水闸重建工程设计计算书

东里桥水闸重建工程

工程设计

（华北水利水电学院毕业设计）

计

算

书

二00五年一月

目录

第一章闸室尺寸拟定1

第二章过闸流量的验算2

第三章闸室布置3

-第四章渗流压力计算io-

第五章消能防冲设计16-

-第六章闸室稳定计算23-

第七章底板结构计算33-

第八章闸墩的结构计算69

第九章工作桥排架结构计算78

第十章:平面钢闸门的设计94

第一章闸室尺寸拟定

一、闸室结构型式

东里桥水闸位于东里桥上游约250m处，全长280m,建于1959

年，闸右侧建有水电站一座，左侧有一座船闸。该桥闸是一座集防洪、

发电及交通为一体的重要综合性水利工程。但建成至今运行多年后，

存在着严重的安全隐患，主要问题较多，经专家组评定安全类别为“四

类闸”，须重建。经地质勘察部门对原闸址进行工程地质勘察，建议

选择才能闸址作重建桥闸闸址。闸址位置地势平坦，本工程考虑采用

开敞式水闸，不设胸墙，堰型采用平底宽顶堰，以便泄水时将淤积物

排入大海。

二、闸墩尺寸初定

根据已建工程经验，初步选定中墩厚度取1.8m,边墩厚度取

1.6m0

中墩墩头采用半圆形。

三、孔口尺寸

设计总净宽度B。与单孔净宽度B确定。

根据《毕业设计任务及指导书》P11,本设计采用校核洪流量为

设计流量，Qi$=2550m,7s,闸孔的允许单宽流量[q]=10mVs.m,因此

设计总净宽B产Q1%/[q]=2550/10=255m,由于考虑到原东里桥闸全长

280,还需布置闸敦，因此，必须对闸室地基进行防护处理，提高闸

孔的允许单宽流量，减少设计总净宽。根据类似工程经验，取单孔净

宽B=12m,采用一连两孔，一连宽度1=12X2+1.6X2+1.8=29m,则孔

口数n=232/(29X0.5)=12(个)。

则：B0=16X12=192m0

孔口布置见图1.Io

四、闸堰顶高程的确定

堰顶高程采用原闸堰顶高程，取T.8m。

2762a

图1.1

第二章过闸流量的验算

一、判断流态

参考陈宝华《水闸》P53o

由于上下游水位差较小，不能忽略行近流速水头，

vo=255O/(28OX5.8)=1.57m/s

ho=avo7(2g)=l.0X1.577(2X9.8)=0.13m

H°=4.0+1.8+0.13=5.93m,

下游水深，Hs=3.78+1.8=5.58m,

Hs/H0=5.58/5.93=0.941>0.9

采用以流速水头为主要因素的计算方法验算泄流量。

二、验算泄流量

l/2

Q校=uoHsBoX（Ho-Hs）

2

uo=O.877+（Hs/Ho-O.65）=0.962

Q校=0.962X5.58X192X-2x9.8X0.351/2=2701

>2550m3/s

桥闸长度：Bn=8X29=232m<280m

以上计算满足要求。

第三章闸室布置

一、闸室的结构布置

闸室的结构布置主要包括底板、闸墩、闸门工作桥和交通桥等部

份结构的布置和尺寸拟定。

1、底板

参考《水闸》P146O

底板即是闸室的基础，又兼有防渗、防冲刷的作用。它即要求满

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L。，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、检修闸门布置及

其之间间隔的总和。

交通桥桥宽：按双车道考虑，两边分别设1m宽的人行道，取9m。

工作桥宽=基座宽度+2X（操作宽度）+2X（柱尺寸）

=1.9+2X0.8+2X0.2+2X0.18=4.2mo

根据工作桥、工作便桥、公路桥、门槽等布置要求，及参考其它

工程，初拟L。取17m。

(2)、底板厚度，拟定为1.2m。

(在第七章的底板结构计算中，对底板的厚度作了修改，由于时

间的关系在此章书中不作调整)

(3)、底板上、下游侧均设1.0m深的齿墙。

底板剖面图见图3.1。

5

其

1

=

1=

13W0

10001900

图3.1

2、铺盖

参考天大《水工建筑物》P300及《水闸》P126o

铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度取3〜5倍上下游水位差。正

常蓄水位时，△H=2.5-(-1.8)=4.3m,上下游水位差最大。拟取铺盖

长度为20m。

铺盖厚度取0.45m,铺盖上游设0.5m深小齿墙，下游设1m小齿

墙。铺盖上游端设块石护底，厚0.3m,其下设0.2m厚砂石垫层，长

度1Omo

3、板桩

参考天大《水工建筑物》P301o

东里桥闸地基土层为软弱场地土，重建桥闸不宜作天然浅基处

理，宜进行桩基处理。本水闸采用垂直板桩防渗，板桩沿上下游布置，

不透水层定在第六层，板桩深度要求达到第五层及第六层分层线上。

则板桩深度=T.8-2.2-(-16.5)=12.5m。

本桥闸采用钢筋混凝土板桩，厚度15cm,宽度60cm,长度12.5m

(未计入板桩顶伸进齿墙内的长度0.2□和桩尖部分长度0.4m),桩

的两侧做成舌槽形，以便相互贴紧。由于考虑到闸室基础较差，沉降

量较大，而板桩桩尖未达到坚实土层，上游铺盖又采用钢筋混凝土结

构，因而把板桩顶部嵌入底板底面特设的凹槽内，桩顶填塞可塑性较

大的不透水材料。

4、齿墙

闸底板的上下游端均设有浅齿墙，用来增强闸室的抗滑稳定，并

可延长渗径，墙深取1.Omo

5、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。

6、排水和止水

排水一般采用粒径1〜2cm的卵石、砾石或碎石平铺在护坦和浆

砌石海漫的底部，或伸入底板下游齿墙稍前方，厚约0.2〜0.3m,在

排水与地基接触处容易发生渗透变形。应做好反滤层。平铺式排水反

滤层采用三层。第一层为砂，第二层为砂砾石，第三层为砾石或碎石，

厚度各为25cm。在消力池的中后部布置排水孔，排水孔孔径取10cm,

间距Imo

水闸底板与铺盖，铺盖与上游翼墙，上游翼墙与边墩之间的永久

性分缝，均设橡胶止水。为防止闸基与墙层被水流带出，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也设

橡胶止水。

7、闸墩

闸墩顺水流方向的长度取与底板相同，为17m,闸墩采用钢筋混

凝土结构，中墩厚度为1.8m,边墩及缝墩厚度取1.6m。

上下游墩头采用半圆形墩头。

闸墩上下游顶高采用同一高程。

闸墩顶部高程=校核洪水位+波浪爬高+安全超高

参考武水《水工建筑物》P15o

3/2/3:i/2l/3

2h,=0.0136VrD'=0.0136X1.8X0.76=0.95m

1/2l/2

2L,=0.389VfD=0.389X18X0.76=6.Im

以上各式中：

V1一计算风速，校核洪水位，宜采用相应洪水期多年平均最大风

速,18m/so

D一吹程，0.76m。

波浪中心线至河流静水位的高度h。，因闸前水深H,=5.8m大于

Li=3.05m,则：

2

h0=4nhl/(2L,)=4X3.14X0.224/6.1=0.46mo

闸顶高程应高出河流静水位，按下式计算(武水《水工建筑物》

P24)：

△h=2hi+h0+hc

式中:

2d一波浪高度。

hc—闸顶安全超高，取0.5m。

△h=0.95+0.46+0.5=1.91m。

取2.Onio

则闸墩顶部高程=4.0+2.0=6.0m„

闸墩上设2道门槽，工作门槽及上游检修门槽，工作闸门的门槽

深度取0.3m,门槽宽度取0.6m,(在第十章的平面钢闸门的设计中，

工作闸门的深度和宽度作了修改，由于时间的关系在此章书中不作调

整)，检修门槽深度取0.2m,宽度取0.3m。

图3.2

具体布置见图3.2。

8、工作桥

参考武水《水工建筑物》P177o

(1)、工作桥桥顶高程的确定及启闭机的初拟

工作桥高程视闸门及启闭机型式、闸门高度而定。对于直升式平

面闸门，采用固定式启闭机械，桥高约为门高的2倍加上1.0〜1.5m

的富裕高度及必须满足泄洪和吊出闸门板检修要求。闸门高为

2.5-(-1.8)=4.3m,门宽为12+2X0.25=12.5m,则排架高程为

6+4.3+1.5=11.8m,排架高为5.8m。

根据已建工程经验，选用QPQ-2X80o

(2)、工作桥的尺寸及构造

参考《水闸》P319O

直升式平面门的工作桥高程较高，采用整体板梁式结构，由主梁、

次梁、面板等部分组成，整体式布置是用横梁和面板把位于门槽两侧

的主梁连接起来，构成一个整体，多用于安装固定式启闭机和工作桥。

工作桥一般采用两根主梁，主梁位置可以根据结构合理布局要求适当

移动，一般在启闭机的底座螺栓位置上布置横梁，启门力通过横梁传

递给主梁，应尽量使两根主梁的荷载接近相等。

桥面板与主梁构成T形断面，板固定于主梁上。

工作桥的宽度需要满足启闭机布置及供工作人员进行操作及设

置拦杆的要求。

B=启闭机宽度+2X操作宽度+2X拦杆柱宽+2X启闭机房墙厚

0.18

B=l.9+2X0.8+2X0.2+2X0.18=4.2m。

工作桥采用板梁式结构，两根主梁高为LOm,宽0.3m,横梁高

0.3m,宽0.2m,板厚0.12m。

工作桥架设在实体排架上。

排架柱的截面：垂直水流方向长度X顺水流方向宽度

=1.5mX1.Onio

节点倒角为45°o

在第九章的工作桥排架的结构计算中，工作桥布置作了调整，由

于时间的关系在此章中不作调整。

基

g

图3.3

工作桥布置见图3.3o

9、检修便桥构造及布置见图3.4。

10、交通桥布置

交通桥设在水闸下游端。

交通桥按汽-20设计，挂-100校核，双I，两

侧人行道2义1.25,总宽9.5m,采用T型结?腹宽

0.2m,梁翼宽1.6m,用5根组梁组成，两侧人行道为悬臂式。交通

桥全部恒荷载按80KN/m计。

图3.4

11、排架

参考《水闸》P324O

本设计采用钢筋混凝土排架支承工作桥。

当高度小于5.0m时，采用单层框架。排架立柱截面在垂直水流

向的边长宜大于顺水流方向的边长。顶横梁截面的宽度与主柱在垂直

水流方向的截面宽度相等。

第四章渗流压力计算

参考天大《水工建筑物》P295O

采用改进阻力系数法进行渗流计算。

一、防渗长度验算

1、闸基防渗长度

正常蓄水时，上下游水位差△H=4.3m,根水工

建筑物》P294表6-1,得C=8,因按ZK1取土，挖除人工填筑的三合

±,回填粉质粘土和中沙辗压成新地基，取C=4.5,则

L=4.3X4.5=19.35m.

实际闸基防渗长度

L=20+18+0.9+1.1+14.7X2+2X0.5X[21/2-1]+2X1.0X(21/2-1)=

70.64m

2、绕渗防渗长度

必须的防渗长度=CX△H=4.5X4.3=19.35m,实际长度

=20+17=37m>19.35m。

满足防渗要求。

二、渗透压力计算

1、简化地下轮廓线

由于铺盖及底板上下游两瑞的齿墙较浅，可以将它们简化成短

桩。

2、确定地基的有效深度

当地基不透水层埋藏深度较大时，需用一个有效计算TE来代替

实际深度T,T.按式(6-8)确定。

当L°/S025,Te=0.5L。,

当L0/S°<5,Tc=0.5LO/(1.6Lo/So+2)

式中：L。，S。一地下轮廓在水平及垂直面上投影的长度。

因本工程L°=37m,S0=16.2m,则：

Lo/S0=2.285<5

T„=0.5LO/(1.6L0/So+2)

=32.72m

因实际深度为T.实=-L8-(-28.05)=26.25m,则L>T0实，取

Te=26.25m.

3、渗流区域的分段和阻力系数的计算

参考《水闸》P146。

过地下轮廓的角定、尖点，将渗流区域划分成七个典型段（如图

4.1）,其中①、⑥为进口段和出口段；③、⑤段为内部垂直段；②、

1H6

图4.1

④段为内部水平段。

(1)、进口段阻力系数

将齿墙简化为短板桩，板桩入土深度为0.5m,铺盖厚度为0.45m,

故Si=0.95m,T|=26.25m,Sz=0.50m,T2=25.8m

3/2

&01=l.5(S1/TI)+0.441+[(2/n)lnctg(n/4)X(1-S2/T,)]

=0.0103+0.441+0.0194=0.47

(2)、铺盖水平段

S)=0.5m,S2=14.7-0.45=14.25m,Li=0.50m,T2=25.8mo

CX2=[L)-O.7(S,+S2)]/T2

=[20-0.7(0.5+14.25)]/25.8

=0.375

（3）、板桩垂直段

S,=14.7-0.45=14.25m,T,=25.8m,S2=14.7-1.2-1=12.5m,

T2=26.25-1.2-1.0=24.05m。

&,3=(2/n)X[lnctg(n/4)(l-S./T,)+lnctg"/4(1-S2/T2)]=

(2/n)X[lnctg(n/4)(1-14.25/25.8)+lnctg"

/4(1-12.8/24.05)]=l.23

(4)、底板水平段

S,=12.5m,S2=l.0m,L2=17m,T=26.25T.2m。

€X4=[17-0.7(12.5+1.0)]/25.05

=0.301

(5)、板桩垂直段

Si=12.5m,T,=24.05m,S2=14.7m,T2=26.25m

g,5=(2/n)X[Inctg(n/4)(1-Si/T,)+1nctg(n/4)(1-S2/T2)]=

(2/JT)X[lnctg(n/4)(1-12.5/24.05)+lnctg(n

/4)(1-14.7/26.25)]=1.24

(6)、出口段

Si=2.2m,Ti=25.05m

3/2

&o2=l.5(S,/TI)+0.441=0.48

4、渗透压力计算

(1)、求各分段的渗透压力水头损失值

根据式％=(g/£L)Z^H,其中△!<=4.3m。

£€i=0.47+0.375+1.23+0.301+1.24+0.48=4.086

1)、进口段：h,=(€i/X4JAH=(O.47/4.086)X4.3=0.495m

2)、铺盖水平段：h2=(0.375/4.086)X4.3=0.395m

3)、板桩垂直段：h3=(l.23/4.086)X4.3=1.294m

4)、底板水平段：h,=(0.301/4.086)X4.3=0.317m

5)、板桩垂直段：h5=(l.24/4.086)X4.3=1,294m

6)、出口段：h6=(0.48/4.086)X4.3=0.505m

(2)、进出口水头损失值的修正

1)、进口处修正系数储按公式(4T1)计算P110,

2

3t=l.21-l/{[12(T1/T)+2]X(S7T+0.059)}

hoi=P।ho>ho=52hi

式中：he为进出口段修正后的水头损失，m；h。为进出口段水头

损失值，m；Bi为阻力修正系数，当计算的B21时，采用=1.0；S.

为底板埋深与桩板入土深度之和，m；「为板桩另一侧地基透水层深

度，m。

3,=1.21-1/{[12X(25.8/26.25)2+2]X(0.95/26.25+0.059)}

=0.43

因应修正，进口段水头损失值应

hu=Ph=0.43X0.495=0.19m,

进口段水头损失减少值为△%=().495-0.19=0.305小于

h2=0.395mo

故铺盖水平段水头损失值应修正为h21=h2+AhH=0.7m。

2)、出口处修正系数按公式(4-11)计算P110,

2

82=1.21-1/{[12X(24.25/25.05)+2]X

(2.2/25.05+0.059)}=0.689W1

出口段水头损失应修正为：

h61=B2h6=0.689X0.505=0.348m,

△h6=0.505-0.348=0.157Whs

=1.294m0

故h5=l.294+0.157=1.451m0

验算：Ah=0.19+0.7+1.294+0.317+1.451+0.348=4.3m,

计算正确。

5、计算各角隅点的渗透压力

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(也可由下游出口段从零开始向上游逐段累加各分段水头

损失值，即可求得各角隅点的渗透压力水头值)：

&=4.3m

H2=4.3-0.19=4.11m

H3=4.11-0.7=3.41m

H,=3.41-1.294=2.116m

H5=2.116-0.317=1.799m

H6=l.799-1.451=0.348m

H7=0.348m

6、绘制渗压水头分布图

根据以上算得的渗透压力水头值，并认为沿水平段的水头损失呈

线性变化，即可绘出如图4.1所示的渗透压力水头分布。

7、闸底板水平段渗透坡降和渗流出口处坡降的计算：

(1)、渗流出口处平均坡降按天大《水工建筑物》P298式(4-17)

计算。

Jo=hol/S1=O.348/2.2=0.158<0.50

(2)、底板水平段平均渗透坡降为：

Jx=h41/L2=0.317/15=0.021<0.50

满足闸基抗渗稳定要求。

第五章消能防冲设计

参考武水《水工建筑物》P188、成都科大《水力学》下册P14。

消力池设计时应通过分析选定的水闸在运用期间可能出现的最

不利的工作情况，作为消能防冲的设计情况。在实际计算时，应在给

定的流量范围内，对不同的流量计算k及h02(即护坦降低前，坝趾断

面的收缩水深及其跃后水深)。在直角坐标上绘出h,2=e(q)关系曲

线；同时，将已知的ht=f(q)的关系曲线也绘在同一坐标上，见图

5.U从该图中找出hg-h,为最大值的相应流量，即为消能池深d的

设计流量。

一、设计流量及消能池池深的计算。

根据《毕业设计任务书及指导书》P9,水闸保持闸上

2.50m,如上游来水加大，即开启闸门泄水，每级开启度△

如当大于%大于2.79m时，过闸水流为堰流闸门全度开启。

1、简化计算

参考成都科大上册《水力学》P407。

当闸前水头H较高，而开度e较小，行近流速较小，在计算中可

以不考虑，即令HSH。。对于有边墩或闸墩存在的闸孔出流，一般不

需要单独考虑侧收缩的影响。实践证明：在闸孔出流的条件下，边墩

及闸墩对流量的影响很小。

2、水闸下游水跃的衔接形式确定

经试算，过闸水流为堰流闸门全度开启，即单宽流量q大于

7.43n?/s时为淹没水跃，不产生远驱式水跃。从水工和消能来看，远

驱式水跃最为不利，因此，本工程设计必须找出在单宽流量为多少时，

会产生远驱式水跃。

设水闸保持闸上游蓄水位为2.5m,调节闸门开度，使单宽流量q

的变化范围为0.5〜7.43m3/s之间，不计行近流速及侧收缩影响，判

别坝下游水跃的衔接形式。由表9-1所示，对图9-11的溢流坝，可

取小=1.0o

参考成成都科大《水力学》下册P14。

(1)、当q=2n?/s.in,Q=456m'/s时，可求得：

hk=(q7g)1/3=(279.8)"JO.742m

€o=Eo/hk=4.3/0.742=5.8

于是，查P45附图I得&c2=2.4,U=0.3

则，hc2=€c2Xhk=2.41X0.742=1.79m

(2)、同理可计算出q=0.5、1.0、1.5、3.5,5.0、6.5、7.4m7s.m

时相应的值h02值，见表5.Io

表5.1

q(m3/s.m)0.51.01.52.03.55.06.57.4

hc(m)0.9351.31.581.792.282.652.863.1

在图5.1中画出he〜q关系曲线，根据《毕业设计任务书及指导

书》闸下游水位流量见表5.2,在图5.1中画出h,〜q关系曲线。

表5.2

H,(m)-1.46-0.8-0.71-0.080.551.081.823.10

Q(mVs)0100200500800110015002000

hi(m)0.341.01.091.722.352.883.624.9

q(mVs.m)00.4390.8772.193.54.826.578.77

从图5.1中可以看出，在所讨论的流量1〜3m'/s.m范围内h“大

于h、，故下游产生远驱式水跃衔接，为使下游产生淹没水跃衔接，现

拟设计降低护坦高程的消能池。

3、消能池深度计算

⑴、根据图5.1的心=6(q)及h,=f(q)的关系曲线，求出

(hc2-ht)最大时，q=l.38m7s.m,故消能池深度的设计流量

1/321/3

q=l.38m7s.m,hk=(q7g)=(1.38/9.8)=0.579m

go=E0/hk=4.3/0.579=7.43

于是，查P45附图I得g,2=2.62,€e=0.261

则，hC2=Cc2Xhk=2.62X0.579=1.52m

he二gcXhk=0.261X0.579=0.151m

ht=l.25m

(2)、首先按近似公式(9-12)约估池深的数值，即：

d=ojXhc2-A=1.05X1.52-1.25=0.35m,

设d=0.35m,E0=4.3+0.35=4.65m,

Co=Eo/hk=4.65/0.579=8.03

于是，查P45附图I得g,2=2.68,€c=0.261

则，hc2=€e2Xhk=2.68X0.579=1.55m

222

△Z=(q/2g)[l/(4>ht)-l/(ojXhc2)]

=(1.38719.6)[1/(1X1.25)2-l/(l.05X1.57)2]

=0.026m

d=l.05X1.55-(1.25+0.026)=0.37m

与原假设相符，故所求池深d=0.35m。

4、消能池长度的计算

池长的设计流量q=l.38m：'/s.m,hc=0.151m,hc2=l.52m,hl=l.25mo

Lj=cX(hc2-hj=6.9X(1.52-0.51)=9.45m

消能池长度应容纳下水跃的长度，由于池的末端布置有尾槛，对

水流具有反击作用，故池中水跃长度小自由水跃长度。见武水《水工

建筑物》P183及天水《水工建筑物》P304：

L产(0.75~0.8)XL,

取7.5m。

消能池与闸室底板以1:4的斜坡相连接，则消能池长度：

L=40.35+Ll=4.4+7.5=8.9m

5、护坦

武水《水工建筑物》P185O

根据实践经验，大中型水闸护坦厚约0.5〜1.0m,中小型水闸可

以减薄到0.3〜0.5m,护坦一般是等厚的，可按下式计算。

t=k,X[(AH)'/2Xq],/2

式中：q一闸孔处单宽流量q=L38m3/s.m,

△H一上下游最大水位差△H=4.3-1.25=3.05m,

院一经验系数，取0.2,

t=0.2X[3.05I/2X1.38]1/2=0.31m。

本工程取0.5mo

护坦材料必须具有抗冲耐磨能力，本工程采用C20加筋混凝土，

护坦内配置构造筋直径12mm间距300mm的二级钢筋。在护坦后半部

设置铅直排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔直径取20cm,间距2.0m,

并呈梅花形排列。排水孔内填充碎石。

6、海漫

海漫长度：

1/2,/2

L=k2X[(△H)Xq]

式中：kz一系数，本工程地基由粉质粘土及中砂组成，取k2=13o

其余符号同前。

L=13X[(3.05)1/2X1.38]1/2

取L=20mo

采用干砌块石，直径大于30cm,砌筑厚度取50cm,砌石下面铺

设卵石为垫层，厚度20cm,为增加抗冲能力，每隔6m,建浆砌石填。

采用干砌石作海漫，柔性较好。

7、防冲槽

取值见成都科大上册《水力学》P252。

tp=(q/v)X1.1=3.Om

=

t2tp-ti=3.0-1.25=1.75m。

本工程防冲槽深度取1.75m0

第六章闸室稳定计算

参考《水闸》P170o

取一个单元(一连两孔)进行闸室稳定计算。

根据设计任务书的要求，分正常蓄水时中间孔稳定计算及完建期

边孔稳定计算。闸室结构布置与作用荷载图见6.1。

▽6.6

图6.1

在第九章的工作桥排架的结构计算中，工作桥布置作了调整，由

于时间的关系在此章中不作调整，也不作重新计算。

一、中间孔稳定计算

中间孔稳定计算，主要验算正常蓄水稳定。正常蓄水期水位高程

为2.5m,闸门关闭，下游无水。闸底板以下地基土第一层为人工填

筑土，由粉质粘土和中砂组成，取f=0.45。

1、荷载计算

主要包括闸底板重力、墩重力、闸门重力、工作桥及启闭机设备

重力、排架重力、公路桥重力和检修桥重力。取钢筋混凝土的容重为

：i

25KN/mo

（1）、启闭机重量

采用QPQ2X8t,自重1.59X9.8X2=31.16KNo

（2）、水闸闸门重量计算

本水闸采用平面钢闸门、露顶式。

,43088

采用经验公式：G=lOXK2KcKgHB

式中：G一钢闸门自重（KN）；

H一孔口高度（m）,H=4.3m；

B一孔口宽度，B=12.5m；

心一闸门行走支承系数滑动式，滑动式取0.81；

材料系数，碳钢取1；

K.一孔口高度系数HV5m,取0.156。

G=2X10X0.81X1.0X0.156X4.3143X12.5°-88=187.8KN

（3）、底板重

G=G1+G2+G3=[17X1.2+l/2(l.0+2.0)X1.0X2]X29X25

=16965KN

(4)、墩重

1)、缝墩：

G1=(15.4X3.2+3.14X3.22-0.6X0.3X2-0.3X0.2X2)X7.8

X25=11083.49KN

2

2)、中墩：G2=(15.4X1.8+3.14X1.8-0.6X0.3X2-0.3X0.2

X2)X7.8X25=5807.76KN

G=GI+G2=16891.25KN

(5)、工作G?桥重

1)、次梁重：G.=[(l.5+1.5)X0.2X(0.3+0.15)]X4X25=9KN

2)、板重：G2=29X3.6X0.15X25=391.5KN

3)、主梁重：G3=29X0.3(1.0-0.15)X2X25=369.75KN

4)、排架重

G产(0.6X0.35X5.3X2+0.4X0.6X1.45+2.15X0.5X0.6)X2

X25=160.95KN

G=GI+G2+G3+G4=9+391.5+369.75+160.95=931.2KN

(6)、检修桥

G=(l.2X0.2+0.5X0.3X2)X29X25=391.5KN

(7)、公路桥

1)、桥体重

Gi={[0.7X(0.15+0.10+0.15)1/2X2+0.2X1.0]X2X29X25}X

5+0.75X0.15X2X29X25=3643.13KN

2)、公路桥的两侧均设有1.1高的钢筋混凝土栏杆，栏杆重力

按1.5KN/m估算。G2=2X1.5X29=87KN

G=GI+G2=3730.13KN

(8)、水重

作用在水闸底板上的水重按照实际体积及水的容重计算确定。

W=4.15X12X2X10X4.3=4282.8KN

(9)、水平水压力

22

Pl=(l/2)rH2L=l/2X1X4.8X29=3340.8KN

P2=(Pe+Pd)h.L

式中：出=4.3+0.5=4.8,为止水以上的上游水深；Pc、Pd为底板

c、d点的扬压力水头，P0=3.41m、Pd=3.41+1.7=5.11m；h1=2.2-0.5

=1.7m,为底板两点的距离；其余符号同上，L=29m,r=10KN/m。

P2I=10X3.41X29X1.7=1681.13KN

2

P22=1/2X10X1.7X10=144.5KN

(10)、浪压力计算

参考武水《水工建筑物》P15o

经前面计算：L|=3.05m,h1=0.48m,ho=O.46m。

因闸前水深Hi>L「在离水面L以下各点的浪压力可以忽略，铅

直坝面的浪压力按下式计算：

Pc=[r(L1+2hl+h0)Ll/2-rXL,72]X29

=[10X(3.05+0.95+0.46)X3.05/2-10X3.0572]X29

=1972.44KN

PL的作用线垂直于坝面并通过abc的形心。

Hi>L时，ho=O.46mo

（11）、扬压力计算

作用在水闸基础底面的扬压力应根据地基类别，防渗排水布置及

水闸上下游水位组合条件计算确定。在稳定分析中，扬压力的计算应

和计算静水压力的水位组合条件相对应。

P产1.799X10X29X17=8869.07KN

P2=0.5X（2.116-1.799）X10X29X17=781.4KN

2、基底压应力及抗滑稳定计算

见表6.1,表中的力矩为各项力对底板上游端口B的力矩。

图6.2荷载作用图

（1）、基底压应力计算

因人工填筑土由粉质粘土及中砂组成，厚度为3.0〜4.90m,主要

分布在河两岸ZK9、ZK10的孔一带。其中ZK1、ZK2为原桥闸底板基

础三合土，厚底为1.35〜1.95m。粉细砂泥质粗砂，该层总厚度为

0.20—4.35,标贯击数N=3.9〜11.6击，平均6.7击。根据标贯击数，

查《建筑地基基础设计规范》得[。]=fk=105〜235KN//之间取值，本

工程挖除原桥闸底板基础三合土，回填粉质粘土和中砂，压实作新基

础。

F=l.lXfk=U5.5~258.5KN/m"

SW=33760.37KN,£M=291504.48KN.m

A=29X17=493m2,e=l7/2-291504.48/33760.37=-0.13(偏下游)

P皿=33760.37/493X(1+6X0.13/17)

=71.62(KN/n?)(下游端)V[。]

Pmi„=33760.37/493X(1-6X0.13/17)

=65.34(KN/m?)(上游端)<[o]

n=71.62/65.34=1.096<[n]=2.0

地基应力满足要求。

(2)、闸室抗滑稳定计算。

Kc=fEW/SP=0.45X33760.37/7138.87=2.12>1,25

闸室抗滑稳定满足要求。

二、边孔完建期稳定计算

中间孔稳定计算，主要验算正常蓄水稳定。正常蓄水期水位高程

为2.5m,闸门关闭，下游无水。闸底板以下地基土第一层为人工填

筑土，由粉质粘土和中砂组成，取f=0.45。

1、荷载计算

主要包括闸底板重力、墩重力、闸门重力、工作桥及启闭机设备

重力、排架重力、公路桥重力和检修桥重力。取钢筋混凝土的容重为

：i

25KN/mo

(1)、启闭机重量

采用QPQ2X8t,自重1.59X9.8X2=31.16to

(2)、水闸闸门重量计算

本水闸采用平面钢闸门、露顶式。

14388

采用经验公式：G=10XK2KcKgH-B°

式中：G一钢闸门自重(KN)；

H一孔口高度(m),H=4.3m；

B一孔口宽度，B=12.5m；

L一闸门行走支承系数滑动式，滑动式取0.81；

材料系数，碳钢取1；

K.一孔口高度系数H<5m,取0.156。

G=2X10X0.81X1.0X0.156X4.3'-43X12.50-88=187.8KN

(3)、底板重

G=G1+G2+G3=[17X1.2+l/2(l.0+2.0)X1.0X2]X29X25

=16965KN

(4)、墩重

1)、缝墩:

G,=(15.4X3.2+3.14X3.22-0.6X0.3X2-0.3X0.2X2)X7.8

X25=11083.49KN

2

2)、中墩：G2=(15.4X1.8+3.14X1.8-0.6X0.3X2-0.3X0.2

X2)X7.8X25=5807.76KN

G=GI+G2=16891.25KN

(5)、工作G2桥重

1)、次梁重：G,=[(l.5+1.5)X0.2X(0.3+0.15)]X4X25=9KN

2)、板重：G2=29X3.6X0.15X25=391.5KN

3)、主梁重：G3=29X0.3(1.0-0.15)X2X25=369.75KN

4)、排架重

G产(0.6X0.35X5.3X2+0.4X0.6X1.45+2.15X0.5X0.6)

X2X25=160.95KN

G=GI+G2+G3+G4=9+391.5+369.75+160.95=931.2KN

(6)、检修桥G=(l.2X0.2+0.5X0.3X2)X29X25=391.5KN

(7)、公路桥

1)、桥体重

Gk{[0.7X(0.15+0.10+0.15)1/2X2+0.2X1.0]X2X29X25}X

5+0.75X0.15X2X29X25=3643.13KN

2)、公路桥的两侧均设有1.1高的钢筋混凝土栏杆，栏杆重力

按1.5KN/m估算。G2=2X1.5X29=87KN

G=GI+G2=3730.13KN

2、基底压应力计算

见表6.2,表中的力矩为各项力对底板上游端口B的力矩。

因人工填筑土由粉质粘土及中砂组成，厚度为3.0-4.90m,主

要分布在河两岸ZK9、ZK10的孔一带。其中ZK1、ZK2为原桥闸底板

基础