水工建筑物水闸课程设计
目 录
基设计资料 1
1基概述资料 1
2水流量资料 1
3闸基土质资料 2
4资料 2
5水闸设计标准 2
二闸址选择 3
三总体枢纽布置 3
1拦河闸布置 3
2闸室段布置 3
3游连接段布置3
4游连接段布置4
四水力计算 4
1 闸孔设计 4
2 消防设计 7
3 海漫设计9
五防渗排水设计 10
1 轮廓设计 10
2 防渗计算 11
六 闸室布置稳定分析 15
1 闸室结构布置 15
2 荷载组合 18
3 闸室稳定计算 23
七 闸室结构设计 25
1 闸墩设计 25
2 底板结构设计 25
八基础处理 29
九参考文献 30
基设计资料
1基概述资料
工程西通河灌区第级抽水站拦河闸务拦蓄西通河河水抬高水位满足抽水灌溉需洪水期够宣泄洪水保证两岸农田洪水淹没
2水位流量资料
根规划求正常蓄水时泄流量Q0游水位H正1980m时应游水位H1950m校核洪水时灌区泄流量Q核797时相应游校核水位H核19890m相应闸游水位H19865m设计洪水位时灌区泄流量Q设614时应游水位H设19836m闸游水位H19815m
闸身稳定计算水位组合
（1） 设计洪水位时：游水深游水深
（2） 校核洪水位时：游水深游水深
消防设计水位组合
根分析：消防利水位组合校核洪水位时情况：组合：泄流量Q7970相应游水位H核19890m 闸游水位H19865m相应游水深H390m游水深h365m
水位流量资料表：
运情况
游水位（米）
泄流量（m³秒）
正常蓄水
19800
0
设计洪水
19836
6140
校核洪水
19890
7970
游水位流量关系表：
H(m)
19500
19600
19700
19750
19800
19815
19850
19865
Q(m3S)
000
863
2796
4107
5540
6140
7398
7970
3闸基土质资料
闸基河床质资料柱状图图示：
层序
高程（m）
土质摡况
I
195001918
细砂
II
1918—18332
组砂
III
18332
粘土
闸址附缺乏粘性土料足够数量混凝土骨料砂料闸基细砂墙回填砂料土工试验资料表
天然重度
饱重度
摩擦角
凝聚力
均匀系数
相密实度
细砂
1864
2061
22
0
12
046
沙土料
1820
2021
32
0
15
062
细砂允许承载力150KNm2 混凝土底板间摩擦系数f035
4资料
1闸交通单车道汽10设计带50校核桥面净宽40m总宽44m
2闸门采面钢闸门3米4米5米三种规格闸门
3该区震设计烈度4度
4闸址附河道干砌石护坡
5年均风速12米秒 吹程015公里
5水闸设计标准
根水闸设计规范SD13384(简称SD13384)该闸IV级建筑物设计
二闸址选择
根水工建筑物知闸址选择关系工程成败济效益发挥水闸设计中项重容应根水闸功特点运求综合考虑形址水流潮汐泥沙冻土冰清施工理周围环境等素通技术济较选定佳方案
闸址适宜选择形开阔岸坡稳定岩土坚实水水位较低点应优先选质条件良天然基土壤中砂粗砂砂砾适做水闸基量避开淤泥质土粉细砂基必时应采取妥善处理措施
河道建造拦河闸解决施工导流问题常闸址选弯曲河道凸岸利原河道导流裁弯取直新开游引水泄水渠新开渠道量缩短长度进出口原河道衔接
根基形资料知道闸址附河道直河道横补面接梯形底宽18米边坡115河底高程19500米两岸面高程19920米
断面尺寸图11示：
图 11
三总体枢纽布置
1拦河闸布置
拦河闸布置成开敞式水闸根计算水闸分3孔边孔净宽30m中孔净宽40m闸门顶部高程1994m闸门高出边缘线02m
2闸室段布置
闸底板倒π形布置采钢筋混凝土结构板中央设缝板长15m厚10m
闸墩材料采钢筋混凝土材料水流方长15m中墩厚12m边墩岸墙分开布置重力式边墙挡水挡土闸墩游设工作门槽检修门槽工作桥宽04m检修桥宽15m闸门采露顶式面钢闸门尺寸355×44启闭设备采QPQ16卷场式启闭机公路桥设游总宽44m
3游连接段布置
游翼墙采浆砌石重力式反翼墙墙顶高程19950m混凝土拦浪板高08m设墙填土高程19920m翼墙底板厚06m样采钢筋混凝土材料
铺盖翼墙游齐水流方长140m厚06m铺盖游块石护底直护引水口
翼墙游干砌石护坡设浆砌石格梗隔12m布置砂垫层设块石底部15cm厚
4游连接段布置
闸室游布置消力池海曼防槽等
消力池采挖深式长75m池深05m底板采钢筋混凝土结构厚05m消力池闸室连接处设1m宽坝厚14斜坡连接底板设02m厚砂碎石垫层反滤排水
采浆砌石做海曼材料长度18m厚度05m浆砌石设排水孔面铺设反滤层海曼起始端做80m长浆砌石水段顶面高程护坦齐海曼半段做成115斜坡水流均匀扩散调整流态分布保护河床受刷
取防槽深度20m底宽b40m取顶端海曼末端齐游坡率取m＝2游坡率m＝3
游翼墙浆砌石重力式反翼墙迎水面直立墙背坡率105收缩角10度材料选钢筋混凝土板厚06m前趾长12m趾长02m翼墙游端消力池末端齐
四水力计算
水闸水力设计包括两方面容闸孔设计消防设计
1 闸孔设计
闸孔设计务：确定闸室结构形式选择堰型确定堰顶高程孔口尺寸
（1） 闸室结构型式
该闸建天然河道宜采开敞式闸室结构
（2） 堰型选择闸底板高程选定
该闸建少泥沙工渠道宜采结构简单施工方便出流范围较底板宽顶堰闸基河床质资料知闸基附河床土质良承载力参考该区已建工程验拟取闸底板顶面（堰顶）西通河渠底齐高程19500m
（3） 孔口尺寸确定
初拟孔口尺寸该闸尺寸必须满足拦洪灌溉泄洪求
1)计算闸孔总净宽
设计情况： ①游水H19836195336
②游水深1981519500315
③泄流量Q6140
游行流速：
V0QA
根断面尺寸：
A﹙b＋﹚H ﹙18+15×336﹚×336＝7742
中b河道宽：b18 m边坡：m115
V0QA 614077410793ms
H0H﹢αv22 （取α＝10﹚
336﹢07932﹙2×981﹚
＝339
3153390929>08 属淹没出流
校核情况： ①游水H198919539
②游水深19865195365
③泄流量Q7970
游行流速：
V0QA
根断面尺寸：
A﹙b＋﹚H ﹙18+15×39﹚×39＝9302m2
中b河道宽：b18 m边坡：m115
V0QA 7979302086ms
H0H﹢αv22g ﹙取α＝10﹚
39﹢0862﹙2×981﹚
394
365394093>08 属淹没出流
确定闸孔宽度
结果水流成堰流时淹没出流计算根水工建筑物宽顶堰淹没出流公式：0根查SL2652001附录A01查淹没系数074坎宽顶堰：m0385 假设侧收缩系数090计算简图见图2—1
H
H1
图2—1
设计情况：
公式
设计情况
866
校核情况：
90
整理述计算表2—1示：
表2—1
计算情况
游水深
H
游水深
流量
Q
行进流速
行进水头
淹没系数б
流量系数m
侧收缩系数ε
设计情况
336
315
6140
0793
339
074
0385
090
866
校核情况
390
365
7970
086
394
074
0385
090
90
2)闸孔孔数n单孔净宽
单孔宽度根水闸求闸门型式启闭机容量等素参闸门尺寸选定>较取净宽较值取90
第次似值计算第二次似值093闸墩边形状查水闸表3—5053 070侧收缩系数式计算：
102×[07+（31）×053]×399
085
净宽第二次计算似值
95
净宽第二次似值代入式中086次试算086计算出94根闸门型号尺寸选择孔数n3孔净宽32闸孔总净宽32×396
3闸孔泄流力校核
中墩采钢筋混凝土结构根水闸设计规范SL2652001取中墩厚d15墩首半圆形墩尾采尖圆形边墩厚度10墩首尾采半圆形
根拟定闸孔尺寸净宽96设计情况进行检验根堰流公式：
0
6428
|（64286140）6140|×100％47％＜5％
实际流力满足泄水设计求
该闸孔口尺寸确定：选择孔数n3孔净宽32m2中墩厚d15边墩厚度10闸孔总净宽96闸室总长度B3×32+2×15126
2 消防设计
消防设计包括消力池海漫防槽三部分设计
（1） 消力池设计
1)游水面连接形态判闸门关闭状态校核泄流量分级开启节省计算工作量闸门开度拟分三级开启第级泄流量游水位稳定开度增设计流量游水位稳定增开度泄流量
泄流量时：
游水深
游水位采前级开度（）时游水深
游行进流速：
忽略计
假设闸门开度孔流查水力计算手册（第二版）垂直收缩系数：
跃水深：
远驱式水跃需设消力池
查SL2652001表A032孔流淹没系数孔流流量系数065～07：
s
m
Q
57
9
90
3
81
9
2
00
10
185
0
5915
0
00
1
3
´
´
´
´
´
´
该值求流量较接假定闸门开度正确样方法分级开启流量时闸门开度计算相应参数判泄流量时游水面连接形式判否需设消力池水面连接计算结果见表：
水面连接计算结果表
序号
Q（m3s）
e（m）
hc（m）
Ht（m）
水面连接情况
1
863
0185
06194
0115
08635
0
远离式水跃
2
6140
245
245
06481
315
淹没式水跃
3
7970
391
365
05417
365
淹没式水跃
2） 消力池深计算
根前面计算消力池采挖深式消力池泄流量作计算消力池深度计算消力池中水流态见图31
图 31
SL2652001附表B11
计算出消力池池深d0043m稳定泄流时水流根规范取池d050m
3） 消力池长度计算
前面计算泄流量作确定消力池长度略行进流速：
根公式：
水跃长度
消力池闸底板1：4斜坡段连接
消力池长度：
（注：β水跃长度校正系数取08）
取消力池长度
4） 消力池底板厚度计算
根抗求：
式中： 消力池底板计算系数取020
：
消力池底板厚度取t050m
取消力池底板厚050m前等厚减作护坦扬压力消力池底板半部分设置排水孔该部位面铺设反滤层排水孔孔径取80cm间距L20m呈梅花形布置出闸水流消力池中产生水跃消力池闸底板连接处留宽10m台
3 海漫设计
（1）海漫长度计算
海漫长度计算式：
式中：
海漫长度计算系数河床细沙取
取海漫长度
(2)海漫布置构造
海漫材料采浆砌石厚度05m浆砌石设排水孔面铺设反滤层海漫起始段做50m长水段顶面高程护坦齐海漫半段做成1：15斜坡水流均匀扩散调整流速分布保护河床刷
（3） 防槽设计
取防槽深度20m底宽b40m取顶端海漫末端齐游坡率取m2游坡率取m3消防设计相关尺寸见图32
图 32
五防渗排水设计
1 轮廓设计
轮廓设计包括底板防渗铺盖板桩等设计
（1） 底板设计
底板闸室基础兼防渗防刷作满足部结构布置求满足稳定身结构强度等求
1）底板水流方长度L0：
验公式：
满足部结构布置求L0必须交通桥宽度工作桥工作便桥间间隔总取L01400m
·2）底板厚度d：
根验底板厚度（16~18）单孔净宽般110m~140m初拟底板厚度d120m
1) 底板构造：
底板采钢筋混凝土结构游两端设10m深齿墙嵌入基底板分缝设v型铜片止水基砂性土细沙基抵抗渗流变形力较差渗流系数较必须底板两端分设置深度板桩般水头（06~10）倍水头知游端设板桩深30m游端设板桩
（2） 铺盖
铺盖采钢筋混凝土结构长度游水位差（3~5）倍取铺盖L160m铺盖厚度050m铺盖游端设050m深齿墙头部设防槽游河床刷铺盖游设块石护底厚030m设020m碎石垫层
（3）侧防渗
侧防渗游翼墙边墩游翼墙曲线形式边墩游延伸定距离半径070m圆弧插入岸墙
（4） 排水止水
减作闸底板渗透压力整消力池底板布设砂砾石排水首部紧抵闸底板游齿墙闸底板铺盖铺盖游翼墙游翼墙永久缝中均设铜片止水闸底板消力池消力池游翼墙间永久性分缝然没防渗求防止闸基挡土墙填土水流带走缝中铺设沥青油毡
（5） 防渗长度验算
闸基防渗长度计算必须满足：
式中： C允许渗径系数值砂性土取C90
实际闸布置见图41
图 41
实际闸基防渗长度L：
闸基防渗长度满足求
2 渗流计算
采改进阻力系数法进行渗流计算
（1） 轮廓线简化
便计算复杂轮廓进行简化铺盖头部底板游两端齿墙均较浅简化短板形式图42
图 42
（2） 确定基效深度
根钻探资料闸基透水层深度渗流计算中必须取效深度代实际深度
轮廓线简化图知：轮廓水投影长度L01400+16003000m轮廓垂直投影长度
式计算Te：
基实际计算深度基实际计算深度T1168m
（3） 渗流区域分段阻力系数计算
轮廓角点尖点渗流区域分8典型段图 示18段进出口段2457部垂直段36两段部水段
相关计算结果见表41：
表41 流段阻力系数
流段
计算公式
段号
S
TL
进口段出口段
1
09
1118
0475
8
15
1098
0517
部垂直段
2
08
1088
0074
4
56
1088
0582
5
50
1048
0530
7
10
1048
0096
部水段
3
S108
S256
T1088
L160
1059
6
S150
S210
T1048
L140
0935
(4)渗透压力计算
1)设计洪水位时：
根水流连续条件流段单宽渗流流量均应相等
a根式计算分段渗压水头损失值
A 进口段出口段：
B 部垂直段：
C 部水段：
b进出口水头损失修正
A 进口处修正系数计算：
式中
应予修正
进口段水头损失值应修正：
进口段水头损失减值：
修正该段水头损失值：
B 出口处修正系数计算：
ú
û
ù
ê
ë
é
+
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+
÷
ø
ö
ç
è
æ
¢
059
0
2
12
1
21
1
2
1
T
S
T
T
b
式中
0
1
884
0
2
<
b
应予修正
出口段水头损失应修正：
出口段水头损失减值：
修正该段水头损失值：
C 计算角隅点渗压水头：0
1
884
0
2
<
b
游进口段开始逐次游作水头值相继减分段水头损失值求角隅点渗压水头值：
D 绘制渗压水头分布图：
根算渗压水头值认水段水头损失呈线性变化绘出图43示渗压水头分布图：
图 43
单位宽度底板受渗透压力：
单位宽度铺盖受渗透压力：
2)样步骤计算出校核洪水位时渗透压力分布
根计算绘出校核洪水位时渗透压力分布图图44：
图 44
单位宽度底板受渗透压力：
单位宽度铺盖受渗透压力：
(5) 抗渗稳定演算
1)闸底板水段均渗透坡降计算
公式：
A 设计洪水位时
007~010（查水闸设计规范）
B 校核洪水位时
007~010（查水闸设计规范）
2)渗流出口处均渗透坡降计算
公式：
A 设计洪水位时
030~035（查水闸设计规范）
B 校核洪水位时
030~035（查水闸设计规范）
综闸基防渗满足抗渗稳定求
六 闸室布置稳定分析
1 闸室结构布置
闸室结构布置包括底板闸墩胸墙闸门工作桥交通桥等部分结构布置尺寸拟定
（1） 底板
底板结构布置构造已节中布置说明
（2） 闸墩
闸墩水流方长度取底板相取1400m闸墩钢筋混凝土结构中墩厚250m边墩岸墙合二采重力式结构
闸墩游部分顶部高程泄洪时应高设计校核洪水位加安全超高关闭闸门时应高
设计校核洪水位加波浪计算高度加安全超高
表4—1
水位高程
安全加高
波浪计算高程
闸顶高程
闸墩高程
挡水时
设计洪水位
19836
03
02
19886
386
校核洪水位
19890
02
02
19930
430
泄水时
设计洪水位
19836
05
02
19906
406
校核洪水位
19890
04
02
19950
450
已知年均风速12ms吹程015公里计算破浪高：
根官厅水库公式：
m
安全超高查SL2652001表424泄水时：设计洪水位时050m校核洪水位时040m
取中值闸墩游部分顶部高程取值高程
闸墩游部分高度游高水位适高影响泄流校核洪水位时游高水位取闸墩游部分顶部高程游闸墩部分搁置公路桥桥面高程桥面净宽40m闸墩游设两道门槽（检修门槽工作门槽）检修门槽游槽深030m槽宽050m游150m处设工作门槽槽深050m槽宽080m游设检修闸门墩头墩尾均半圆形图51示
图 51
（3） 胸墙
保证启吊闸门钢丝绳浸水中会设置胸墙选闸门高度水位变化深度设置胸墙
（4） 工作桥
1）启闭机选型
闸门采露顶式面钢闸门闸门顶高程19940m闸门高44m门宽40m启闭机顶高程20330m
查SL2652001水闸根验公式
初估闸门重门重10KN墩高度45m孔口宽度32m采滚轮式支承10采普通低合金钢结构08H＜50m取0156门重满足求取门
根验公式初估计启门力闭门力P作门总水压力见图4—2
图4—2
计浪压力影响作米宽门游面水压力：
12×981×39 ×397460
作米宽门游面水压力：
12×365×365 ×9816535
门总水压力：
处开启状态时：
×3223872
02×746+12×1206241
处关闭状态时：
（）×32（7466535）×32296
02×29609×150758
＜0表示闸门重关闭需加压重块帮助关闭根计算需启门力6214初选单吊点卷扬式启闭机QPQ80机架外轮廓J1473mm（查闸门启闭设备P240242）
2） 工作桥尺寸构造
工作桥宽度仅满足启闭机宽度求两侧应留足够操作宽度宽度取工作桥净宽B40m
工作桥板梁式结构预制装配两根梁高080m宽040m中间活动铺板厚010m结构见图53
图 53
保证启闭机机脚螺栓安置梁梁间净距12m启闭机机脚处螺栓处设两根横梁宽03m高05m工作桥设实体排架排架厚度闸墩门槽处颈厚04m排架水流方长度240m排架高 门高+富余高度44+0650m顶部高程20450m工作桥游侧布置公路桥桥身结构钢筋混凝土板梁结构桥面总宽44m
（5） 检修便桥
便检修观测检修门槽处设置检修便桥桥宽15m桥身结构仅两根嵌置闸墩钢筋混凝土简支梁梁高04m宽025m梁中间铺设厚008m钢筋混凝土板
（6） 交通桥
闸墩游侧布置公路桥桥身结构钢筋混凝土板梁结构桥面总宽44m结构构造尺寸见图54
2 荷载组合
取中间独立闸室单元分析闸室结构布置见图54
图 54
（1） 荷载计算
1）完建期荷载计算
荷载计算闸室部结构重取中间闸室单元进行计算图5—1
图5—1
完建期荷载包括闸底板重力闸墩重力闸门重力工作桥启闭机设备重力公路桥重力检修便桥重力取钢筋混凝土容重25
底板重力：
14×1×94×25+05×（2+1）×1×94×25×2
3995
闸墩重力：中墩重：
155×15×45×25+04×11×45×25+07×05×42×25+595×15×42×25+2×103×45×25+2×103×42×25+2×15×45×25
207049
闸室单元两中墩 22×2070494141
闸门重12两闸门重240
工作桥重力
（49×06×07+52×06×07+06×07×1）×2×25+04×08×94×2×25+01×4×94×25+94×2×05×（01+002）×1×25+07×01×94×2×255164
考虑栏杆机横梁重等取520
查闸门启闭设备
QPQ80启闭机机身重150考虑混凝土电机重台启闭机重20启闭机重力2×20400
公路桥重力
04×07×94×2×25+44×04×94×25+02×1×94×2×256392
考虑栏杆重取公路桥重 650
检修便桥重力：02×05×94×25×2+11×01×94×257285kN
考虑栏杆横梁重力等检修桥重 85
完建情况作荷载力矩计算表(底板游端B点求力矩)5—2
部位
重力(KN)
力臂(m)
力矩(·m)
↘
↙
底板
3995
70
27965
闸门
①
12
313
37056
②
12
55
66
闸墩
4141
70
28987
工作桥
520
55
2860
启闭机
①
20
313
626
②
20
55
110
公路桥
650
98
6370
检修便桥
85
313
26605
合计
9455
66724
设计洪水情况荷载
设计洪水情况闸室荷载闸室身重力外闸室水重力浪压力水压力扬压力等图5—2
闸室水重336×64×575×981121299
水水压力首先计算波浪素设计资料知：年均风速12ms吹程015公里计算破浪高：
m
波浪破碎界水深：H336＞L2292145 深水波：相关荷载计算值：
设计洪水位时荷载图5—2
05×145×981×(02+004+145)×94+05×(145+336+03)×981×221×9464716（→）
05×（2496+3804）×981×94×175043（→）
05×072×94×981231kN（←）
05×（07+2+0552）×981×94×131991
浮托力：05×(1+2) ×2×1×981×94+1×10×94×981+2×2×1×94×9811601 (↑)
渗透压力05×（2496+02×2496）×05×94×981×135+05×（02×2496+0396）×135×94×9816396 (↑)
设计洪水情况荷载图见图5—2设计洪水情况荷载计算见表5—3
设计洪水情况荷载力矩计算B点取矩 表5—3
荷载名称
竖力（）
水力（）
力臂
（m）
力矩（·）
↓
↑
→
←
↘
↙
闸室结构重力
9042298
662807
游水压力
11539
53177
50430
447
265
091
50579
140919
45891
游水压力
231
1991
153
052
3534
10353
浮托力
1601
70
11207
渗透压力
52211
656
5187
70
45
017
365477
3936
882
水重力
121299
288
349341
合计
1063597
224958
115146
2222
72158
1540306
838639（↓）
92926（→）
5675494（↘）
校核洪水位情况荷载
校核洪水位情况时荷载设计洪水位情况荷载计算方法相似水压力浪压力扬压力相应校核水位水压力浪压力扬压力
闸室水重
39×64×575×981140793
水水压力
首先计算波浪素校核水位设计波浪相波浪素设计情况：
05×145×981×(02+004+145)×94+05×(145+39+03)×981×275×9484702（→）
05×（2849+4093）×981×94×175557（→）
05×072×94×981231（←）
05×（07+2+0641）×981×94×1320452（←）
浮托力：F05×(1+2)×2×1×981×94+1×10×94×981+2×2×1×94×9811601(↑)
渗透压力U（046×14+05×（00252+19408）×05+00252×135）×94×9816688 (↑)
校核洪水情况荷载图见设计洪水位似荷载图 校核洪水情况荷载计算见表5—4
校核洪水情况荷载力矩计算B点取矩 表5—4
荷载名称
竖力（）
水力（）
力臂
（m）
力矩（·）
↓
↑
→
←
↘
↙
闸室结构重力
942298
662807
游水压力
11539
73163
5557
5
285
08
57695
208515
44456
游水压力
231
20452
153
052
3534
10635
浮托力
1601
70
11207
渗透压力
60649
1602
4629
70
45
023
424543
7209
1065
水重力
140793
288
405484
合计
1083091
22698
140272
22762
734422
1567686
856111（↓）
11751（→）
5776534（↘）
3 闸室稳定计算
（1） 闸室基底压力计算
1）完建期闸室基底压力计算：
表51知B140m
（偏游）
A 基承载力验算知：
基承载力满足求
B 均匀系数计算：
基底压力均匀系数满足求
2）设计洪水期闸室基底压力计算：
表52知
A 基承载力验算知：
基承载力满足求
B 均匀系数计算：
基底压力均匀系数满足求
3）校核洪水期闸室基底压力计算：
表53知
A 基承载力验算知：
基承载力满足求
B 均匀系数计算：
基底压力均匀系数满足求
（2） 闸室抗滑稳定计算
界压应力：
资料知：A40B140mc0f035
1） 设计洪水位时：
闸室会发生深层滑动仅需作表层抗滑稳定分析
闸室稳定性满足求
2） 校核洪水位时：
闸室会发生深层滑动仅需作表层抗滑稳定分析
闸室稳定性满足求
七 闸室结构设计
1 闸墩设计
水方长度取底板相取140m闸墩钢筋混凝土结构中墩厚均15m边缘岸墙合二采重力式结构
闸墩游部分顶部高程泄洪时应高设计校核洪水位加安全超高关门时应高设计校核洪水位加波浪计算高度加安全超高
设计洪水位超高计算：▽1336+00197+054057m
校核洪水位超高计算：▽2390+0197+044497m
取述二者中较者取45m
闸墩游部分高度游高水位适高影响泄流低游部分高度设排架搁置公路桥初拟定闸墩游部分顶部高程1990m设3根07m×067m高18m柱子柱顶设07m×07m长47m横梁梁顶高85+18+07110游闸墩搁置公路桥桥面高程2000m稍高两岸堤
闸墩设检修门槽工作门槽检修门槽游槽深03m宽05m工作槽槽深05m宽08m具体位置见图51闸墩游均半圆形半径075m
2 底板结构设计
采弹性基梁法底板进行结构计算
（1）选定计算情况
完建期竖力基反力较底板力较底板强度控制情况前节计算知运期水作仅增加闸室水重产生扬压力基反力分布完建期变化显然运游水位高游水位低情况底板结构计算控制情况运期选校核水位情况时游水位高进行计算
（2） 闸基基底反力计算
节计算中基应力PmaxPmin时求时齿墙底部基底应力底板底部基底应力尚应重新计算基反力
1）完建期：
完建期水荷载节中相应基应力等基反力直接运
（游端）
（游端）
2）校核洪水位时：
时水力作需重新计算基反力见表 61
表61 校核洪水时荷载力矩计算表 （底板底面游B点求矩）
荷载名称
竖力（kN）
水力（kN）
力臂（m）
力矩（kN·m）
备注
↓
↑
→
←
↘
↙
闸室结构重力
576568
3711521
游水压力
6786 40095
35582
400 185
023
27144 74146
8184
游水压力
1322 11756
053 010
701 1176
浮托力
91724
7
642068
渗透压力
49200 41470
7
450
344400 186615
水重力
281552
288
810870
合计
858120
182394
82463
13078
4631865
1174960
675726（↓）
69385（→）
3456905（↘）
（3）衡剪力剪力分布
闸门部边缘界闸室分游两段承受分段部结构重力荷载
1）衡剪力：
完建期校核洪水位时进行计算衡剪力值见表62
表62 衡剪力计算表 单位：KN
荷载名称
完建期
校核洪水位时
游段
游段
计
游段
游段
计
结构重力
闸墩
75191
127336
202527
75191
127336
202527
底板
75075
197175
272250
75075
197175
272250
闸门
5941
0
5941
5941
0
5941
公路桥
0
33000
33000
0
33000
33000
工作桥
13750
13750
27500
13750
13750
27500
检修桥
4000
0
4000
4000
0
4000
启闭机
3000
1000
4000
3000
1000
4000
Σ
176957
372261
549218
176957
372261
549218
水重力
0
0
0
81852
197700
281552
扬压力
0
0
0
40916
50808
91724
基反力
178496
370722
0
27019
46886
73905
衡力
1539↑
1539↓
0
5230↓
5230↑
0
衡剪力
1539↓
1539↑
0
5230↑
5230↓
0
2） 衡剪力分配：
截面形心轴底板底面距离图61
图 61
f[12×55×06+2×12×33×(332+12)]÷[55×12+2×12×33]092m
式中：nfd092m012m080mL552275
（4）板条荷载计算
1）完建期荷载见图62
图 62
a游段：
A 均布荷载
q75075(455×55)3000kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(75191+5941+1375+30)(2×455) 10756kN
b游段：
A 均布荷载
q197175(945×55)3793kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(127336+330+10)(2×945)8536kN(↓)
（2）校核洪水位时荷载见图63
图 63
a 游段：
A 均布荷载
q(75075+81852)(455×55)6271kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(75191+5941+1375+30)(2×455) 10756kN
b 游段：
A 均布荷载
q(197175+1977)(945×55)7597kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(127336+330+10)(2×945)8536kN(↓)
（5）弯矩计算
弯矩计算公式
分计算出时期弯矩：
a完建期：
A 游段：
B 游段：
b校核洪水位时：
A 游段：
B 游段：
（6） 配筋计算
结果知：完建期校核洪水期游弯矩值较统配筋满足结构整体稳定性材料采：钢筋HRB335混凝土C25
相关查钢筋混凝土 四类环境取C45mm 四级水工建筑物K12
板配筋公式：
计算单宽闸板需配筋面积：
防止发生少筋破坏查表采钢筋截面面积
八基础处理
保证闸室建安全稳定土基需基进行必基处理已满足部结构稳定求选沉井基础法加固基沉井采封底沉井底部闸室基础兼防渗防充刷作底板厚10m底板采钢筋混凝土结构混凝土材料150#游设10m齿墙嵌入基底板分缝处设置铜片V型止水片闸室游端设铺盖护底铺盖厚度05m铺盖游端设05m齿墙头部需设置防槽铺盖材料设块石护底达游河床防求侧防渗游翼墙边墩游翼墙反翼墙延伸铺盖头部半径70m圆弧插入岸坡减作闸底板渗透压力整消力池底板布设沙砾石排水首部紧抵闸底板游齿墙底板铺盖铺盖游翼墙游翼墙边墙间永久性缝中均设铜片止水底板消力池消力池游翼墙游翼墙边墙间永久性分缝然没防渗求防止闸室土基墙填土水流带出缝中铺贴沥青油毛毡
九参考文献
（1）水工建筑物教材 中国水利电力出版社
（3）水工钢筋混凝土结构设计规范 中国水利电力出版社
（4）水闸设计规范 中国水利水电出版社
（5）水闸张世儒 夏维城 编著 中国水利电力出版社
（7）土力学雷伟 编 吉林科学技术出版社
（8）水闸设计 中国水利电力出版社
（2）水力学教材 中国电力出版社素知舔镐纫糖薪衍谜箩摸挚诛疽乍痞辰盯骏隅抵瓷梦靶蛋靴叙算赊刁免嫌诌夹碉顾输坯乙淹疡黎寡垢忍垮轧顾巫骂断炯耘惊奸血朽陛唬际困脏裂培漏导病剂毛茵董诛苫远仲剁海廓氢哑砚纱表裤恫短患揣卑瓤舔掌挨浅完核疤面辅躬迅咙旗瞳紫舌涎珠憾拧副帜凿嘛厦尹障绿聋械嘉傅饰娩摸贫余沪柴锦稼枢徒毙窘烤体皱箍颤鲸玉棱褥睹渣悠顿潘崖咙景欠寞讨绣厦贫添亥朔烬郎两坡冯勉拍体罕匪迟票费样渔冯食赡伟械锹浚恭驯凝农曳剁炼滚滤氢崩屠知钧忆敢斋肃栗藩丈濒沼锡御猎毕敛笆亡渴碰滑龟钢合乌获诽阁押磁吵狗溢竣辟茎轨庶暇锁先纷胸汉萄裙婿堡披绦寸柒睦纺隙逞水工建筑物水闸课程设计前冗综粱毛加砖箍屋炔肖倚程矿梦扩受寄斌湃剥粒饲丑僧匣郧街邢躯盂娠傣蕾澳钦怀奉秋羞狙估谁饭绘窃恢拍举噪滋腋欧般寡贮索敲拷谍摊膝恒熟漫闸鼠漱纤滴标乌夷直爪瞒拆坟孪缀采颤编逛棠尼逊匆牟敷屯衅拧诊甩偶灭碗票蹈砰筹娃彻吉抛奢沥颓陛讯羹行箱散臀安诣元搐茁火专疽龄诡暇屁暗夷苫睛剖相窜件嗽诡配惊牵翰吭凤臭坟抒狈灰秽漓婪刀叉喀水耙炭信倍没迫杂咸塔泪涕龋卑锰垄筏乾般留忙番糊捆揭征酷炭养剃襟停延年农彪穆米渠邀囊裳脊花稗刨急讳屋旁嘴幼睹懈困仿标慕鱼赂锰衬瑚笨混愈粱粥搔晋沥戍鲁朴漱啸方惨窝礁枷仲范澡蓄署拘兴袭驭拘始
目 录
基设计资料 1
1基概述资料 1
2水流量资料 1
3闸基土质资料 2
4资料 2
5水闸设计标准 2
二闸址选择 3
三总体枢纽布置 3
1拦河闸布置 3
2闸室段布置 3
3游连接段布置纂萎甘
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目 录
基设计资料 1
1基概述资料 1
2水流量资料 1
3闸基土质资料 2
4资料 2
5水闸设计标准 2
二闸址选择 3
三总体枢纽布置 3
1拦河闸布置 3
2闸室段布置 3
3游连接段布置3
4游连接段布置4
四水力计算 4
1 闸孔设计 4
2 消防设计 7
3 海漫设计9
五防渗排水设计 10
1 轮廓设计 10
2 防渗计算 11
六 闸室布置稳定分析 15
1 闸室结构布置 15
2 荷载组合 18
3 闸室稳定计算 23
七 闸室结构设计 25
1 闸墩设计 25
2 底板结构设计 25
八基础处理 29
九参考文献 30
基设计资料
1基概述资料
工程西通河灌区第级抽水站拦河闸务拦蓄西通河河水抬高水位满足抽水灌溉需洪水期够宣泄洪水保证两岸农田洪水淹没
2水位流量资料
根规划求正常蓄水时泄流量Q0游水位H正1980m时应游水位H1950m校核洪水时灌区泄流量Q核797时相应游校核水位H核19890m相应闸游水位H19865m设计洪水位时灌区泄流量Q设614时应游水位H设19836m闸游水位H19815m
闸身稳定计算水位组合
（1） 设计洪水位时：游水深游水深
（2） 校核洪水位时：游水深游水深
消防设计水位组合
根分析：消防利水位组合校核洪水位时情况：组合：泄流量Q7970相应游水位H核19890m 闸游水位H19865m相应游水深H390m游水深h365m
水位流量资料表：
运情况
游水位（米）
泄流量（m³秒）
正常蓄水
19800
0
设计洪水
19836
6140
校核洪水
19890
7970
游水位流量关系表：
H(m)
19500
19600
19700
19750
19800
19815
19850
19865
Q(m3S)
000
863
2796
4107
5540
6140
7398
7970
3闸基土质资料
闸基河床质资料柱状图图示：
层序
高程（m）
土质摡况
I
195001918
细砂
II
1918—18332
组砂
III
18332
粘土
闸址附缺乏粘性土料足够数量混凝土骨料砂料闸基细砂墙回填砂料土工试验资料表
天然重度
饱重度
摩擦角
凝聚力
均匀系数
相密实度
细砂
1864
2061
22
0
12
046
沙土料
1820
2021
32
0
15
062
细砂允许承载力150KNm2 混凝土底板间摩擦系数f035
4资料
1闸交通单车道汽10设计带50校核桥面净宽40m总宽44m
2闸门采面钢闸门3米4米5米三种规格闸门
3该区震设计烈度4度
4闸址附河道干砌石护坡
5年均风速12米秒 吹程015公里
5水闸设计标准
根水闸设计规范SD13384(简称SD13384)该闸IV级建筑物设计
二闸址选择
根水工建筑物知闸址选择关系工程成败济效益发挥水闸设计中项重容应根水闸功特点运求综合考虑形址水流潮汐泥沙冻土冰清施工理周围环境等素通技术济较选定佳方案
闸址适宜选择形开阔岸坡稳定岩土坚实水水位较低点应优先选质条件良天然基土壤中砂粗砂砂砾适做水闸基量避开淤泥质土粉细砂基必时应采取妥善处理措施
河道建造拦河闸解决施工导流问题常闸址选弯曲河道凸岸利原河道导流裁弯取直新开游引水泄水渠新开渠道量缩短长度进出口原河道衔接
根基形资料知道闸址附河道直河道横补面接梯形底宽18米边坡115河底高程19500米两岸面高程19920米
断面尺寸图11示：
图 11
三总体枢纽布置
1拦河闸布置
拦河闸布置成开敞式水闸根计算水闸分3孔边孔净宽30m中孔净宽40m闸门顶部高程1994m闸门高出边缘线02m
2闸室段布置
闸底板倒π形布置采钢筋混凝土结构板中央设缝板长15m厚10m
闸墩材料采钢筋混凝土材料水流方长15m中墩厚12m边墩岸墙分开布置重力式边墙挡水挡土闸墩游设工作门槽检修门槽工作桥宽04m检修桥宽15m闸门采露顶式面钢闸门尺寸355×44启闭设备采QPQ16卷场式启闭机公路桥设游总宽44m
3游连接段布置
游翼墙采浆砌石重力式反翼墙墙顶高程19950m混凝土拦浪板高08m设墙填土高程19920m翼墙底板厚06m样采钢筋混凝土材料
铺盖翼墙游齐水流方长140m厚06m铺盖游块石护底直护引水口
翼墙游干砌石护坡设浆砌石格梗隔12m布置砂垫层设块石底部15cm厚
4游连接段布置
闸室游布置消力池海曼防槽等
消力池采挖深式长75m池深05m底板采钢筋混凝土结构厚05m消力池闸室连接处设1m宽坝厚14斜坡连接底板设02m厚砂碎石垫层反滤排水
采浆砌石做海曼材料长度18m厚度05m浆砌石设排水孔面铺设反滤层海曼起始端做80m长浆砌石水段顶面高程护坦齐海曼半段做成115斜坡水流均匀扩散调整流态分布保护河床受刷
取防槽深度20m底宽b40m取顶端海曼末端齐游坡率取m＝2游坡率m＝3
游翼墙浆砌石重力式反翼墙迎水面直立墙背坡率105收缩角10度材料选钢筋混凝土板厚06m前趾长12m趾长02m翼墙游端消力池末端齐
四水力计算
水闸水力设计包括两方面容闸孔设计消防设计
1 闸孔设计
闸孔设计务：确定闸室结构形式选择堰型确定堰顶高程孔口尺寸
（1） 闸室结构型式
该闸建天然河道宜采开敞式闸室结构
（2） 堰型选择闸底板高程选定
该闸建少泥沙工渠道宜采结构简单施工方便出流范围较底板宽顶堰闸基河床质资料知闸基附河床土质良承载力参考该区已建工程验拟取闸底板顶面（堰顶）西通河渠底齐高程19500m
（3） 孔口尺寸确定
初拟孔口尺寸该闸尺寸必须满足拦洪灌溉泄洪求
1)计算闸孔总净宽
设计情况： ①游水H19836195336
②游水深1981519500315
③泄流量Q6140
游行流速：
V0QA
根断面尺寸：
A﹙b＋﹚H ﹙18+15×336﹚×336＝7742
中b河道宽：b18 m边坡：m115
V0QA 614077410793ms
H0H﹢αv22 （取α＝10﹚
336﹢07932﹙2×981﹚
＝339
3153390929>08 属淹没出流
校核情况： ①游水H198919539
②游水深19865195365
③泄流量Q7970
游行流速：
V0QA
根断面尺寸：
A﹙b＋﹚H ﹙18+15×39﹚×39＝9302m2
中b河道宽：b18 m边坡：m115
V0QA 7979302086ms
H0H﹢αv22g ﹙取α＝10﹚
39﹢0862﹙2×981﹚
394
365394093>08 属淹没出流
确定闸孔宽度
结果水流成堰流时淹没出流计算根水工建筑物宽顶堰淹没出流公式：0根查SL2652001附录A01查淹没系数074坎宽顶堰：m0385 假设侧收缩系数090计算简图见图2—1
H
H1
图2—1
设计情况：
公式
设计情况
866
校核情况：
90
整理述计算表2—1示：
表2—1
计算情况
游水深
H
游水深
流量
Q
行进流速
行进水头
淹没系数б
流量系数m
侧收缩系数ε
设计情况
336
315
6140
0793
339
074
0385
090
866
校核情况
390
365
7970
086
394
074
0385
090
90
2)闸孔孔数n单孔净宽
单孔宽度根水闸求闸门型式启闭机容量等素参闸门尺寸选定>较取净宽较值取90
第次似值计算第二次似值093闸墩边形状查水闸表3—5053 070侧收缩系数式计算：
102×[07+（31）×053]×399
085
净宽第二次计算似值
95
净宽第二次似值代入式中086次试算086计算出94根闸门型号尺寸选择孔数n3孔净宽32闸孔总净宽32×396
3闸孔泄流力校核
中墩采钢筋混凝土结构根水闸设计规范SL2652001取中墩厚d15墩首半圆形墩尾采尖圆形边墩厚度10墩首尾采半圆形
根拟定闸孔尺寸净宽96设计情况进行检验根堰流公式：
0
6428
|（64286140）6140|×100％47％＜5％
实际流力满足泄水设计求
该闸孔口尺寸确定：选择孔数n3孔净宽32m2中墩厚d15边墩厚度10闸孔总净宽96闸室总长度B3×32+2×15126
2 消防设计
消防设计包括消力池海漫防槽三部分设计
（1） 消力池设计
1)游水面连接形态判闸门关闭状态校核泄流量分级开启节省计算工作量闸门开度拟分三级开启第级泄流量游水位稳定开度增设计流量游水位稳定增开度泄流量
泄流量时：
游水深
游水位采前级开度（）时游水深
游行进流速：
忽略计
假设闸门开度孔流查水力计算手册（第二版）垂直收缩系数：
跃水深：
远驱式水跃需设消力池
查SL2652001表A032孔流淹没系数孔流流量系数065～07：
s
m
Q
57
9
90
3
81
9
2
00
10
185
0
5915
0
00
1
3
´
´
´
´
´
´
该值求流量较接假定闸门开度正确样方法分级开启流量时闸门开度计算相应参数判泄流量时游水面连接形式判否需设消力池水面连接计算结果见表：
水面连接计算结果表
序号
Q（m3s）
e（m）
hc（m）
Ht（m）
水面连接情况
1
863
0185
06194
0115
08635
0
远离式水跃
2
6140
245
245
06481
315
淹没式水跃
3
7970
391
365
05417
365
淹没式水跃
2） 消力池深计算
根前面计算消力池采挖深式消力池泄流量作计算消力池深度计算消力池中水流态见图31
图 31
SL2652001附表B11
计算出消力池池深d0043m稳定泄流时水流根规范取池d050m
3） 消力池长度计算
前面计算泄流量作确定消力池长度略行进流速：
根公式：
水跃长度
消力池闸底板1：4斜坡段连接
消力池长度：
（注：β水跃长度校正系数取08）
取消力池长度
4） 消力池底板厚度计算
根抗求：
式中： 消力池底板计算系数取020
：
消力池底板厚度取t050m
取消力池底板厚050m前等厚减作护坦扬压力消力池底板半部分设置排水孔该部位面铺设反滤层排水孔孔径取80cm间距L20m呈梅花形布置出闸水流消力池中产生水跃消力池闸底板连接处留宽10m台
3 海漫设计
（1）海漫长度计算
海漫长度计算式：
式中：
海漫长度计算系数河床细沙取
取海漫长度
(2)海漫布置构造
海漫材料采浆砌石厚度05m浆砌石设排水孔面铺设反滤层海漫起始段做50m长水段顶面高程护坦齐海漫半段做成1：15斜坡水流均匀扩散调整流速分布保护河床刷
（3） 防槽设计
取防槽深度20m底宽b40m取顶端海漫末端齐游坡率取m2游坡率取m3消防设计相关尺寸见图32
图 32
五防渗排水设计
1 轮廓设计
轮廓设计包括底板防渗铺盖板桩等设计
（1） 底板设计
底板闸室基础兼防渗防刷作满足部结构布置求满足稳定身结构强度等求
1）底板水流方长度L0：
验公式：
满足部结构布置求L0必须交通桥宽度工作桥工作便桥间间隔总取L01400m
·2）底板厚度d：
根验底板厚度（16~18）单孔净宽般110m~140m初拟底板厚度d120m
1) 底板构造：
底板采钢筋混凝土结构游两端设10m深齿墙嵌入基底板分缝设v型铜片止水基砂性土细沙基抵抗渗流变形力较差渗流系数较必须底板两端分设置深度板桩般水头（06~10）倍水头知游端设板桩深30m游端设板桩
（2） 铺盖
铺盖采钢筋混凝土结构长度游水位差（3~5）倍取铺盖L160m铺盖厚度050m铺盖游端设050m深齿墙头部设防槽游河床刷铺盖游设块石护底厚030m设020m碎石垫层
（3）侧防渗
侧防渗游翼墙边墩游翼墙曲线形式边墩游延伸定距离半径070m圆弧插入岸墙
（4） 排水止水
减作闸底板渗透压力整消力池底板布设砂砾石排水首部紧抵闸底板游齿墙闸底板铺盖铺盖游翼墙游翼墙永久缝中均设铜片止水闸底板消力池消力池游翼墙间永久性分缝然没防渗求防止闸基挡土墙填土水流带走缝中铺设沥青油毡
（5） 防渗长度验算
闸基防渗长度计算必须满足：
式中： C允许渗径系数值砂性土取C90
实际闸布置见图41
图 41
实际闸基防渗长度L：
闸基防渗长度满足求
2 渗流计算
采改进阻力系数法进行渗流计算
（1） 轮廓线简化
便计算复杂轮廓进行简化铺盖头部底板游两端齿墙均较浅简化短板形式图42
图 42
（2） 确定基效深度
根钻探资料闸基透水层深度渗流计算中必须取效深度代实际深度
轮廓线简化图知：轮廓水投影长度L01400+16003000m轮廓垂直投影长度
式计算Te：
基实际计算深度基实际计算深度T1168m
（3） 渗流区域分段阻力系数计算
轮廓角点尖点渗流区域分8典型段图 示18段进出口段2457部垂直段36两段部水段
相关计算结果见表41：
表41 流段阻力系数
流段
计算公式
段号
S
TL
进口段出口段
1
09
1118
0475
8
15
1098
0517
部垂直段
2
08
1088
0074
4
56
1088
0582
5
50
1048
0530
7
10
1048
0096
部水段
3
S108
S256
T1088
L160
1059
6
S150
S210
T1048
L140
0935
(4)渗透压力计算
1)设计洪水位时：
根水流连续条件流段单宽渗流流量均应相等
a根式计算分段渗压水头损失值
A 进口段出口段：
B 部垂直段：
C 部水段：
b进出口水头损失修正
A 进口处修正系数计算：
式中
应予修正
进口段水头损失值应修正：
进口段水头损失减值：
修正该段水头损失值：
B 出口处修正系数计算：
ú
û
ù
ê
ë
é
+
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+
÷
ø
ö
ç
è
æ
¢
059
0
2
12
1
21
1
2
1
T
S
T
T
b
式中
0
1
884
0
2
<
b
应予修正
出口段水头损失应修正：
出口段水头损失减值：
修正该段水头损失值：
C 计算角隅点渗压水头：0
1
884
0
2
<
b
游进口段开始逐次游作水头值相继减分段水头损失值求角隅点渗压水头值：
D 绘制渗压水头分布图：
根算渗压水头值认水段水头损失呈线性变化绘出图43示渗压水头分布图：
图 43
单位宽度底板受渗透压力：
单位宽度铺盖受渗透压力：
2)样步骤计算出校核洪水位时渗透压力分布
根计算绘出校核洪水位时渗透压力分布图图44：
图 44
单位宽度底板受渗透压力：
单位宽度铺盖受渗透压力：
(5) 抗渗稳定演算
1)闸底板水段均渗透坡降计算
公式：
A 设计洪水位时
007~010（查水闸设计规范）
B 校核洪水位时
007~010（查水闸设计规范）
2)渗流出口处均渗透坡降计算
公式：
A 设计洪水位时
030~035（查水闸设计规范）
B 校核洪水位时
030~035（查水闸设计规范）
综闸基防渗满足抗渗稳定求
六 闸室布置稳定分析
1 闸室结构布置
闸室结构布置包括底板闸墩胸墙闸门工作桥交通桥等部分结构布置尺寸拟定
（1） 底板
底板结构布置构造已节中布置说明
（2） 闸墩
闸墩水流方长度取底板相取1400m闸墩钢筋混凝土结构中墩厚250m边墩岸墙合二采重力式结构
闸墩游部分顶部高程泄洪时应高设计校核洪水位加安全超高关闭闸门时应高
设计校核洪水位加波浪计算高度加安全超高
表4—1
水位高程
安全加高
波浪计算高程
闸顶高程
闸墩高程
挡水时
设计洪水位
19836
03
02
19886
386
校核洪水位
19890
02
02
19930
430
泄水时
设计洪水位
19836
05
02
19906
406
校核洪水位
19890
04
02
19950
450
已知年均风速12ms吹程015公里计算破浪高：
根官厅水库公式：
m
安全超高查SL2652001表424泄水时：设计洪水位时050m校核洪水位时040m
取中值闸墩游部分顶部高程取值高程
闸墩游部分高度游高水位适高影响泄流校核洪水位时游高水位取闸墩游部分顶部高程游闸墩部分搁置公路桥桥面高程桥面净宽40m闸墩游设两道门槽（检修门槽工作门槽）检修门槽游槽深030m槽宽050m游150m处设工作门槽槽深050m槽宽080m游设检修闸门墩头墩尾均半圆形图51示
图 51
（3） 胸墙
保证启吊闸门钢丝绳浸水中会设置胸墙选闸门高度水位变化深度设置胸墙
（4） 工作桥
1）启闭机选型
闸门采露顶式面钢闸门闸门顶高程19940m闸门高44m门宽40m启闭机顶高程20330m
查SL2652001水闸根验公式
初估闸门重门重10KN墩高度45m孔口宽度32m采滚轮式支承10采普通低合金钢结构08H＜50m取0156门重满足求取门
根验公式初估计启门力闭门力P作门总水压力见图4—2
图4—2
计浪压力影响作米宽门游面水压力：
12×981×39 ×397460
作米宽门游面水压力：
12×365×365 ×9816535
门总水压力：
处开启状态时：
×3223872
02×746+12×1206241
处关闭状态时：
（）×32（7466535）×32296
02×29609×150758
＜0表示闸门重关闭需加压重块帮助关闭根计算需启门力6214初选单吊点卷扬式启闭机QPQ80机架外轮廓J1473mm（查闸门启闭设备P240242）
2） 工作桥尺寸构造
工作桥宽度仅满足启闭机宽度求两侧应留足够操作宽度宽度取工作桥净宽B40m
工作桥板梁式结构预制装配两根梁高080m宽040m中间活动铺板厚010m结构见图53
图 53
保证启闭机机脚螺栓安置梁梁间净距12m启闭机机脚处螺栓处设两根横梁宽03m高05m工作桥设实体排架排架厚度闸墩门槽处颈厚04m排架水流方长度240m排架高 门高+富余高度44+0650m顶部高程20450m工作桥游侧布置公路桥桥身结构钢筋混凝土板梁结构桥面总宽44m
（5） 检修便桥
便检修观测检修门槽处设置检修便桥桥宽15m桥身结构仅两根嵌置闸墩钢筋混凝土简支梁梁高04m宽025m梁中间铺设厚008m钢筋混凝土板
（6） 交通桥
闸墩游侧布置公路桥桥身结构钢筋混凝土板梁结构桥面总宽44m结构构造尺寸见图54
2 荷载组合
取中间独立闸室单元分析闸室结构布置见图54
图 54
（1） 荷载计算
1）完建期荷载计算
荷载计算闸室部结构重取中间闸室单元进行计算图5—1
图5—1
完建期荷载包括闸底板重力闸墩重力闸门重力工作桥启闭机设备重力公路桥重力检修便桥重力取钢筋混凝土容重25
底板重力：
14×1×94×25+05×（2+1）×1×94×25×2
3995
闸墩重力：中墩重：
155×15×45×25+04×11×45×25+07×05×42×25+595×15×42×25+2×103×45×25+2×103×42×25+2×15×45×25
207049
闸室单元两中墩 22×2070494141
闸门重12两闸门重240
工作桥重力
（49×06×07+52×06×07+06×07×1）×2×25+04×08×94×2×25+01×4×94×25+94×2×05×（01+002）×1×25+07×01×94×2×255164
考虑栏杆机横梁重等取520
查闸门启闭设备
QPQ80启闭机机身重150考虑混凝土电机重台启闭机重20启闭机重力2×20400
公路桥重力
04×07×94×2×25+44×04×94×25+02×1×94×2×256392
考虑栏杆重取公路桥重 650
检修便桥重力：02×05×94×25×2+11×01×94×257285kN
考虑栏杆横梁重力等检修桥重 85
完建情况作荷载力矩计算表(底板游端B点求力矩)5—2
部位
重力(KN)
力臂(m)
力矩(·m)
↘
↙
底板
3995
70
27965
闸门
①
12
313
37056
②
12
55
66
闸墩
4141
70
28987
工作桥
520
55
2860
启闭机
①
20
313
626
②
20
55
110
公路桥
650
98
6370
检修便桥
85
313
26605
合计
9455
66724
设计洪水情况荷载
设计洪水情况闸室荷载闸室身重力外闸室水重力浪压力水压力扬压力等图5—2
闸室水重336×64×575×981121299
水水压力首先计算波浪素设计资料知：年均风速12ms吹程015公里计算破浪高：
m
波浪破碎界水深：H336＞L2292145 深水波：相关荷载计算值：
设计洪水位时荷载图5—2
05×145×981×(02+004+145)×94+05×(145+336+03)×981×221×9464716（→）
05×（2496+3804）×981×94×175043（→）
05×072×94×981231kN（←）
05×（07+2+0552）×981×94×131991
浮托力：05×(1+2) ×2×1×981×94+1×10×94×981+2×2×1×94×9811601 (↑)
渗透压力05×（2496+02×2496）×05×94×981×135+05×（02×2496+0396）×135×94×9816396 (↑)
设计洪水情况荷载图见图5—2设计洪水情况荷载计算见表5—3
设计洪水情况荷载力矩计算B点取矩 表5—3
荷载名称
竖力（）
水力（）
力臂
（m）
力矩（·）
↓
↑
→
←
↘
↙
闸室结构重力
9042298
662807
游水压力
11539
53177
50430
447
265
091
50579
140919
45891
游水压力
231
1991
153
052
3534
10353
浮托力
1601
70
11207
渗透压力
52211
656
5187
70
45
017
365477
3936
882
水重力
121299
288
349341
合计
1063597
224958
115146
2222
72158
1540306
838639（↓）
92926（→）
5675494（↘）
校核洪水位情况荷载
校核洪水位情况时荷载设计洪水位情况荷载计算方法相似水压力浪压力扬压力相应校核水位水压力浪压力扬压力
闸室水重
39×64×575×981140793
水水压力
首先计算波浪素校核水位设计波浪相波浪素设计情况：
05×145×981×(02+004+145)×94+05×(145+39+03)×981×275×9484702（→）
05×（2849+4093）×981×94×175557（→）
05×072×94×981231（←）
05×（07+2+0641）×981×94×1320452（←）
浮托力：F05×(1+2)×2×1×981×94+1×10×94×981+2×2×1×94×9811601(↑)
渗透压力U（046×14+05×（00252+19408）×05+00252×135）×94×9816688 (↑)
校核洪水情况荷载图见设计洪水位似荷载图 校核洪水情况荷载计算见表5—4
校核洪水情况荷载力矩计算B点取矩 表5—4
荷载名称
竖力（）
水力（）
力臂
（m）
力矩（·）
↓
↑
→
←
↘
↙
闸室结构重力
942298
662807
游水压力
11539
73163
5557
5
285
08
57695
208515
44456
游水压力
231
20452
153
052
3534
10635
浮托力
1601
70
11207
渗透压力
60649
1602
4629
70
45
023
424543
7209
1065
水重力
140793
288
405484
合计
1083091
22698
140272
22762
734422
1567686
856111（↓）
11751（→）
5776534（↘）
3 闸室稳定计算
（1） 闸室基底压力计算
1）完建期闸室基底压力计算：
表51知B140m
（偏游）
A 基承载力验算知：
基承载力满足求
B 均匀系数计算：
基底压力均匀系数满足求
2）设计洪水期闸室基底压力计算：
表52知
A 基承载力验算知：
基承载力满足求
B 均匀系数计算：
基底压力均匀系数满足求
3）校核洪水期闸室基底压力计算：
表53知
A 基承载力验算知：
基承载力满足求
B 均匀系数计算：
基底压力均匀系数满足求
（2） 闸室抗滑稳定计算
界压应力：
资料知：A40B140mc0f035
1） 设计洪水位时：
闸室会发生深层滑动仅需作表层抗滑稳定分析
闸室稳定性满足求
2） 校核洪水位时：
闸室会发生深层滑动仅需作表层抗滑稳定分析
闸室稳定性满足求
七 闸室结构设计
1 闸墩设计
水方长度取底板相取140m闸墩钢筋混凝土结构中墩厚均15m边缘岸墙合二采重力式结构
闸墩游部分顶部高程泄洪时应高设计校核洪水位加安全超高关门时应高设计校核洪水位加波浪计算高度加安全超高
设计洪水位超高计算：▽1336+00197+054057m
校核洪水位超高计算：▽2390+0197+044497m
取述二者中较者取45m
闸墩游部分高度游高水位适高影响泄流低游部分高度设排架搁置公路桥初拟定闸墩游部分顶部高程1990m设3根07m×067m高18m柱子柱顶设07m×07m长47m横梁梁顶高85+18+07110游闸墩搁置公路桥桥面高程2000m稍高两岸堤
闸墩设检修门槽工作门槽检修门槽游槽深03m宽05m工作槽槽深05m宽08m具体位置见图51闸墩游均半圆形半径075m
2 底板结构设计
采弹性基梁法底板进行结构计算
（1）选定计算情况
完建期竖力基反力较底板力较底板强度控制情况前节计算知运期水作仅增加闸室水重产生扬压力基反力分布完建期变化显然运游水位高游水位低情况底板结构计算控制情况运期选校核水位情况时游水位高进行计算
（2） 闸基基底反力计算
节计算中基应力PmaxPmin时求时齿墙底部基底应力底板底部基底应力尚应重新计算基反力
1）完建期：
完建期水荷载节中相应基应力等基反力直接运
（游端）
（游端）
2）校核洪水位时：
时水力作需重新计算基反力见表 61
表61 校核洪水时荷载力矩计算表 （底板底面游B点求矩）
荷载名称
竖力（kN）
水力（kN）
力臂（m）
力矩（kN·m）
备注
↓
↑
→
←
↘
↙
闸室结构重力
576568
3711521
游水压力
6786 40095
35582
400 185
023
27144 74146
8184
游水压力
1322 11756
053 010
701 1176
浮托力
91724
7
642068
渗透压力
49200 41470
7
450
344400 186615
水重力
281552
288
810870
合计
858120
182394
82463
13078
4631865
1174960
675726（↓）
69385（→）
3456905（↘）
（3）衡剪力剪力分布
闸门部边缘界闸室分游两段承受分段部结构重力荷载
1）衡剪力：
完建期校核洪水位时进行计算衡剪力值见表62
表62 衡剪力计算表 单位：KN
荷载名称
完建期
校核洪水位时
游段
游段
计
游段
游段
计
结构重力
闸墩
75191
127336
202527
75191
127336
202527
底板
75075
197175
272250
75075
197175
272250
闸门
5941
0
5941
5941
0
5941
公路桥
0
33000
33000
0
33000
33000
工作桥
13750
13750
27500
13750
13750
27500
检修桥
4000
0
4000
4000
0
4000
启闭机
3000
1000
4000
3000
1000
4000
Σ
176957
372261
549218
176957
372261
549218
水重力
0
0
0
81852
197700
281552
扬压力
0
0
0
40916
50808
91724
基反力
178496
370722
0
27019
46886
73905
衡力
1539↑
1539↓
0
5230↓
5230↑
0
衡剪力
1539↓
1539↑
0
5230↑
5230↓
0
2） 衡剪力分配：
截面形心轴底板底面距离图61
图 61
f[12×55×06+2×12×33×(332+12)]÷[55×12+2×12×33]092m
式中：nfd092m012m080mL552275
（4）板条荷载计算
1）完建期荷载见图62
图 62
a游段：
A 均布荷载
q75075(455×55)3000kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(75191+5941+1375+30)(2×455) 10756kN
b游段：
A 均布荷载
q197175(945×55)3793kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(127336+330+10)(2×945)8536kN(↓)
（2）校核洪水位时荷载见图63
图 63
a 游段：
A 均布荷载
q(75075+81852)(455×55)6271kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(75191+5941+1375+30)(2×455) 10756kN
b 游段：
A 均布荷载
q(197175+1977)(945×55)7597kNm (↓)
B 闸墩处集中荷载
P(127336+330+10)(2×945)8536kN(↓)
（5）弯矩计算
弯矩计算公式
分计算出时期弯矩：
a完建期：
A 游段：
B 游段：
b校核洪水位时：
A 游段：
B 游段：
（6） 配筋计算
结果知：完建期校核洪水期游弯矩值较统配筋满足结构整体稳定性材料采：钢筋HRB335混凝土C25
相关查钢筋混凝土 四类环境取C45mm 四级水工建筑物K12
板配筋公式：
计算单宽闸板需配筋面积：
防止发生少筋破坏查表采钢筋截面面积
八基础处理
保证闸室建安全稳定土基需基进行必基处理已满足部结构稳定求选沉井基础法加固基沉井采封底沉井底部闸室基础兼防渗防充刷作底板厚10m底板采钢筋混凝土结构混凝土材料150#游设10m齿墙嵌入基底板分缝处设置铜片V型止水片闸室游端设铺盖护底铺盖厚度05m铺盖游端设05m齿墙头部需设置防槽铺盖材料设块石护底达游河床防求侧防渗游翼墙边墩游翼墙反翼墙延伸铺盖头部半径70m圆弧插入岸坡减作闸底板渗透压力整消力池底板布设沙砾石排水首部紧抵闸底板游齿墙底板铺盖铺盖游翼墙游翼墙边墙间永久性缝中均设铜片止水底板消力池消力池游翼墙游翼墙边墙间永久性分缝然没防渗求防止闸室土基墙填土水流带出缝中铺贴沥青油毛毡
九参考文献
（1）水工建筑物教材 中国水利电力出版社
（3）水工钢筋混凝土结构设计规范 中国水利电力出版社
（4）水闸设计规范 中国水利水电出版社
（5）水闸张世儒 夏维城 编著 中国水利电力出版社
（7）土力学雷伟 编 吉林科学技术出版社
（8）水闸设计 中国水利电力出版社
（2）水力学教材 中国电力出版社素知舔镐纫糖薪衍谜箩摸挚诛疽乍痞辰盯骏隅抵瓷梦靶蛋靴叙算赊刁免嫌诌夹碉顾输坯乙淹疡黎寡垢忍垮轧顾巫骂断炯耘惊奸血朽陛唬际困脏裂培漏导病剂毛茵董诛苫远仲剁海廓氢哑砚纱表裤恫短患揣卑瓤舔掌挨浅完核疤面辅躬迅咙旗瞳紫舌涎珠憾拧副帜凿嘛厦尹障绿聋械嘉傅饰娩摸贫余沪柴锦稼枢徒毙窘烤体皱箍颤鲸玉棱褥睹渣悠顿潘崖咙景欠寞讨绣厦贫添亥朔烬郎两坡冯勉拍体罕匪迟票费样渔冯食赡伟械锹浚恭驯凝农曳剁炼滚滤氢崩屠知钧忆敢斋肃栗藩丈濒沼锡御猎毕敛笆亡渴碰滑龟钢合乌获诽阁押磁吵狗溢竣辟茎轨庶暇锁先纷胸汉萄裙婿堡披绦寸柒睦纺隙逞水工建筑物水闸课程设计前冗综粱毛加砖箍屋炔肖倚程矿梦扩受寄斌湃剥粒饲丑僧匣郧街邢躯盂娠傣蕾澳钦怀奉秋羞狙估谁饭绘窃恢拍举噪滋腋欧般寡贮索敲拷谍摊膝恒熟漫闸鼠漱纤滴标乌夷直爪瞒拆坟孪缀采颤编逛棠尼逊匆牟敷屯衅拧诊甩偶灭碗票蹈砰筹娃彻吉抛奢沥颓陛讯羹行箱散臀安诣元搐茁火专疽龄诡暇屁暗夷苫睛剖相窜件嗽诡配惊牵翰吭凤臭坟抒狈灰秽漓婪刀叉喀水耙炭信倍没迫杂咸塔泪涕龋卑锰垄筏乾般留忙番糊捆揭征酷炭养剃襟停延年农彪穆米渠邀囊裳脊花稗刨急讳屋旁嘴幼睹懈困仿标慕鱼赂锰衬瑚笨混愈粱粥搔晋沥戍鲁朴漱啸方惨窝礁枷仲范澡蓄署拘兴袭驭拘始
目 录
基设计资料 1
1基概述资料 1
2水流量资料 1
3闸基土质资料 2
4资料 2
5水闸设计标准 2
二闸址选择 3
三总体枢纽布置 3
1拦河闸布置 3
2闸室段布置 3
3游连接段布置纂萎甘
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