1、1 水閘設計說明書SLUICE DESIGN SPECIFICATION設計題目： 水閘工程 學院名稱： 專業名稱： 水利水電工程 班級名稱： 姓 名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 年 月 日2目 錄一、設計任務 -1二、 設計基本資料 -12.1 概述 -12.1.1 防洪 -12.1.2 灌溉 -12.1.3 引水沖淤-22.2 規劃數據 -22.2.1 孔口設計水位、流量 -22.2.2 閘室穩定計算水位組合-22.2.3 消能防沖設計水位組合-22.3 地質資料 -22.3.2 閘基土工試驗資料 -32.4 閘的設計標準-332.5 其它有關資料-32.5.1 閘上交通-32.5

2、.2 三材 -42.5.3 地震資料-42.5.4 風速資料-4三、 樞紐布置-43.1 防沙設施-43.2 引水渠的布置-43.3 進水閘布置-43.3.1 閘室段布置 -43.3.2 上游連接段布置-53.3.3 下游連接段布置-5四、水力計算 -5 4.1 閘孔設計-54.1.1 閘室結構形式 -54.1.2 堰型選擇及堰頂高程的確定 -64.1.3 孔口尺寸的確定-6 4.2 消能防沖設計 -84.2.1 消力池的設計 -84.2.2 海漫的設計-104.2.3 防沖槽的設計-104五、防滲排水設計 -11 5.1 地下輪廓設計 -115.1.1 底板-115.1.2 鋪蓋-115.1

3、.3 側向防滲-115.1.4 排水、止水-125.1.5 防滲長度驗算-12 5.2 滲流計算-125.2.1 地下輪廓線的簡化 -125.2.2 確定地基的有效深度-135.2.3 滲流區域的分段和阻力系數的計算-135.2.4 滲透壓力計算： -145.2.5 抗滲穩定驗算-16六、 閘室布置與穩定計算 -17 6.1 閘室結構布置 -166.1.1 底板-176.1.2 閘墩-176.1.3 胸墻-176.1.4 工作橋 -176.1.5 檢修便橋 -186.1.6 交通橋-18 6.2 閘室穩定計算 -1956.2.1 荷載計算 -196.2.2 穩定計算 -25七、 閘室結構設計-

4、27 7.1 閘墩設計-27 7.2 底板結構計算-287.2.1 閘基的地基反力計算-287.2.2 不平衡剪力及剪力分配 -307.2.3 板條上荷載的計算-317.2.4 彎矩計算 -327.2.5 配筋計算-367.2.6 裂縫校核-37八、兩岸連接建筑物-37九、水閘細部構造設計 -38十、基礎處理-38十一、總結-38參考文獻 -401水閘課程設計計算說明書1、設計任務 興化閘為無壩引水進水閘，該樞紐主要由引水渠、防沙設施和進水閘組成，本次設計主要任務是確定興化閘的型式、尺寸及樞紐布置方案；并進行水力計算、防滲排水設計、閘室布置與穩定計算、閘室底板結構設計等，繪出樞紐平面布置圖及上

5、下游立視圖。2、 設計基本資料2.1 概述興化閘建在興化鎮以北的興化渠上，閘址地理位置見圖 2-2-1。該閘的主要作用有防洪、灌溉和引水沖淤。 7.0 北 至大成港 9.0 渠 化 11.0 興 閘管所2 興化閘 興 化 河 興 化 鎮 圖 2-2-1 閘址位置示意圖（單位：m）2.1.1 防洪 當興化河水位較高時，關閘擋水，以防止興化河水入侵興化渠下游兩岸農田，保護下游的農田和村鎮。2.1.2 灌溉灌溉期引興化河水北調，以灌溉興化渠兩岸的農田。2.1.3 引水沖淤 在枯水季節，引興化河水北上至下游的大成港，以沖淤保港。2.2 規劃數據興化渠為人工渠道，其剖面尺寸如圖 2-2 所示。渠底高程為

6、 0.5m，底寬 50.0m，兩岸邊坡均為 1:2。該閘的主要設計組合有以下幾方面： 11.8 0.5 3 50.0 圖 2-2 興化渠剖面示意圖（單位：m） 2.2.1 孔口設計水位、流量 根據規劃要求，在灌溉期由興化閘自流引興化河水灌溉，引水流量為 300m3/s，此時閘上游水位為 7.83m，閘下游水位為 7.78m；在冬季枯水季節由興化閘自流引水送至下游大成港沖淤保港，引水流量為 100m3/s，此時相應的閘上游水位為7.44m，下游為 7.38m。2.2.2 閘室穩定計算水位組合 （1）設計情況：上游水位 10.3m，浪高 0.8m，下游水位 7.0m。 （2）校核情況：上游水位 1

7、0.7m，浪高 0.5m，下游水位 7.0m。 2.2.3 消能防沖設計水位組合 （1）消能防沖的不利水位組合：引水流量為 300m3/s，相應的上游水位10.7m，下游水位為 7.78m。 （2）下游水位流量關系下游水位流量關系見表 2-2-1。表 2-2-1 下游水位流量關系Q（m3/s）0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0H下（m）7.07.207.387.547.667.747.7842.3 地質資料2.3.1 閘基土質分布情況根據鉆探報告，閘基土質分布情況見表 2-3-1。 表 2-3-1 閘基土層分布層序高程（m）土質情況標準貫入擊數（擊）11.752.

8、40重粉質壤土9132.400.7散粉質壤土80.7-16.7堅硬粉質粘土（局部含鐵錳結核）1521 2.3.2 閘基土工試驗資料根據土工試驗資料，閘基持力層為堅硬粉質粘土，其內摩擦角 =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，變形模量 E0=4.0104KPa；建閘所用回填土為砂壤土，其內摩擦角 =260，凝聚力 C=0，天然容重 =18KN/m3；混凝土的彈性模量 Eh=2.3107KPa。 2.4 閘的設計標準根據水閘設計規范SL265-2001，興化閘按級建筑物設計。 2.5 其它有關資料 2.5.1 閘上交通根據

9、當地交通部門建議，閘上交通橋為單車道公路橋，按汽-10 設計，履帶-50 校核。橋面凈寬為 4.5m，總寬 5.5m，采用板梁式結構，見圖 2-5-1，每米橋長約重 80KN。5 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 45.0 137.50 45.0 70.0 550.0 圖 2-5-1 交通橋剖面圖 （單位：cm） 2.5.2 該地區“三材”供應充足。閘門采用平面鋼閘門，尺寸自定，由于廠設計加工制造。 2.5.3 該地區地震烈度設計為 6 度，故可不考慮地震影響。2.5.4 該地區風速資料不全，

10、在進行浪壓力設計時，建議取 Ll=10hl 計算。3、 樞紐布置興化閘為無壩引水進水閘。整個樞紐主要由引水渠、防沙設施和進水閘等組成。63.1 防沙設施閘所在河流為少泥沙河道，故防沙要求不高，僅在引水口設攔沙坎一道即可。攔沙坎高 0.8m，底部高程 0.5m，頂高程 1.3m，迎水面直立，背流坡為 1:1 的斜坡，其斷面見圖 3-1：圖 3-1 樞紐布置圖 - 剖面3.2 引水渠的布置興化河河岸比較堅穩，引水渠可以盡量短（大約 65m） ，使興化閘靠近興化河河岸。為了保證有較好的引水效果，引水角取 35，并將引水口布置在興化河凹岸頂點偏下游水深較大的地方。為了減輕引水口處的回流，使水流平順的進

11、入引水口，引水口上、下游邊角修成圓弧形。引水渠在平面上布置成不對稱的向下游收縮的喇叭狀，見圖 3-1。3.3 進水閘布置進水閘（興化閘）為帶胸墻的開敞式水閘。共 5 孔，每孔凈寬 5.0m。胸墻底部高程為 8.1m，閘頂高程為 11.8m，閘門頂高程為 8.3m。3.3.1 閘室段布置閘底板為倒型鋼筋混凝平底板，縫設在底板中央。底板頂面高程為 0.5m，厚1.0m，其順水流方向長 16m。閘墩為鋼筋混凝土結構，順水流方向長和底板相等，中墩厚 1.1m，邊墩與岸墻結合布置，為重力式邊墻，既擋水，又擋土，墻后填土高程為 11.8m。閘墩上設有工作門槽和檢修門槽。檢修門槽距閘墩上游邊緣 1.7m，工

12、作門槽距閘墩上游邊緣75.29，胸墻與檢修門槽之間凈距為 2.59。閘門采用平面滾輪鋼閘門，尺寸為 4.8m7.8m。啟閉設備選用 QPQ-225 卷揚式啟閉機。工作橋支承為實體排架，由閘墩縮窄而成。其順水流長 2.3m，厚0.5m,底面高程 11.8m，頂面高程 16.5m，排架上設有活動門槽。公路橋設在下游側，為板梁式結構，其總寬為 5.5m。公路橋支承在排架上，排架底部高程 8.5m。3.3.2 上游連接段布置鋪蓋為鋼筋混凝土結構，其順水流方向長 20m,厚 0.4m。鋪蓋上游為塊石護底，一直護至引水口。上游翼墻為漿砌石重力式反翼墻，迎水面直立，墻背為 1:0.5 的斜坡，收縮角為15，

13、圓弧半徑為 6.6m。墻頂高程為 11.0m，其上設 0.85m 高的混凝土擋浪板。墻后填土高程為 10.8m。翼墻底板為 0.6m 厚的鋼筋混凝土板，前趾長 1.2m，后趾長 0.2m。翼墻上游與鋪蓋頭部齊平。翼墻上游為干砌塊石護坡，每隔 12m 設一道漿砌石格埂。塊石底部設 15cm 的砂墊層。護坡一直延伸到興化渠的入口處。3.3.3 下游連接段布置閘室下游采用挖深式消力池。其長為 23m,深為 0.5m。消力池的底板為鋼筋混凝土結構，其厚度為 0.7m。消力池與閘室連接處有 1m 寬的小平臺，后以 1:4 的斜坡連接。消力池底板下按過濾的要求鋪蓋鋪設厚 0.3m 的砂、碎石墊層，既起反濾

14、、過渡作用，又起排水作用。海漫長 26m，水平設置。前 10m 為漿砌塊石，后 16m 為干砌塊石，并每隔 8m設一道漿砌石格埂。海漫末端設一構造防沖槽。其深為 1.0m，邊坡為 1:2。槽內填以塊石。由于土質條件較好，防沖槽下游不再設護底。下游翼墻亦為漿砌石重力式反翼墻。迎水面直立，墻背坡度為 1:0.5，其擴散角為10，圓弧半徑為 4.8m。墻頂高程為 8.5m，其上設高 0.8m 的擋浪板，墻后填土高程為 8.0m。下游翼墻底板亦厚 0.6m 鋼筋混凝土板，其前趾長 1.2m，后趾長0.2m。翼墻下游端與消力池末端齊平。下游亦采用干砌塊石護坡，護坡至 9.8m 高程處。每隔 8m 設一道

15、漿砌石格埂。護坡延伸至與防沖槽下游端部齊平。84、水力計算水力設計主要包括兩方面的內容,即閘孔設計和消能設計。4.1 閘孔設計閘孔設計的主要任務:確定閘室結構形式、選擇堰型、確定堰頂高程及孔口尺寸。4.1.1 閘室結構形式該閘建在人工渠道上,故宜采用開敞式閘室結構。在運行中，該閘的擋水位達 10.3m10.7m,而泄水時上游水位為 7.44m7.83m,擋水位時上游最高水位比下游最高水位高出 2.87m，故擬設設置胸腔代替閘門擋水，以減小閘門高度，減小作用在閘門上的水壓力，減小啟門力，并降低工作橋的高度，從而減少工程費用。綜上所述：該閘采用帶胸墻的開敞式閘室結構。4.1.2 堰型選擇及堰頂高程

16、的確定該閘建在少泥沙的人工渠道上,宜采用結構簡單,施工方便,自由出流范圍較大的平底板寬頂堰。考慮到閘基持力層是堅硬粉質粘土,土質良好,承載能力大,并參考該地區已建在工程的經驗,擬取閘底板頂面與興化渠渠底齊平，高程為 0.5m。4.1.3 孔口尺寸的確定（1）初擬閘孔尺寸。該閘的孔口必須滿足引水灌溉和引水沖淤保港的要求。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+V

17、0 /2g (取 =1.0)2 =7.33+0.6332/29.8=7.35m hS /h0=7.28/7.4=0.990.8,故屬淹沒出流。查 SL265-2001 表 A01-2，淹沒系數 S=0.369由寬頂堰淹沒出流公式 23002 HgBmQs對無坎寬頂堰，取 m=0.385，假設側收縮系數=0.96，則)2(23001HgmQBs = =25.54m2）引水沖淤保港 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 =

18、Q/A=100/443.3=0.23m/s0.8, 故屬淹沒出流。 查 SL265-2001 表 A01-2，得淹沒系數 s=0.36 同樣取 m=0.385，假設側收縮系數=0.96，則得 B02= =9.24m 比較 1） 、2）的計算結果，B02 B01，可見引水灌溉情況是確定閘孔尺寸的控制情況，故閘孔凈寬 B0 宜采用較大值 25.54m。擬將閘孔分為 5 孔，取每孔凈寬為 5.0m,則閘孔實際總凈寬為B0=55.0=25.0m。2302 HgmQs2394. 6819296. 0385. 036. 0100.2335. 7819296. 0385. 0360300.10由于閘基土質條

19、件較好，不僅承載能力較大，而且堅硬、緊密。為了減少閘孔總寬度，節省工作量，閘底板宜采用整體式平底板。擬將分縫設在各孔底板的中間位置，形成倒型底板。中墩采用鋼筋混凝土結構，厚 1.1m，墩頭、墩尾均采用半圓形，半徑為 0.55m。（2）復核過閘流量。根據初擬的閘孔尺寸，對于中孔，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對于邊孔，b0=5.0m，bs=40.26m，bo/bs=1.12, 查 SL265-2001 表，得,則909. 0b NNbz) 1( =(0.971(5-1)+0.909)

20、/5 =0.960根據 SL265-2001 表，對無坎寬頂堰，取 m=0.385，則23002 HgmBQs =0.360.3850.959252335. 78192 =293.3 sm3100%=2.24%5%QQQ實實際過流能力滿足引水灌溉的設計要求。因此，該閘的孔口尺寸確定為：共分 5 孔，每孔凈寬 5.0m，2 個中墩各厚1.1m，閘孔總凈寬為 25.0m，閘室總寬度為 29.4m。4.2 消能防沖設計消能防沖設計包括消力池、海漫及防沖槽等三部分。4.2.1 消力池的設計1）上下游水位連接形態的判別,閘門從關閉狀態到泄流量為 300往是分sm3級開啟的。為了節省計算工作量,閘門的開度

21、擬分三級,流量 50;待下游的水位sm3穩定后,增大開度至 150，待下游的水位穩定后,增大開度至 300。sm3sm3 當泄流量為 50時:sm3上游水深 H=10.7-0.5=10.2m; 下游水深可采用前一級開度(即 Q=0)時的下游水深 t=7.0-0.5=6.5m;11 上游行進流速=50/718.1=0.069m/s(0.5m/s),可以忽略不計。0VAQ0V 假設閘門的開度 e=0.45m.=0.45/10.2=0.0440.65,為孔流。查He水力學(河海大學出版社)，由表 10.7（采用插值法）：005. 0611. 0613. 0044. 0611. 0得=0.612，則：

22、 hc=e=0.6120.45=0.2754m =1.332mchghqhcc181232 t=6.5m,故為淹沒出流。ch由(t)/(H-)=0.583,查 SL265-2001 表 A03-2（采用插值法） ，得孔chch流淹沒系數=0.53，所以有 / 0012gHeBQ 1=0.6-0.176=0.592He 式中 1孔流流量系數。因此 Q=0.530.5920.4525=49.952108192.sm3該值與要求的流量 50十分的接近，才所假定的閘門開度 e=0.45 正確。sm3此時，躍后水深 1.332t=6.5m,故發生淹沒水躍。以同樣的步驟可求得泄水量 150、300時的閘門

23、開度、躍后水深，sm3sm3并可判別不同泄水量時的水面連接情況，結果列如下表：表 4-2 水面連接計算序號Q（sm3）E(m)/ mhc h (m)t (m)水面連接情況150.00.450.6120.2751.3326.50淹沒水躍122150.01.350.6170.8332.1426.70淹沒水躍3300.03.000.6251.8752.5557.04淹沒水躍2）消力池的設計a)、消力池池深：由表 4-2 可見，在消能計算中，躍后水深均小于相應的下游水深，出閘水流已發生了淹沒水躍，故從理論上講可以不必建消力池。但是為了穩定水躍，通常需建一構造消力池。取池深 d=0.5m。b)、消力池長

24、度：根據前面的計算 ，以泄流量 300作為確定消力池長sm3度的計算依據。略去行進流速 V0，則： T0= H+d=10.2+0.5=10.7m h = c000=q/2g ，q=10.20， =0.952=5.88h =0.77c=4.88mchghqhcc181232水躍長度 L =6.9（-）=6.9（4.88-0.77）=28.4mJchch消力池與閘底板以 1：4 的斜坡段相連接，LS=dp=0.54=2.0m,則消力池長度 LSJ為 L= L +L =2.0+0.7528.4=23.3mSJSJ長度校正系數（0.70.8)取消力池長度為 21.5m。c)、消力池底板厚度計算：t=K

25、1q式中K1消力池底板厚度計算系數,可采用（ 0.150.20） K1取 0.175 Q=300/（25+4.4）=10.2)/(3msm13H=10.7-7.78=2.92m t=0.73m 由于消力池的池底板厚范圍（0.51.2）所以取消力池的池底板厚為 0.8m,前后等厚。在消力池底板的后半部設排水孔,孔徑 10cm,間距 2m，呈梅花行布置,孔內填以砂，碎石。消力池與閘底板連接處留有 1 米的平臺,以便更好地促成出閘水流在池中產生水躍。消力池在平面上呈擴散狀，擴散角度 10。4.2.2 海漫的設計1）海漫的長度為： L=PqKS q=300/25.0+4.4+tg10(23+1)2=7

26、.92 )/(3msmH=10.77.78=2.92m為海漫長度計算系數，取為 7.0sKsK=25.75mpL92. 292. 70 . 7取海漫的長度為 26.0m。2）海漫的布置和結構。由于下游水深較大,為了節省開挖量,海漫布置成水平的.海漫使用厚度 40cm 的塊石材料,前 10m 用漿砌塊石,后 16m 采用干砌塊石。漿砌塊石海漫上社排水孔,干砌塊石上社漿砌塊石格梗,格梗斷面尺寸為40cm60cm。海漫底部鋪設 15cm 厚的砂粒墊層。4.2.3 防沖槽的設計1）海漫末端河床沖刷深度為 )( 1 . 10 shVqd海漫末端的平均寬度=1/2(50+50+227.04)B =64.0

27、8m=300/64.08=4.68Q )(3msm對比較緊密的黏土地基，且水深大于 3m，可取為 1.1m/s,=7.04m,則：0Vsh14=-2.36md04. 71 . 168. 41 . 1L，滿足要求。L2）繞流防滲長度。必須的防滲長度為L=CH 16H=3.7m,C=7（回填土為砂土，且無反濾） ，因此 L=25.9m實際防滲長度 =+16=36.7mL15cos20L,滿足防滲要求L其地下輪廓布置見下圖 5-1-1：圖 5-1-1 地下輪廓布置 （單位：m）5.2 滲流計算采用改進阻力系數法進行滲流計算。5.2.1 地下輪廓線的簡化為了便于計算，將復雜的地下輪廓進行簡化。由于鋪蓋

28、頭部及底板上下游兩端的齒墻均淺，簡化后的形式如下圖 5-2-1：圖 5-2-1 地下輪廓簡化圖 （單位：m）5.2.2 確定地基的有效深度根據鉆探資料，閘基透水層深度很大。故在滲流計算中必須取一有效深度，代替實際深度。17由地下輪廓線簡化圖知：地下輪廓的水平投影長度 L=16+20=36m;地下輪廓的垂直投影長度 S0=1.3m。 L0/ S0=36/1.3=27.75,故地基的有效深度 Te=0.5 L0=18 m(圖 5-2-1)。5.2.3 滲流區域的分段和阻力系數的計算過地下輪廓的角點、尖點，將滲流區域分成十個典型段。1、8 段為進出口段，3、6、二段為內部水平段，2、4、5、7 則為

29、內部垂直段。表 5-2-1 各流段阻力系數為 流段阻力系數為 段號ST10.417.90446進口段和出口段=1.5（）+0.441TS2/380.517.40.44820.518.0002841.118.0006150.517.40029內部垂直段=lnctg(1-)24 TS70.517.400293S1=0.5S2=1.1T=18.0L=20.01.049內部水平段=TSSL)(7 . 0216S1=0.5S2=0.5T=17.4L=16.00.879則 = =2.96981ii5.2.4 滲透壓力計算：1）設計洪水位時：H=10.3-7.0=3.3m。根據水流的連續條件，經過各流段的單

30、寬滲流流量均應相等。18a）任一流段的水頭損失 h = ,則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）進出口段進行必要的修正：進出口修正系數為1 =1.21- 1)059. 0(2)(1212TSTTT=18.0m T=17.9m S=0.4m則=0.341.0 應予修正 h =h1=0.17m111進口段水頭損失的修正量為h=0.500.17=0.33修正量應轉移給相鄰各段h =0.03+0.03=0.062h =1.16+（0.330.03）=1.46m3同樣對出

31、口段修正如下=1.21-2)059. 0(2)(1212TSTT T=17.4m T=17.4m S=0.5m 則=0.3960，表示閘門不能靠自重關閉，需加壓 10kN 重塊幫助關閉。則閘門自重為 G=200+10=210KN 根據計算所需的啟門力 FQ=376.4kN，初選雙調點手搖電動兩用卷揚式啟閉機（上海重型機械廠產品）QPQ-225。其機架外輪廓寬J=1962mm。232）工作橋的尺寸及構造。 （見圖 6-1-2）工作橋的寬度不僅要滿足啟閉機布置的要求，且兩側應留有足夠的操作寬度。B=啟閉機寬度+2欄桿柱寬+2欄桿外富裕寬度1.962+20.8+20.15+20.05=3.962m。

32、故取工作橋凈寬 4.0m。工作橋為板梁式結構。預制裝配。兩根主梁高0.8m，寬 0.35m，中間活動鋪板厚 6cm。為了保證啟閉機的機腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為 1.5m。在啟閉機機腳處螺栓處設兩根橫梁。其寬 30cm，高50cm。工作橋設在實體排架上，排架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為 50cm，排架順水方向的寬度為 2.3m。排架的高程為：胸墻壁底緣高程+門高+富裕高度=8.1+7.8+0.6=16.5m。在工作橋的下游側布置公路橋，橋身結構為鋼筋混凝土板梁結構，橋面總寬為 4.0m。6.1.5 檢修便橋 為了便于檢修、觀測、在檢修門槽處設置有檢修便橋。橋寬 1.5m。橋身結構僅為兩根

33、嵌置于閘墩內的鋼筋混凝土簡支輛。梁高 40cm，寬 25cm。梁中間鋪設厚 6cm 的鋼筋混凝土板。6.1.6 交通橋 在工作橋餓下游側布置公路橋，橋身結構為鋼筋混凝土板梁結構，橋面總寬 5.5m。其結構構造及尺寸見本章第一節。6.2 閘室穩定計算 取中間的一個獨立的閘室單元分析，閘室結構布置見圖 6-2-1：24圖 6-2-1 閘室結構布置圖 （單位：m）6.2.1 荷載計算1）完建期的荷載.完建期的荷載主要包括閘地板重力 G1、閘墩重力 G2、閘門重力 G3、胸墻壁重力 G4、工作橋及啟閉機設備重力 G5、公路橋重力 G6和檢修便橋重力 G7、取混凝土、鋼筋混凝土的容重為 25KN/m3。

34、底板重力為：G1=161.012.225+1/2（1+1.5）0.512.2252=5261.3KN閘墩重力：每個中墩重G2=（0.53.140.55211.325）+（0.53.140.5528.025）+(4.21.111.325)+(2.31.111.325)+（2.34.725）25+（8.41.1825）+（30.670.71.825）+（4.70.70.725）-(20.30.211.325)-(20.30.611.325)=4217.6KN每個閘室單元有兩個中墩，則：G2=2G2=8435.2KN閘門重力為：G3=2002=400.0KN胸墻重力為：G4=0.30.51025+0

35、.40.81025+0.2(3.7-0.4-0.3)1025=267.5KN 工作橋及啟閉機設備重力如下工作橋重力：G5=20.920.3512.225+0.5(0.08+0.12)0.912.2225+0.150.1212.2225+0.061.312.225=286.1KN考慮到欄桿及橫梁重力等，取: G5=350.0KNQPQ啟閉機機身重 40.7KN 混凝土及電機重，每臺啟閉機重 48.0KN,啟閉機重力 G5=248.0KN=96.0KN G5= G5+ G5=350.0+96.0=446KN 公路橋重力:公路橋每米重約 80KN,考慮到欄桿重,則公路橋重為:G6=8012.2+50

36、=1026.0KN檢修便橋重力：G7=0.250.410.0252+0.061.51025=72.5KN考慮到欄桿及橫梁重力等，取: G7=135.0KN26完建情況下作用荷載和力矩計算見下表 6-2-1：表 6-2-1 完建情況下作用荷載和力矩計算表(對底板上端 B 點求力矩)力矩(KNm)部位重力(KN)力臂(m)底板5261.38.042090.4（1）268.40.3285.89（2）2542.62.656737.9（3）1496.25.908827.6（4）3938.011.2544302.5閘墩（5）190.015.682979.2工作閘門400.05.792316.0工作橋350

37、.05.902065.0啟閉機96.05.90566.40公路橋1026.012.2512568.5檢修便橋135.01.80243.0胸墻267.54.791281.3合62）設計洪水情況下的荷載。在設計洪水情況下,閘室的荷載除此之外,還有閘室內水的重力、水壓力、揚壓力等。閘室內水重:27W1=4.699.8109.8+7.60.8109.8+6.5109.919.8 =4504.3+595.8+6312.7 =1141.8 KN水平水壓力:首先計算波浪要素。有設計資料知：ht=0.8m，Ll/hl=10，上游 =9.8m，H則上游波浪線壅高為： =0.25mlll

38、LHcthLhh22089.82cth80.8h20波浪破碎的臨界水深： lllllljhLhLLH22ln4mHlj94. 08 . 020 . 88 . 020 . 8ln48可見，上游平均水深大于 Ll/2,且大于 Hlj，故為深水波。因此：P1=0.549.8(4+0.25+0.8)12.2+0.569.8(4+10)12.2=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

39、 KN（）浮托力：F=7.79.81612.2+20.5(1.0+1.5) 0.59.812.2 =14879.2 KN()滲透壓力:U=0.309.81612.2+0.51.22169.812.2 =787.45+1549.50=1735.3 KN()設計洪水情況下的荷載圖見（圖 6-2-2）, 設計洪水情況下的荷載計算表見 (表 6-2-2，設計洪水情況下荷載和力矩計算對 B 點取矩)28圖 6-2-2 設計洪水位時荷載圖表 6-2-2 設計洪水情況下荷載和力矩計算對 B 點取矩豎向力（KN）水平力（KN）力矩（KNm）備注荷載名稱力臂（m）閘室結構重6表6-2-

40、1上游水壓力1207.65021.51610.69.184.070.7311085.820437.51175.729下游水壓力3452.9586.73.20.3411049.3199.5浮托力14879.28.0119033.6滲透壓力534.81200.58.05.334278.46398.7水重力4504.3595.86312.72.355.0911.0510585.13032.669755.327383.816614.56759.74039.6240185.6140959.5合計10769.3（）2720.1（）99226.1（）3）校核洪水位情況的荷載。校核洪水位情況時的荷載與設計洪水

41、位情況的荷載計算方法相似。所不同的是水壓力、揚壓力是相應校核水位以下的水壓力、揚壓力。閘室內水重: Pv=4.6910.2109.8+7.60.8109.8+6.5109.919.8 =4688.1+595.8+6312.7=11596.6 KN水平水壓力:30首先計算波浪要素。在校核水位下：ht=0.5m，Ll=5.0m，h0=0.16m,Hlj=0.59m 上游 =10.2m，故為深水波。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)

42、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 =14879.2 KN()滲透壓力:U=0.349.81612.2+0.51.36169.812.2=630.5+1320.5=1951.0 KN() 校核洪水情況下的荷載圖見（圖 6-2-3）, 設計洪水情況下的荷載計算見 (表 6-2-3，設計洪水情況下荷載和力矩計算對 B 點取矩)圖 6-2-3 校核洪水位時荷載圖31表 6-2-

43、3 校核洪水情況下荷載和力矩計算對 B 點取矩豎向力（KN）水平力（KN）力矩（KNm）備注荷載名稱力臂（m）閘室結構重6表6-2-1上游水壓力472.36092.21046.910.454.640.734935.528267.81202.232下游水壓力3452.9590.43.20.3411049.3200.7浮托力14879.28.0119033.6滲透壓力630.51320.58.05.335044.07038.3水重力4688.1595.86312.72.355.0911.0511017.03032.669755.327567.616830.28211.44

44、043.3242324142365.9合計10737.4（）4168.1（）99958.1（）6.2.2 穩定計算1）完建期 閘室基底壓力計算33 )61 (maxminBeAGPGMBe2由表 6-2-1 可知，G=15971 KN，M=124113.6 KN.m，另外，B=16m，A=1612.2=195.2m ,則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載力驗算。由上可知 =（Pmax+Pmin）=（88.85+74.79）=88.12 kPaP2121持

45、力層為堅硬粉質粘土，N63.5=1521 擊，查表得地基允許承載力 R=350kPa。因為基礎的寬度遠大于 3m，故地基允許承載力應修正。 = )5 . 1() 3(DmBmRPDSB R其中：B=8m;D=1.5m; 為安全起見，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 , 地基承載力滿足要求。 RP不均勻系數計算。由上可知 2.5 1.187minmaxPP基地壓力不均勻系數滿足要求。2)設計洪水情況，閘室地基壓力

46、計算。由表 6-2-2 可知：G=10769.3 KN，M=99226.1 KN.m，則 =-=-1.21m（偏上游）21699226.110769.334 = (16)=Pmaxmin195.210769.3161.21)30.14()80.20(下游端上游端地基承載力驗算。由上可知 =（Pmax+Pmin）=55.17 kPaP21R地基承載力滿足要求。不均勻系數計算。由上可知 5 . 32.66minmaxPP但根據 SD133-84 附錄五的規定，對于地基良好，結構簡單的中型水閘，的采用直可以適當的增大。本閘閘基土質良好；在校核洪水位情況下，可 以采用 3.5.故基地壓力不均勻系數滿要

47、求。閘室抗滑穩定分析：臨界壓應力 )1 (2tgcBtgAPkp其中 A=1.75；=10.09kN/m3;B=16m,=19 ;c=60kPa。o故閘室不會發生深層滑動，僅需作表層抗滑,81.20kPaP258.5kPaPmaxkp穩定分析。 HAcGtgKc00其中：取 0.9=17.1 ；c0 取c=20.0kPa。由于本閘齒墻較淺，可取031A=29.2m2，則 1.251.872720.1195.220.010769.3tg17.1ccKK閘室抗滑穩定性滿足要求。3)校核洪水情況 閘室基底壓力計算。由表 6-2-3 可知，G=10737.4 KN，M=99958.1 KN.m，則 =

48、-=-1.31(偏下游）21699958.110737.435 = (16)=Pmaxmin195.210737.4161.31)27.98()82.03(下游端上游端地基承載力驗算。由上可知 =（P+Pmin）=55.0kPaP21max R地基承載力滿足要求。不均勻系數計算。由上可知 3.5 2.93minmaxPP基地壓力不均勻系數不滿。但根據 SD-133-84 附錄 5 的規定，對于地基良好，結構簡單的中型水閘，可以采用 3.0，在校核洪水位情況下，可以采用 3.5.故 基地壓力不均勻系數滿要求。閘室抗滑穩定分析：臨界壓應力 1.10K1.734168.1.295120.04 .07

49、371tg17.1HAcGtgKc00c閘室抗滑穩定性滿足要求。7、 閘室結構設計7.1 閘墩設計閘墩為鋼筋混凝土結構，中墩厚 1.1 米，閘墩長與底板順水流方向相同為 16 米，邊墩與暗墻合而為一，采用重力式。閘墩上設置兩道閘門工作閘和檢修閘。工作閘門槽距閘墩上游端 5.29米，工作閘門槽深 0.3 米，槽寬 0.6 米。閘墩上下游兩端是 0.55 米的半圓形狀。在閘墩的上游端設置檢修閘門。檢修閘門距離上游端 1.7 米處。槽寬 0.2 米，槽深0.3 米。下有不設置檢修門。閘門設置在底板上，其底部高程是 0.5 米，上游閘墩底部高程為 11.8 米，下游閘墩頂部高程是為 8.5 米，由上一

50、節在計算知道在校核36洪水位情況下水平方向上的水壓力最大，這時門槽頸部應力計算不利情況，故門槽應力計算選校核洪水情況為計算情況。閘墩底部截面上的縱向正應力要求不出現拉應力，而最大拉應力也要小于混凝土的容許抗壓強度。我們計算中發現情況符合。故閘墩不必配置縱向受力鋼筋，但要配置構造鋼筋。加強閘墩與底板的連接，防止溫度變化對閘墩不利影響。豎向配置情況是，配置 12 的鋼筋，每米 3根。其下插入底板 50cm，水平方向采用 8 的分布鋼筋。在門槽出的配筋也是配置構造鋼筋，配置 12 的鋼筋間距與閘墩的一致。澆注 100 標號的混凝土作筑壩材料。 7.2 底板結構計算采用彈性地基梁法對底板進行結構計算。

51、7.2.1 閘基的地基反力計算 = (16)=Pmaxmin195.215971160.229)74.79()88.85(下游端上游端在上一節中計算地基應力 P、P時，求的是齒墻底部基底的應力，而不是maxmin底板底部基底應力，故尚應重新計算地基反力。 1）完建期。完建期內無水平荷載，故在上一節中相應的地基應力就等于地基反力，可以直接運用，即 （上游端）88.85kPaman （下游端）74.79kPamin2）校核洪水情況。此時有水平力作用，需要重新計算地基反力，見表 7-3-1.e=-1.15 m( 偏下游)10737.498273.6216 1615. 16112.21610737.4

52、maxmin = 31.20kPa78.80kPa)(上上上上上上上3738表 7-3-1 校核洪水時荷載、力矩計算表 （對底板底面上游 A 點求矩）豎向力水平力力矩荷載名稱計算式力臂備注閘室結6表 6-2-10.52.59.8(2.5+0.16+0.5)12.2472.39.954699.4上游水壓力0.5(2.5+10.4)9.87.912.26069.24.1425221.7390.5(8.51+9.27)9.81.012.210970.49537.50.59.87.6212.23452.92.6下游水壓力0.5（7.5+7.77）9.80.112.2100.8

53、0.18977.510.1浮托力14879.28.0119033.6表 6-2-3630.58.05044.0滲透壓力1320.55.337038.3表 6-2-3閘室內水重力11596.683804.927567.616830.27661.53552.9238377.1140103.5合計10737.4（）4108.6（）98273.6（ ）407.2.2 不平衡剪力及剪力分配以胸墻與閘門之間的連線為界，將閘室分為上、下游段，各自承受其分段內的上部結構重力和其他荷載。1）不平衡剪力。對完建期、校核洪進行計算。不平衡剪力值見表 7-3-2 2）不平衡剪力的分配，截面的形心軸至底板底面的距離如圖

54、 7-3-1 所示，即=4.5m3 .111 . 120 . 12 .12)0 . 1235.11(35.111 . 126 . 02 .120 . 1f)3132(323nnffLJQQ底mdfn5 . 30 . 15 . 4mL1 . 622 .122)5 . 323 .11(1 . 13 .1123 .111 . 1121)6 . 02 . 2(2 .120 . 10 . 12 .121212323J =6064m=0.04)3132(323nnffLJQQ底Q則 =（1-0.04）=0.96墩QQQ41每個閘墩分配不平衡剪力為=0.4821墩QQ表 7-3-2 不平衡剪力計算表 單位：

55、KN完建情況下校核洪水情況下荷載名稱上游段下游段小計上游段下游段小計閘墩底板胸墻公路橋工作橋檢修便橋閘門啟閉機3357.81672.9267.517513548.05077.43588.4102617540048.08435.25267.3267.5102635013540096.03357.81672.9267.517513548.05077.43588.4102617540048.08435.25267.3267.5102635013540096.0結構重力5656.210314.8159715656.210314.815971水重力5283.96312.711596.6揚壓力-6091.

56、5-10738.7-16830.2地基反力-5789-10182-15971-2495.1-8242.1-10737.2不平衡力132.8（）132.8（）0.02353.5（）2353.3（）0.2（）42不平衡剪力132.8（）132.8（）0.02353.4（）2353.4（）0.07.2.3 板條上荷載的計算 1）完建期板條荷載見圖 7-3-2（a） （1)上游段：均布荷載2 .1249. 58 .13204. 02 .1249. 59 .1672q =24.90 KN/m () 閘墩處的集中荷載 49. 528 .13296. 049. 52481351755 .2675 .3357

57、P =351.1 KN/m () （2）下游段： 均布荷載 KN/m ()94.272 .1251.108 .13204. 02 .1251.104 .3588q 閘墩處的集中荷載 251.108 .13296. 0251.104840017510264 .5077P =313.9 KN/m () 43圖 7-3-2 板條荷載圖（a）完建期；（b）校核洪水情況 2）校核水位情況的板條荷載見圖 7-3-2（b） （1）上游段： 均布荷載)(/87.282 .1249. 54 .235304. 02 .1249. 55 .60911049. 59 .52832 .1249. 59 .1672mKN

58、q閘墩處的集中荷載P=閘墩及其上部結構的重力-均布荷載中多計算的閘墩處的水重力-不平衡剪力的分配值，即下)(14.4949. 524 .235396. 01 . 11049. 59 .528349. 52481351755 .2678 .3357P游段： 均布荷載 )(/67. 81091. 97 .631251.102 .1204. 04 .235351.102 .127 .107384 .3588mKNq 閘墩處的集中荷載44 )(8 .36351.1024 .235396. 01 . 11091. 97 .631251.1024840017510264 .5077P7.2.4 彎矩計算

59、（1）梁的柔性指數。柔性指數按下式計算.柔性指數按下式計算3010hLEEth式中 E0地基土變形模量， E0=4.0;kPa410Eh混凝土彈性模量， Eh=2.3；kPa710 梁高，m。h則94. 30 . 11 . 6103 . 2100 . 410374t故按 t=5 查表計算。因 1t10,故為短梁。45表 7-3-3 底板彎矩計算表板帶上荷載產生的彎矩板帶荷載完建期校核洪水位情況均布荷載q集中荷載P 5.0q 上=24.9kN/mq 下=27.9kN/mP 上=351.1kNP 下=313.9kNq 上=28.9kN/mq 下=8.64kN/mP 上=49.14kNP 下=363

60、.8kN段別(1）(2）(5）=(1)qL2(7）=(5)+(6)(8）=(1)qL2(9）=(2)PL(10）=（8）+（9）備注460.0 0.0800.0674.1 128.5 202.6 85.9 18.0 103.9 0.1 0.0790.0773.2 149.9 223.1 84.9 21.0 105.8 0.2 0.0760.0870.4 171.3 241.8 81.6 24.0 105.6 0.3 0.0700.1064.9 214.2 279.0 75.2 30.0 105.2 0.4 0.0630.1358.4 278.4 336.8 67.7 39.0 106.6 0.