水利工程第4章第三节.ppt

第三节 水闸闸室的布置和构造,水闸闸室是挡水和控制泄流的主体部分，由底板、闸墩、闸门、工作桥和交通桥等组成,一、闸底板,按照闸墩与底板的连接方式，闸底板可分为整体式和分离式两种 按照底板的结构形状，闸底板可分为平底板和反拱底板两类型式,（一）整体式底板/（二）分离式底板,（三）反拱式底板,主要优点：在承受地基反力时，底板内力主要为拱结构的轴向力，故厚度较薄，能充 分利用混凝土的抗压性能，从而可不用或少用钢筋,主要缺点：对地基及基础开挖要较高，施工麻烦；闸室内单宽流量不均，水力条件较差；对两岸连接建筑物要求较高；设计理论上目前还不够成熟,二、闸墩,闸墩的主要作用是分隔闸孔，并作为闸门及上部结构的支承。材料一般为砼或少筋砼。 闸墩的墩头和墩尾形状多采用流线形或半圆形,沿水流方向的闸墩长度取决于上部结构布置和闸门型式，一般与底板长度相等或稍短些 闸墩上游部分应高出上游最高水位，并有一定超高（应使支承于闸墩上的桥梁，既不妨碍泄水，也不受波浪的影响） 闸墩厚度必须满足稳定和强度要求,三、闸门,常用的闸门有一面闸门和弧形闸门。 平面闸门有直升式和平拉式。构造简单，加工运输及安装容易。但启闭力大，工作桥高，由于设置门槽，闸墩厚且水流条件差。 弧形闸门有较长的支臂，所需闸墩较长。闸门复杂。,四、胸墙,当水闸挡水高度较大，闸孔尺寸超过泄流要求时，可设置胸墙挡水,如采用弧形闸门，则胸墙一般布置在靠上游一侧 如采用平面闸门，胸墙可布置在靠上游一侧或靠下游一侧，当地基摩擦系数较小而对闸室稳定不利时，胸墙可布置在靠下游一侧,五、工作桥,工作桥是为安置闸门启闭设备和供工作人员操作而设置于闸墩上的桥，应保证有足够的强度和刚度及高度 工作桥桥面宽度，除满足安置启闭设备的要求外，两侧各应留有0.61.2m宽的富余宽度，以供操作和设置栏杆之用,工作桥的高程应使开启后的闸门底部高于最高上游水位，以免妨碍泄流 当闸墩高度能满足工作桥的高程要求时，工作桥可建在闸墩上；不能满足时，可在闸，墩上修建支墩或排架，安装工作桥,六、交通桥,公路桥的位置应满足闸室稳定和两岸公路连接的要求，一般布置在闸墩的下游侧 供行人车马通过的交通桥宽度不得小于3m,七、分缝方式及止水设备,整体式底板闸室沉陷缝设在闸墩中间，一孔、两孔或三孔一联成为独立单元，保证在发生不均匀沉陷时，水闸仍能正常工作,地基条件较差，最好一孔一缝或两孔一缝，然后再接以三孔一缝,如地基良好，也可将缝分在闸底板跨中，但必须确保闸室工作不受不均匀沉陷的影响,凡有防渗要求的缝均需设置止水。止水有铅直止水和水平止水两种,铅直止水设在闸墩与闸墩、闸墩与岸墙以及岸墙与翼墙间等的铅直沉陷缝内,水平止水设在铺盖、闸墩、消力池与底板连接处的水平沉陷缝内，以及它们与岸墙、 翼墙相连处等的水平沉陷缝内,第四节 闸室稳定计算和地基处理,一、闸室稳定及地基稳定的概念 土基上的水闸在水压力及其它荷载的作用下，有可能沿地基面或地基中的软弱夹层面 滑动；也可能因地基应力过大引起地基本身失去稳定而出现深层滑动及产生过大的不均匀沉陷变形，使水闸不能正常工作甚至遭到破坏,二、闸室抗滑稳定计算,荷载有自重、水重、水压力、扬压力及浪压力等 通常取一个闸室单元整体作为验算对象,（一）沿闸底板与地基接触面滑动,当闸底板下没有齿墙或齿墙很浅，或者底板长度较长时，其滑动面可取为底板与地基的接触面，抗滑稳定安全系数可用下式表示：,（二）沿底板齿墙底面滑动,当闸底板两端的齿墙较深时，闸室的滑动面可取为齿墙底部连同齿墙间土体沿齿墙底面滑动,（三）当Kc不能满足要求时,可采取如下措施,1、将闸门位置向低水位一侧移动，或将底板向高水位一侧延长，以增加水重。 2、增加铺盖长度，或在不影响防渗安全的条件下，将排水设施向上游延伸，以减小渗透压力。 3、利用钢筋砼铺盖作阻滑板。,应当注意: 阻滑板一般只作为闸室稳定安全度不足时的辅助抗滑措施，不计阻滑板作用的闸室抗滑安全系数在任何情况下仍不应小于1.0,三、基底压力,作用在闸室上的各种力，通过底板传给地基，经地基以压力，称为基底压力 底板上下游边缘处闸基应力为,四、地基处理,常用的措施如下： （一）人工垫层：垫层厚度不宜超过45米 （二）预压加固 （三）桩基,第五节 水闸与两岸的连接,一、水闸与两岸的连接方式及布置 （一）连接方式 当闸基较好、闸身不高、孔数很少时，可用边墩直接与河堤相接，（如图4-22(a)）,当闸身较高、地基软弱时（4-22(b)(c)），轻型空心岸墙与河岸连接 当地基承载力过低，岸墙可以不挡土，而将填土从闸室底板高程处以一定的坡度填筑至堤岸顶，（4-22(d)）,（二）两岸连接建筑物的平面布置,上游翼墙沿水流方向长度一般为水闸最大水头的35倍，或与上游防渗铺盖同长；下游翼墙则通常至消力池末端为止。翼墙的顶部高程应分别在上下游最高水位以上 翼墙的平面布置，常有以下几种：,1扭曲面翼墙 这种翼墙的优点是水流平顺，工程量也较省，虽然施工较麻烦，但仍广泛采用,2反翼墙 这种翼墙向上，下游延伸一定长度(35倍水头)，然后转90度角插入两岸，有时也可自边墩两端起，作圆弧翼墙插入 这种翼墙的水流条件较好，且插入两岸的部分有防止绕渗的效果，但工程量较大， 一般仅用于大中型水闸,3斜降式翼墙 这种翼墙平面上呈八字形，随着向上、下游方向延伸，翼墙高度逐渐降低 缺点是水流易在闸孔附近产生横流冲刷，对进流和出流均不利，危及堤岸，且防渗性差其优点是工程量较省，施工方便，一般用于小型水闸,4圆弧式翼墙 这种翼墙从闸室上下游两端开始，用圆弧形的垂直翼墙与河岸连接,这种布置型式水流条件较好，适用于上下游水位差较大，单宽流量较大的大中型水闸,二、连接建筑物的结构型式,作为挡土墙，边墩、岸墙、翼墙的结构型式有重力式、悬臂式、扶壁式、空箱式、连拱式等型式,（一）重力式 重力式挡土墙一般 用于高度低于56m的情况 结构简单，施工方便，但耗用建筑材料,（二）悬臂式,悬臂式挡土墙一般适用于高度为8m左右的情况 它由钢筋混凝土直墙和底板两部分组成,（三）扶壁式,扶壁式挡土墙一般适用于高度在910m或更高些的挡土墙 它由直墙、底板及扶壁三部分组成，可较悬臂式节省钢筋用量。主要靠底板上的填土重量来维持稳定,（四）空箱式,空箱式挡土墙由顶板、前墙、后墙，扶壁与隔墙五个部分