某水闸设计说明书演示教学

1、3节制闸的水力计算Q=C Ri ,可算出现在渠道过流能力设。那么渠道能满足过水要求；如果设时为满足。(bb 2h 1R13节制闸的水力计算Q=C Ri ,可算出现在渠道过流能力设。那么渠道能满足过水要求；如果设时为满足。(bb 2h 1R1nC Ri（采用闸后水深） b=11.0m i=1:6000 Q，同时同设计流量 QQQ大底宽处理直到 Q=Q计算公式如下：12 x34 C5 Q已知： m=1.5 n=0.025 h=1.6m渠道过水断面示意图b221.4416.771nc Ri1-1：渠道过水断面计算表m221.44 23.04 24.64 26.24 26.48 26.56 设渠道满足

2、过水要求，即取渠底宽smHnbb记入行进流速的堰顶水头； （m）含侧收缩影响的流量系数，查附表每孔净宽；（m）35） 处的过水断面计算；（m/s）mh hh 11.28 m 1R21.44 41.68m16.77 17.77 18.77 19.77 19.92 19.97 bV2g4-1；H= (11+1.5 1.6) 1.6=21.44mm260.0251.28R 渠道过水断面示意图b221.4416.771nc Ri1-1：渠道过水断面计算表m221.44 23.04 24.64 26.24 26.48 26.56 设渠道满足过水要求，即取渠底宽smHnbb记入行进流速的堰顶水头； （m）

3、含侧收缩影响的流量系数，查附表每孔净宽；（m）35） 处的过水断面计算；（m/s）mh hh 11.28 m 1R21.44 41.68m16.77 17.77 18.77 19.77 19.92 19.97 bV2g4-1；H= (11+1.5 1.6) 1.6=21.44mm260.0251.28R m1.28 1.30 1.31 1.33 1.33 1.33 220211116000C41.67 41.79 41.84 41.93 41.94 41.95 gH2 1.611.28613.05m13.05 14.17 15.24 16.38 16.53 16.59 301 1.5241.6

4、7 mm312s216.7712ssQ m Q 14.2米。2、初拟闸孔宽度闸孔形式采用宽顶堰，堰顶与渠底同高。采用公式QH0b式中： 闸孔总净宽度；（m）H0mbn孔数；V0行进流速，按堰前（堰顶上游水深；（m）s淹没系数，按0=Q/w=16.5/26.56=0.621 m/s H1.61.72ms 0ms 0msn 3，则孔径b 6.3n 3八字型翼墙示意图bb消能防冲设计H0V2g0.93m b 2gHm b 2gHm！b查附表 4-2得到；20查表知0.356, ！0.357！0.3572gH6.3(Q )2Hss3，3，302 0.52g0.740.742s2s27.31.730.7

5、堰顶上游水深；（m）s淹没系数，按0=Q/w=16.5/26.56=0.621 m/s H1.61.72ms 0ms 0msn 3，则孔径b 6.3n 3八字型翼墙示意图bb消能防冲设计H0V2g0.93m b 2gHm b 2gHm！b查附表 4-2得到；20查表知0.356, ！0.357！0.3572gH6.3(Q )2Hss3，3，302 0.52g0.740.742s2s27.31.730.74 0.356 6.00.740.74 0.357 6.60.740.740.62122 9.82 9.8 1.722 9.8 1.720.3571.72(m)236.315.7922 9.8

6、1.72m17.4m33s3s216.5m16.5m16.6 v3s3sm3sQ设hshs下游水位超过堰顶的高度。 （m）则： vH0hsH0取闸墩厚度为 0.5m，八字型翼墙扩散角保持 ctg=3。可假定过水净宽 b=67m进行试算。假设过水净宽为 6.0m，查表知Q假设过水净宽为 6.6m，查表知Q假设过水净宽为 6.3m，查表知Q为便于管理运用，将水闸分三孔，即b 2.1m初拟闸孔宽度 2.1m 图 1-2 3、确定闸孔的总宽度 （包括中墩在内不包括边墩）则第二章消力池深度、长度的确定Q及第一共轭水深0beehc203流量系数，此处选择平板闸门，则m3H0.2m时，0.60 0.180.

7、6160Q/bhc2h 及第二共轭水深 h 。2gH01ghc20s m）0eebe 2gH4.23/6.31ghcc c（当8q23gH00.60HH消力池深度、长度的确定Q及第一共轭水深0beehc203流量系数，此处选择平板闸门，则m3H0.2m时，0.60 0.180.6160Q/bhc2h 及第二共轭水深 h 。2gH01ghc20s m）0eebe 2gH4.23/6.31ghcc c（当8q23gH00.60HH00.67(m3/s m)8q23e10.180.12ht 情况，下游产生远驱式水跃衔接， 差值最大处为最不利情况(表2-1) 。故为使下游产生淹没水跃衔接，需要设计降低

8、护坦高程的消力池。hchcq21hcm）跃前断面处的单宽流量流速系数，一般取 0.95 hcd(htchQ ht(ht12gq22m3ht拟定，其中 h 是未设消力池前的1 0z1)c、Z1)1/gschchchcq21hcm）跃前断面处的单宽流量流速系数，一般取 0.95 hcd(htchQ ht(ht12gq22m3ht拟定，其中 h 是未设消力池前的1 0z1)c、Z1)1/gschc1.05 1.10tQh2及z1值，然后将他们代入下式，如果能曲线图2th2hc2c ( 三)计算消力池池深 dd可采用公式： ZT0式中：淹没系数，采用 =1.051.10 Z1消力池出口处的水面落差（

9、m）流速系数，平底闸孔出流 =0.951.00 T0以跃前断面处消力池池底水平面为基准面的水闸上游总水头（ q/求池深d值时，须用试算法。 初次试算时，可按 d1跃后水深。求得 值后，可先算出设池以后的 T ，满足该表达式的条件，则池深是合适的。否则，还应继续进行试算，直到满足时为止。d1h这一试算很繁琐，可以用 =0.80 h=0.73 时,参照附表4-3求得消力池水深 0.456米0.5米,所以按构造要求 ,消力池水深 0.5米. LL 6.9(hc hc ) L L=4d，消力池总长度 。6.9hc(0.7 0.8)L4dL1tKq闸孔处的单宽流量（0.1750.20 m）。取K110c

10、m10cmL Lj kL L1 Lkhc)jLL 6.9(hc hc ) L L=4d，消力池总长度 。6.9hc(0.7 0.8)L4dL1tKq闸孔处的单宽流量（0.1750.20 m）。取K110cm10cmL Lj kL L1 Lkhc)j4 0.5Lk1m3K1q1k6.93.27 3.74m2m5.27 5.74mqs m）0.18Hk(0.7 0.8)Lj0.8 0.123H0.18L，射流水舌长度4.67m16.56.3j1.7可按下列公式计0.333m消力池长 由射流水舌长 及水跃长 两部分组成，自由水跃长度算： 。一般消力池的长度 按下式估算：L1LjLkL1L取消力池总长

11、度为 5.5米。（五）、确定消力池底板厚度护坦厚度t（m）计算的经验公式如下：t式中：H泄水时的上下游水位差（ m）K1经验系数，可采用t靠近闸室一端的护坦厚度（则则按抗冲要求，非基岩护坦 t：t取消力池底版厚度 t=0.5m 碎石20cm中砂细砂护坦底板一般采用混凝土或加筋混凝土，小型水闸有的采用浆砌石。底板上设有排水K海漫起端的单宽流量泄流时的上下游水位差（ m）sK80120K6.3ms河床土质系数，是一个经验系数，当河床为粉砂、细砂时，取 1413；当河床为中s则b则bsq11，消力池下倾角度5.5 25.5 2 tan120qH取值为 8tan807.3H07.39.64mK海漫起端

12、的单宽流量泄流时的上下游水位差（ m）sK80120K6.3ms河床土质系数，是一个经验系数，当河床为粉砂、细砂时，取 1413；当河床为中s则b则bsq11，消力池下倾角度5.5 25.5 2 tan120qH取值为 8tan807.3H07.39.64m11120，则8.85m取b1.83 0.19 则q =16.5/9=1.83 m38.4ms m闸墩对齐。护坦底部设反滤层。 (碎石20cm中砂10cm细砂10cm) 二 、海漫设计经过护坦段消能的水流仍具有一定的剩余能量，单宽流量偏大，流速分布不均匀，脉动仍较剧烈，为此，护坦后还有设置海漫和防冲槽，以逐步调整流量和流速分布，使之达到接近

13、天然河道的水流状态。（一）、确定海漫长度采用公式Lp式中：qHK砂、粗砂及粉壤土时用 1211；当河床为粉质土时，取 109；当河床为坚硬土时，取 87.本设计中，取取取所以 Lp ( 二)、 海漫的布置及构造为了使水流更好地扩散，海漫在平面上采取向两侧逐渐扩散的布置方式；在立面上，海漫始端做成水平段，后部接以倾斜段，坡度不应陡于 1：10。海漫所用的材料，前段约 1/4左右海漫长度的范围内，通常采用浆砌石块，余下的后段，常采用干砌石结构。块石直径大于30，其实厚度为 40。海漫段设计排水孔，下设反滤层。2.1m反滤层三、防冲槽设计1.1t海漫末端的单宽流量 (m/s-m) ；10.70m/s

14、海漫末端的水深（ m）1.1tb1.5m,m2=1.5m02.防渗及闸基渗流验算L14HL2qv03vqv0一般取1.52.5m，m m底宽 b(35)H4 1.1t海漫末端的单宽流量 (m/s-m) ；10.70m/s海漫末端的水深（ m）1.1tb1.5m,m2=1.5m02.防渗及闸基渗流验算L14HL2qv03vqv0一般取1.52.5m，m m底宽 b(35)H4 1.7(2 4)Ht0t1 22t，其中， 是上下游最大水位差。6.8m，0.651.13m，上游坡率H1.3314.20.7m141.6 =2，下游坡率0.700.2mm2(m/s) =1.5 。采用公式：式中： 海漫末

15、端的可能冲刷深度（ m）qv0河床土质的不冲速，查表得t则计算如下：16.5t参照已建水闸工程的实践经验，防冲槽大多采用宽浅式，其深度底宽 取23倍的深度，上游坡率 =23，下游坡率 =1.52。本工程取 tm1=24.0mt=第三章一、验算地基轮廓长度（一）、采用勃莱公式： L CH其中： L水闸的防渗长度（ m）C渗径系数，有反滤层砂壤土， C=57 H 上、下游水位差（ m）计算 取C 6，则 L CH 6 1.7 10.2m（二）、地下轮廓线的布置1、铺盖长度L1铺盖厚度0.250.5m，采用混凝土结构，取 0.4m。前端设0.51.0m深齿墙，取 0.8m。2、闸室底板长度3H地下轮

16、廓线布置图L实L1S5LS0L STT00.511.90TeT3 1.7LL25时,001.65时,0 0Te，则用有效深度TeL实0.81.30.5L0e5.1m，否则应加大实际地下轮廓线长度。6.8 5.1 11.9mTe 3H地下轮廓线布置图L实L1S5LS0L STT00.511.90TeT3 1.7LL25时,001.65时,0 0Te，则用有效深度TeL实0.81.30.5L0e5.1m，否则应加大实际地下轮廓线长度。6.8 5.1 11.9mTe 0.5L0LSm）。Te进，应按实际透水层深度 进行计算。11.9m1.3m9.20.5 11.910.2m，满足要求。00T55.9

17、5 6m2厚度0.51.0m，采用钢筋混凝土结构，取 0.8m。底板上下游端设齿墙，取 0.5m。如图3-1 图 3-1 （三）、验算实际地下轮廓线长度 ：将地下轮廓线按实际尺寸展开，一定要经验算， L实二、渗流验算按改进阻力系数法及直线比例法进行验算，计算得到各角点的渗透压力值，列成表格。并计算底版承受的单宽渗透压力值及总压力值。改进阻力系数法计算步骤如下：（一）、确定地基有效深度0TeL0当式中： ， 分别为地下轮廓线不透水部分的水平投影长度和垂直投影长度（Te值从地下轮廓的最高点铅直向下起算，若不透水层的埋深行计算；若经计算 LS0L0S则即用有效深度 计算。（二）、地基分段和阻力系数计

18、算先将实际的地下轮廓进行适当简化，使之成为垂直的和水平的两个主要部分。简化时，将地基分段，一001.（5T地基有效深度或实际深度（ m）ylnctgx0.7(S1Tm）5.1m3.各典型段阻力系数计算表分段名称进口段内部水平段内部铅直段内部铅直段内部水平段内部铅直段出口段3.2按以下公式计按以下公式计算S的计算公式为(14的计算公式为S2)1S0.8 0.8 0.5 0.5 0.5 3）2S)T将地基分段，一001.（5T地基有效深度或实际深度（ m）ylnctgx0.7(S1Tm）5.1m3.各典型段阻力系数计算表分段名称进口段内部水平段内部铅直段内部铅直段内部水平段内部铅直段出口段3.2按

19、以下公式计按以下公式计算S的计算公式为(14的计算公式为S2)1S0.8 0.8 0.5 0.5 0.5 3）2S)TS10.8 0.5 0.44S20.8 0.5 T6.0 5.6 5.6 5.2 5.2 5.2 5.2 L6.8 5.1 i0.51 1.01 0.14 0.10 0.85 0.10 0.49 hi0.27 0.54 0.07 0.05 0.45 0.05 0.26 用通过已经简化了的地下轮廓不透水部分各角点和板桩尖端的等势线，般分为内部水平段、内部垂直段、进口、出口段。个基本分段的阻力系数算。（1） 进口、出口段阻力系数0式中 S齿墙或板桩的入土深度（ m） T（2）内部垂

20、直段的阻力系数2y（3）水平段的阻力系数Lx式中 L 水平段的长度（ m）； S两端板桩或齿墙的入土深度（6.8mm表3-1分段编号A B c d e f g i图 3-1 i1 2 3 4 5 6 7 8 hh1.21TT（m）1.0时，采用(11.21TT11T ST TH001221.0。)h0。12h0i1 2 3 4 5 6 7 8 hh1.21TT（m）1.0时，采用(11.21TT11T ST TH001221.0。)h0。12h0 12h0计算ST1.0时，应修正，修正后其水头损失减小值为2T1 0.79225.20.0591.21S0.271.215.210.0590.056

21、m122120.979 11.35.25.660.059220.792 10.860.059采用公式： hii其中： H 总水头损失，亦即水闸的上下游水位差。 （m）计算结果见下表所示（ H 1.7（m）H H H H H H H H17 1.43 0.89 0.81 0.76 0.31 0.26 0 (四)、渗压水头分布图或渗流坡降线各分段的水头损失求出以后，以渗流出口处开始，逐段向上游累加其水头损失值，即个得出相邻各计算角点的渗压水头值。最后用直线连接各水头代表线段的端点，就能绘出渗压分布图或渗流坡降线。（五）、进出口水头损失的修正当进出口板桩较短时，进出口处的渗流坡降线将呈急变曲线的形式

22、。为精确计，应进行修正。修正计算式为：式中： 按以上诸式算出的进出口水头损失值； （m）h0修正后的水头损失值；（m）修正系数，按12其中： S 底板（包括齿墙）的埋深与板桩入土深度之和；T 板桩另一侧的地基透水层深度； （m）T 板桩出口侧地基的透水层深度。 （m）当计算的h解：进 口 段12应修正 则修正后其水头损失减小值为：H出口板桩前的水力坡降也随之变化：1.2112 2 0.059H/ 0.8 1.3 hHh及a值，分别定出 N 点及 M 点，连接 M原水力坡降线N/ i1 2 3 0.82 KNJ1T6.0 5.2 TiN ，即为修正后0.05 H0.77 mhnSh0/ 0.79

23、2 0.979 1.7 3.2H/ 0.8 1.3 hHh及a值，分别定出 N 点及 M 点，连接 M原水力坡降线N/ i1 2 3 0.82 KNJ1T6.0 5.2 TiN ，即为修正后0.05 H0.77 mhnSh0/ 0.792 0.979 1.7 3.20.45 4 0.32 1 0.9790.056 0.055 0.0550.115 H0.205 0.26/ 0.214 0.205 5.20.205 5 0 0.055mh0.5381.7 Hh6 / 0H7 H8 S进口出口出口板桩前的水力坡降变化范围 a可按下式计算a修正时按原水力坡降线，根据的水力坡降线。如下图0.538N修

24、正后水力坡降线修正后各段水头损失如下表 h 0.214 0.596 0.07 H H H17 1486 0.89 修正后的渗压分布图00.2050.320.770.820.891.4861.7（六）、根据修正后各段水头损失值，计算底板上承受的单宽渗透压力及总压力值。f A 9.8 0.32 0.77 5.1 0.5 27.24KNF总 27.24 7.3 198.85（七）、逸出坡降的计算下游出口处的逸出坡降为：hJ结构布置nhnS0.2051.30.158式中： 出口段水头损失（ hJ结构布置nhnS0.2051.30.158S 出口段铅直长度 (m) 解：第四章一、闸敦厚 0.5m，高度

25、2.20m，长度 4.0m。闸门位置放在距闸底板前缘 2.5m左右。闸门槽深 0.1m，宽 0.15m。二、工作桥放在立柱牛腿上，宽 0.5m，厚 0.25m，长为 8.6m ，布置连续梁式结构。在高程上同启闭梁高差 0.7m左右。启闭机梁立柱横断面尺寸， 顺水流方向用 0.7m，垂直水流方向 0.3m，高 2.0m左右。启闭机梁采用矩形梁，同时采用两根，顺水流方向0.7m，厚 0.25m，以连续梁形式布置。三、采用手摇式启闭机，螺杆式。每台启闭机重 0.5t ，即为 5KN。四、不设交通桥。五、闸门采用纲筋混凝土结构。闸底板、闸墩、边墩、立柱、工作桥、启闭机梁等都用钢筋混凝土材料制成。如图

26、4-1 水闸结构布置示意图底板的结构计算GGqG0.252GG2 140.238.3 5.1 0.80.5 0.25 8.6 25GG水平力（KN） 15 36.31 42 210.79 280.5 950.35 26.88 262.4 1218.1568.330.5 3.5中5280.5KN水闸结构布置示意图底板的结构计算GGqG0.252GG2 140.238.3 5.1 0.80.5 0.25 8.6 25GG水平力（KN） 15 36.31 42 210.79 280.5 950.35 26.88 262.4 1218.1568.330.5 3.5中5280.5KN0.5 0.5 8.

27、3 226.88KN89力矩（KNm） 2.5 2.5 2.5 2.5 2.55 2.55 1.9 1.25 5 3 15KN （3个启闭机）0.25 0.7 8.3 252.19KN /m0.7 2 0.3 4 250.15 0.22 105.405.1 2.2 0.5 25 140.23KN950.35KN1.7 2.5 6.3 9.82.1 2.2 0.15 25 3=17.325 337.5 90.78 105 526.98 715.28 2423.39 51.07 328 36.313KN ，每根重 G422.2 2.5210.79262.4KN52KN2/2=18.156（KN）1

28、05.40KNKN （KN），每米第五章一、计算各部分自重（1）启闭机重：每台为 5KN，总重（2）启闭机梁：总重梁重（3）起闭机柱总重：（4）中墩重：每个重 G4共重（5）边墩重：每个重共重G边（6）闸底板重 G6（7）工作桥重 G7（8）闸前底板上水重（9）闸门重二、求地基反力 ：主要有水闸总重， 上游水压力（闸门关闭），浮托力，渗透力（闸门关闭）。（一）、列表计算垂直力（KN） 启闭机重启闭机梁重启闭机柱重中墩重边墩重闸底板重工作桥重闸前底板水52 103.38 583.77 198.85 2471.26 荷载计算表B2A B34.6517.02上游段（KN） 下游段（ KN） 16.4

29、3 10.81 17.0252 103.38 583.77 198.85 2471.26 荷载计算表B2A B34.6517.02上游段（KN） 下游段（ KN） 16.43 10.81 17.02 34.65 2.5 0.57 2.55 2.55 MG(1 )2.04130 58.93 1488.6 507.07 A26e8.3 5.1(1 5.1 5.11093.611093.61 6 0.29)17.02（KN/m2 32471.2634.650.29（m）2）闸门重上游水压力浮托力渗透压力1093.61 表 5-1 （二）、求偏心距 ee(三) 求地基反力Gmaxminmaxmin三、

30、底板内力计算弹性地基梁法（一）、求不平衡剪力 ：以闸门为界，将闸室分为上、下游段，美工分别在其中央截取单宽板条进行计算。不平衡剪力列表计算如下表：结构名称启闭机 75 75 启闭机梁 18156 18156 启闭机柱 21 21 中墩 105.4 105.4 边墩 14025 14025 闸底板（单宽） 22.45 22.45 工作桥 26.88 闸门水重（单宽） 1666 浮托力（单宽） 15.68 15.68 渗透压力（单宽）地基反力（单宽）不平衡剪力 309.17 253.62 （二）不平衡剪力分配确定截面重心轴位置，如下图AyiAb1h b h2x=0.92 4.AyiAb1h b h

31、2x=0.92 4.4 0.62 6.64 8.083m421= x(2d1+2d2)(h 1+h2) 1h2) 222= x(h3h2) 3+h2) 21/( 1+Q2)=0.76 2/( 1+Q2)=0.24 1=234.97KN 底板 2=74.50KN 1+q2 3q4+Q2/L 2ii1 2 2 212 12=1 244 0.5 2.20.5 2.2 1.90.8 8.30.8 8.3 0.41mJ a A1 a A22 2.23 8.3 0.8312 12用积分法确定闸墩与底板剪力分配系数 : Q Q/6J (2h =(309.17/6 8.083) (20.5+20.5)(0.2

32、+2) (220.2) =234.49 Q Q.L/6J (2h =(309.17 8.3/6 8.083) (10.2) (21+0.2) =74.50 闸墩剪力分配系数 : 上游=Q Q=Q Q则闸墩和底板所受的不平衡剪力按以上分配系数进行分配得 : 上游闸墩 Q Q下游同理可得 =0.76 =0.24 (三)确定弹性地基梁上的荷载 (单宽) 匀布荷载 q=q q=22.45+16.6615.6816.43+74.2/8.3=15.94KN/mG11 1=234.97 (2G22=234.97E lE h2 20 0103 28.28 1=100.9KN1L=M10.0 158.62 15

33、8.62 2=114.84KN产生的弯矩Q (0.52 0.5Q(0201 0101 27.73 0.1 M46.06 M71.18 d12 0.510.52 0.5( )3M =274.53 M03 0089 24.43 0.3 0.5 0.14 29.31 16.75 0.14 104.68 58.62 12d1)(2 0.510G11 1=234.97 (2G22=234.97E lE h2 20 0103 28.28 1=100.9KN1L=M10.0 158.62 158.62 2=114.84KN产生的弯矩Q (0.52 0.5Q(0201 0101 27.73 0.1 M46.0

34、6 M71.18 d12 0.510.52 0.5( )3M =274.53 M03 0089 24.43 0.3 0.5 0.14 29.31 16.75 0.14 104.68 58.62 12d1)(2 0.51005 0066 18.12 0.7 0.11 4.19 0.17 25.12 2d100.9KNd2d1)1251.45 10507 0036 9.88 0.9 0.07 0.04 0 0.25 0.14 4.19 )212d114.84KN(8.3/09 0006 1.65 1.0 0.01 0 0.06 0 )22)30.810 0 0 0.00 0.01 1.1600 0

35、 B1105.42.5每个边墩上的集中荷载 P为PB1140.252.5(四)底板内力计算梁的柔性指数 t t=10因梁上荷载左右对称 ,只计算左半梁弯矩（1） 均布荷载的产生弯矩q=15.94kn/m M= M ql =15.94(8.3/2)由均布荷载引起的梁内各截面弯矩值MM （2） 由集中力 P 产生的的弯矩M=M P 100.98.3/2=418.74 MP相对位置 =1.3/(8.3/2)=0.3 左边 PM 右边 PM (3) 由集中力 P2L=M221 1, 211220=0.74m,b=1m, Mf bh1 2f bh0f422.91000 7402 s=pbh0=0.2%2s=1527mmMf bh1 2f bh0f158.5710002L=M221 1, 211220=0.74m,b=1m, Mf bh1 2f bh0f422.9