc19504 39 HYPERLINK l _Toc21432 7.2.3 主梁的布置 PAGEREF _Toc21432 39 HYPE

20、RLINK l _Toc12854 7.2.4 梁格的布置和形式 PAGEREF _Toc12854 40 HYPERLINK l _Toc1263 7.2.5 联结系的布置和形式 PAGEREF _Toc1263 40 HYPERLINK l _Toc6621 7.2.6 边梁与行走支承 PAGEREF _Toc6621 41 HYPERLINK l _Toc27830 7.3 面板设计 PAGEREF _Toc27830 41 HYPERLINK l _Toc21616 7.3.1估算面板厚度 PAGEREF _Toc21616 41 HYPERLINK l _Toc31971 7.3.2

21、面板与梁格的连接计算 PAGEREF _Toc31971 42 HYPERLINK l _Toc9050 7.4水平次梁、顶梁和底梁的设计 PAGEREF _Toc9050 42 HYPERLINK l _Toc21619 7.4.1荷载与内力计算 PAGEREF _Toc21619 42 HYPERLINK l _Toc2011 7.4.2 截面选择 PAGEREF _Toc2011 44 HYPERLINK l _Toc15611 7.4.3 水平次梁的强度验算 PAGEREF _Toc15611 45 HYPERLINK l _Toc1344 7.4.4 水平次梁的挠度验算 PAGERE

22、F _Toc1344 46 HYPERLINK l _Toc13431 7.4.5 顶梁和底梁 PAGEREF _Toc13431 46 HYPERLINK l _Toc4589 7.5 主梁设计 PAGEREF _Toc4589 46 HYPERLINK l _Toc28330 7.5.1 设计参数 PAGEREF _Toc28330 46 HYPERLINK l _Toc5572 7.5.2 主梁设计 PAGEREF _Toc5572 47 HYPERLINK l _Toc21106 7.6 横隔板设计 PAGEREF _Toc21106 54 HYPERLINK l _Toc2217 7

23、.6.1荷载和内力计算 PAGEREF _Toc2217 54 HYPERLINK l _Toc23220 7.6.2横隔板截面选择和强度计算 PAGEREF _Toc23220 54 HYPERLINK l _Toc6703 7.8边梁设计 PAGEREF _Toc6703 56 HYPERLINK l _Toc16346 7.8.1 荷载和内力计算 PAGEREF _Toc16346 56 HYPERLINK l _Toc13806 7.8.2 边梁的强度验算 PAGEREF _Toc13806 58 HYPERLINK l _Toc28814 7.9 悬臂式滚轮计算 PAGEREF _T

24、oc28814 59 HYPERLINK l _Toc11478 7.10 轨道计算 PAGEREF _Toc11478 60 HYPERLINK l _Toc17338 7.10.1 轨道底板混凝土承压力验算 PAGEREF _Toc17338 61 HYPERLINK l _Toc11077 7.10.2 轨道横断面弯曲应力验算 PAGEREF _Toc11077 61 HYPERLINK l _Toc426 7.10.3 轨道颈部的局部承压力验算 PAGEREF _Toc426 62 HYPERLINK l _Toc25179 7.10.4 轨道底板的弯曲应力验算 PAGEREF _To

25、c25179 62 HYPERLINK l _Toc13278 7.11 闸门的启闭力和吊座计算 PAGEREF _Toc13278 62 HYPERLINK l _Toc18178 7.11.1 闸门自重计算 PAGEREF _Toc18178 62 HYPERLINK l _Toc3898 7.11.2 启闭力计算 PAGEREF _Toc3898 62 HYPERLINK l _Toc10132 7.11.3 吊轴和吊耳板验算 PAGEREF _Toc10132 64 HYPERLINK l _Toc27056 8 底板设计 PAGEREF _Toc27056 66 HYPERLINK

26、l _Toc10061 8.1闸室底板内力计算 PAGEREF _Toc10061 66 HYPERLINK l _Toc12888 8.1.1 计算方法的选择 PAGEREF _Toc12888 66 HYPERLINK l _Toc5768 8.1.2 计算情况选择 PAGEREF _Toc5768 66 HYPERLINK l _Toc10035 8.1.3 弹性地基梁法计算地板内力 PAGEREF _Toc10035 66 HYPERLINK l _Toc5615 8.2 闸底板配筋计算 PAGEREF _Toc5615 79 HYPERLINK l _Toc7730 9 闸墩结构计算

27、 PAGEREF _Toc7730 83 HYPERLINK l _Toc9207 9.1 闸墩底部纵向正应力计算 PAGEREF _Toc9207 83 HYPERLINK l _Toc9008 9.1.1 完建期 PAGEREF _Toc9008 83 HYPERLINK l _Toc28508 9.1.2 运行期 PAGEREF _Toc28508 84 HYPERLINK l _Toc31490 9.1.3 检修期 PAGEREF _Toc31490 85 HYPERLINK l _Toc24196 9.2 门槽应力计算 PAGEREF _Toc24196 87 HYPERLINK l

28、 _Toc23501 9.2.1校核反向挡水情况下墩底剪应力 PAGEREF _Toc23501 87 HYPERLINK l _Toc31472 9.2.2门槽颈部拉应力计算 PAGEREF _Toc31472 89 HYPERLINK l _Toc27968 10 工作桥结构计算 PAGEREF _Toc27968 92 HYPERLINK l _Toc10522 10.1 设计参数 PAGEREF _Toc10522 92 HYPERLINK l _Toc30561 10.2 结构形式和尺寸 PAGEREF _Toc30561 92 HYPERLINK l _Toc7445 10-3 工

29、作桥布置简图 PAGEREF _Toc7445 94 HYPERLINK l _Toc29832 10.3 上部结构配筋计算 PAGEREF _Toc29832 94 HYPERLINK l _Toc10119 10.3.1 悬臂板 PAGEREF _Toc10119 94 HYPERLINK l _Toc26358 10.3.2 活动铺板 PAGEREF _Toc26358 96 HYPERLINK l _Toc21012 10.3.3 横梁 PAGEREF _Toc21012 98 HYPERLINK l _Toc15470 10.3.4 纵梁 PAGEREF _Toc15470 100

30、HYPERLINK l _Toc17010 10.3.5 支墩的计算与配筋 PAGEREF _Toc17010 107 HYPERLINK l _Toc18590 11 两岸连接建筑物设计 PAGEREF _Toc18590 117 HYPERLINK l _Toc30501 11.1 两岸连接建筑物布置 PAGEREF _Toc30501 117 HYPERLINK l _Toc19293 11.2 上游翼墙布置及尺寸的拟定 PAGEREF _Toc19293 117 HYPERLINK l _Toc1664 11.3 岸墙设计 PAGEREF _Toc1664 118 HYPERLINK

31、l _Toc26660 11.4 翼墙设计 PAGEREF _Toc26660 123 HYPERLINK l _Toc6849 致谢 PAGEREF _Toc6849 130 HYPERLINK l _Toc2618 参考文献 PAGEREF _Toc2618 1311 工程概况1.1 基本资料高港节制闸位于江苏省泰兴县高港码头，为苏北引江灌溉向东送水泰州翻水站引江河临江口门的控制建筑物。1.1.1 建筑物级别根据水闸设计过水流量和水闸设计规范（SL-265-2001）的平原区水闸枢纽工程分等指标知本工程规模属于中型，其物级别为2级。1.1.2 孔口设计水位孔口设计水位组合见表1-1表1-1

32、 孔口设计水位组合表计算情况流量水位闸上闸下设计情况350 m3/s1.72m1.7m1.1.3 消能防冲设计消能防冲设计水位组合见表1-2表1-2 消能防冲设计水位组合表计算情况流量闸上水位闸下水位设计情况3803.90m1.00m校核情况4002.00m4.00m1.1.4 闸室稳定计算闸室稳定计算水位组合见表1-3表1-3 闸室稳定计算水位组合表计算情况挡水方向闸上水位闸下水位备注设计情况正向挡水3.90m1.00m抗滑安全系数K=1.35反向挡水2.00m5.48m闸下加风浪高0.6米,抗滑安全系数K=1.35校核情况反向挡水2.00m5.95m闸下加风浪高1.33米,抗滑安全系数K=

33、1.051.1.5 地质资料1.0-3.6米为贯入击数N=13击的灰色壤土质淤泥夹砂。-3.6-6.6米为贯入击数N=1113击的灰极细砂。-6.6-8.0米为贯入击数N=45击的灰极细砂。-8.0-12.0米为贯入击数N=1410击的灰极细砂夹少量壤土。-12.0-15.5米为贯入击数N=30击的青灰细砂。1.1.6 回填土资料回填土采用口岸闸资料，其内摩擦角，饱和容重为，浮容重。1.1.8 其他上下游河道断面相同均为梯形，河底宽为80m，河底高程-4.5m，边坡1:4。，交通桥标准：公路II；双车道，净宽7m。1.2 工程概况本挡潮闸位于位于江苏省泰兴县高港码头，其主要作用是控制和调节引排

34、作用，缩短防汛战线，减少引江河落淤，并利用淮河余水或抽排涝水时结合引江河冲淤，以保证泰州抽水站的作用。该闸为开敞式钢筋混凝土结构，共7孔，每孔净宽7.5m，；闸墩为钢筋砼结构，边墩厚为0.8m，缝墩厚为1.2m，闸室总宽60.5m。闸底板为砼结构整体式平底板，顺水流方向长20.0m，底板厚1.0m，顶高程与河底同高为-4.5m；板桩采用钢筋混凝土板桩，上游板桩底高程-9，截面尺寸为50cm20cm；上游消力池为钢筋砼结构兼做正向挡水时的铺盖，厚1.0m，池长24.0m，顶高程-5.5m；下游消力池为钢筋砼结构兼做反向挡水时的铺盖，厚1.0m，池长24.0m，顶高程-5.5m。海漫为浆砌块石结构

35、，并设有混凝土格埂，上游海漫长40m下游海漫长42m。公路桥为C25钢筋砼斜空心板结构，公路桥标准：公路，双车道，桥面高程8.5m，桥面净宽7.0m，两边人行道为0.8m。工作桥为钢筋砼T式结构，工作桥桥面高程16m，桥面宽3.7m，纵梁高1m，宽0.4m。闸门为双扉式，闸门下扉门门顶高程1.5m门底高程-4.5m，上扉门门顶高程7.3m门底高程1.3m。采用212.5 t和216 t双吊点卷扬式启闭机各7台套，上、下游翼墙均为反翼墙；上游翼墙分为4段，墙厚0.4m，扶壁厚0.4cm，底板厚0.8；下游翼墙分为4段，墙厚、扶壁厚、底板厚与上游翼墙相同；闸室左右岸通过扶壁式岸墙、引桥连接，岸墙墙

36、厚0.4m，扶壁厚0.4m，底板厚0.8m；闸室段共分两道墩缝。排架采用空心式支架结构，支架顶高程15m，底高程8m；上下游消力池的形式均采用挖深式；上下游防冲槽深度均为2.0m，底宽4.0m。上游边坡1:2，下游边坡1:3。2 孔口宽度设计2.1 闸孔形式的确定由于该水闸的最高水位为3.7m，地面高程为5.0m,其高程差较小。又考虑通航要求和挡水高度较小等特点决定采用开敞式闸室。2.2 孔口设计水位组合孔口设计水位见表2-1表2-1 孔口设计水位组合表计算情况流量水位闸上闸下设计情况350 m3/s1.72m1.7m2.3 堰型及堰顶高程的确定2.3.1 堰型的确定堰型也就是水闸的底板形式中

37、，以宽顶堰应用较广，因为其具有自由岀流范围大、泄流能力较大而且比较稳定的优点，但是流量系数较小。低堰型底板是在底板上设置曲线或或梯形的低堰，曲线型包括实用堰和驼峰堰，这种低堰的流量系数较大，但其泄流能力受下游水位变化的影响比较显著。由于此水闸的主要作用是泄洪、挡潮、冲淤、兼辅助通航。因此要求自由出流范围大且有较大的泄流能力，综合比较以上三种堰型最后确定采用宽顶堰。2.3.2 堰顶高程的确定该水闸需要较大的单宽流量，高程应低一些,故将堰顶高程定的与河底同高，高程为-4.5 m。2.4 闸孔宽度的确定2.4.1 拟定闸孔宽度（1）计算孔口净宽B0设计情况：A设=(129.76+80)6.22/2=

38、652.35 m2过水断面面积V0=Q设/A设=350/652.35=0.537m/s行进流速 h0=10.5372/(29.8)=0.01m行进水头=6.22+0.01=6.23m堰上总水头堰顶算起的下游水深=6.2m=6.26.23=0.995故采用堰流公式计算查水闸设计规范SL265-2001 表得,则闸孔总净宽：B0=50.9m（2）确定孔宽和孔数初步选定孔数为7孔，每孔净宽b0=7.5m，中墩厚为1.2m，缝墩厚为1.0m，边墩厚0.8m。则闸孔总净宽为： B0=77.5+41.0+21.2+20.8=60.5m。实际过水能力为 =闸孔布置图3 消能防冲设计3.1 消能防冲水位组合消

39、能防冲水位组合见表3-1表3-1 消能防冲水位组合表计算情况流量闸上水位闸下水位正向3803.90m1.00m反向4002.00m4.00m3.2 正向消力池设计3.2.1 消力池长度的计算上游水深下游水深，取A=954.24，所以取。,所以消力池池深按构造要求设置，取d=1.0m.水跃长度，则消力池长度3.2.2消力池底板厚度的计算 挡潮闸需要双向挡水，消力池底板兼顾反向挡水时的铺盖，所以先根据抗冲要求计算底板厚度，然后根据抗浮要求进行验算。抗冲要求计算公式为，抗浮要求计算公式为；分设计与校核情况计算,计算结果如表3-5表3-5 消力池底板厚度计算表参数k1（m）t (m)正向情况7.240

40、.22.90.7注： 消力池底板始端厚度(m)；闸孔泄水时上下游水位差(m)；过闸单宽流量(m3/s.m)；消力池底板计算系数，可采用0.150.20；消力池底板安全系数，可采用1.11.3；作用在消力池底板底面的扬压力（kPa）；作用在消力池底板顶面的水重（kPa）；作用在消力池底板上的脉动压力（kPa），其值可取跃前收缩断面流速水头的5%；通常计算消力池底板前半部的脉动压力时取“+”号，计算消力池后半部的脉动压力时取“-”号；消力池底板饱和重度（kN/m3）； 综合设计与校核情况下计算出的消力池底板厚度，初定板厚t为1.0m按抗浮要求校核：基本满足要求3.2.3 消力池构造的确定 由于双向

41、挡水消力池亦作为反向挡水时的铺盖，消力池的构造如图3-1、图3-2所示图3-1 消力池的构造纵剖图 （单位：cm）图3-2 消力池的构造半平面图 （单位：cm）3.3反向消力池设计3.3.1 消力池长度的计算上游水深下游水深，取A=969，所以取。,所以消力池池深按构造要求设置，取d=1.0m.水跃长度，则消力池长度3.3.2 消力池底板厚度的计算 挡潮闸需要双向挡水，消力池底板兼顾反向挡水时的铺盖，所以先根据抗冲要求计算底板厚度，然后根据抗浮要求进行验算。抗冲要求计算公式为，抗浮要求计算公式为；分设计与校核情况计算,计算结果如表3-5表3-5 消力池底板厚度计算表参数k1（m）t (m)反向

42、情况7.620.220.66注： 消力池底板始端厚度(m)；闸孔泄水时上下游水位差(m)；过闸单宽流量(m3/s.m)；消力池底板计算系数，可采用0.150.20；消力池底板安全系数，可采用1.11.3；作用在消力池底板底面的扬压力（kPa）；作用在消力池底板顶面的水重（kPa）；作用在消力池底板上的脉动压力（kPa），其值可取跃前收缩断面流速水头的5%；通常计算消力池底板前半部的脉动压力时取“+”号，计算消力池后半部的脉动压力时取“-”号；消力池底板饱和重度（kN/m3）； 综合设计与校核情况下计算出的消力池底板厚度，初定板厚t为0.8m按抗浮要求校核：基本满足要求3.3.3消力池构造的确定

43、 由于双向挡水消力池亦作为反向挡水时的铺盖，消力池的构造如图3-3、图3-4所示图3-3 消力池的构造纵剖图 （单位：cm）图3-4 消力池的构造半平面图 （单位：cm）3.4正向海漫设计3.4.1海漫长度的计算当=19，且消能扩散良好时，海漫长度可按公式计算。式中海漫长度（m）消力池末端单宽流量（m3/s.m）闸孔泄水时上下游水位差(m)海漫长度计算系数，按下表查得河床土质粉砂、细沙中砂、粗砂粉质壤土粉质粘土坚硬粘土1413121110987分设计与校核两种情况计算取大值，计算结果如表3-6所示表3-6 海漫长度计算表参数Qb末设计情况38064.185.912.9133.1741.24综合

44、计算结果分析最后确定海漫长度为42m3.4.2海漫构造的确定1）海漫的结构应该是粗糙的，以利于消除水流余能；应该是透水的，使渗透水流顺利排出，以增加海漫的稳定性；应该有一定的柔性，以适应地基变形，综合考虑本工程海漫材料中后段采用干砌块石，前1/3段采用浆砌块石，厚度为50cm，块石直径大于30cm砌石下层铺10cm石子、10cm砂子垫层。每隔610m设置一道浆砌石埂。2）海漫末端的流速验算：设计情况：v=100/42/1=2.38m/sv0=0.57 m/s； 校核情况：v=160/42/0.8=4.76m/sv0=0.57 m/s。3.5反向海漫设计3.5.1海漫长度的计算当=19，且消能扩

45、散良好时，海漫长度可按公式计算。式中海漫长度（m）消力池末端单宽流量（m3/s.m）闸孔泄水时上下游水位差(m)海漫长度计算系数，按下表查得河床土质粉砂、细沙中砂、粗砂粉质壤土粉质粘土坚硬粘土1413121110987计算结果如表3-6所示表3-6 海漫长度计算表参数Qb末反向情况40064.796.172132.9538.4综合计算结果分析最后确定海漫长度为40m3.5.2海漫构造的确定1）海漫的结构应该是粗糙的，以利于消除水流余能；应该是透水的，使渗透水流顺利排出，以增加海漫的稳定性；应该有一定的柔性，以适应地基变形，综合考虑本工程海漫材料中后段采用干砌块石，前1/3段采用浆砌块石，厚度/

46、为40cm，块石直径大于30cm砌石下层铺10cm石子、10cm砂子垫层。每隔610m设置一道浆砌石埂。2）海漫末端的流速验算：设计情况：v=100/42/1=2.38m/sv0=0.57 m/s； 校核情况：v=160/42/0.8=4.76m/sv0=0.57 m/s。3.6 正反向冲刷坑深度的计算，防冲槽尺寸的确定3.6.1 冲刷坑深度的计算 海漫末端的河床冲刷深度可按公式计算海漫末端河床冲刷深度(m)；海漫末端单宽流量(m2/s)；河床土质允许不冲流速（m/s）由高教版水力学上册表5.4查得 ；海漫末端河床水深（m）；分设计与校核两种情况计算如表3-6表3-6 正向冲刷坑深度的计算表参

47、数Q校核情况40050.410.53.25反向冲刷坑深度的计算表参数Q设计情况3804.750.49.73.363.6.2 防冲槽尺寸的确定一般=1.52.0m，即当1.52.0m，取=1.52.0m。若太大，开挖困难。底宽L=(1.02.0)，上游边坡1:21:4，下游边坡根据施工开挖情况而定。防冲槽的断面面积，根据下游河床冲至最深时，石块坍塌在冲刷坑上游坡面所需要的面积A确定，应满足A=（为堆石自然形成的护面厚度，取用0.5m；n为上有边坡系数） ，初定防冲槽深度为2.0m，底宽4.0m。上游边坡1:2，下游边坡1:3。则其断面面积为19.8 m2A=8.4m2满足要求。4 闸基渗流计算4

48、.1 渗流计算水位组合渗流计算水位组合见表4-1表4-1 渗流计算水位组合表计算情况挡水方向闸上水位闸下水位备注设计情况正向挡水3.90m1.00m抗滑安全系数K=1.35反向挡水2.00m5.48m闸下加风浪高0.6米,抗滑安全系数K=1.35校核情况反向挡水2.00m5.95m闸下加风浪高1.33米,抗滑安全系数K=1.054.2 地下轮廓线布置4.2.1 地下轮廓线布置1）防渗长度的拟定 防渗长度初拟值按下式计算 L=C式中：L闸基防渗长度，包括水平段、铅直段及倾斜段上、下游最大水位差(m)C允许渗径系数，按表6（水闸设计规范SL 265-2001表4.3.2）选用。表4-2 允许渗径系

49、数地基类别排水条件粉砂细砂中砂粗砂中砾细砾粗砾夹卵石轻粉质砂壤土轻砂壤土壤土粘土有虑层1399775544332.5117955332无虑层7443设计与校核情况下的最大水位差发生在反向挡水时，且这两种情况下的最大水位差相等。=5.95-2=3.95m本水闸持力层为细砂。由表6查得允许渗径系数C=8。则 =C=83.95=31.6m2）铺盖、垂直防渗体与闸室底板的拟定（2） 闸室底板的拟定 根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.9条规定：对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/61/8,其值约为1.02.0m，最小厚度不宜小于0.7m。闸室底板顺水流方向的长度参照表4

50、-5所列数值初步拟定，可知砂土地基土质闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.03.5。4.3.9条规定齿墙深度采用0.51.5m 初步拟定：闸室底板厚度取1.0m。闸室顺水流方向的长度取=20m，齿墙深度取0.5m，齿墙底宽取1.0m，斜坡比取1:1。3）挡潮闸闸基地下轮廓布置图 节制闸闸基地下轮廓布置图如图4-1所示图4-1 闸基地下轮廓布置示意图 （单位：高程m；长度cm）4.2.2 验算防渗长度其实际长度 故 故满足规范要求4.3 闸基渗流计算根据地下轮廓的特点，采用改进阻尼系数法计算，由图可得到地下轮廓简化和分段，具体布置见图4-2所示。图4-2 地下轮廓简化、分段布

51、置图（单位：高程m；长度cm）4.3.1 计算地基有效深度L0=14.0+15.0+24.0=53.0mS0=6.8mL0/ S0=53.0/6.8=7.795Te=0.5 L0=0.553.0=26.5m,闸基相对不透水层为无限深，故闸基渗流的影响范围以有效深度Te控制。4.3.2 计算各典型段的阻尼系数 各典型段的几何特征及阻尼系数计算见表4-3。表4-3 各典型段阻尼系数计算表段号段 别S（m）T（m）L（m）备 注1进口段00160.50.031各典型段阻尼系数计算公式：进、出口段内部垂直段内部水平段2内部垂直段0.516.50.030 3内部水平段0.52.516.57.50.327

52、4内部垂直段2.516.50.1535内部垂直段3.517.50.2036内部水平段3.50.517.5190.9267内部垂直段0.517.50.0298内部水平段001710.0599内部水平段0.517.50.02910内部垂直段0.5017.510.03711倾斜段0017.516.540.23512水平段00.516.520.113内部垂直段0.516.50.0314出口段0016 0.50.0312.224.3.3 各典型段渗压水头损失计算（1）各典型段渗压水头损失按公式计算，由于设计与校核情况的水位组合相同，所以只需按照其中一种情况计算即可，各典型段渗压水头损失具体计算结果见表4

53、-4所示表4-4 各典型段渗压水头损失计算表（m）段别损失系数损失系数总和水头损失设计正向设计反向校核反向10.031 2.220 0.040 0.049 0.055 2 0.030 2.220 0.039 0.047 0.053 30.327 2.220 0.427 0.513 0.580 40.153 2.220 0.200 0.240 0.272 50.203 2.220 0.265 0.318 0.360 60.926 2.220 1.210 1.452 1.643 70.029 2.220 0.038 0.045 0.051 80.059 2.220 0.077 0.092 0.10

54、5 9 0.029 2.220 0.038 0.045 0.051 10 0.037 2.220 0.048 0.058 0.066 11 0.235 2.220 0.307 0.368 0.417 12 0.100 2.220 0.131 0.157 0.177 130.030 2.220 0.039 0.047 0.053 140.031 2.220 0.040 0.049 0.055 （2）闸底渗压水头分布图根据各角点处的渗压水头，作闸底渗压水头力分布图如下图4-3、4-4所示图4-3 设计正向挡水时闸底透压水头分布图 （单位：长度：cm,水头：m）图4-4 设计反向挡水时闸底渗压水头力

55、分布图 （单位：长度：cm；水头：m）图4-4 校核反向挡水时闸底渗压水头力分布图 （单位：长度：cm；水头：m）（3）底板所承受的渗透压力的计算由各段末的渗压水头可计算底板所承受的渗透压力，由于设计与校核情况下的水位组合相同，故选其中一种情况计算，以底板上游端最低点为矩心，具体计算见表4-8 表4-8 渗透压力计算表计算工况算式渗透压力(KN)力臂（m）力（KNm）设计情况正向15699.991.52323913.63反向22447.191.27828696.36校核情况反向25459.131.27932569.97（4）渗流坡降的计算出口坡降按公式： 计算水平坡降按公式： 计算式中:出口段

56、渗流坡降值水平段渗流坡降值 出口段修正后的水头损失值(m)； 底板埋深于板桩入土深度之和(m)； 水平段水头损失值(m)； 水平段长度(m)；具体结果如表4-9所示表 4-9 出口坡降与水平段坡降的计算表部位名称计算情况出口段闸上消力池底板水平段闸室底板水平段水平段闸下消力池底板水平端设计正向0.0820.0570.0640.0770.0480.087设计反向0.0980.0680.0760.0920.0580.105校核反向0.110.0780.0870.1050.0660.118允许坡降J0.350.130.130.13注：允许渗流坡降值由水闸设计规范SL265-2001，表6.0.4 水

57、平段和出口段允许渗流坡降值 查得由出口坡降与水平段坡降的计算表可知：实际渗流坡降都小于允许渗流坡降，故渗流出口稳定,产生渗透变形的可能性很小。5 闸室结构布置5.1 闸室底板 根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.9条规定：对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/61/8,其值约为1.02.0m，最小厚度不宜小于0.7m。闸室底板顺水流方向的长度参照表4-5所列数值初步拟定，可知砂土地基土质闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.03.5。4.3.9条规定齿墙深度采用0.51.5m 初步拟定：闸室底板厚度取1.0m，顺水流方向的长度取=20m，齿墙深度

58、取0.5m，齿墙底宽取1.0m，斜坡比取1:1。5.2 闸墩5.2.1 闸墩顺水流方向长度、闸墩高度闸墩长度的选定应满足两个因素：闸墩长度应满足上部结构布置要要使闸室基底荷载强度顺水流方向的分布在各种工作条件下都比较均匀，避免闸室上下端产求，生过大的不均匀沉降而倾斜。根据工程经验，一般情况下该值等于底板长度，也可以大于底板长度，但伸出的闸墩悬臂长度一般不宜超过闸墩底板厚度的1倍。 初步拟定本节制闸闸墩的顺水流方向的长度与闸底长度相同，为20m（二）闸墩顶部高程=设计水位+浪高+波浪中心至静水面距离+安全超高、闸墩顶部高程=校核水位+浪高+波浪中心至静水面距离+安全超高取两者中的大值（规范实施指

59、南4.2.4）平均波高和平均波周期按莆田试验站公式计算式中 平均波高； 计算风速（m/s）； 风区长度（m）； 风区内平均水深（m）； 平均波周期(s)。然后由水闸设计规范SL265-2001表E.0.12查得波高与平均波高的比值/进而求的，根据水闸的级别为3级，可由表E.0.11查的波列累计频率为5%，则=。具体计算如表5-1所示表5-1 平均波高和平均波周期计算表计算情况(m)(m)(m/s)(m)(s)(m)设计反向挡水9.985000200.2252.1060.956校核反向挡水10.455000200.2252.1060.495平均波长和波浪中心线超出计算水位的高度分别按下式计算式中

60、 平均波长（m）闸前水深（m）；波浪中心线超出计算水位的高度(m）)；其余意义同上。采用试算的方法得出，计算结果列表5-2所示表5-2 平均波长和波浪中心线超出计算水位的高度计算表计算情况(m)(s)(m)(m)(m)设计反向挡水9.982.1060.4956.920.111校核反向挡水10.452.1060.4956.920.111安全超高由水闸设计规范SL265-2001表4.2.4水闸安全超高下限值查的为0.3m综上闸墩高程计算列如表5-3所示表5-3 闸墩高程计算表计算情况闸前水位浪高波浪中心至静水面距离安全超高闸墩顶高程正向挡水5.480.60.1111.07.191反向挡水5.95