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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 水闸设计说明书SLUICE DESIGN SPECIFICATION设计题目： 水闸工程 学院名称： 专业名称： 水利水电工程 班级名称： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 年 月 日精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目 录精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业水闸课程设计计算说明书1、设计任务 兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺
2、寸及枢纽布置方案；并进行水力计算、防渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及上下游立视图。2、 设计基本资料2.1 概述兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图 2-2-1。该闸的主要作用有防洪、灌溉和引水冲淤。 7.0 北 至大成港 9.0 渠 化 11.0 兴 闸管所精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 兴化闸 兴 化 河 兴 化 镇 图 2-2-1 闸址位置示意图（单位：m）2.1.1 防洪 当兴化河水位较高时，关闸挡水，以防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田，保护下游的农田和村镇。2.1.2 灌溉灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。
3、2.1.3 引水冲淤 在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。2.2 规划数据兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图 2-2 所示。渠底高程为 0.5m，底宽 50.0m，两岸边坡均为 1:2。该闸的主要设计组合有以下几方面： 11.8 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 0.5 50.0 图 2-2 兴化渠剖面示意图（单位：m） 2.2.1 孔口设计水位、流量 根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为 300m3/s，此时闸上游水位为 7.83m，闸下游水位为 7.78m；在冬季枯水季节由兴化闸自流引水送至下游大成港冲淤保港，引水流量为 100m3/s，此
4、时相应的闸上游水位为7.44m，下游为 7.38m。2.2.2 闸室稳定计算水位组合 （1）设计情况：上游水位 10.3m，浪高 0.8m，下游水位 7.0m。 （2）校核情况：上游水位 10.7m，浪高 0.5m，下游水位 7.0m。 2.2.3 消能防冲设计水位组合 （1）消能防冲的不利水位组合：引水流量为 300m3/s，相应的上游水位10.7m，下游水位为 7.78m。 （2）下游水位流量关系下游水位流量关系见表 2-2-1。表 2-2-1 下游水位流量关系Q（m3/s）0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0H下（m）7.07.207.387.547.667.
5、747.78精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.3 地质资料2.3.1 闸基土质分布情况根据钻探报告，闸基土质分布情况见表 2-3-1。 表 2-3-1 闸基土层分布层序高程（m）土质情况标准贯入击数（击）11.752.40重粉质壤土9132.400.7散粉质壤土80.7-16.7坚硬粉质粘土（局部含铁锰结核）1521 2.3.2 闸基土工试验资料根据土工试验资料，闸基持力层为坚硬粉质粘土，其内摩擦角 =190，凝聚力C=60.0Kpa；天然孔隙比 e=0.69，天然容重 =20.3KN/m3，比重 G=2.74，变形模量 E0=4.0104KPa；建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角
6、 =260，凝聚力 C=0，天然容重 =18KN/m3；混凝土的弹性模量 Eh=2.3107KPa。 2.4 闸的设计标准根据水闸设计规范SL265-2001，兴化闸按级建筑物设计。 2.5 其它有关资料 2.5.1 闸上交通根据当地交通部门建议，闸上交通桥为单车道公路桥，按汽-10 设计，履带-50 校核。桥面净宽为 4.5m，总宽 5.5m，采用板梁式结构，见图 2-5-1，每米桥长约重 80KN。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 10.0 15.0 450.0 15.0 10.0 110.0 2 2 10.0 15.0 55.0 70.0 45.0 137.50 45.0 13
7、7.50 45.0 70.0 550.0 图 2-5-1 交通桥剖面图 （单位：cm） 2.5.2 该地区“三材”供应充足。闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由于厂设计加工制造。 2.5.3 该地区地震烈度设计为 6 度，故可不考虑地震影响。2.5.4 该地区风速资料不全，在进行浪压力设计时，建议取 Ll=10hl 计算。3、 枢纽布置兴化闸为无坝引水进水闸。整个枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸等组成。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3.1 防沙设施闸所在河流为少泥沙河道，故防沙要求不高，仅在引水口设拦沙坎一道即可。拦沙坎高 0.8m，底部高程 0.5m，顶高程 1.3m，迎水面直立，
8、背流坡为 1:1 的斜坡，其断面见图 3-1：图 3-1 枢纽布置图 - 剖面3.2 引水渠的布置兴化河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短（大约 65m） ，使兴化闸靠近兴化河河岸。为了保证有较好的引水效果，引水角取 35，并将引水口布置在兴化河凹岸顶点偏下游水深较大的地方。为了减轻引水口处的回流，使水流平顺的进入引水口，引水口上、下游边角修成圆弧形。引水渠在平面上布置成不对称的向下游收缩的喇叭状，见图 3-1。3.3 进水闸布置进水闸（兴化闸）为带胸墙的开敞式水闸。共 5 孔，每孔净宽 5.0m。胸墙底部高程为 8.1m，闸顶高程为 11.8m，闸门顶高程为 8.3m。3.3.1 闸室段布置闸底
9、板为倒型钢筋混凝平底板，缝设在底板中央。底板顶面高程为 0.5m，厚1.0m，其顺水流方向长 16m。闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长和底板相等，中墩厚 1.1m，边墩与岸墙结合布置，为重力式边墙，既挡水，又挡土，墙后填土高程为 11.8m。闸墩上设有工作门槽和检修门槽。检修门槽距闸墩上游边缘 1.7m，工作门槽距闸墩上游边缘精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业5.29，胸墙与检修门槽之间净距为 2.59。闸门采用平面滚轮钢闸门，尺寸为 4.8m7.8m。启闭设备选用 QPQ-225 卷扬式启闭机。工作桥支承为实体排架，由闸墩缩窄而成。其顺水流长 2.3m，厚0.5m,底面高程 11.
10、8m，顶面高程 16.5m，排架上设有活动门槽。公路桥设在下游侧，为板梁式结构，其总宽为 5.5m。公路桥支承在排架上，排架底部高程 8.5m。3.3.2 上游连接段布置铺盖为钢筋混凝土结构，其顺水流方向长 20m,厚 0.4m。铺盖上游为块石护底，一直护至引水口。上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为 1:0.5 的斜坡，收缩角为15，圆弧半径为 6.6m。墙顶高程为 11.0m，其上设 0.85m 高的混凝土挡浪板。墙后填土高程为 10.8m。翼墙底板为 0.6m 厚的钢筋混凝土板，前趾长 1.2m，后趾长 0.2m。翼墙上游与铺盖头部齐平。翼墙上游为干砌块石护坡，每隔 12m
11、设一道浆砌石格埂。块石底部设 15cm 的砂垫层。护坡一直延伸到兴化渠的入口处。3.3.3 下游连接段布置闸室下游采用挖深式消力池。其长为 23m,深为 0.5m。消力池的底板为钢筋混凝土结构，其厚度为 0.7m。消力池与闸室连接处有 1m 宽的小平台，后以 1:4 的斜坡连接。消力池底板下按过滤的要求铺盖铺设厚 0.3m 的砂、碎石垫层，既起反滤、过渡作用，又起排水作用。海漫长 26m，水平设置。前 10m 为浆砌块石，后 16m 为干砌块石，并每隔 8m设一道浆砌石格埂。海漫末端设一构造防冲槽。其深为 1.0m，边坡为 1:2。槽内填以块石。由于土质条件较好，防冲槽下游不再设护底。下游翼墙
12、亦为浆砌石重力式反翼墙。迎水面直立，墙背坡度为 1:0.5，其扩散角为10，圆弧半径为 4.8m。墙顶高程为 8.5m，其上设高 0.8m 的挡浪板，墙后填土高程为 8.0m。下游翼墙底板亦厚 0.6m 钢筋混凝土板，其前趾长 1.2m，后趾长0.2m。翼墙下游端与消力池末端齐平。下游亦采用干砌块石护坡，护坡至 9.8m 高程处。每隔 8m 设一道浆砌石格埂。护精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业坡延伸至与防冲槽下游端部齐平。4、水力计算水力设计主要包括两方面的内容,即闸孔设计和消能设计。4.1 闸孔设计闸孔设计的主要任务:确定闸室结构形式、选择堰型、确定堰顶高程及孔口尺寸。4.1.1
13、闸室结构形式该闸建在人工渠道上,故宜采用开敞式闸室结构。在运行中，该闸的挡水位达 10.3m10.7m,而泄水时上游水位为 7.44m7.83m,挡水位时上游最高水位比下游最高水位高出 2.87m，故拟设设置胸腔代替闸门挡水，以减小闸门高度，减小作用在闸门上的水压力，减小启门力，并降低工作桥的高度，从而减少工程费用。综上所述：该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。4.1.2 堰型选择及堰顶高程的确定该闸建在少泥沙的人工渠道上,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。考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘土,土质良好,承载能力大,并参考该地区已建在工程的经验,拟取闸底板顶面与兴化渠渠底齐平，高
14、程为 0.5m。4.1.3 孔口尺寸的确定（1）初拟闸孔尺寸。该闸的孔口必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。1）引水灌溉上游水深 H=7.83-0.5=7.33m下游水深 hs=7.78-0.5=7.28m引水流量 Q=300m /s3上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+27.33)7.33=473.96m2 V=300/473.96=0.633sm3 H0=H+V0 /2g (取 =1.0)2 =7.33+0.6332/29.8=7.35m hS /h0=7.28/7.4=0.990.8,故属淹没出流。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业查 SL265-2001
15、表 A01-2，淹没系数 S=0.36由宽顶堰淹没出流公式 23002 HgBmQs对无坎宽顶堰，取 m=0.385，假设侧收缩系数=0.96，则)2(23001HgmQBs = =25.54m2）引水冲淤保港 上游水深 H=7.44-0.5=6.94m 下游水深 h=7.38-0.5=6.88m 引水流量 Q=100sm3 上游行近流速 V0=Q/A A=(b+mH)H=(50+26.94)6.94=443.3sm3 V =Q/A=100/443.3=0.23m/s0.8, 故属淹没出流。 查 SL265-2001 表 A01-2，得淹没系数 s=0.36 同样取 m=0.385，假设侧收缩
16、系数=0.96，则得 B02= =9.24m 比较 1） 、2）的计算结果，B02 B01，可见引水灌溉情况是确定闸孔尺寸的控制情况，故闸孔净宽 B0 宜采用较大值 25.54m。拟将闸孔分为 5 孔，取每孔净宽为 5.0m,则闸孔实际总净宽为2302 HgmQs2394. 6819296. 0385. 036. 0100.2335. 7819296. 0385. 0360300.精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业B0=55.0=25.0m。由于闸基土质条件较好，不仅承载能力较大，而且坚硬、紧密。为了减少闸孔总宽度，节省工作量，闸底板宜采用整体式平底板。拟将分缝设在各孔底板的中间位置，
17、形成倒型底板。中墩采用钢筋混凝土结构，厚 1.1m，墩头、墩尾均采用半圆形，半径为 0.55m。（2）复核过闸流量。根据初拟的闸孔尺寸，对于中孔，b0=5.0m，bs=b0+ =5.0+1.1=6.1m，b0/bs=5.0/6.1=0.820，查 SL265-2001 表，得971. 0z对于边孔，b0=5.0m，bs=40.26m，bo/bs=1.12, 查 SL265-2001 表，得,则909. 0b NNbz) 1( =(0.971(5-1)+0.909)/5 =0.960根据 SL265-2001 表，对无坎宽顶堰，取 m=0.385，则23002 HgmBQs =0.360.385
18、0.959252335. 78192 =293.3 sm3100%=2.24%5%QQQ实实际过流能力满足引水灌溉的设计要求。因此，该闸的孔口尺寸确定为：共分 5 孔，每孔净宽 5.0m，2 个中墩各厚1.1m，闸孔总净宽为 25.0m，闸室总宽度为 29.4m。4.2 消能防冲设计消能防冲设计包括消力池、海漫及防冲槽等三部分。4.2.1 消力池的设计1）上下游水位连接形态的判别,闸门从关闭状态到泄流量为 300往是分sm3级开启的。为了节省计算工作量,闸门的开度拟分三级,流量 50;待下游的水位sm3稳定后,增大开度至 150，待下游的水位稳定后,增大开度至 300。sm3sm3 当泄流量为
19、 50时:sm3精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业上游水深 H=10.7-0.5=10.2m; 下游水深可采用前一级开度(即 Q=0)时的下游水深 t=7.0-0.5=6.5m; 上游行进流速=50/718.1=0.069m/s(0.5m/s),可以忽略不计。0VAQ0V 假设闸门的开度 e=0.45m.=0.45/10.2=0.0440.65,为孔流。查He水力学(河海大学出版社)，由表 10.7（采用插值法）：005. 0611. 0613. 0044. 0611. 0得=0.612，则： hc=e=0.6120.45=0.2754m =1.332mchghqhcc181232 t
20、=6.5m,故为淹没出流。ch由(t)/(H-)=0.583,查 SL265-2001 表 A03-2（采用插值法） ，得孔chch流淹没系数=0.53，所以有 / 0012gHeBQ 1=0.6-0.176=0.592He 式中 1孔流流量系数。因此 Q=0.530.5920.4525=49.952108192.sm3该值与要求的流量 50十分的接近，才所假定的闸门开度 e=0.45 正确。sm3此时，跃后水深 1.332t=6.5m,故发生淹没水跃。以同样的步骤可求得泄水量 150、300时的闸门开度、跃后水深，sm3sm3并可判别不同泄水量时的水面连接情况，结果列如下表：表 4-2 水面
21、连接计算序号Q（sm3E(m)/ mhc h (m)t (m)水面连接情况精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业）150.00.450.6120.2751.3326.50淹没水跃2150.01.350.6170.8332.1426.70淹没水跃3300.03.000.6251.8752.5557.04淹没水跃2）消力池的设计a)、消力池池深：由表 4-2 可见，在消能计算中，跃后水深均小于相应的下游水深，出闸水流已发生了淹没水跃，故从理论上讲可以不必建消力池。但是为了稳定水跃，通常需建一构造消力池。取池深 d=0.5m。b)、消力池长度：根据前面的计算 ，以泄流量 300作为确定消力池长s
22、m3度的计算依据。略去行进流速 V0，则： T0= H+d=10.2+0.5=10.7m h = c000=q/2g ，q=10.20， =0.952=5.88h =0.77c=4.88mchghqhcc181232水跃长度 L =6.9（-）=6.9（4.88-0.77）=28.4mJchch消力池与闸底板以 1：4 的斜坡段相连接，LS=dp=0.54=2.0m,则消力池长度 LSJ为 L= L +L =2.0+0.7528.4=23.3mSJSJ长度校正系数（0.70.8)取消力池长度为 21.5m。c)、消力池底板厚度计算：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业t=K1q式中K1消
23、力池底板厚度计算系数,可采用（ 0.150.20） K1取 0.175 Q=300/（25+4.4）=10.2)/(3msmH=10.7-7.78=2.92m t=0.73m 由于消力池的池底板厚范围（0.51.2）所以取消力池的池底板厚为 0.8m,前后等厚。在消力池底板的后半部设排水孔,孔径 10cm,间距 2m，呈梅花行布置,孔内填以砂，碎石。消力池与闸底板连接处留有 1 米的平台,以便更好地促成出闸水流在池中产生水跃。消力池在平面上呈扩散状，扩散角度 10。4.2.2 海漫的设计1）海漫的长度为： L=PqKS q=300/25.0+4.4+tg10(23+1)2=7.92 )/(3m
24、smH=10.77.78=2.92m为海漫长度计算系数，取为 7.0sKsK=25.75mpL92. 292. 70 . 7取海漫的长度为 26.0m。2）海漫的布置和结构。由于下游水深较大,为了节省开挖量,海漫布置成水平的.海漫使用厚度 40cm 的块石材料,前 10m 用浆砌块石,后 16m 采用干砌块石。浆砌块石海漫上社排水孔,干砌块石上社浆砌块石格梗,格梗断面尺寸为40cm60cm。海漫底部铺设 15cm 厚的砂粒垫层。4.2.3 防冲槽的设计1）海漫末端河床冲刷深度为 )( 1 . 10 shVqd海漫末端的平均宽度=1/2(50+50+227.04)B =64.08m精选优质文档-
25、倾情为你奉上专心-专注-专业=300/64.08=4.68Q )(3msm对比较紧密的黏土地基，且水深大于 3m，可取为 1.1m/s,=7.04m,则：0Vsh=-2.36md04. 71 . 168. 41 . 1L，满足要求。L2）绕流防渗长度。必须的防渗长度为L=CH H=3.7m,C=7（回填土为砂土，且无反滤） ，因此 L=25.9m实际防渗长度 =+16=36.7mL15cos20L,满足防渗要求L其地下轮廓布置见下图 5-1-1：图 5-1-1 地下轮廓布置 （单位：m）5.2 渗流计算采用改进阻力系数法进行渗流计算。5.2.1 地下轮廓线的简化为了便于计算，将复杂的地下轮廓进
26、行简化。由于铺盖头部及底板上下游两端的齿墙均浅，简化后的形式如下图 5-2-1：图 5-2-1 地下轮廓简化图 （单位：m）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业5.2.2 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取一有效深度，代替实际深度。由地下轮廓线简化图知：地下轮廓的水平投影长度 L=16+20=36m;地下轮廓的垂直投影长度 S0=1.3m。 L0/ S0=36/1.3=27.75,故地基的有效深度 Te=0.5 L0=18 m(图 5-2-1)。5.2.3 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，将渗流区域分成十个典型段。1、8 段为进
27、出口段，3、6、二段为内部水平段，2、4、5、7 则为内部垂直段。表 5-2-1 各流段阻力系数为 流段阻力系数为 段号ST10.417.90446进口段和出口段=1.5（）+0.441TS2/380.517.40.44820.518.0002841.118.0006150.517.40029内部垂直段=lnctg(1-)24 TS70.517.400293S1=0.5S2=1.1T=18.0L=20.01.049内部水平段=TSSL)(7 . 0216S1=0.5S2=0.5T=17.4L=16.00.879则 = =2.96981ii精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业5.2.4 渗
28、透压力计算：1）设计洪水位时：H=10.3-7.0=3.3m。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）任一流段的水头损失 h = ,则iHih1 =0.50m h2 =0.03m h3 =1.16m h4 =0.07m h5 =0.03m h6 =0.98m h7 =0.03m h8 =0.50m b）进出口段进行必要的修正：进出口修正系数为1 =1.21- 1)059. 0(2)(1212TSTTT=18.0m T=17.9m S=0.4m则=0.341.0 应予修正 h =h1=0.17m111进口段水头损失的修正量为h=0.500.17=0.33修正量应转移给相邻各段h
29、 =0.03+0.03=0.062h =1.16+（0.330.03）=1.46m3同样对出口段修正如下=1.21-2)059. 0(2)(1212TSTT T=17.4m T=17.4m S=0.5m 则=0.3960，表示闸门不能靠自重关闭，需加压 10kN 重块帮助关闭。则闸门自精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业重为 G=200+10=210KN 根据计算所需的启门力 FQ=376.4kN，初选双调点手摇电动两用卷扬式启闭机（上海重型机械厂产品）QPQ-225。其机架外轮廓宽J=1962mm。2）工作桥的尺寸及构造。 （见图 6-1-2）工作桥的宽度不仅要满足启闭机布置的要求，且
30、两侧应留有足够的操作宽度。B=启闭机宽度+2栏杆柱宽+2栏杆外富裕宽度1.962+20.8+20.15+20.05=3.962m。故取工作桥净宽 4.0m。工作桥为板梁式结构。预制装配。两根主梁高0.8m，宽 0.35m，中间活动铺板厚 6cm。为了保证启闭机的机脚螺栓安置在主梁上，主梁间的净距为 1.5m。在启闭机机脚处螺栓处设两根横梁。其宽 30cm，高50cm。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 50cm，排架顺水方向的宽度为 2.3m。排架的高程为：胸墙壁底缘高程+门高+富裕高度=8.1+7.8+0.6=16.5m。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
31、结构，桥面总宽为 4.0m。6.1.5 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辆。梁高 40cm，宽 25cm。梁中间铺设厚 6cm 的钢筋混凝土板。6.1.6 交通桥 在工作桥饿下游侧布置公路桥，桥身结构为钢筋混凝土板梁结构，桥面总宽 5.5m。其结构构造及尺寸见本章第一节。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业6.2 闸室稳定计算 取中间的一个独立的闸室单元分析，闸室结构布置见图 6-2-1：图 6-2-1 闸室结构布置图 （单位：m）6.2.1 荷载计算1）完建期的荷载.完建期的荷载主要包括闸地板重力 G
32、1、闸墩重力 G2、闸门重力 G3、胸墙壁重力 G4、工作桥及启闭机设备重力 G5、公路桥重力 G6和检修便桥重力 G7、取混凝土、钢筋混凝土的容重为 25KN/m3。底板重力为：G1=161.012.225+1/2（1+1.5）0.512.2252=5261.3KN闸墩重力：每个中墩重精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业G2=（0.53.140.55211.325）+（0.53.140.5528.025）+(4.21.111.325)+(2.31.111.325)+（2.34.725）+（8.41.1825）+（30.670.71.825）+（4.70.70.725）-(20.30.2
33、11.325)-(20.30.611.325)=4217.6KN每个闸室单元有两个中墩，则：G2=2G2=8435.2KN闸门重力为：G3=2002=400.0KN胸墙重力为：G4=0.30.51025+0.40.81025+0.2(3.7-0.4-0.3)1025=267.5KN 工作桥及启闭机设备重力如下工作桥重力：G5=20.920.3512.225+0.5(0.08+0.12)0.912.2225+0.150.1212.2225+0.061.312.225=286.1KN考虑到栏杆及横梁重力等，取: G5=350.0KNQPQ启闭机机身重 40.7KN 混凝土及电机重，每台启闭机重 4
34、8.0KN,启闭机重力 G5=248.0KN=96.0KN G5= G5+ G5=350.0+96.0=446KN 公路桥重力:公路桥每米重约 80KN,考虑到栏杆重,则公路桥重为:G6=8012.2+50=1026.0KN检修便桥重力：G7=0.250.410.0252+0.061.51025=72.5KN考虑到栏杆及横梁重力等，取: G7=135.0KN精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业完建情况下作用荷载和力矩计算见下表 6-2-1：表 6-2-1 完建情况下作用荷载和力矩计算表(对底板上端 B 点求力矩)力矩(KNm)部位重力(KN)力臂(m)底板5261.38.042090.4
35、（1）268.40.3285.89（2）2542.62.656737.9（3）1496.25.908827.6（4）3938.011.2544302.5闸墩（5）190.015.682979.2工作闸门400.05.792316.0工作桥350.05.902065.0启闭机96.05.90566.40公路桥1026.012.2512568.5检修便桥135.01.80243.0胸墙267.54.791281.3合计15971.62）设计洪水情况下的荷载。在设计洪水情况下,闸室的荷载除此之外,还有闸精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业室内水的重力、水压力、扬压力等。闸室内水重:W1=4.6
36、99.8109.8+7.60.8109.8+6.5109.919.8 =4504.3+595.8+6312.7 =1141.8 KN水平水压力:首先计算波浪要素。有设计资料知：ht=0.8m，Ll/hl=10，上游 =9.8m，H则上游波浪线壅高为： =0.25mlllLHcthLhh22089.82cth80.8h20波浪破碎的临界水深： lllllljhLhLLH22ln4mHlj94. 08 . 020 . 88 . 020 . 8ln48可见，上游平均水深大于 Ll/2,且大于 Hlj，故为深水波。因此：P1=0.549.8(4+0.25+0.8)12.2+0.569.8(4+10)1
37、2.2=1207.6+5021.5=6229.1 KN（）P2=0.59.8(8.33+9.75) 1.512.2=1610.6 KN（）P3=0.57.573.5 9.812.2=3452.9 KN（）P4=0.59.8(7.5+8.44) 0.715.2=586.7 KN（）浮托力：F=7.79.81612.2+20.5(1.0+1.5) 0.59.812.2 =14879.2 KN()渗透压力:U=0.309.81612.2+0.51.22169.812.2 =787.45+1549.50=1735.3 KN()设计洪水情况下的荷载图见（图 6-2-2）, 设计洪水情况下的荷载计算表见
38、(表 6-2-2，设计洪水情况下荷载和力矩计算对 B 点取矩)精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 6-2-2 设计洪水位时荷载图表 6-2-2 设计洪水情况下荷载和力矩计算对 B 点取矩竖向力（KN）水平力（KN）力矩（KNm）备注荷载名称力臂（m）闸室结构重力15971.6表6-2-1上游水压力1207.65021.51610.69.184.070.7311085.820437.51175.7精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业下游水压力3452.9586.73.20.3411049.3199.5浮托力14879.28.0.6渗透压力534.81200.58.05.33427
39、8.46398.7水重力4504.3595.86312.72.355.0911.0510585.13032.669755.327383.816614.56759.74039.6.6.5合计10769.3（）2720.1（）99226.1（）3）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、扬压力是相应校核水位以下的水压力、扬压力。闸室内水重: Pv=4.6910.2109.8+7.60.8109.8+6.5109.919.8 =4688.1+595.8+6312.7=11596.6 KN精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业水平水压力:首
40、先计算波浪要素。在校核水位下：ht=0.5m，Ll=5.0m，h0=0.16m,Hlj=0.59m 上游 =10.2m，故为深水波。因此：HP1=0.52.59.8(2.5+0.16+0.5)12.2+0.5(2.5+10.4)7.99.812.2=472.3+6092.2=6564.5 KNP2=0.59.8(8.53+9.94) 1.512.2=1646.9 KN（）P3=0.57.67.6 9.812.2=3452.9 KN（）P4=0.59.8(7.5+8.47)0.612.2=590.4 KN（）浮托力：F=7.79.81616.2+0.5(1.0+1.5) 0.59.812.2 =
41、14879.2 KN()渗透压力:U=0.349.81612.2+0.51.36169.812.2=630.5+1320.5=1951.0 KN() 校核洪水情况下的荷载图见（图 6-2-3）, 设计洪水情况下的荷载计算见 (表 6-2-3，设计洪水情况下荷载和力矩计算对 B 点取矩)精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 6-2-3 校核洪水位时荷载图表 6-2-3 校核洪水情况下荷载和力矩计算对 B 点取矩竖向力（KN）水平力（KN）力矩（KNm）备注荷载名称力臂（m）闸室结构重力15971.6表6-2-1上游水压力472.36092.210410.454.640.734935.52
42、8267.81202.精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业6.92下游水压力3452.9590.43.20.3411049.3200.7浮托力14879.28.0.6渗透压力630.51320.58.05.335044.07038.3水重力4688.1595.86312.72.355.0911.0511017.03032.669755.327567.616830.28211.44043.3.9合计10737.4（）4168.1（）99958.1（）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业6.2.2 稳定计算1）完建期 闸室基底压力计算 )61 (maxminBeAGPGMBe2由表 6
43、-2-1 可知，G=15971 KN，M=.6 KN.m，另外，B=16m，A=1612.2=195.2m ,则2 =-=0.229m（偏上游）216124113.615971 = (16)=Pmaxmin195.215971160.229)74.79()88.85(下游端上游端地基承载力验算。由上可知 =（Pmax+Pmin）=（88.85+74.79）=88.12 kPaP2121持力层为坚硬粉质粘土，N63.5=1521 击，查表得地基允许承载力 R=350kPa。因为基础的宽度远大于 3m，故地基允许承载力应修正。 = )5 . 1() 3(DmBmRPDSB R其中：B=8m;D=1
44、.5m; 为安全起见，取 mB=0.2,mD=1.0;(浮容重)31/09.1069. 018 . 9) 174. 2(1) 1(mkNeGP =350+0.210.09（8-3）+1.010.09（1.5-1.5） R =360.1kPa , 地基承载力满足要求。 RP不均匀系数计算。由上可知 2.5 1.187minmaxPP基地压力不均匀系数满足要求。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2)设计洪水情况，闸室地基压力计算。由表 6-2-2 可知：G=10769.3 KN，M=99226.1 KN.m，则 =-=-1.21m（偏上游）21699226.110769.3 = (16)=
45、Pmaxmin195.210769.3161.21)30.14()80.20(下游端上游端地基承载力验算。由上可知 =（Pmax+Pmin）=55.17 kPaP21R地基承载力满足要求。不均匀系数计算。由上可知 5 . 32.66minmaxPP但根据 SD133-84 附录五的规定，对于地基良好，结构简单的中型水闸，的采用直可以适当的增大。本闸闸基土质良好；在校核洪水位情况下，可 以采用 3.5.故基地压力不均匀系数满要求。闸室抗滑稳定分析：临界压应力 )1 (2tgcBtgAPkp其中 A=1.75；=10.09kN/m3;B=16m,=19 ;c=60kPa。o故闸室不会发生深层滑动，
46、仅需作表层抗滑,81.20kPaP258.5kPaPmaxkp稳定分析。 HAcGtgKc00其中：取 0.9=17.1 ；c0 取c=20.0kPa。由于本闸齿墙较浅，可取031A=29.2m2，则 1.251.872720.1195.220.010769.3tg17.1ccKK闸室抗滑稳定性满足要求。3)校核洪水情况精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 闸室基底压力计算。由表 6-2-3 可知，G=10737.4 KN，M=99958.1 KN.m，则 =-=-1.31(偏下游）21699958.110737.4 = (16)=Pmaxmin195.210737.4161.31)27
47、.98()82.03(下游端上游端地基承载力验算。由上可知 =（P+Pmin）=55.0kPaP21max R地基承载力满足要求。不均匀系数计算。由上可知 3.5 2.93minmaxPP基地压力不均匀系数不满。但根据 SD-133-84 附录 5 的规定，对于地基良好，结构简单的中型水闸，可以采用 3.0，在校核洪水位情况下，可以采用 3.5.故 基地压力不均匀系数满要求。闸室抗滑稳定分析：临界压应力 1.10K1.734168.1.295120.04 .07371tg17.1HAcGtgKc00c闸室抗滑稳定性满足要求。7、 闸室结构设计7.1 闸墩设计闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚 1.1
48、 米，闸墩长与底板顺水流方向相同为 16 米，边墩与暗墙合而为一，采用重力式。闸墩上设置两道闸门工作闸和检修闸。工作闸门槽距闸墩上游端 5.29精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业米，工作闸门槽深 0.3 米，槽宽 0.6 米。闸墩上下游两端是 0.55 米的半圆形状。在闸墩的上游端设置检修闸门。检修闸门距离上游端 1.7 米处。槽宽 0.2 米，槽深0.3 米。下有不设置检修门。闸门设置在底板上，其底部高程是 0.5 米，上游闸墩底部高程为 11.8 米，下游闸墩顶部高程是为 8.5 米，由上一节在计算知道在校核洪水位情况下水平方向上的水压力最大，这时门槽颈部应力计算不利情况，故门槽应
49、力计算选校核洪水情况为计算情况。闸墩底部截面上的纵向正应力要求不出现拉应力，而最大拉应力也要小于混凝土的容许抗压强度。我们计算中发现情况符合。故闸墩不必配置纵向受力钢筋，但要配置构造钢筋。加强闸墩与底板的连接，防止温度变化对闸墩不利影响。竖向配置情况是，配置 12 的钢筋，每米 3根。其下插入底板 50cm，水平方向采用 8 的分布钢筋。在门槽出的配筋也是配置构造钢筋，配置 12 的钢筋间距与闸墩的一致。浇注 100 标号的混凝土作筑坝材料。 7.2 底板结构计算采用弹性地基梁法对底板进行结构计算。7.2.1 闸基的地基反力计算 = (16)=Pmaxmin195.215971160.229)
50、74.79()88.85(下游端上游端在上一节中计算地基应力 P、P时，求的是齿墙底部基底的应力，而不是maxmin底板底部基底应力，故尚应重新计算地基反力。 1）完建期。完建期内无水平荷载，故在上一节中相应的地基应力就等于地基反力，可以直接运用，即 （上游端）88.85kPaman （下游端）74.79kPamin2）校核洪水情况。此时有水平力作用，需要重新计算地基反力，见表 7-3-1.e=-1.15 m( 偏下游)10737.498273.6216 1615. 16112.21610737.4maxmin精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 = 31.20kPa78.80kPa)(